Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11823-3:2017 về Thiết kế cầu đường bộ - Phần 3: Tải trọng và hệ số tải trọng

Bảng 2 - Ký hiệu tải trọng nhất thời

Ký hiệu

Đơn vị

Mô tả

Điều viện dẫn

BR

N

lực hãm xe

4;6.4

...

...

...

N

lực ly tâm

4;6.3

CT

N

lực va xe

4,6.5

cv

N

...

...

...

4;13

EQ

N

tải trọng động đất

4;9

FR

N

lực ma sát

4

...

...

...

%

Độ gia tăng lực do xung kích của xe

4;6.2

LL

N

hoạt tải xe

4;6.1

LS

N

...

...

...

4;10.6.4

PL

N

tải trọng người đi

4;6.1

SE

N

ứng lực do lún

4; 11

...

...

...

N

co ngót

4;1.14

TG

N

ứng lực do gradien nhiệt

4;11.3

TU

N

...

...

...

4;11.2

WA

N

tải trọng nước và áp lực dòng chảy

4;7

WL

N

tải trọng gió trên hoạt tải

4;8.1.3

...

...

...

N

tải trọng gió trên kết cấu

4;8.1.2

3  THUẬT NGỮ VÀ ĐỊNH NGHĨA

3.1  Áp lực đất chủ động (Active Earth Pressure) - Áp lực ngang gây ra do đất được kết cấu hay bộ phận kết cấu chắn lại. Áp lực này có xu hướng làm chuyển dịch kết cấu chắn rời khỏi khối đất.

3.2  Lăng thể đất chủ động (Active Earth Wedge) - Lăng thể đất có xu hướng chuyển dịch nếu không có kết cấu hay bộ phận kết cấu chắn giữ lại.

3.3  Dao động khí động đàn hồi (Aeroelastic Vibration) - Phản ứng đàn hồi theo chu kỳ của kết cấu dưới tác động của gió.

3.4  Áp lực đất biểu kiến (Apparent Earth Pressure) - Áp lực đất nằm ngang phân phối cho tường neo thi công theo phương pháp trên xuống

3.5  Đơn vị trục xe (Axle Unit) - Trục đơn hay trục đôi (tandem) của xe

...

...

...

3.7  Lực ly tâm (Centrifugal Force) - Lực ngang do xe chuyển hướng di động trên đường cong.

3.8  Giảm chấn (Damper) - Bộ phận có cơ cấu truyền và giảm lực giữa các bộ phận kết cấu phần trên hoặc giữa kết cấu phần trên và kết cấu phần dưới trong khi vẫn cho phép chuyển vị do nhiệt. Cơ cấu giảm chấn bằng tiêu hao năng lượng sản sinh do động đất, lực hãm và các lực động khác.

3.9  Đường thủy mớn nước sâu (Deep Draft Waterways) - Luồng đường thủy cho tàu thương mại với mớn nước có tải trong khoảng 4200 - 18000mm.

3.10  Làn xe thiết kế (Design Lane) - Làn xe quy ước đặt theo chiều ngang trên bề rộng phần xe chạy.

3.11  Biên chuyển vị do nhiệt Design (Thermal Movement Range) - Phạm vi dịch chuyển kết cấu do chênh lệch giữa nhiệt độ thiết kế cao nhất và thấp nhất.

Chiều sâu nước thiết kế (Design Water Depth) - Chiều sâu ở mức nước cao trung bình.

3.12  Biến hình (Distortion) - Thay đổi hình dạng kết cấu.

3.13  Ụ Chống va (Dolphin) - Vật thể phòng hộ, có thể có hệ thống chắn riêng, thường có mặt bằng tròn và độc lập về kết cấu với cầu.

3.14  Độ gia tăng xung kích (Dynamic Load Allowance) - Phần tăng thêm hiệu ứng lực tĩnh để xét đến tương tác động giữa cầu và xe cộ đi lại.

...

...

...

3.16  Lộ ra (Exposed) - Điều kiện trong đó có một bộ phận của kết cấu phần dưới hay phần trên của cầu có thể bị va chạm bởi bất kỳ bộ phận nào của mũi tầu, ca bin hay cột tầu.

3.17  Cực hạn (Extreme) - Tối đa hoặc tối thiểu.

3.18  Hệ thống (chắn Fender) - Kết cấu phòng hộ cứng được liên kết vào bộ phận kết cấu được bảo vệ hoặc để dẫn luồng hoặc để chuyển hướng các tầu bị chệch hướng.

3.19  Tổng thể (Global) - Phù hợp với toàn bộ kết cấu phần trên hay toàn bộ cầu.

3.20  Mặt ảnh hưởng (Influence Surface) - Một bề mặt liên tục hay rời rạc được 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 tại điểm đó sẽ được ứng lực

3.21  Làn (Lane) - Phần diện tích mặt cầu tiếp nhận tải trọng xe hoặc dải tải trọng dải đều

3.22  Quy tắc đòn bẩy (Lever Rule) - Lấy tổng mô men đối với một điểm để tìm phản lực tại điểm thứ hai.

3.23  Hóa lỏng (Liquefaction) - Sự mất cường độ chịu cắt trong đất bão hòa do vượt qua áp lực thủy tĩnh. Trong đất rời bão hoà, sự mất cường độ này có thể do tải trọng tức thời hoặc chu kỳ, đặc biệt trong cát nhỏ đến cát vừa rời rạc hạt đồng nhất.

3.24  Tải trọng (Load) - Hiệu ứng của gia tốc bao gồm gia tốc trọng trường, biến dạng cưỡng bức hay thay đổi thể tích.

...

...

...

3.26  Tấn (Megagram) (Mg) - 1000 kg (một đơn vị khối lượng).

3.27  Dạng thức dao động (Mode of Vibration) - Một dạng của biến dạng động ứng với một tần số dao động.

3.28  Đường thuỷ thông thương (Navigable Waterway) - Một đường thủy được xếp hạng thông thương bởi Cục Đường sông Việt Nam hoặc Cục Hàng hải Việt Nam.

3.29  Tải trọng danh định (Nominal Load) - Mức tải trọng thiết kế được lựa chọn theo quy ước.

3.30  Đất cố kết thông thường (Normally Consolidated Soil) - Đất dưới áp lực đất phủ hiện tại bằng áp lực đất phủ đã từng hiện diện trong quá khứ ở chỗ đang xét.

3.31  Đất quá cố kết (Overconsolidated Soil) - Đất dưới áp lực đất phủ hiện tại nhỏ hơn áp lực đất phủ đã từng hiện diện trong quá khứ.

3.32  Ổn định tổng thể (Overall Stability) - Ổn định của toàn bộ tường chắn hoặc kết cấu mố được xác định bằng việc đánh giá các mặt trượt cơ nguy cơ nằm ở bên ngoài toàn bộ kết cấu.

3.33  Tỷ lệ quá cố kết (Overconsolidation Ratio) - OCR =

áp lực cố kết lớn nhất

...

...

...

3.34  Áp lực đất bị động (Passive Earth Pressure) - Áp lực ngang do đất chống lại chuyển vị ngang về phía khối đất của kết cấu hoặc bộ phận kết cấu.

3.35  Tải trọng thường xuyên (Permanent Loads) - Các tải trọng hay các lực không đổi tác dụng lên kết cấu sau khi hoàn thành thi công hoặc chỉ biến đổi sau một khoảng thời gian dài.

3.36  Xe được phép (Permit Vehicle) - Một xe bất kỳ được phép đi là xe bị hạn chế một cách nào đó bằng biện pháp hành chính về trọng lượng hoặc về kích thước của chúng.

3.37  Chỉ số độ tin cậy (Reliability Index) - Sự đánh giá định lượng về mặt an toàn được tính bằng tỷ số của hiệu của sức kháng bình quân và ứng lực bình quân với độ lệch tiêu chuẩn tổ hợp của sức kháng và ứng lực.

3.38  Giằng neo (Restrainers) - Một hệ cáp cường độ cao hoặc thanh làm nhiệm vụ truyền lực giữa các bộ phận kết cấu phần trên hoặc giữa các bộ phận kết cấu phần trên và phần dưới chịu tác dụng của động đất hay các lực động khác sau khi có xuất hiện các khe hở kết cấu nhưng vẫn cho phép chuyển vị do giãn nở nhiệt.

3.39  Bề rộng lòng đường, Bề rộng phần xe chạy (Roadway Width) - Khoảng cách tịnh giữa rào chắn và/ hoặc đá vỉa.

3.40  Nhiệt độ lắp đặt (Setting Temperature) - Nhiệt độ trung bình của kết cấu dùng để xác định kích thước của kết cấu khi lắp thêm một cấu kiện hoặc khi lắp đặt.

3.41  Đường thủy mớn nước nông (Shallow Draft Waterways) - Một đường thủy dùng chủ yếu cho tàu nhỏ với mớn nước có tải nhỏ hơn 2700 đến 3000 mm.

3.42  Bộ truyền lực sốc (Shock Transmission Unit (STU)- Bộ truyền dẫn xung động; Cơ cấu nối giữa các bộ phận kết cấu phần trên hoặc giữa kết cấu phần trên với kết cấu phần dưới có khả năng làm việc như một liên kết cứng tạm thời dưới tác dụng của các lực như động đất, lực hãm hoặc các lực động khác nhưng vẫn cho phép kết cấu chuyển vị dài hạn do các hiệu ứng thay đổi nhiệt độ hay co ngót.

...

...

...

3.44  Kết cấu phần dưới (Substructure) - Bộ phận kết cấu cầu để đỡ kết cấu nhịp bên trên.

3.45  Kết cấu phần trên (Superstructure) - Bộ phận kết cấu cầu để vượt nhịp (kết cấu nhịp).

3.46  Tải trọng chất thêm (Surcharge) - Tải trọng được dùng để mô hình hóa trọng lượng đất đắp hoặc các tải trọng khác tác dụng trên đỉnh của vật liệu đắp

3.47  Trục xe đôi (Tandem) - Xe có hai trục đặt sát nhau, thường được liên kết với cùng một khung gầm xe để tải trọng truyền đều lên các trục.

3.48  Tải trọng nhất thời (Transient Load) - Tải trọng và lực có thể biến đổi trong một khoảng thời gian tương đối ngắn so với tuổi thọ của kết cấu.

3.49  Góc ma sát tường (Wall Friction Angle) - Góc bằng arctg của hệ số ma sát biểu kiến giữa tường và khối đất.

3.50  Bánh xe (Wheel) - Một hoặc hai bánh lốp ở đầu một trục xe.

3.51  Dãy bánh xe (Wheel Line) - Một nhóm bánh xe được xếp theo chiều ngang hoặc chiều dọc.

4  CÁC HỆ SỐ VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG

...

...

...

Q = ∑h_ig_iQ_i                                                                            (1)

trong đó:

h_i = hệ số điều chỉnh tải trọng lấy theo Điều 4.2 Phần 1 bộ tiêu chuẩn này

Q_i = ứng lực do tải trọng quy định ở đây

g_i = hệ số tải trọng lấy theo Bảng 3, 4 và 5

Các cấu kiện và các liên kết của cầu phải thoả mãn Phương trình 1 Phần 1 bộ tiêu chuẩn này cho các tổ hợp thích hợp của ứng lực cực hạn tính toán được quy định cho mỗi tổ hợp tải trọng quy định trong Bảng 3 theo các trạng thái giới hạn sau đây:

• CƯỜNG ĐỘ I: Tổ hợp tải trọng cơ bản liên quan đến việc sử dụng cho xe tiêu chuẩn của cầu không xét đến gió

• CƯỜNG ĐỘ II: Tổ hợp tải trọng liên quan đến việc sử dụng cầu cho các loại xe đặc biệt theo quy định riêng hoặc đánh giá cầu để cấp phép cho xe đặc biệt qua cầu, không xét đến gió trong cả hai trường hợp.

• CƯỜNG ĐỘ III: Tổ hợp tải trọng liên quan đến cầu chịu gió với vận tốc vượt quá 25m/s

...

...

...

• CƯỜNG ĐỘ V: Tổ hợp tải trọng liên quan đến việc sử dụng xe tiêu chuẩn của cầu với gió có vận tốc 25m/s

• ĐẶC BIỆT I: Tổ hợp tải trọng có tải trọng động đất. Hệ số tải trọng hoạt tải, gEQ được xác định trên cơ sở quy định của dự án.

• ĐẶC BIỆT II: Tổ hợp tải trọng liên quan đến lực va của tầu thuyền và xe cộ, lũ kiểm tra và một số hiện tượng thủy lực với hoạt tải đã chiết giảm mà chính là một phần của tải trọng xe va xô, CT. Các trường hợp tính lũ kiểm tra không tổ hợp với CV, CT

• SỬ DỤNG I: Tổ hợp tải trọng liên quan đến khai thác bình thường của cầu với gió có vận tốc 25m/s với tất cả tải trọng lấy theo giá trị danh định. Cũng dùng tổ hợp này để kiểm soát độ võng trong các kết cấu kim loại vùi, vách hầm vỏ thép, ống nhựa nhiệt dẻo, kiểm soát bề rộng vết nứt trong kết cấu bê tông cốt thép thường, và kiểm tra chịu kéo trong phân tích theo chiều ngang của dầm bê tông phân đoạn. Tổ hợp trọng tải này cũng cần được dùng để khảo sát ổn định mái dốc.

• SỬ DỤNG II: Tổ hợp tải trọng dự kiến để kiểm soát giới hạn chảy của kết cấu thép và trượt của mối nối bu lông cường độ cao chịu ma sát tới hạn do hoạt tải xe.

