BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
QUY ĐỊNH VỀ VIỆC KIỂM TOÁN, ĐÁNH GIÁ CẦU VÀ HƯỚNG DẪN CẮM BIỂN TẢI TRỌNG CẦU THEO QCVN 41:2012/BGTVT định số /QĐ-BGTVT ngày thán g 8 năm 2014 của (Ban hành kèm theo Quyết định số Bộ trưởng Bộ Giao thông vận vận tải) 1
Phạm vi áp dụng
Quy định này đề cập tới các yêu cầu kỹ thuật để đánh giá và cắm biển hạn chế tải trọng khai thác cho cầu. Qu Quyy định này sẽ là cơ sở để cơ quan quản lý cầu xây dựng nên các phương pháp đánh giá cho các loại lo ại cầu cụ thể. Quy định này không được áp dụng để đánh giá cầu trong các trường hợp đặc biệt như gió bão, lụt, động đất, va xô,… Đánh giá cầu nhịp lớn, cầu đặc biệt cần có những tiêu chí cụ thể mà cơ quan chức năng cần đưa ra các chỉ dẫn. Chi tiết về hướng dẫn đánh giá cầu đặc biệt được đề cập trong Mục 6.1.6 của Hướng dẫn đánh giá cầu AASHTO 2011. Các cầu đặc biệt có thể kể đến là cầu treo, cầu dây văng, cầu dầm cong … Đánh giá cầu phải được dựa trên các điều kiện cụ thể của cầu được khảo sát như tình trạng kết cấu, đặc điểm vật liệu, tình trạng khai thác. Khi các điều kiện này thay đổi cần có đánh giá tải trọng lại. Đối với cầu bê tông việc đánh giá được giả thiết trên cơ sở vật liệu là đồng nhất và chất lượng còn tốt, không bị suy giảm cường độ. Các ảnh hưởng của xói, các ảnh hưởng theo thời gian không được xét trong quy định. Khi trụ hoặc mố bị xói cần có các đánh giá riêng. Quy định này tập trung vào đánh giá cắm biển tải trọng cầu để các loại xe có số lượng trục khác nhau, có tải trọng khác nhau có thể hợp pháp qua cầu, không gây nguy hiểm cho kết cấu. Đánh giá và cắm biển tải trọng cầu được thực hiện cho các cấu kiện, trên cơ sở đó sẽ có đánh giá cho toàn cầu. Ở điều kiện hiện tại việc này đồng nghĩa với đánh giá cầu để cắm biển tải trọng cầu thông qua đánh giá kết cấu nhịp. 2
Tài liệu viện dẫn
Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng Quy định này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có). 22TCN 272-05 Tiêu chuẩn thiết kế cầu; 22TCN 18 – 79 79 Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn; [1]
22 TCN 170 – 87 87 Quy trình thử nghiệm cầu; 22 TCN 243 – 98 98 Quy trình kiểm định cầu trên đường ô tô;
TCVN 9357:2012 Bê tông nặng - Phương pháp thử không phá hủy - Đánh giá chất lượng bê tông bằng vận tốc xung siêu âm; TCXD 239:2006 Bê tông nặng - Chỉ dẫn đánh giá cường độ bê tông trên kết cấu công trình;
TCVN 9334:2012 Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ nén bằng súng bật nẩy; TCVN 9356:2012 Kết cấu bê tông cốt thép - Phương pháp điện từ xác định chiều dày lớp bê tông bảo vệ, vị trí và đường kính cốt thép trong bê tông; – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về báo hiệu đường bộ. QCVN 41: 2012/BGTVT – Quy Hướng dẫn đánh giá cầu AASHTO 2011 The Manual for Bridge Evaluation, 2nd Edition, 2011. 3
Thuật ngữ và định nghĩa AASHTO
Hiệ p hội cầu đườ ng ng liên bang Mỹ
LRFD
Thiết k ế theo hệ số tải tr ọng và hệ số sức kháng
LRFR
Đánh giá tải tr ọng theo hệ số tải tr ọng và hệ số sức kháng
Biển tải tr ọng
Là biển hạn chế tải tr ọng cho các xe t ải qua cầu
RF
Hệ số đánh giá tải tr ọng
Các ký hiệu khác
Tham khảo Tiêu chuẩn thiết k ế cầu 22TCN 272-05
4
Quy định chung
4.1
Mục đích đánh giá tải trọng Đánh giá tải trọng nhằm ba mục đích chính:
4.2
-
Cắm biển hạn chế tải trọng;
-
Cấp phép cho các tải trọng khác qua cầu;
-
Phục vụ cho việc sửa chữa tăng cường cầu.