• SỬ DỤNG III: Tổ hợp tải trọng trong phân tích dọc liên quan đến kéo trong kết cấu phần trên bê tông cốt thép dự ứng lực để kiểm soát nứt và liên quan đến ứng suất kéo chủ trong bản bụng của dầm bê tông phân đoạn.

• SỬ DỤNG IV: Tổ hợp tải trọng chỉ liên quan đến kéo trong cột bê tông dự ứng lực để kiểm soát nứt.

• MỎI I: Tổ hợp tải trọng gây mỏi và nứt gẫy dòn, với tuổi thọ chịu mỏi vô hạn.

• MỎI II: Tổ hợp tải trọng gây mỏi và nứt gẫy dòn, với tuổi thọ chịu mỏi hữu hạn.

...

...

...

Kết quả được tổng hợp theo Phương trình 1 Phần 1 bộ tiêu chuẩn này và nhân với hệ số điều chỉnh tải trọng lấy theo Điều 4.2. Phần 1 bộ tiêu chuẩn này.

Các hệ số phải chọn sao cho gây ra tổng ứng lực tính toán bất lợi nhất. Đối với mỗi tổ hợp tải trọng, cả trị số cực hạn âm lẫn trị số cực hạn dương đều phải được xem xét.

Trong tổ hợp tải trọng nếu tác dụng của một tải trọng làm giảm tác dụng của một tải trọng khác thì phải lấy giá trị nhỏ nhất của tải trọng làm giảm giá trị tải trọng kia. Đối với tác động của tải trọng thường xuyên thì hệ số tải trọng gây ra tổ hợp bất lợi hơn phải được lựa chọn theo Bảng 3. Khi tải trọng thường xuyên làm tăng sự ổn định hoặc tăng năng lực chịu tải của một cấu kiện hoặc của toàn cầu thì trị số tối thiểu của hệ số tải trọng đối với tải trọng thường xuyên này cũng phải được xem xét.

Trị số lớn hơn của hai trị số quy định cho hệ số tải trọng TU phải được dùng để tính biến dạng, còn trị số nhỏ hơn dùng cho các tác động khác. Trong phân tích giản hóa kết cấu phần dưới bằng bê tông ở trạng thái giới hạn cường độ, giá trị 0,50 cho g_TU có thể sử dụng khi tính toán hiệu ứng lực, nhưng phải lấy với mô men quán tính mặt cắt nguyên của các cột hoặc thân trụ. Khi sử dụng phân tích chính xác với toàn bộ kết cấu phần dưới bằng bê tông ở trạng thái giới hạn cường độ, giá trị 1,0 cho g_TU phải được sử dụng khi phân tích với mô men quán tính của mặt cắt đã bị nứt một phần. Với kết cấu phần dưới trong trạng thái giới hạn cường độ, giá trị 0,5 cho g_PS. g_CR và g_SH có thể vận dụng tương tự khi tính toán các hiệu ứng lực trong kết cấu không phân đoạn, nhưng phải áp dụng kết hợp với mô men quán tính mặt cắt nguyên của cột hay thân trụ. Với kết cấu phần dưới bằng thép, giá trị 1,0 cho g_TU, g_PS, g_CR và g_SH phải được áp dụng.

Khi đánh giá ổn định tổng thể của khối đất sau tường chắn cũng như mái đất có móng hoặc không có móng, móng nông hay móng sâu đều cần đánh giá ở trạng thái giới hạn sử dụng dựa trên tổ hợp tải trọng sử dụng I và với hệ số sức kháng phù hợp theo Điều 5.6 và Điều 6.2.3 Phần 11 của bộ tiêu chuẩn này..

Đối với các kết cấu hộp dạng bản phù hợp với các quy định của Điều 9 Phần 12 của bộ tiêu chuẩn này, hệ số hoạt tải của hoạt tải xe LL và IM phải lấy bằng 2,0.

Hệ số tải trọng tính cho gradien nhiệt g_TG cần được xác định trên cơ sở một dự án cụ thể riêng. Nếu không có thông tin riêng có thể lấy g_TG bằng:

• 0,0 ở các trạng thái giới hạn cường độ và đặc biệt

• 1,0 ở trạng thái giới hạn sử dụng khi không xét hoạt tải, và

...

...

...

Hệ số tải trọng cho lún, g_SE, nên được xem xét trên cơ sở của từng dự án cụ thể. Trong trường hợp thiếu các quy định cụ thể, g_SE, có thể lấy bằng 1,0. Tổ hợp tải trọng có xét lún cũng phải áp dụng khi không lún.

Đối với cầu thi công phân đoạn, phải xem xét tổ hợp sau đây ở trạng thái giới hạn sử dụng:

DC + DW + EH + EV + ES + WA + CR + SH + TG + EL + PS                                (2)

Bảng 3 - Tổ hợp tải trọng và hệ số tải trọng

TỔ HỢP TẢI TRỌNG THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN

DC DD DW EH EV ES EL PS CR SH

LL IM CE BR PL LS

WA

WS

...

...

...

FR

TU

TG

SE

Chỉ một trong các tải trọng đồng thời

EQ

CT

CV

CƯỜNG ĐỘ I (trừ ghi chú)

...

...

...

1,75

1,00

-

1,00

0,50/1,20

g_TG

g_SE

-

...

...

...

-

CƯỜNG ĐỘ II

g_p

1,35

1,00

-

-

1,00

0,50/1,20

...

...

...

g_SE

-

-

-

CƯỜNG ĐỘ III

g_p

-

1,00

1,40

...

...

...

1,00

0.50/1,20

g_TG

g_SE

-

-

-

CƯỜNG ĐỘ IV

g_p

...

...

...

1,00

-

-

1,00

0.50/1,20

-

-

-

...

...

...

CƯỜNG ĐỘ V

g_p

1,35

1,00

0,40

1.0

1,00

0.50/1,20

g_TG

...

...

...

-

-

ĐẶC BIỆT I

1,0

g_EQ

1,00

-

-

...

...

...

-

-

-

1,00

-

ĐẶC BIỆT II

g_p

0,50

...

...

...

-

-

1,00

-

-

-

-

1,00

1,00

...

...

...

1,00

1,00

1,00

0,30

1.0

1,00

1,00/1,20

g_TG

g_SE

...

...

...

-

SỬ DỤNG II

1,00

1,30

1,00

-

-

1,00

...

...

...

-

-

-

-

SỬ DỤNG III

1,00

0,80

1,00

...

...

...

-

1,00

1,00/1,20

g_TG

g_SE

-

-

SỬ DỤNG IV

...

...

...

-

1,00

0,70

-

1,00

1,00/1,20

-

1,0

-

...

...

...

-

MỎI I - chỉ LL, IM&CE

-

1,50

-

-

-

-

-

...

...

...

-

-

-

-

MỎI II-chỉ LL, IM&CE

-

0,75

...

...

...

-

Bảng 4 - Hệ số tải trọng cho tải trọng thường xuyên, g_p

Loại tải trọng, Loại móng, Phương pháp tính lực kéo xuống

...

...

...

Lớn nhất

Nhỏ nhất

DC: Cấu kiện và các thiết bị phụ

1,25

0,90

DC: chỉ cho Cường độ IV

1,50

0,90

DD: Ma sát âm

...

...

...

1,4

0,25

Cọc tính theo Phương pháp  l

1,05

0,30

Cọc khoan tính theo, Phương pháp của O’ Neill và Reese (1999)

1,25

...

...

...

DW: Lớp phủ mặt cầu và các tiện ích

1,50

0,65

EH: Áp lực đất ngang

• Chủ động

1,50

0,90

...

...

...

1,35

0,90

• Áp lực đất chủ động cho tường neo

1,35

N/A

EL: Ứng suất do lực cưỡng bức tích lũy khi thi công

1,00

1.00

EV: Áp lực đất thẳng đứng

...

...

...

• Ổn định tổng thể

1,00

N/A

• Tường chắn và mố

1,35

1,00

• Kết cấu vùi cứng

1,30

...

...

...

• Khung cứng

1,35

0,90

• Kết cấu vùi mềm

o Cống hộp và cống kim loại lượn sóng

1,50

0,90

...

...

...

1,30

0,90

o Các loại khác

1,95

0,90

ES: Tải trọng đất chất thêm

1,50

0,75

Bảng 5 - Hệ số tải trọng cho tải trọng thường xuyên do tích lũy biến dạng, g_P

...

...

...

PS

CR,, SH

Kết cấu phần trên thi công phân đoạn

1,0

Xem g_P cho DC, Bảng 4.

Kết cấu phần dưới bằng bê tông đỡ kết cấu phần trên phân đoạn (xem Điều 11.4, 11.5)

Kết cấu phần trên bằng bê tông - không thi công phân đoạn

...

...

...

1,0

Kết cấu phần dưới đỡ kết cấu phần trên không phân đoạn

Sử dụng I_g

0,5

0,5

Sử dụng l_{có hiệu}

1,0

...

...

...

Kết cấu phần dưới bằng thép

1,0

1,0

Khi các cấu kiện dự ứng lực được ghép với dầm thép, các hiệu ứng lực sau phải được xét đến như các tải trọng thi công, EL:

• Khi ghép các bản mặt cầu đúc sẵn bằng dự ứng lực dọc căng trước khi chúng được liên hợp với dầm thép, phải xét ma sát giữa phần bản bê tông và dầm thép.

• Khi tạo dự ứng lực dọc trong bản mặt cầu sau khi tạo liên hợp với dầm thép, phải xét các hiệu ứng lực bổ sung trong dầm thép và neo chống cắt.

• Hiệu ứng do chênh lệch của co ngót và từ biến trong bê tông.

• Hiệu ứng Poisson.

Hệ số tải trọng cho hoạt tải trong Tổ hợp tải trọng đặc biệt I, g_EQ, phải được xác định trên cơ sở của từng dự án cụ thể.

...

...

...

4.2.1  Đánh giá theo trạng thái giới hạn cường độ

Phải xem xét tất cả các tổ hợp tải trọng cường độ thích hợp trong Bảng 3. với các quy định hiệu chỉnh tại Điều này.

Khi xem xét các tổ hợp tải trọng cường độ I, III, và V trong quá trình thi công, hệ số tải trọng dùng cho tải trọng kết cấu và các phụ kiện không được lấy nhỏ hơn 1,25.

Trừ khi có quy định khác, hệ số tải trọng của tải trọng thi công cho các thiết bị và bất kỳ hiệu ứng xung kích nào của nó không được lấy nhỏ hơn 1,5 trong tổ hợp tải trọng cường độ I. Hệ số tải trọng gió trong tổ hợp tải trọng cường độ III không được lấy nhỏ hơn 1,25.

4.2.2  Đánh giá độ võng theo trạng thái giới hạn sử dụng

Khi không được quy định riêng trong tài liệu hợp đồng, để đánh giá độ võng thi công yêu cầu trong tài liệu hợp đồng, phải áp dụng Tổ hợp tải trọng sử dụng I. Ngoại trừ các cầu thi công theo phương pháp phân đoạn, tĩnh tải thi công phải được bổ sung vào Tổ hợp tải trọng sử dụng I với hệ số tải trọng bằng 1,0. Các Tổ hợp tải trọng và giới hạn ứng suất cho các cầu thi công phân đoạn quy định trong Điều 14.2.3 Phần 5 bộ tiêu chuẩn này. Độ võng cho phép khi thi công phải được chỉ rõ trong hồ sơ thiết kế.

4.3  HỆ SỐ TẢI TRỌNG DÙNG CHO LỰC KÍCH NÂNG HẠ KẾT CẤU NHỊP VÀ LỰC KÉO SAU ĐỐI VỚI CÁP DỰ ỨNG LỰC

4.3.1  Lực kích

Trừ khi có quy định đặc biệt, lực kích thiết kế trong khai thác cầu không được nhỏ hơn 1,3 lần phản lực gối liền kề với điểm kích do tải trọng thường xuyên.

...

...

...

4.3.2  Lực thiết kế vùng neo kéo sau

Lực thiết kế vùng neo kéo sau phải lấy bằng 1,2 lần lực kích kéo căng cáp lớn nhất.

4.4  HỆ SỐ TẢI TRỌNG CHO BẢN TRỰC HƯỚNG

Khi đánh giá mỏi của mối hàn sườn dọc vào chi tiết khoét lỗ ở bụng dầm ngang và mối hàn sườn vào bản mặt thì hệ số hoạt tải của trọng mỏi I, g_LL, nhân thêm trị số 1,5.

5  TẢI TRỌNG THƯỜNG XUYÊN

5.1  TĨNH TẢI DC, DW VÀ EV

Tĩnh tải bao gồm trọng lượng của tất cả cấu kiện của kết cấu, phụ kiện và tiện ích công cộng kèm theo, trọng lượng đất phủ, trọng lượng mặt cầu, dự phòng phủ bù và mở rộng cầu.

Khi không có đủ số liệu chính xác có thể lấy khối lượng riêng như trong Bảng 6 để tính tĩnh tải

Bảng 6 - Khối lượng riêng

...

...

...

Khối lượng riêng (kg/m3)

Hợp kim nhôm

2800

Lớp phủ bê tông asphalt

2250

Thép đúc

7200

Xỉ than

960

...

...

...

1925

Bê tông

Nhẹ

1775

cát nhẹ

1925

thường với f'_c ≤ 35MPa

2320

thường với 35 < f'_c ≤ 105MPa

...

...

...

Đất xốp loại cát, bụi, đá sỏi

1600

Sét mềm

1600

Sỏi cuội, Ma ca đam hoặc ba lát

2250

Thép

7850

Đá xây

...

...

...

Gỗ

Cứng

960

Mềm

800

Nước

Ngọt

1000

Mặn

...

...

...

Hạng mục

Khối lượng trên đơn vị chiều dài (kg/mm)

Ray, nối, cóc hãm cho mỗi đường ray

0,30

5.2  TẢI TRỌNG ĐẤT EH, ES VÀ DD

Áp lực đất, tải trọng gia tải trên đất, tải trọng kéo xuống (ma sát âm) được xác định như quy định trong Điều 10.

6  HOẠT TẢI

6.1  TẢI TRỌNG TRỌNG LỰC: LL VÀ PL

6.1.1  Hoạt tải xe

...

...

...

Số làn xe thiết kế được xác định bởi phần số nguyên của tỷ số w/3600, ở đây w là bề rộng khoảng trống của lòng đường giữa hai đá vỉa hoặc hai rào chắn, đơn vị là mm. Cần xét đến khả năng thay đổi trong tương lai về vật lý hoặc chức năng của bề rộng trống của lòng đường của cầu.

Trong trường hợp bề rộng làn xe nhỏ hơn 3600mm thì số làn xe thiết kế lấy bằng số làn giao thông và bề rộng làn xe thiết kế phải lấy bằng bề rộng làn giao thông.

Lòng đường rộng từ 6000 mm đến 7200 mm phải có 2 làn xe thiết kế, mỗi làn bằng một nửa bề rộng lòng đường.

6.1.1.2  Hệ số làn xe

Những quy định của Điều này không được áp dụng cho trạng thái giới hạn mỏi, trong trường hợp đó chỉ dùng với một xe tải thiết kế, bất kể số làn xe thiết kế. Khi dùng hệ số phân phối gần đúng của 1 làn xe đơn như quy định trong Điều 6.2.2 và 6.2.3, Phần 4 của bộ tiêu chuẩn này với quy tắc đòn bẩy và phương pháp tĩnh học, ứng lực phải được chia cho 1,20.

Trừ khi được chỉ rõ tại điều khác, ứng lực cực hạn gây ra do hoạt tải phải xác định bằng cách xét mỗi tổ hợp có thể của số làn chịu tải nhân với hệ số làn xe để tính đến xác suất có mặt đồng thời đầy đủ hoạt tải thiết kế HL93 trên tất cả các làn. Khi thiếu những dữ liệu cần thiết, lấy các giá trị hệ số làn trong Bảng 7 dùng cho các trường hợp:

• Khi kiểm tra các hiệu ứng của một làn xe chịu tải,

• Có thể sử dụng để kiểm tra các hiệu ứng của ba hoặc nhiều hơn làn xe chịu tải.

Với mục đích xác định số làn xe khi đặt tải bao gồm cả tải trọng người đi bộ theo Điều 6.1.6 kết hợp với một hoặc nhiều làn xe cơ giới, tải trọng người đi có thể xác định như một làn xe đặt tải.

...

...

...

Bảng 7 - Hệ số làn, m

Số làn chất tải

Hệ số làn, m

1

1,20

2

1,00

3

0,85

...

...

...

0,65

6.1.2  Hoạt tải xe ôtô thiết kế

6.1.2.1  Tổng quát

Hoạt tải xe ôtô trên mặt cầu hay kết cấu phụ trợ được đặt tên là HL-93 sẽ gồm một tổ hợp của:

• Xe tải thiết kế hoặc xe 2 trục thiết kế, và

• Tải trọng làn thiết kế

Trừ trường hợp được điều chỉnh trong Điều 6.1.3.1, mỗi làn thiết kế được xem xét phải được bố trí hoặc xe tải thiết kế hoặc xe hai trục chồng với tải trọng làn khi áp dụng được. Các tải trọng này được coi là chiếm 3000mm theo chiều ngang trong một làn xe thiết kế.

6.1.2.2  Xe tải thiết kế

Trọng lượng và khoảng cách các trục và bánh xe của xe tải thiết kế phải lấy theo Hình 1. Độ gia tăng lực do xung kích của hoạt tải lấy theo Điều 6.2.

...

...

...

Đối với các cầu trên các tuyến đường cấp IV và thấp hơn, có thể điều chỉnh tải trọng trục cho trong Hình 1 nhân với hệ số 0,50 hoặc 0,65 nếu có yêu cầu.

Hình 1- Các đặc trưng của xe tải thiết kế

6.1.2.3  Xe hai trục thiết kế

Xe hai trục gồm một cặp trục 110.000N cách nhau 1200mm. Cự ly chiều ngang của các bánh xe lấy bằng 1800mm. Độ gia tăng lực do xung kích của hoạt tải lấy theo Điều 6.2

Đối với các cầu trên các tuyến đường cấp IV và thấp hơn, có thể điều chỉnh tải trọng xe hai trục nói trên nhân với hệ số 0,50 hoặc 0,65 nếu có yêu cầu.

6.1.2.4  Tải trọng làn thiết kế

Tải trọng làn thiết kế gồm tải trọng 9,3N/mm phân bố đều theo chiều dọc. Theo chiều ngang cầu được giả thiết là phân bố đều trên chiều rộng 3000mm. Ứng lực của tải trọng làn thiết kế không xét lực xung kích.

6.1.2.5  Diện tích tiếp xúc của lốp xe

...

...

...

Áp lực lốp xe được giả thiết là phân bố đều trên diện tích tiếp xúc. Áp lực lốp xe giả thiết phân bố như sau:

Trên bề mặt liên tục, phân bố đều trên diện tích tiếp xúc quy định.

Trên bề mặt bị gián đoạn, phân bố đều trên diện tích tiếp xúc thực tế trong phạm vi vệt bánh xe với áp lực tăng theo tỷ số của diện tích quy định trên diện tích tiếp xúc thực tế.

Đối với thiết kế mặt cầu bản trực hướng và lớp phủ mặt cầu bản trực hướng, các bánh xe phía trước phải được giả định là một hình chữ nhật đơn có chiều rộng và chiều dài là 250 mm quy định tại Điều 6.1.4.1.

6.1.2.6  Phân bố tải trọng bánh xe qua đất đắp

6.1.2.6.1  Tổng quát

Đối với cống đơn, khi chiều dầy lớp đất đắp lớn hơn 2400mm và lớn hơn chiều dài nhịp cống thì có thể bỏ qua tác dụng của hoạt tải; đối với cống nhiều nhịp có thể bỏ qua tác dụng của hoạt tải khi bề dầy đất đắp lớn hơn khoảng cách giữa các bề mặt phía trong của hai tường biên của cống.

Khi bề dầy lớp đất đắp trên cống nhỏ hơn 600mm, hoạt tải phân bố trên bản nắp cống hộp, cống tròn bê tông cốt thép theo quy định điều 6.2.10 Phần 4 của bộ tiêu chuẩn này. Lớp đất đắp trên cống tròn bê tông cốt thép có chiều dày 300 mm hoặc hơn nhưng nhỏ hơn 600 mm phải được thiết kế theo chiều dày lớp đất đắp phủ 300 mm. Các cống tròn có lớp đất đắp phủ nhỏ hơn 300 mm phải được tính toán với các phương pháp chính xác hơn.

Khi lớp đất đắp trên các loại cống tròn không phải là bê tông có chiều dày lớn hơn 300 mm hoặc các cống hộp, cống vòm và ống cống bê tông có chiều dầy lớp đất phía trên dày 600 mm hoặc lớn hơn thì coi hoạt tải phân bố trên kết cấu như tải trọng bánh xe phân bổ đều trên diện tích hình chữ nhật có các cạnh bằng với kích thước của diện tích bánh xe tiếp xúc như qui định trong Điều 6.1.2.5 được gia tăng bởi hệ số phân bố hoạt tải (LLDF) quy định trong Bảng 8 và các quy định của các Điều 6.1.2.6.2 và 6.1.2.6.3. Có thể sử dụng các phương pháp tính chính xác hơn.

...

...

...

Bảng 8 - Hệ số phân bổ hoạt tải (LLDF) trên các kết cấu vùi dưới đất.

Loại kết cấu

LLDF theo chiều ngang hoặc song song với nhịp

Ống cống bê tông có lớp đất đắp phía trên dày 600 mm hoặc hơn

1,15 cho đường kính 600 mm hoặc nhỏ hơn

1,75 cho đường kính 2400 mm hoặc lớn hơn

Nội suy tuyến tính cho LLDF giữa các giá trị giới hạn trên

Tất cả các loại cống khác và các kết cấu vùi trong đất

1,15

...

...

...

A_LL = l_w w_w                                                                                                                       (3)

Các giá trị l_w và w_w phải được xác định như quy định trong các Điều 6.1.2.6.2 và 6.1.2.6.3.

6.1.2.6.2  Hướng xe chạy song song với khẩu độ nhịp cống

Khi xét sự phân bố của hoạt tải qua đất đắp theo chiều vuông góc với kết cấu nhịp cống, chiều sâu tương tác của tải trọng trục bánh xe, H_int-t được xác định như sau:

                                                                                                    (4)

Trong đó:

• Khi H < H_int-t:

w_w - w_i + LLDF(H) + 0,060D_i                                                                                                 (5)

• Khi H ≥ H_int-t:

...

...

...

Khi xét sự phân bố của hoạt tải qua đất đắp theo chiều song song với kết cấu nhịp cống, chiều sâu tương tác của tải trọng trục bánh xe H_int-p được xác định như sau:

                                                                                                                    (7)

Trong đó:

• Khi H < H_int-p:

I_w = l_i + LLDF(H)                                                                                                                    (8)

• Khi H ≥ H_int-p

l_w = l_i + s_a+LLDF(H)                                                                                                              (9)

Tại đây:

A_LL = diện tích hình chữ nhật tại chiều sâu H (mm²)

...

...

...

W_w = chiều rộng vệt phân bố hoạt tải tại chiều sâu H (mm)

H_int-t= chiều sâu tương tác của bánh xe theo chiều vuông góc với nhịp bản (mm)

S_w = cự ly bánh xe, 1800 mm

W_t = chiều rộng vệt lốp xe, 510 mm.

D_i = đường kính trong hoặc nhịp tịnh của cống (mm.)

LLDF = hệ số phân bố hoạt tải như quy định trong Bảng 8

H = chiều dày lớp đất đắp trên cống (mm)

H_int-p = chiều sâu tương tác của tải trọng trục xe song song với nhịp cống (mm)

s_a = cự ly trục xe (mm)

...

...

...

Áp lực do hoạt tải thẳng đứng phải được xác định như sau:

                                                                                                           (10)

Trong đó:

P_L = áp lực chóp do hoạt tải thẳng đứng (MPa).

P = hoạt tải đặt trên mặt đường tất cả các bánh xe tương tác (N).

IM = độ gia tăng lực do xung kích theo Điều 6.2.2.

m = hệ số làn xe theo quy định Điều 6.1.1.2.

A_LL = diện tích hình chữ nhật ở độ sâu H (mm²).

6.1.2.6.3  Hướng xe chạy vuông góc với nhịp của cống

...

...

...

6.1.3  Vận dụng xếp hoạt tải xe thiết kế

6.1.3.1  Tổng quát

Trừ khi có quy định khác, ứng lực lớn nhất phải được lấy theo giá trị lớn hơn của các trường hợp sau:

• Hiệu ứng của xe hai trục thiết kế tổ hợp với hiệu ứng tải trọng làn thiết kế, hoặc

• Hiệu ứng của một xe tải thiết kế có cự ly trục bánh thay đổi như trong Điều 6.1.2.2 tổ hợp với hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế, và

• Đối với mô men âm giữa các điểm uốn ngược chiều khi chịu tải trọng rải đều trên các nhịp và chỉ đối với phản lực gối giữa thì lấy 90% hiệu ứng của hai xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh trước xe này cách bánh sau xe kia là 15000mm tổ hợp với 90% hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế; khoảng cách giữa các trục 145kN của mỗi xe tải phải lấy bằng 4300mm.

Các trục bánh xe không gây ra ứng lực lớn nhất đang xem xét phải bỏ qua.

Cả tải trọng làn và vị trí của bề rộng 3000mm của mỗi làn phải đặt sao cho gây ra ứng lực lớn nhất. Xe tải thiết kế hoặc xe hai bánh thiết kế phải bố trí trên chiều ngang sao cho tim của bất kỳ tải trọng bánh xe nào cũng không gần hơn:

• Khi thiết kế bản hẫng: 300mm tính từ mép đá vỉa hay lan can

...

...

...

Trừ khi có quy định khác, chiều dài của làn xe thiết kế hoặc một phần của nó mà gây ra ứng lực lớn nhất phải được chất tải trọng làn thiết kế.

6.1.3.2  Chất tải để đánh giá độ võng do hoạt tải

Nếu có yêu cầu kiểm soát độ võng do hoạt tải theo quy định của Điều 5.2.6.2 Phần 2 bộ tiêu chuẩn này thì độ võng cần lấy theo trị số lớn hơn của:

• Kết quả tính toán do chỉ một xe tải thiết kế, hoặc

• Kết quả tính toán của 25% xe tải thiết kế cùng với tải trọng làn thiết kế.

6.1.3.3  Tải trọng thiết kế mặt cầu, hệ mặt cầu và bản đỉnh của cống hộp

Những quy định trong điều này không được áp dụng cho mặt cầu được thiết kế theo quy định của Điều 7.2 Phần 9 bộ tiêu chuẩn này quy định phương pháp thiết kế theo kinh nghiệm.

Khi bản mặt cầu và bản nắp của cống hộp được thiết kế theo phương pháp dải gần đúng, thì các ứng lực phải được xác định trên cơ sở sau:

• Trường hợp nhịp chính của bản theo phương ngang, phải áp dụng các trục của xe tải thiết kế theo Điều 6.1.2.2 hoặc xe hai trục thiết kế theo Điều 6.1.2.3 để thiết kế bản mặt cầu hoặc bản nắp cống hộp.