Các phương pháp đánh giá Có ba phương pháp dùng để đánh giá tải trọng:
Đánh giá theo hệ số tải trọng và hệ số sức kháng. Đánh giá theo phương pháp này phù hợp với tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272 -05 hiện tại nên có thể sử dụng để đánh giá cầu trên đường ô tô; -
[2]
Đánh giá theo hệ số tải trọng. Đánh giá theo phương pháp này phù hợp với Quy trình thiết kế cầu theo trạng thái giới hạn 22TCN 18-79 nên có thể sử dụng để đánh giá cầu đường sắt. -
-
Đánh giá theo ứng suất cho phép.
Về nguyên tắc không ưu tiên phương pháp nào, nghĩa là khi đánh giá cầu có thể dùng bất kỳ phương pháp nào (Hướng dẫn đánh giá cầu AASHTO 2011), tuy nhiên với cầu đường bộ phù hợp với tiêu chuẩn thiết kế cầu chỉ dùng phương pháp đánh giá theo hệ số tải trọng và hệ số sức kháng. Quy trình thử nghiệm cầu 22TCN 170 -87 và quy trình kiểm định cầu trên đường ô tô 22TCN 243 -98 không có phần đánh giá cầu. Ở đây chỉ xét cách đánh giá cho tải trọng thường xuyên và tải trọng xe. Không xét va xô của tầu, thuyền, gió, lũ, hỏa hoạn, động đất. Các cầu nhịp lớn, cầu di động và các cầu phức tạp cần bổ sung thêm tiêu chí đánh giá nếu cần thiết. 4.3
Số liệu cần có để đánh giá cầu
Để đánh giá cầu chính xác cần phải có các số s ố liệu: Hiện trạng cầu thông qua kết quả kiểm tra, khảo sát, đo đạc kích thước thực của các bộ phận cầu. Xác định các hư hỏng và nguyên nhân của hư hỏng cũng như ảnh hưởng của nó đến sự làm việc của các bộ phận cầu. Từ hiện trạng cầu xác định được đặc trưng hình học như diện tích thực, diện tích nguyên, ... -
Khoan, cắt lấy mẫu vật liệu, chế tạo mẫu để thí nghiệm phá hoại mẫu hoặc thí nghiệm không phá hủy để xác định các đặc trưng cơ học của vật liệu như mô đun đàn hồi, giới hạn chảy, giới hạn bền, ... chẳng hạn như có thể áp dụng các tiêu chuẩn TCVN 9357:2012, TCXD 239:2006, TCVN 9334:2012, TCVN 9356:2012 để xác định các đặc trưng vật liệu của cầu bê tông . -
-
Thu thập hồ sơ bao gồm: +
Hồ sơ thiết kế;
+
Hồ sơ hoàn công;
+
Hồ sơ sửa chữa, tăng cường;
+
Hồ sơ quản lý và các hồ sơ khác;
+
Điều tra tình hình khai thác, lưu lượng xe qua cầu, ...
Thí nghiệm tải trọng: không thể thí nghiệm tải trọng tất cả các cầu nên chỉ thí nghiệm tải trọng trong trường hợp: -
+
Cầu có hư hỏng nhiều, khảo sát khó có thể đánh giá chính xác;
Tính toán có nghi ngờ do thiếu số liệu như bố trí cốt thép trong dầm bê tông, mất mát dự ứng lực biểu bi ểu hiện qua suy giảm độ vồng, ... +
+
Kết hợp với sửa chữa hoặc tăng cường cầu.
[3]
Các bộ phận của kết cấu bên dưới chỉ phải đánh giá khi có lý do để tin là khả năng chịu tải của chúng khống chế khả năng chịu tải của cầu. Khi cần kiểm tra phải xét mọi tải trọng thường xuyên và các tải trọng do hãm phanh, ly tâm nhưng không xét tải trọng tức thời như gió, động đất, nhiệt độ, ... -
4.4
Hồ sơ đánh giá cầu Hồ sơ đánh giá cầu cần có các nội dung sau đây: -
Các hồ sơ thu thập được (chỉ cần thống th ống kê tên hồ sơ);
-
Báo cáo kết quả khảo sát;
-
Kết quả thí nghiệm vật liệu;
-
Kết quả thí nghiệm tải trọng (nếu có);
-
Kết quả tính toán đánh giá cầu;
-
Kết luận và kiến nghị.