...

...

...

o Với bản nắp của cống hộp trong mọi trường hợp và mọi chiều dài nhịp, và cả cầu bản có nhịp không vượt quá 4600mm, phải áp dụng các trục của xe tải thiết kế hoặc xe hai trục thiết kế theo Điều 6.1.2.2 hoặc 6.1.2.3 tương ứng.

o Các trường hợp khác, kể cả cầu bản (trừ bản nắp của cống hộp) có nhịp vượt 4600mm, phải áp dụng tất cả các tải trọng theo Điều 6.1.2.

Khi dùng phương pháp tính chính xác để phân tích bản mặt cầu, phải xác định các hiệu ứng lực trên các cơ sở như sau:

• Trường hợp nhịp chính của bản là phương ngang, chỉ phải áp dụng các trục của xe tải thiết kế theo Điều 6.1.2.2 hoặc xe hai trục thiết kế theo Điều 6.1.2.3 trên bản.

• Trường hợp nhịp chính của bản là phương dọc (bao gồm các loại cầu bản), phải áp dụng tất cả các tải trọng theo Điều 6.1.2.

Tải trọng bánh xe phải được giả thiết là bằng nhau trong phạm vi một đơn vị trục xe và sự tăng tải trọng bánh xe do các lực ly tâm và lực hãm không cần đưa vào tính toán bản mặt cầu.

6.1.3.4  Tải trọng trên bản hẫng

Khi thiết kế bản mặt cầu hẫng có chiều dài hẫng không quá 1800mm tính từ trục tim của dầm ngoài cùng đến mặt của lan can bằng bê tông liên tục theo kết cấu, tải trọng bánh xe dãy ngoài cùng có thể được thay bằng một tải trọng tuyến phân bố đều với cường độ 14,6 N/mm đặt cách bề mặt lan can 300mm.

Tải trọng ngang trên bản hẫng do lực va của xe với rào chắn phải lấy theo quy định của Phần 13 bộ tiêu chuẩn này.

...

...

...

6.1.4.1  Độ lớn và dạng hoạt tải

Tải trọng tính mỏi là một xe tải thiết kế hoặc là các trục của nó được quy định trong Điều 6.1.2.2 nhưng với một khoảng cách không đổi là 9000 mm giữa các trục 145.000N.

Phải áp dụng Lực xung kích quy định trong Điều 6.2 cho tải trọng tính mỏi.

Khi thiết kế mặt cầu bản trực hướng và lớp phủ mặt cầu bản trực hướng phải sử dụng mô hình tải trọng như trên Hình 2.

Hình 2- Vệt xe tải thiết kế để tính thiết kế mỏi bản mặt cầu trực hướng

6.1.4.2  Tần số lặp

Tần số của tải trọng mỏi phải được lấy theo lưu lượng xe tải trung bình ngày của làn xe đơn (ADTT_SL). Tần số này phải được áp dụng cho tất cả các cấu kiện của cầu, dù cho chúng nằm dưới làn xe có số xe tải ít hơn.

Khi thiếu các thông tin tốt hơn thì ADTT của làn xe đơn phải lấy như sau:

...

...

...

(11)

trong đó:

ADTT = số xe tải / ngày theo một chiều tính trung bình trong tuổi thọ thiết kế;

ADTT_SL = số xe tải / ngày trong một làn xe đơn tính trung bình trong tuổi thọ thiết kế;

p = Tỷ lệ lượng xe tải trên một làn lấy theo Bảng 9.

Bảng 9 - Tỷ lệ xe tải trong một làn xe đơn, p

Số làn xe có thể cho xe tải

p

1

...

...

...

2

0, 85

≥ 3

0, 80

6.1.4.3  Phân bố tải trọng khi tính mỏi

6.1.4.3.1  Các phương pháp chính xác

Khi cầu được tính toán theo bất kỳ phương pháp chính xác nào được quy định trong Điều 6.3 Phần 4 bộ tiêu chuẩn này thì một xe tải đơn chiếc phải được bố trí theo chiều ngang và chiều dọc sao cho phạm vi ứng suất trong chi tiết đang xét là lớn nhất, bất kể vị trí dòng xe hay làn xe thiết kế trên mặt cầu.

6.1.4.3.2  Các phương pháp gần đúng

Khi cầu được tính toán theo sự phân bố gần đúng của tải trọng như quy định trong Điều 6.2 Phần 4 bộ tiêu chuẩn này, phải sử dụng hệ số phân bố cho một làn xe.

...

...

...

Nếu cầu dùng cho cả đường sắt, cơ quan có thẩm quyền quy định các đặc trưng của hoạt tải đường sắt và các tương quan giữa hoạt tải ô tô và hoạt tải đường sắt

6.1.6  Tải trọng bộ hành

Đối với tất cả đường bộ hành rộng hơn 600m phải lấy tải trọng người đi bộ bằng 3x10^-3 MPa và phải tính đồng thời cùng hoạt tải xe thiết kế.

Đối với cầu chỉ dành cho người đi bộ và/hoặc đi xe đạp phải thiết kế với hoạt tải là 4x10^-3 MPa.

Khi cần phải dùng xe bảo dưỡng và/hoặc đề phòng xe ngẫu nhiên đi vào phần đường bộ hành trên cầu hay trên cầu cho người đi bộ và cầu đi xe đạp thì các tải trọng này phải được xét trong thiết kế. Lực xung kích của các loại xe này không cần phải xét.

Khi xe có thể đi vào lề bộ hành, tải trọng bộ hành trên lề đi bộ không được tính đồng thời với hoạt tải xe.

6.1.7  Tải trọng trên lan can

Tải trọng trên lan can phải lấy như quy định tại Phần 13 bộ tiêu chuẩn này.

6.2  TỶ LỆ GIA TĂNG LỰC DO XUNG KÍCH: IM

...

...

...

Trừ trường hợp cho phép qui định trong Điều 6.2.2 và 6.2.3, tác động tĩnh học của xe tải hay xe hai trục thiết kế không kể lực ly tâm và lực hãm, phải được tăng thêm một tỷ lệ phần trăm được quy định trong Bảng 10 để tính đến tác động xung kích lực.

Hệ số áp dụng cho tải trọng tác dụng tĩnh được lấy bằng: (1 + IM/100)

Lực xung kích không được áp dụng cho tải trọng bộ hành hoặc tải trọng làn thiết kế.

Bảng 10- Tỷ lệ gia tăng lực do xung kích IM

Cấu kiện

IM

Mối nối bản mặt cầu - Tất cả các trạng thái giới hạn

75%

Tất cả cấu kiện khác

...

...

...

• Trạng thái giới hạn mỏi và nứt gẫy

15%

• Tất cả trạng thái giới hạn khác

33%

Tác động của lực xung kích đối với các cấu kiện vùi trong đất như trong Phần 12 phải lấy theo quy định của Điều 6.2.2.

Không cần xét lực xung kích đối với:

• Tường chắn không chịu phản lực thẳng đứng từ kết cấu phần trên.

• Thành phần móng nằm hoàn toàn dưới mặt đất.

Lực xung kích có thể được chiết giảm cho các cấu kiện trừ mối nối, nếu đã kiểm tra đủ căn cứ theo các quy định của Điều 7.2.1  Phần 4 bộ tiêu chuẩn này.

...

...

...

Lực xung kích tính bằng phần trăm đối với cống và các cấu kiện vùi trong đất quy định trong Phần 12 bộ tiêu chuẩn này phải lấy như sau:

IM = 33(1,0 - 4,1x10^-4D_E) ≥ 0%

(12)

trong đó:

D_E = Chiều dày tối thiểu của lớp đất phủ phía trên kết cấu (mm).

6.3  LỰC LY TÂM: CE

Để tính toán lực hướng tâm hoặc hiệu ứng lật lên tải trọng bánh xe, lực ly tâm của hoạt tải phải được lấy bằng tích số của các trọng lượng trục của xe tải hay xe hai trục với hệ số C lấy như sau;

C = f (v²/gR)

(13)

...

...

...

f = 4/3 cho các tổ hợp tải trọng khác với tổ hợp mỏi và bằng 1,0 cho mỏi

v = tốc độ thiết kế đường ô tô (m/s);

g = gia tốc trọng lực 9,807 (m/s²)

R = bán kính cong của làn xe (m)

Tốc độ thiết kế đường bộ không lấy nhỏ hơn trị số theo cấp đường quy định trong TCVN 4054:2005.

Phải áp dụng hệ số làn quy định trong Điều 6.1.1.2.

Lực ly tâm tác dụng theo phương nằm ngang cách phía trên mặt đường 1800mm. Phải có một đường truyền lực hướng tâm tới kết cấu phần dưới.

Có thể xem xét giảm hiệu ứng lật của lực ly tâm lên tải trọng bánh xe theo phương đứng do hiệu ứng của siêu cao.

6.4  LỰC HÃM XE: BR

...

...

...

• 25% trọng lượng các trục xe của xe tải hoặc xe hai trục thiết kế hoặc,

• 5% của xe tải thiết kế cộng tải trọng làn hoặc 5% trọng lượng của xe hai trục thiết kế cộng tải trọng làn

Lực hãm này phải được đặt trong tất cả các làn thiết kế được chất tải theo Điều 6.1.1.1 và coi như đi cùng một chiều. Các lực này được coi là tác dụng theo chiều nằm ngang cách phía trên mặt đường 1.800mm cùng theo chiều dọc để gây ra ứng lực lớn nhất. Tất cả các làn thiết kế phải được chất tải đồng thời trên cầu và coi như đi cùng một chiều trong tương lai.

Phải áp dụng hệ số làn quy định trong Điều 6.1.1.2

6.5  LỰC VA CỦA XE: CT

6.5.1  Bảo vệ kết cấu

Không áp dụng các quy định trong Điều 6.5.2 nếu công trình được bảo vệ bởi một trong các kết cấu:

• Nền đắp;

• Kết cấu rào chắn độc lập cao 1370 mm chịu được va, chôn trong đất, đặt trong phạm vi cách bộ phận cần được bảo vệ 3000 mm; hoặc

...

...

...

Rào chắn phải có cấu tạo và kích thước hình học đủ chịu lực va tương đương thí nghiệm va xe mức 5 quy định trong Phần 13 bộ tiêu chuẩn này.

6.5.2  Xe cộ và tầu hoả va vào kết cấu

Trừ khi được bảo vệ như quy định trong Điều 6.5.1, mố trụ đặt trong phạm vi cách mép lòng đường bộ 9000 mm hay trong phạm vi 15000 mm đến tim đường sắt đều phải thiết kế chịu một va lực tĩnh tương đương là 1.800.000N tác dụng ở bất kỳ hướng nào trong mặt phẳng nằm ngang, cách mặt đất 1200 mm.

Phải áp dụng các quy định của Điều 3.2.2.1 Phần 2 bộ tiêu chuẩn này.

6.5.3  Xe cộ va vào lan can

Phải áp dụng các quy định trong Phần 13 bộ tiêu chuẩn này.

7  TẢI TRỌNG NƯỚC: WA

7.1  ÁP LỰC TĨNH

Áp lực tĩnh của nước được giả thiết là tác động thẳng góc với mặt cản nước. Áp lực được tính toán bằng tích của chiều cao mặt nước phía trên điểm đang tính nhân với khối lượng riêng của nước và gia tốc trọng trường.

...

...

...

Khi kiểm tra tác động của các tải trọng EQ, CT và CV ở trạng thái giới hạn đặc biệt, tải trọng nước (WA) và chiều sâu xói có thể dựa trên lưu lượng lũ trung bình hàng năm. Tuy nhiên, kiểm tra các hậu quả của những thay đổi điều kiện nền móng do xói bởi lũ kiểm tra, áp dụng tải trọng nước (WA) nhưng không tính tải trọng EQ, CT hoặc CV.

7.2  LỰC ĐẨY NỔI

Lực đẩy nổi của nước là một lực đẩy hướng lên trên được lấy bằng tổng của các thành phần thẳng đứng của áp lực tĩnh được xác định trong Điều 7.1, tác dụng lên tất cả các bộ phận kết cấu nằm dưới mức nước thiết kế.

7.3  ÁP LỰC DÒNG CHẢY

7.3.1  Theo chiều dọc

Áp lực nước chảy tác dụng theo chiều dọc của kết cấu phần dưới phải được tính theo công thức:

p = 5,14 x 10^-4 C_D V²

(14)

trong đó:

...

...

...

C_D = hệ số cản của trụ lấy theo Bảng 11

V = vận tốc nước thiết kế tính theo lũ thiết kế cho xói ở trạng thái giới hạn cường độ và sử dụng.

Bảng 11- Hệ số cản

Loại hình

C_D

Trụ đầu tròn

0,7

Trụ đầu vuông

1,4

...

...

...

1,4

Trụ đầu nhọn với góc nhọn 90° hoặc nhỏ hơn

0,8

Lực cản dọc được tính bằng tích của áp lực dòng chảy dọc nhân với hình chiếu của diện tích mặt hứng nước của trụ.

7.3.2  Theo chiều ngang

Áp lực ngang phân bổ đều trên kết cấu phần dưới do dòng chảy lệch với chiều dọc của trụ một góc q được lấy bằng:

p = 5,14 x 10^-4 C_L V²

(15)

trong đó:

...

...

...

C_L = hệ số cản theo chiều ngang lấy theo Bảng 12

Hình 3 - Mặt bằng trụ thể hiện áp lực dòng chảy

Bảng 12- Hệ số cản theo chiều ngang

Góc q giữa hướng dòng chảy và trục dọc của trụ

C_L

0°

0,0

5°

...

...

...

10°

0,7

20°

0,9

≥ 30°

1,0

Lực cản ngang được tính bằng tích số của áp lực dòng chảy theo chiều ngang nhân với diện tích hứng nước của kết cấu.

7.4  TẢI TRỌNG SÓNG

Tác dụng của sóng lên kết cấu được xét cho những kết cấu phơi lộ chịu tác dụng của lực sóng lớn có thể xuất hiện.

...

...

...

Phải áp dụng những quy định trong Điều 6.4.4 Phần 2 bộ tiêu chuẩn này.

Những hậu quả của sự thay đổi điều kiện của móng sau xói do lũ thiết kế phải được xét đến ở trạng thái giới hạn cường độ và trạng thái giới hạn sử dụng. Hậu quả của sự thay đổi điều kiện của móng sau xói do tác động của lũ kiểm tra phải được xét đến ở trạng thái giới hạn đặc biệt.

8  TẢI TRỌNG GIÓ: WL VÀ WS

8.1  TẢI TRỌNG GIÓ NGANG

8.1.1 Tổng quát

Điều này quy định các tải trọng gió nằm ngang tác dụng vào các công trình cầu thông thường. Đối với các kết cấu nhịp lớn hay kết cấu nhạy cảm với gió như cầu treo dây võng, cầu dây văng cần có những khảo sát, nghiên cứu đặc biệt về môi trường khí hậu đối với gió và thí nghiệm hầm gió để xác định các tác động của gió trong thiết kế. Ngoài ra, phải xem xét trạng thái làm việc khí động học của các kết cấu đó theo các yêu cầu của Điều 8.3.

Tốc độ gió thiết kế, V, phải được xác định theo công thức:

V = V_BS

(16)

...

...

...

V_B = 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, như quy định trong Bảng 13.

S = hệ số điều chỉnh đối với khu đất chịu gió và độ cao mặt cầu theo quy định trong Bảng 14.

Bảng 13 - Các giá trị của V_B cho các vùng tính gió ở Việt Nam

Vùng tính gió theo TCVN 2737-1995

V_B(m/s)

I

38

II

45

...

...

...

53

IV

59

Để tính gió trong quá trình lắp ráp, có thể nhân các giá trị V_B trong Bảng 13 với hệ số 0,85.

Bảng 14 - Các giá trị của S

Độ cao của mặt cầu trên mặt đất khu vực xung quanh hay trên mặt nước (m)

Khu vực lộ thiên hay mặt nước thoáng

Khu vực có rừng hay có nhà cửa với cây cối, nhà cao tối đa khoảng 10m

Khu vực có nhà cửa với đa số nhà cao trên 10m

...

...

...

1,09

1,00

0,81

20

1,14

1,06

0,89

30

1,17

...

...

...

0,94

40

1,20

1,13

0,98

50

1,21

1,16

1,01

...

...

...

8.1.2.1  Tải trọng gió ngang

Tải trọng gió ngang P_D phải được lấy theo phương tác dụng nằm ngang và đặt tại trọng tâm của các phần diện tích thích hợp, và được tính như sau:

P_D= 0,0006 V²A_tC_d ≥ 1,8 A_t(kN)

(17)

trong đó:

V = tốc độ gió thiết kế xác định theo phương trình 16 (m/s)

A_t = diện tích của kết cấu hay cấu kiện phải tính tải trọng gió ngang (m²)

C_d = hệ số cản được xác định theo Hình 4

Diện tích kết cấu hay cấu kiện đang xét phải là diện tích đặc chiếu lên mặt trước vuông góc, trong trạng thái không có hoạt tải tác dụng, với các điều kiện sau đây:

...

...

...

Đối với kết cấu phần trên có lan can hở, tải trọng toàn bộ phải lấy bằng tổng tải trọng tác dụng lên kết cấu phần trên, khi đó phải xét lan can hứng và không hứng gió riêng rẽ từng loại. Nếu có hơn hai lan can, chỉ xét ảnh hưởng những lan can nào có ảnh hưởng lớn nhất về phương diện không che chắn.

Đối với kết cấu nhịp kiểu dàn, lực gió sẽ được tính toán cho từng bộ phận một cách riêng rẽ cả nơi hướng gió và nơi khuất gió, mà không xét phần bao bọc.

Đối với các trụ, không xét mặt che chắn.

Hệ số cản C_d phải tính theo các phương pháp sau:

Đối với Kết cấu phần trên có mặt trước đặc, khi kết cấu quy đổi có các mép cạnh dốc đứng và không có góc vuốt đáy đáng kể về khí động phải lấy Cd theo Hình 4, trong đó:

b = Chiều rộng toàn bộ của cầu giữa các bề mặt lan can (mm)

d = Chiều cao Kết cấu phần trên bao gồm cá lan can đặc nếu có (mm)

Đối với Kết cấu phần trên giàn, lan can và kết cấu phần dưới phải lấy lực gió đối với từng cấu kiện với các giá trị C_d theo Bảng 6 TCVN 2737: 1995 hoặc theo tài liệu khác nếu có căn cứ khoa học.

Đối với mọi Kết cấu phần trên khác, phải xác định C_d trong hầm thí nghiệm gió.

...

...

...

Hình 4 - Hệ số cản C_d dùng cho kết cấu phần trên có mặt hứng gió đặc

CHÚ DẪN:

1. Các giá trị cho trong Hình 4 dựa trên giả thiết là mặt hứng gió thẳng đứng và gió tác dụng nằm ngang.

2. Nếu mặt hứng gió xiên so với mặt thẳng đứng, hệ số cản C_d có thể được giảm 0.5% cứ mỗi độ xiên so với mặt đường và tối đa được giảm 30%.

3. Nếu mặt hứng gió có cả phần đứng lẫn phần dốc hoặc 2 phần dốc nghiêng với góc khác nhau, tải trọng gió phải lấy như sau:

a) Hệ số cản cơ bản C_d tính với chiều cao toàn bộ kết cấu

b) Đối với từng mặt đứng hệ số cản cơ bản tính trên được giảm theo chú dẫn 2.

c) Tính tải trọng gió tổng cộng bằng cách dùng hệ số cản thích hợp cho các diện tương ứng.

4. Nếu kết cấu phần trên được nâng cao, phải lấy C_d tăng lên 3% cho mỗi độ nghiêng so với đường nằm ngang, nhưng không quá 25%.

...

...

...

6. Nếu kết cấu phần trên được nâng cao đồng thời chịu gió xiên, phải lấy hệ số cản theo kết quả khảo sát đặc biệt.

8.1.2.2  Tải trọng gió dọc

Đối với mố, trụ, kết cấu phần trên là giàn hay các dạng kết cấu khác có một bề mặt cản gió lớn song song với tim dọc của kết cấu thì phải xét tải trọng gió dọc. Phải tính tải trọng gió dọc theo cách tương tự với tải trọng gió ngang theo Điều 8.1.2.1.

Đối với Kết cấu phần trên có mặt trước đặc, tải trọng gió lấy bằng 0,25 lần tải trọng gió ngang theo Điều 8.1.2.1.

Các tải trọng gió dọc và ngang phải cho tác dụng trong từng trường hợp đặt tải riêng rẽ, nếu thấy thích hợp thì kết cấu phải kiểm toán bằng hợp lực của gió xét đến ảnh hưởng của các góc hướng gió trung gian (không vuông góc).

8.1.3  Tải trọng gió tác dụng lên xe cộ: WL

Khi có xe trên cầu, phải xét áp lực gió tác dụng vào cả kết cấu và xe cộ. Áp lực gió lên xe cộ phải thể hiện bằng các dải lực có thể di động và gián đoạn với giá trị 1,46 N/mm tác dụng theo phương vuông góc và ở trên 1800 mm so với mặt đường và tác dụng vào kết cấu.

Khi gió tác dụng trên xe cộ không vuông góc với kết cấu, thành phần vuông góc và song song tác dụng lên hoạt tải có thể lấy theo quy định trong Bảng 15 với góc chéo lấy vuông góc

với bề mặt.

...

...

...

Bảng 15 - Các thành phần gió lên hoạt tải

Góc chéo

Thành phần vuông góc

Thành phần song song

Độ

N/mm

N/mm

0

1,46

...

...

...

15

1,28

0,18

30

1,20

0,35

45

0,96

0,47

...

...

...

0,50

0,55

8.2  TẢI TRỌNG GIÓ THẲNG ĐỨNG

Phải lấy tải trọng gió thẳng đứng P_v tác dụng vào trọng tâm của diện tích thích hợp theo công thức:

P_v = 0,00045 V²A_v (kN)

(18.)

trong đó:

V = tốc độ gió thiết kế được xác định theo phương trình 16 (m/s)

A_v = diện tích phẳng của mặt cầu hay câu kiện dùng để tính tải trọng gió thẳng đứng (m²).

...

...

...

Đường lực này phải đặt ở điểm 1/4 chiều rộng mặt cầu ở phía có gió cùng với lực gió nằm ngang quy định theo Điều 8.1.

Có thể dùng Phương trình 18 với điều kiện góc nghiêng của gió tác dụng vào kết cấu ít hơn 5°; nếu vượt quá 5°, hệ số "nâng bốc" phải được xác định bằng thí nghiệm.

8.3  MẤT ỔN ĐỊNH ĐÀN HỒI KHÍ ĐỘNG

8.3.1  Tổng quát

Hiệu ứng lực đàn hồi khí động phải được xét trong thiết kế các cầu và các bộ phận có khả năng nhạy cảm với gió. Các cầu và các bộ phận kết cấu của nó có tỷ lệ giữa chiều dài nhịp và chiều rộng hoặc chiều cao vượt quá 30 được coi là nhạy cảm với gió.

Dao động của dây cáp do cộng tác dụng của gió và mưa cũng phải được xét.

8.3.2  Hiện tượng đàn hồi khí

Phải xét hiện tượng đàn hồi khí của các kích thích do gió xoáy, rung giật, rung chao đảo hay rung lệch tăng dần khi phù hợp.

8.3.3  Kiểm tra đáp ứng động

...

...

...

8.3.4  Thí nghiệm hầm gió

Có thể dùng các thí nghiệm hầm gió cho mặt cắt đại diện để thoả mãn các yêu cầu của các Điều 8.3.2 và 8.3.3.

9  HIỆU ỨNG ĐỘNG ĐẤT: EQ

9.1  TỔNG QUÁT

Tải trọng động đất phải được lấy bằng một ứng lực nằm ngang được xác định phù hợp với các quy định của Điều 7.4 Phần 4 bộ tiêu chuẩn này trên cơ sở hệ số ứng xử đàn hồi C_sm được quy định trong Điều 9.6 và trọng lượng tương đương của kết cấu phần trên và được chỉnh lý bằng hệ số điều chỉnh ứng xử quy định trong Điều 9.7.1

Những quy định ở đây được áp dụng với kết cấu phần trên dạng bản, dầm tổ hợp, dầm hộp và giàn thông thường với nhịp không vượt quá 150.000 mm. Đối với những kết cấu khác và cầu với chiều dài nhịp vượt quá 150.000 mm thì xác định theo chứng cứ khoa học hoặc chấp nhận những quy định thích hợp. Trừ khi có quy định khác, các quy định này không áp dụng cho những công trình hoàn toàn bị vùi.

Đối với cống hộp và công trình bị vùi không cần xét hiệu ứng động đất trừ trường hợp công trình đi qua vùng đứt gẫy đang hoạt động.

Phải xét đến khả năng đất bị hóa lỏng và các dốc trượt tùy theo điều kiện địa chất và vùng động đất.

9.2  HỆ SỐ GIA TỐC

...

...

...

Phải tiến hành những nghiên cứu riêng do chuyên gia chuyên sâu thực hiện để xác định các hệ số gia tốc riêng theo vị trí và kết cấu nếu tồn tại bất kỳ một điều kiện nào dưới đây:

• Vị trí ở gần một đứt gãy đang hoạt động.

• Có thể có những động đất kéo dài trong vùng.

• Do tầm quan trọng của cầu cần xét đến một chu kỳ công trình chịu động đất dài hơn (do đó liên quan đến chu kỳ tái xuất hiện).

Ảnh hưởng của các đặc tính cơ lý đất tại chỗ được quy định trong Điều 9.5.

Hình 5 - Các vùng hệ số gia tốc

9.3  CÁC MỨC ĐỘ QUAN TRỌNG CỦA CÔNG TRÌNH CẦU

Để tính toán về động đất, phải xếp loại công trình cầu đang xét vào một trong ba mức độ quan trọng như sau:

...

...

...

• Các cầu thiết yếu, hoặc

• Các cầu thông thường

Cơ sở để xếp loại phải dựa trên các yêu cầu xã hội/sự sống còn và an ninh/quốc phòng. Trong việc phân loại cầu cần xét đến những thay đổi có thể trong tương lai về các điều kiện và các yêu cầu.

9.4  VÙNG ĐỘNG ĐẤT

Mỗi vị trí cầu phải được xem xét để xác định mức độ kháng chấn theo một trong 3 vùng động đất quy định trong Bảng 16.

Bảng 16 - Vùng động đất

Hệ số gia tốc

Vùng động đất

Cấp (MSK - 64)

...

...

...

1

Cấp ≤ 6,5

0.09 < A ≤ 0,19

2

6,5 < Cấp ≤ 7,5

0.19 < A < 0,29

3

7,5 < Cấp ≤ 8

9.5  CÁC ẢNH HƯỞNG CỦA VỊ TRÍ CÔNG TRÌNH

...

...

...

Ảnh hưởng của vị trí cầu phải được xét đến trong việc xác định các tải trọng động đất cho cầu.

Hệ số thực địa S quy định trong Bảng 17 phải dựa trên loại đất được xác định theo các Điều 9.5.2 đến 9.5.5.

Bảng 17- Hệ số thực địa

Hệ số thực địa

Loại đất

I

II

III

IV

...

...

...

1,0

1,2

1,5

2,0

Ở những vị trí công trình không biết đầy đủ chi tiết về tính chất của đất để xác định loại đất, hoặc khi đất không khớp với một trong 4 loại, thì hệ số thực địa S phải lấy theo đất loại II.

9.5.2  Đất loại I

Đất được xếp vào loại I gồm:

• Đá các loại hoặc là đá sit dạng kết tinh, hoặc

• Đất cứng có bề dày nhỏ hơn 60000 mm và đất phủ trên nền đá là cát, sỏi cuội hoặc sét cứng trầm tích ổn định.

...

...

...

Đất dính cứng hoặc đất rời sâu có bề dày vượt quá 60000 mm và loại đất phủ trên nền đá là cát, sỏi cuội hay sét cứng trầm tích ổn định được xếp vào loại II.

9.5.4  Đất loại III

Đất sét mềm đến nửa cứng và cát được đặc trưng bởi lớp dày 9000 mm hay hơn nữa là sét mềm hay nửa cứng, có hoặc không có xen lẫn các lớp cát hoặc đất rời khác được xếp vào loại III.

9.5.5  Đất loại IV

Đất sét mềm hoặc bùn dày hơn 12000 mm được xếp vào loại IV.

9.6  HỆ SỐ ĐÁP ỨNG ĐỘNG ĐẤT ĐÀN HỒI

9.6.1  Tổng quát

Ngoài quy định của Điều 9.6.2, hệ số đáp ứng động đất đàn hồi C_sm cho dạng thức dao động thứ m được lấy theo:

...

...

...

trong đó:

T_m = chu kỳ dao động của dạng thức dao động thứ m (s)

A = hệ số gia tốc lấy theo Điều 9.2

S = hệ số thực địa lấy theo Điều 9.5

Khi xác định chu kỳ dao động, T_m, cần dựa trên cơ sở khối lượng danh định, không có hệ số của các cấu kiện hoặc kết cấu.

9.6.2  Các trường hợp ngoại lệ

Với các cầu trong vùng đất loại III và trong các vùng mà hệ số “A” không nhỏ hơn 0,30, C_sm không vượt quá 2,0A.

Đối với đất loại III và IV và đối với các dạng thức dao động khác với dạng thức dao động cơ bản có chu kỳ nhỏ hơn 0,3 giây, thì C_sm phải lấy theo:

C_sm = A(0,8 + 4,0 T_m)

...

...

...

Nếu chu kỳ dao động của một dạng thức dao động bất kỳ lớn hơn 4,0 giây thì trị số C_sm của dạng thức dao động đó phải lấy theo:

(21)

9.7  HỆ SỐ ĐIỀU CHỈNH ĐÁP ỨNG

9.7.1  Tổng quát

Để áp dụng các hệ số điều chỉnh ứng xử quy định ở đây, các chi tiết kết cấu cần phải thỏa mãn quy định của các Điều 10.2.2, Điều 10.11 và 13.4.6 Phần 5 bộ tiêu chuẩn này.

Trừ các điểm lưu ý tại Điều này, ứng lực động đất thiết kế của các kết cấu phần dưới và các liên kết giữa các bộ phận của kết cấu được liệt kê trong Bảng 19 phải được xác định bằng cách chia ứng lực từ kết quả phân tích đàn hồi cho hệ số điều chỉnh ứng xử thích hợp R, như quy định trong Bảng 18 và 19 tương ứng.

Hệ số R còn được quy định trong Bảng 19 cho các liên kết, các mối nối ướt giữa các bộ phận kết cấu và các kết cấu, chẳng hạn như liên kết cột với bệ móng, có thể được thiết kế để truyền ứng lực lớn nhất có thể phát sinh bởi khớp dẻo của cột hay bệ nhóm cột mà chúng liên kết như quy định trong Điều 9.9.4.3.

Nếu phương pháp lịch sử thời gian phí đàn hồi được dùng để phân tích, thì hệ số điều chỉnh ứng xử R sẽ lấy bằng 1,0 cho mọi kết cấu phần dưới và liên kết.

...

...

...

Kết cấu phần dưới

Mức độ quan trọng

Rất quan trọng

Chủ yếu

Khác

Trụ kiểu tường có kích thước lớn

1,5

1,5

...

...

...

Bệ cọc BTCT

• chỉ có cọc thẳng

1,5

2,0

3,0

• có cả cọc xiên

1,5

...

...

...

2,0

Cột đơn

1,5

2,0

3,0

Cọc thép hay thép liên hợp và bệ cọc BTCT

...

...

...

• chỉ có cọc thẳng

1,5

3,5

5,0

• có cả cọc xiên

1.5

...

...

...

3,0

Bệ nhóm cột

1,5

3,5

5,0

Bảng 19 - Hệ số điều chỉnh ứng xử R - Các liên kết

Liên kết

Tất cả các cấp quan trọng

...

...

...

0,8

Khe co giãn trong nhịp của kết cấu phần trên

0,8

Cột trụ hay bệ cọc với rầm mũ hay kết cấu phần trên

1,0

Cột hay trụ với móng

1,0

9.7.2  Áp dụng

Tải trọng động đất được giả thiết tác dụng trong mọi phương ngang.

...

...

...

Một trụ bê tông cốt thép dạng tường có thể được tính toán như là cột đơn theo chiều mảnh nếu thỏa mãn quy định cho cột trong Phần 5 bộ tiêu chuẩn này.

9.8  TỔ HỢP CÁC ỨNG LỰC ĐỘNG ĐẤT

Các ứng lực động đất đàn hồi trên mỗi trục chính của một cấu kiện được rút ra từ tính toán theo hai phương thẳng góc phải được tổ hợp thành hai trường hợp tải trọng sau:

• 100% của giá trị tuyệt đối của các ứng lực theo một trong các chiều vuông góc thứ nhất được tổ hợp với 30% của giá trị tuyệt đối của các ứng lực trong chiều vuông góc thứ hai.

• 100% của giá trị tuyệt đối của các ứng lực trong chiều vuông góc thứ hai được tổ hợp với 30% của giá trị tuyệt đối của các ứng lực trong chiều vuông góc thứ nhất.

Khi lực liên kết giữa cột và/hoặc móng được xác định từ khớp dẻo trong cột theo Điều 9.9.4.3, khi xác định hiệu ứng của hợp lực có thể không xét đến các trường hợp tổ hợp tải trọng nêu trên. Với mục đích này lực cắt và mô men được xác định trên cơ sở khớp dẻo. Lực dọc trục phải được xác định từ các tổ hợp tải trọng phù hợp với lực dọc, nếu có, kết hợp với khớp dẻo khi động đất EQ. Nếu một trụ được thiết kế như một cột theo Điều 9.7.2, ngoại lệ này phải áp dụng cho phương yếu của trụ khi sử dụng khớp dẻo; các trường hợp tổ hợp tải trọng trên phải được áp dụng cho phương khỏe của trụ.

9.9  TÍNH TOÁN LỰC THIẾT KẾ

9.9.1  Tổng quát

Đối với cầu một nhịp bất kể trong vùng động đất nào, lực thiết kế liên kết nhỏ nhất theo chiều bị kiềm giữ dịch chuyển giữa kết cấu phần trên và kết cấu phần dưới không được lấy nhỏ hơn tích của hệ số thực địa, hệ số gia tốc nhân với tải trọng thường xuyên được phân phối về đó.

...

...

...

9.9.2  Vùng động đất 1

Đối với cầu nằm trong vùng 1 có hệ số gia tốc nhỏ hơn 0,025 và nền đất thuộc loại I hoặc loại II, lực thiết kế liên kết ngang trong chiều bị kiềm giữ dịch chuyển không được lấy nhỏ hơn 0,1 lần phần lực thẳng đứng do tải trọng thường xuyên truyền vào đó và do các hoạt tải được cho là có tồn tại trong khi có động đất.

Đối với các địa điểm khác trong vùng 1 thì lực liên kết ngang thiết kế trong các chiều bị kiềm giữ dịch chuyển không được lấy nhỏ hơn 0,2 lần phản lực thẳng đứng do tải trọng thường xuyên truyền vào đó và do các hoạt tải có thể tồn tại trong khi có động đất.

Đối với mỗi phân đoạn liền của kết cấu phần trên thì tải trọng thường xuyên được phân phối cho liên kết trên trục gói cố định dùng để xác định lực liên kết thiết kế phải lấy bằng tổng tải trọng thường xuyên của đốt dầm.

Nếu mỗi gối đỡ một phân đoạn liền hoặc đỡ một nhịp giản đơn được cố định theo phương ngang thì tải trọng thường xuyên dùng để xác định lực liên kết phải lấy bằng phân lực do tải trọng thường xuyên tác dụng trên gối đó.

Mỗi gối cao su và các liên kết của chúng vào khối xây hay bản gối phải được thiết kế để chịu được lực động đất nằm ngang truyền qua gối. Đối với tất cả các cầu trong vùng động đất 1 và tất cả các cầu một nhịp thì lực cắt do động đất không được nhỏ hơn lực liên kết được quy định ở đây.

9.9.3  Vùng động đất 2

Công trình trong vùng động đất 2 phải được tính toán phù hợp với yêu cầu tối thiểu được ghi trong các Điều 7.4.1 và 7.4.3 Phần 4 bộ tiêu chuẩn này.

Trừ móng, lực động đất thiết kế dùng cho các bộ phận bao gồm cả bệ cọc và tường chắn phải được xác định bằng cách chia lực động đất đàn hồi tính theo Điều 9.8 cho hệ số điều chỉnh đáp ứng thích hợp R lấy trong Bảng 18.

...

...

...

Khi có một nhóm tải trọng không phải loại Đặc biệt I quy định trong Bảng 3, chi phối việc thiết kế các cột, thì phải xem xét khả năng các lực động đất truyền xuống móng có thể lớn hơn lực tính theo cách quy định trên đây, do có thể vượt cường độ của các cột.

9.9.4  Vùng động đất 3

9.9.4.1  Tổng quát

Các kết cấu trong vùng động đất 3 phải được tính toán phù hợp với yêu cầu tối thiểu ghi trong các Điều 7.4.1 và 7.4.3 Phần 4 bộ tiêu chuẩn này.

Lực thiết kế của mỗi thành phần phải lấy giá trị nhỏ hơn của các lực xác định theo:

• Các quy định của Điều 9.9.4.2; hoặc

• Các quy định của Điều 9.9.4.3,

cho tất cả các cấu kiện của một cột, xà mũ và móng cũng như liên kết của chúng.

9.9.4.2  Lực thiết kế điều chỉnh

...

...

...

9.9.4.3  Lực khớp dẻo

9.9.4.3.1  Tổng quát

Khi áp dụng sơ đồ tính theo giả thiết hình thành khớp dẻo làm cơ sở để thiết kế động đất, các ứng lực tổng hợp do khớp dẻo ở đỉnh và đáy cột phải được tính toán sau khi thiết kế sơ bộ của cột đó hoàn thành theo các lực thiết kế được điều chỉnh quy định trong Điều 9.9.4.2 như là các tải trọng động đất. Các lực thu được từ khớp dẻo sau đó phải được dùng để xác định lực thiết kế cho hầu hết các bộ phận như quy định tại Điều này. Phương pháp để tính toán các lực cho cột trụ đơn và trụ khung với nhiều hơn hai cột phải lấy theo các quy định trong các Điều tiếp sau.

Khớp dẻo phải được xác định là xảy ra trước khi kết cấu và/hoặc móng bị phá hoại do vượt ứng suất hay do mất ổn định trong kết cấu và/hoặc trong móng. Khớp dẻo chỉ cho phép xuất hiện trong cột là vị trí dễ kiểm tra và sửa chữa. Sức kháng uốn dẻo của bộ phận kết cấu phần dưới phải được xác định theo các quy định trong các Phần 5 và 6 bộ tiêu chuẩn này.

Cấu kiện và bộ phận liên kết với cột trong kết cấu phần trên và kết cấu phần dưới cũng phải được thiết kế để chịu lực cắt ngang của cột, được xác định theo sức kháng uốn dẻo tính toán của cột sử dụng hệ số sức kháng được quy định tại đây.

Các lực cắt phát sinh, được tính trên cơ sở khớp dẻo, có thể coi như lực động đất cực hạn mà cầu có thể khai thác được.

9.9.4.3.2  Các cột và trụ đơn

Các hiệu ứng lực phải được xác định theo hai trục chính của cột và trục yếu của trụ hoặc trụ khung như sau:

• Bước 1 - Xác định sức kháng mô men vượt cường độ của cột. Sử dụng hệ số sức kháng bằng 1,3 cho cột bê tông cốt thép và 1,25 cho cột thép. Với cả hai loại vật liệu, lực dọc tác dụng phải được xác định từ Tổ hợp tải trọng đặc biệt l, với lực dọc đàn hồi lớn nhất từ lực động đất xác định theo Điều 9.8 được lấy như EQ.

...

...

...

Ứng lực tương ứng với sự hình thành khớp dẻo trong cột đơn được xác định như sau:

• Lực dọc - Được xác định theo tổ hợp tải trọng đặc biệt I, tải trọng lực dọc động đất không chiết giảm lớn nhất và nhỏ nhất theo Điều 9.8 được lấy như EQ

• Mô men - Được tính theo Bước 1

• Lực cắt - Được tính theo Bước 2

9.9.4.3.3  Trụ với hai hoặc nhiều Cột

Ứng lực của trụ khung với hai hoặc nhiều cột phải được xác định theo cả hai mặt phẳng trụ khung và vuông góc với mặt phẳng trụ khung. Theo phương vuông góc với trụ khung, các lực phải xác định cho cột đơn theo Điều 9.9.4.3.2. Trong mặt phẳng khung, các lực phải được tính toán như sau:

• Bước 1 - Xác định sức kháng mô men vượt cường độ của cột. Sử dụng hệ số sức kháng bằng 1,3 cho cột bê tông cốt thép và 1,25 cho cột thép. Lực dọc ban đầu được xác định trong tổ hợp tải trọng đặc biệt I với EQ = 0 cho cả hai loại vật liệu.

• Bước 2 - Sử dụng sức kháng mô men vượt cường độ, để tính toán lực cắt. Lấy tổng lực cắt của khung để xác định lực cắt lớn nhất trong trụ. Nếu có giằng ngang giữa các cột, chiều cao có hiệu của cột sẽ được lấy từ đỉnh giằng ngang. Với cột có phần loe và móng ở dưới mặt đất, phải áp dụng các quy định của Điều 9.9.4.3.2. Với các cọc tạo thành trụ khung, tính thêm cả chiều dài của cọc trong lớp bùn khi xác định lực cắt.

• Bước 3 - Đặt lực cắt của khung tại tâm khối lượng của kết cấu phần trên phía trên trụ và xác định lực dọc trong cột do lật khi cột làm việc tới sức kháng mô men vượt cường độ.

...

...

...

Các lực trong các cột riêng biệt trong mặt phẳng khung ứng với khớp dẻo của cột phải được lấy như sau:

• Lực dọc - Lực dọc lớn nhất và nhỏ nhất xác định theo tổ hợp tải trọng đặc biệt I, với lực dọc được xác định từ bước lặp cuối cùng ở bước 3 được lấy như EQ và được lấy cả hai dấu dương và âm.

• Mô men - sức kháng mô men vượt cường độ tương ứng với lực nén lớn nhất xác định từ bước trên.

• Lực cắt - Lực cắt tương ứng với sức kháng mô men vượt cường độ đã xác định như trên, lưu ý đến các quy định ở bước 2 ở trên.

9.9.4.3.4  Các lực thiết kế cho cột và trụ cọc nạng chống

Lực thiết kế cho cột và trụ cọc nạng chống phải được lấy theo Điều 9.9.4.1, áp dụng như sau:

• Lực dọc - Lực thiết kế lớn nhất hoặc nhỏ nhất trong tổ hợp tải trọng đặc biệt I với giá trị thiết kế đàn hồi theo điều 9.8 được lấy như EQ, hoặc giá trị tương ứng với khớp dẻo lấy như EQ.

• Mô men - Mô men thiết kế hiệu chỉnh trong tổ hợp tải trọng đặc biệt I

• Lực cắt - giá trị nhỏ hơn giữa giá trị thiết kế đàn hồi trong tổ hợp tải trọng đặc biệt I tổ hợp với tải trọng động đất theo Điều 9.8 và sử dụng hệ số R bằng 1 cho cột, hoặc giá trị tương ứng cho khớp dẻo của cột

...

...

...

Lực thiết kế phải lấy theo tổ hợp tải trọng đặc biệt I, trừ khi trụ được thiết kế như một cột theo phương yếu. Nếu trụ được thiết kế như một cột, lực thiết kế theo phương yếu phải được xác định theo Điều 9.9.4.3.4 và phải áp dụng tất cả các yêu cầu thiết kế của trụ theo quy định của Phần 5 của bộ tiêu chuẩn nầy. Khi các lực phát sinh do chốt dẻo được dùng trong phương yếu, phải áp dụng tổ hợp các lực theo Điều 9.8, để xác định mô men đàn hồi sau đó chiết giảm bằng hệ số R thích hợp.

9.9.4.3.6  Lực thiết kế móng

Các lực thiết kế cho móng bao gồm cả móng nông, bệ cọc và cọc có thể lấy như các lực từ tổ hợp tải trọng đặc biệt I, với lực động đất theo Điều 9.8, hoặc các lực ở đáy cột tương ứng với khớp dẻo theo Điều 9.8.

Khi các cột của trụ khung có một bệ chung, lực phân bố cuối cùng ở chân cột trong Bước 4 của Điều 9.9.4.3.3 có thể dùng để thiết kế móng trong mặt phẳng khung. Sự phân bố này tạo ra lực cắt và mô men bé hơn cho móng bởi vì một cột ngoài cùng này có thể bị kéo và cột khác bị nén do mô men lật động đất. Điều này làm tăng đáng kể lực cắt và mô men tới hạn cho cột này và giảm cho cột khác.

9.9.5  Bộ phận cản dọc

Lực ma sát không được coi là một phương thức cản lại tác dụng của lực ngang do hiệu ứng động đất.

Bộ phận cản phải được thiết kế theo một lực được tính bằng hệ số gia tốc nhân với tải trọng thường xuyên của nhịp nhẹ hơn trong hai nhịp hoặc các bộ phận kề bên của kết cấu.

Nếu bộ phận cản đặt ở một điểm mà ở đó được cấu tạo để có chuyển vị tương đối của các mặt cắt kết cấu phần trên xảy ra trong quá trình hoạt động của động đất, thì phải cho phép đủ chùng trong bộ phận cản để bộ phận cản chỉ bắt đầu hoạt động khi chuyển vị vượt quá trị số thiết kế.

Bộ phận cản được đặt ở trụ hay cột thì bộ phận cản của mỗi nhịp có thể được liên kết với trụ hay cột tốt hơn là liên kết các nhịp liền kề với nhau. Thay cho các bộ phận cản, STUs (cơ cấu truyền lực đẩy ngang) có thể được sử dụng và thiết kế cho cả các lực đàn hồi theo Điều 7 Phần 4 bộ tiêu chuẩn này hoặc ứng lực lớn nhất được sinh ra do khớp dẻo của kết cấu phần dưới theo Điều 9.7.1

...

...

...

Đối với Vùng động đất 2 và 3, thiết bị neo giữ phải được đặt ở các gối và khớp trong kết cấu liên tục mà ở đó lực động đất thẳng đứng do tải trọng động đất dọc ngược chiều và vượt 50% nhưng không lớn hơn 100% phản lực do tải trọng thường xuyên gây ra. Trong trường hợp này lực nâng thực dùng để thiết kế thiết bị neo giữ phải lấy bằng 10% phản lực do tải trọng thường xuyên có thể phát huy nếu như giả định là dầm kê đơn giản lên gối.

Nếu lực động đất thẳng đứng tạo ra hiệu ứng lực nâng thì thiết kế neo giữ phải được tính toán để chịu được trị số lực lớn hơn trong hai trường hợp sau:

• 120% hiệu số giữa lực động đất thẳng đứng và phản lực do tải trọng thường xuyên, hoặc

• 10% phản lực do tải trọng thường xuyên.

9.10  CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI CẦU TẠM VÀ XÂY DỰNG PHÂN KỲ.

Bất kỳ cầu hoặc cầu được xây dựng từng phần nào được coi là tạm cho trên 5 năm thì phải thiết kế theo kết cấu vĩnh cửu và không được dùng các quy định của điều này.

Yêu cầu một trận động đất không được gây ra sập đổ toàn bộ hoặc một phần cầu nêu trong Điều 9.1 phải áp dụng cho cầu tạm dùng cho giao thông. Yêu cầu đó cũng phải được áp dụng cho các cầu được xây dựng phân kỳ dùng cho giao thông và/hoặc vượt qua đường giao thông. Hệ số gia tốc cho trong Điều 9.2 có thể được giảm bằng một hệ số không lớn hơn 2 để tính các lực đàn hồi và chuyển vị của cấu kiện. Các hệ số gia tốc cho các địa điểm xây dựng ở gần các đứt gãy đang hoạt động phải được nghiên cứu riêng. Các hệ số điều chỉnh đáp ứng cho trong Điều 9.7 có thể tăng lên bằng một hệ số không lớn hơn 1,5 để tính lực thiết kế. Hệ số này không được áp dụng cho các liên kết như xác định trong Bảng 19.

Các quy định về chiều rộng gối tối thiểu của Điều 7.4.4 Phần 4 bộ tiêu chuẩn này phải áp dụng cho mọi cầu tạm và cầu xây dựng phân kỳ.

10  ÁP LỰC ĐẤT: EH, ES, LS VÀ DD

...

...

...

Áp lực đất phải được coi là hàm số của:

• Loại đất và tỷ trọng của đất,

• Hàm lượng nước,

• Tính lưu biến của đất,

• Độ chặt,

• Vị trí mực nước ngầm,

• Tương tác giữa đất và công trình,

• Trị số tải trọng chất thêm, và

• Tác động của động đất.

...

...

...

• Độ nghiêng của tường.

Không được sử dụng đất hạt bụi hoặc sét nghèo cho nền đắp sau mố và tường chắn trừ khi phương pháp thiết kế phù hợp được áp dụng và thống nhất với biện pháp đo đạc kiểm tra quy định trong hồ sơ thiết kế. Phải xét đến sự xuất hiện của áp lực nước lỗ rỗng trong khối đất theo Điều 10.3. Các quy định về thoát nước thích hợp phải được áp dụng để tránh lực thủy tĩnh và thấm phát sinh sau tường theo các quy định của Phần 9 bộ tiêu chuẩn này. Không được sử dụng sét có độ dẻo cao để đắp nền đường sau mố và tường chắn.

10.2  ĐẦM NÉN

Tác dụng gia tăng của áp lực đất do đầm lèn phải được đưa vào tính toán Tác dụng này xảy ra phía sau tường trong phạm vi cự ly một nửa chiều cao tường, lấy bằng chênh cao giữa điểm giao của lớp đắp đường đã làm xong với móng tường.

10.3  SỰ HIỆN DIỆN CỦA NƯỚC

Khi đất phía sau tường không được thoát nước thì tác dụng của áp lực thủy tĩnh phải được tính bổ sung vào áp lực đất.

Trong trường hợp phía sau tường có thể đọng thành vũng thì tường phải được thiết kế để chịu áp lực đất cộng với áp lực thủy tĩnh.

Áp lực ngang của đất phía dưới mức nước ngầm phải tính với tỷ trọng đất ngậm nước.

Nếu mức nước ngầm ở hai phía tường khác nhau thì phải xét tác dụng dòng nước ngầm qua móng tường đến ổn định của tường và xem xét khả năng sói ngầm. Áp lực nước lỗ rỗng sau tường phải được cộng thêm vào ứng suất nằm ngang có hiệu khi tính tổng áp lực ngang của đất lên tường.

...

...

...

Phải tính hiệu ứng của lực quán tính của tường, khả năng khuyếch đại của áp lực đất chủ động và/hoặc độ chuyển dịch của khối đất bị động do động đất.

10.5  ÁP LỰC ĐẤT: EH

10.5.1  Áp lực đất ngang

Áp lực đất ngang được giả thiết là phân bố tuyến tính và tỷ lệ với chiều sâu đất và lấy bằng:

p=k_hg_sgz(x10^-9)

(22)

trong đó:

p = áp lực đất ngang (MPa)

k_h = hệ số áp lực ngang của đất lấy bằng k_o quy định trong Điều 10.5.2 đối với tường không biến dạng hay dịch chuyển, hoặc k_a trong các Điều 10.5.3; 10.5.6 và 10.5.7 đối với tường biến dạng hay dịch chuyển đủ để đạt tới điều kiện chủ động tối thiểu, hoặc k_p, theo Điều 10.5.4, cho biến dạng hoặc dịch chuyển của tường đủ để đạt đến điều kiện bị động.

...

...

...

z = chiều sâu dưới mặt đất (mm)

g = gia tốc trọng trường (m/s²)

Tải trọng ngang của áp lực đất do trọng lượng của nền đắp phải được giả thiết tác dụng tại một phần ba chiều cao tường H (H/3), trong đó H là tổng chiều cao tường tính từ mặt đất ở sau tường đến đáy móng hoặc đỉnh của gờ làm phẳng đỉnh tường (cho tường đất có cốt MSE).

10.5.2  Hệ số áp lực đất ngang tĩnh (trạng thái nghỉ), k₀

Đối với đất được cố kết bình thường hệ số áp lực đất ngang tĩnh lấy như sau:

k₀ = 1 - sin ϕ^'_f

(23)

trong đó:

ϕ^'_f = góc ma sát có hiệu của đất.

...

...

...

Đối với đất quá cố kết, hệ số áp lực đất ngang tĩnh có thể giả thiết thay đổi theo hàm số của tỷ lệ quá cố kết hay biểu đồ ứng suất và có thể lấy bằng:

(24)

trong đó:

OCR = tỷ lệ quá cố kết

Không dùng đất bột và sét nghèo để đắp nền sau mố và tường chắn trừ khi có các giải pháp thiết kế thích hợp và các biện pháp kiểm soát thi công được đề cập trong hồ sơ thiết kế để xét đến sự hiện diện của chúng. Phải chú ý đến sự phát triển áp lực nước lỗ rỗng trong khối đất theo quy định của Điều 10.3. Phải có quy định thoát nước thích hợp để ngăn chặn sự xuất hiện áp lực thủy tĩnh và áp lực thẩm thấu sau tường theo các điều khoản trong Phần 11 bộ tiêu chuẩn này. Không được dùng sét dẻo chảy để đắp nền đường sau mố và tường chắn.

10.5.3  Hệ số áp lực chủ động k_a

Giá trị cho hệ số áp lực đất chủ động có thể lấy bằng:

...

...

...

trong đó:

(26)

với:

d = góc ma sát giữa đất đắp và tường lấy như quy định trong Bảng 20 (Độ)

b = góc của đất đắp với phương nằm ngang như trong Hình 6 (Độ)

q = góc của đất đắp với mặt sau tường với phương nằm ngang như trong Hình 6 (Độ)

ϕ^'_f = góc nội ma sát có hiệu (Độ)

Đối với các điều kiện khác với miêu tả trong Hình 6, áp lực đất chủ động có thể tính bằng phương pháp thử dần dựa theo lý thuyết lăng thể trượt theo phương pháp Culmann..

...

...

...

Hình 6- Chú giải theo Coulomb về áp lực đất

Bảng 20 - Góc ma sát của các loại vật liệu khác nhau

Vật liệu bề mặt

Góc ma sát,

d (độ)

hệ số ma sát, Tan d

Khối bê tông trên các nền sau:

...

...

...

35

0,70

• Đá dăm sạch, hỗn hợp đá dăm cát, cát hạt thô

29-31

0,55-0,60

• Cát hạt mịn đến hạt trung sạch, cát hạt trung đến hạt thô lẫn bụi, đá dăm lẫn sét hoặc bụi

24 - 29

0,45 - 0,55

• Cát hạt mịn sạch, cát hạt mịn đến hạt trung lẫn sét và bụi

...

...

...

0,34 - 0,45

• Bụi lẫn cát nhỏ, bùn không dẻo

17-19

0,31 -0,34

• Sét tàn tích rất cứng hoặc cứng chắc hoặc sét quá cố kết

22-26

0,40 - 0,49

• Sét cứng trung bình đến cứng và sét bụi

17-19

...

...

...

Khối xây trên các nền trên có cùng hệ số ma sát

Cọc ván thép với các loại đất sau:

• Đá dăm sạch, đá dăm lẫn cát, đá vụn có cấp phối tốt

22

0,40

...

...

...

17

0,31

• Cát bụi, đá dăm hoặc cát lẫn bụi hoặc sét

14

0,25

• Bụi lẫn cát mịn, bùn không dẻo

11

0,19

Bê tông đúc sẵn hoặc bề mặt nhẵn hoặc cọc ván bê tông với vật liệu đất:

...

...

...

• Đá dăm sạch, đá dăm lẫn cát, đá vụn có cấp phối tốt

22-26

0,40-0,49

• Cát sạch, hỗn hợp đá dăm cát bụi, đá vụn cùng cỡ

17-22

0,31 -0,40

• Cát bụi, đá dăm hoặc cát lẫn bụi hoặc sét

17

...

...

...

• Bụi lẫn cát mịn, bùn không dẻo

14

0,25

Các vật liệu kết cấu khác nhau:

• Đá xây trên nền đá, nham thạch, và đá biến chất:

...

...

...

35

0,70

- Đá cứng với đá mềm

33

0,65

- Đá cứng với đá cứng

29

0,55

• Đá xây trên mặt gỗ ngang thớ

...

...

...

0,49

• Thép với thép trong khóa cọc ván thép

17

0,31

10.5.4  Hệ số áp lực đất ngang bị động, k_p

Đối với đất không dính giá trị của hệ số áp lực đất ngang bị động có thể lấy từ Hình 7 cho cho trường hợp tường nghiêng hoặc thẳng đứng và nền đắp bằng hoặc từ Hình 8 cho trường hợp tường thẳng đứng và nền đắp dốc. Đối với điều kiện khác với những miêu tả trong Hình 7 và 8 áp lực bị động có thể tính bằng cách sử dụng phương pháp thử dần dựa trên cơ sở lý thuyết lăng thể trượt như phương pháp của Terzaghi và cộng sự (1996). Khi sử dụng lý thuyết lăng thể trượt thì giá trị giới hạn của góc ma sát của tường không nên lấy lớn hơn một nửa góc nội ma sát, ϕ_f.

Đối với đất dính, áp lực bị động có thể xác định theo:

(27)

...

...

...

P_p = áp lực đất ngang bị động (MPa)

g_s = tỷ trọng của đất (kg/m³)

z = độ sâu tính từ mặt đất

c = độ dính đơn vị của đất (MPa)

k_p = hệ số áp lực đất bị động lấy theo Hình 7 và 8 khi thích hợp.

g = gia tốc trọng trường (m/s²)

Hình 7- Phương pháp tính áp lực đất bị động cho tường đứng và nghiêng, nền đắp

...

...

...

10.5.5. Phương pháp chất lỏng tương đương để tính áp lực đất ngang theo Rankine

Phương pháp chất lỏng tương đương có thể áp dụng khi lý thuyết áp lực đất ngang của Rankine là phù hợp.

Phương pháp chất lỏng tương đương chỉ được dùng khi đất đắp thoát nước được. Nếu không thoả mãn tiêu chuẩn này, phải dùng các quy định của các Điều 10.3; 10.5.1 và 10.5.3 để tính áp lực đất ngang.

Khi sử dụng phương pháp chất lỏng tương đương, áp lực đất cơ bản p tính bằng MPa có thể lấy như sau:

p = g_eqgZ(x10^-9)

(28)

trong đó

g_eq = tỷ trọng chất lỏng tương đương của đất, không nhỏ hơn 480 (kg/m³)

z = chiều sâu dưới mặt đất (mm)

...

...

...

Tổng hợp tải trọng đất nằm ngang do trọng lượng đất đắp phải được giả thiết là tác dụng tại chiều cao H/3 phía trên đáy tường chắn, trong đó H là chiều cao toàn bộ của tường lấy từ mặt đất đến đáy móng.

Trị số chuẩn của tỷ trọng chất lỏng tương đương dùng trong thiết kế tường có chiều cao không vượt quá 6000 mm có thể lấy theo Bảng 21, trong đó:

∆ = chuyển vị của đỉnh tường theo yêu cầu để đạt được áp lực chủ động nhỏ nhất hoặc áp lực bị động lớn nhất do nghiêng hay chuyển dịch ngang (mm)

H = chiều cao tường (mm)

b = góc nghiêng của mặt đất đắp đối với tường thẳng nằm ngang (Độ)

Độ lớn của thành phần thẳng đứng của tổng áp lực đất cho trường hợp mặt đất đắp dốc có thể lấy theo:

P_v = P_h tan b

(29)

trong đó:

...

...

...

(30)

Bảng 21 - Giá trị điển hình của tỷ trọng chất lỏng tương đương của đất

Loại đất

Đất đắp ngang bằng

Đất đắp dốc với b = 25°

Nghỉ g_eq(kg/m³)

Chủ động ∆/H = 1/240 g_eq(kg/m³)

Nghỉ g_eq(kg/m³)

Chủ động ∆/H = 1/240 g_eq(kg/m³)

...

...

...

880

640

1040

800

Cát hoặc sỏi cuội vừa

800

560

960

720

...

...

...

720

480

880

640

10.5.6  Áp lực đất ngang của tường hẫng không trọng lực

Với các tường vĩnh cửu, có thể vận dụng các sơ đồ phân bố áp lực đất ngang từ Hình 9 tới 11. Nếu tường chắn đỡ đất dính hoặc được chống đỡ bằng đất dính cho các mục đích tạm thời, tường có thể được thiết kế dựa trên phương pháp phân tích ứng suất tổng và thông số cường độ cắt không thoát nước. Với trường hợp sau, có thể áp dụng các sơ đồ phân bố áp lực đất từ Hình 12 đến 15 với các điều kiện hạn chế sau:

• Tỷ số của tổng áp lực đất với cường độ chống cắt không thoát nước, N_s (theo Điều 10.5.7.2), nên nhỏ hơn 3 ở đáy tường.

• Áp lực đất ngang chủ động không được nhỏ hơn 0,25 lần áp lực đất thẳng đứng có hiệu tại bất kỳ chiều sâu nào, hoặc 5,5 □10^-6 MPa của chiều cao tường, lấy giá trị nào lớn hơn.

Với tường chắn tạm thời làm bằng các cấu kiện thẳng đứng riêng lẻ chôn trong đất rời hoặc đá, có thể sử dụng Hình 9 và 10 để xác định áp lực đất bị động và Hình 12 và 13 để xác định áp lực đất chủ động do nền đắp.

...

...

...

Độ lớn của tải trọng đất đắp mái dốc trên tường để xác định P_a2 trong Hình 12 được tính dựa trên nêm đất nằm trong lăng thể trượt. Trong Hình 13, phần tải trọng âm ở đỉnh tường do lực dính của đất được bỏ qua và phải xét đến áp lực thủy tĩnh trong vết nứt chịu kéo, mà không thể hiện trên hình.

CHÚ DẪN:

b = Bề rộng thực tế trong mặt phẳng tường của đơn nguyên tường thẳng đứng tách rời, chôn ngập phía dưới cao độ thiết kế

Hình 9 - Sơ đồ phân bố áp lực đất danh định (không hệ số) với tường hẫng không trọng lực vĩnh cửu tạo thành từ các cấu kiện thẳng đứng riêng biệt ngàm trong đất rời.

CHÚ DẪN:

b = Bề rộng thực tế trong mặt phẳng tường của đơn nguyên tường thẳng đứng tách rời, chôn ngập phía dưới cao độ thiết kế

Hình 10 - Sơ đồ phân bố áp lực đất danh định với tường hẫng không trọng lực vĩnh cửu tạo thành từ các cấu kiện thẳng đứng riêng biệt ngàm trong đá

...

...

...

Hình 11 - Sơ đồ phân bố áp lực đất danh định với tường hẫng vĩnh cửu kết cấu liền khối liên tục ngàm trong trong đất rời hiệu chỉnh do Teng (1962).

CHÚ DẪN:

b = Bề rộng thực tế trong mặt phẳng tường của đơn nguyên tường thẳng đứng tách rời, chôn ngập phía dưới cao độ mặt đất thiết kế

Hình 12 - Sơ đồ phân bố áp lực đất danh định với tường hẫng không trọng lực, tạm thời, tạo thành từ các đơn nguyên thẳng đứng tách rời, ngàm trong đất dính, chắn giữ đất rời

CHÚ DẪN:

b = Bề rộng thực tế trong mặt phẳng tường của đơn nguyên tường thẳng đứng tách rời, chôn ngập phía dưới cao độ mặt đất thiết kế

Hình 13 - Sơ đồ phân bố áp lực đất danh định với tường hẫng không trọng lực, tạm thời, tạo thành từ các đơn nguyên thẳng đứng tách rời, ngàm trong đất dính và chắn giữ đất dính.

...

...

...

Hình 14 - Sơ đồ phân bố áp lực đất danh định với tường hẫng không trọng lực, tạm thời, kết cấu liền khối liên tục, ngàm trong đất dính và chắn giữ đất rời, hiệu chỉnh do Teng (1962).

Hình 15 - Sơ đồ phân bố áp lực đất danh định với tường hẫng không trọng lực, tạm thời, kết cấu tường liền khối liên tục, ngàm trong đất dính và chắn giữ đất đất dính, hiệu chỉnh do Teng (1962)

10.5.7  Áp lực đất biểu kiến (AEP) của tường neo

Với tường neo vòng vây hố đào, thi công theo phương pháp từ trên xuống, áp lực đất có thể xác định theo Điều 10.5.7.1 hoặc 10.5.7.2.

Khi xác định các mức áp lực đất thiết kế cho tường neo, phải xét đến chuyển vị tường có thể ảnh hưởng đến công trình lân cận hoặc các tiện ích ngầm.

10.5.7.1  Đất rời

Áp lực đất lên tường chắn neo tạm hoặc vĩnh cửu trong đất rời có thể xác định theo Hình 16, trong đó giá trị lớn nhất, P_a, trên biểu đồ áp lực có thể tính như sau:

Với tường có 1 tầng neo:

...

...

...

Với tường có nhiều tầng neo:

                                                                                               (32)

trong đó:

p_a = giá trị lớn nhất trên biểu đồ áp lực (MPa)

k_a = hệ số áp lực đất chủ động

= tan² (45° - ϕ_f/2) khi b = 0, sử dụng Phương trình 25 cho b ≠ 0

g’_s = khối lượng riêng có hiệu của đất (kg/m³)

H = tổng chiều sâu đào (mm)

H₁ = khoảng cách từ mặt đất đến tầng neo trên cùng (mm)

...

...

...

T_hi = lực ngang trong thanh neo đất thứ i (N/mm)

R = phản lực chống bởi nền (tức là dưới đáy hố đào) (N/mm)

g = gia tốc trọng trường (m/s.²)

Hình 16 - Phân bố áp lực đất bề ngoài cho tường neo thi công theo phương pháp từ trên xuống (top-down)

10.5.7.2  Đất dính

Phân bố áp lực đất biểu kiến cho đất dính liên quan đến số ổn định, N_s, xác định như sau:

                                                                                                            (33)

trong đó:

...

...

...

H = tổng chiều sâu đào (mm)

S_u = cường độ cắt không thoát nước trung bình của đất (MPa)

g = gia tốc trọng trường (m/s²)

10.5.7.2.1  Đất cứng tới cứng chắc

Với tường neo tạm thời trong đất dính từ cứng tới cứng chắc (N_s ≤ 4), áp lực đất có thể xác định theo Hình 16, với giá trị lớn nhất, p_a, trên biểu đồ áp lực được lấy như sau:

Từ p_a = 0,2x10^-9g_sgH; đến p_a,max = 0,4x10^-9g_sgH                                                                   (34)

trong đó:

p_a

...

...

...