5
Đánh giá cầu theo Hướng dẫn đánh giá cầu AASHTO 2011
5.1
Công thức đánh giá Công thức chung để đánh giá cầu: RF
C DL LL
HL LL
(1)
Trong đó : RF: hệ số đánh giá; C : Khả năng chịu tải của bộ phận đánh giá; DL : hiệu ứng của tải trọng thường x uyên; LL : Hiệu ứng của hoạt tải đánh giá. HL = C – DL DL là khả năng chịu hoạt tải
Khi RF ≥ 1 tức là khả năng chịu hoạt tải lớn hơn hoặc bằng hiệu ứng của hoạt tải, bộ phận đánh giá khai thác được với hoạt tải t ải đánh giá, trái lại khi RF < 1 bộ phận đánh hông khai thác được với hoạt tải đánh giá. giá k hông 5.1.1
Tính toán khả năng chịu tải C Trong trạng thái giới hạn cường độ: C CSR
với
CS 0.85
(2)
Trong trạng thái giới hạn sử dụng: C f R
(3)
Trong đó: [4]
ΦC = Hệ số tình trạng kết cấu, c ấu, lấy theo bảng 1; ΦS = Hệ số hệ thống, lấy theo bảng 2; Φ
= Hệ số sức kháng lấy theo bảng 3;
R
= Sức kháng danh định của kết cấu, tính theo 22TCN 272 -05.;
f R R
= Giới hạn ứng suất, lấy theo 22TCN 272 -05; Bảng 1 – Hệ – Hệ số tình trạng kết cấu Φ C
Tính trạng kết cấu theo kết quả khảo sát Tốt
ΦC 1,00
Khá tốt
0,95
Kém
0,85
Ghi chú cho bảng 1: Nếu 1: Nếu các đặc trưng của mặt cắt xác định bằng đo đạc thực th ực tế tại hiện trường mà không ước lượng theo tỷ lệ phần trăm thì hệ số ΦC trong bảng 1 có thể tăng thêm 0,05 nhưng không được lớn hơn 1. Bảng 2 – Hệ – Hệ số hệ thống Φ S cho hiệu ứng dọc trục và uốn Loại kết cấu
ΦS
Các cấu kiện hàn trong cầu vòm, dàn 2 dầm chủ
0,85
Các cấu kiện đinh tán trong cầu vòm, dàn 2 dầm chủ
0,90
Các cấu kiện có nhiều tai treo trong cầu dàn
0,90
Cầu có 3 dầm chủ với khoảng cách dầm 1,83m (6ft)
0,85
Cầu có 4 dầm chủ với khoảng cách dầm ≤ 1,22m (4ft)
0,95
Tất cả các cầu bản và cầu dầm còn lại Các dầm ngang với khoảng cách lớn hơn 3,66m và dầm dọc không liên tục Các hệ thống dầm dọc phụ có tính dư giữa các dầm ngang
1,00 0,85 1,00
Ghi chú cho bảng 2: Nếu kỹ sư đánh giá chứng minh được bộ phận đánh giá có tính dư thì có thể lấy ΦS = 1. Trong trường hợp mức độ dư lón có thể lấy Φ S lớn hơn 1 nhưng không vượt quá 1,2. -
Có thể xem cầu 3 dầm chủ với bất kỳ khoảng cách dầm là bao nhiêu là hệ thống không có tính dư, khi đó có thể lấy ΦS = 0,85 cho mối nối hàn, Φ S = 0,90 cho mối nối đinh tán; -
[5]
Với các cầu hẹp 3 hoặc 4 dầm chủ khoảng cách gần nhau, khi đó các dầm chủ chịu tải trọng gần như nhau và không có cường độ dự trữ, trường hợp này có thể lấy ΦS = 0,85. -
-
Với cầu dầm hộp khi xác định Φ S có thể xem mỗi sườn dầm chủ như một dầm
chữ I; Các hệ số S nói chung không thích hợp với lực cắt vì phá hoại cắt là phá hoại giòn, khi đó có thể lấy Φ S = 1,0. -
Bảng 3 – Hệ – Hệ số sức kháng Φ
5.1.2
Loại kết cấu Kết cấu BTCT chịu uốn và kéo
Φ 0,90
Kết cấu BTCT dự ứng lực chịu uốn và kéo
1,00
Kết cấu Bê tông chịu cắt
0,95
Kết cấu thép (đối với uốn và cắt )
1,00
Tính hiệu ứng của tải trọng thường xuyên DL Công thức tính toán: DL DC .DC DW .DW P P
(4)
Trong đó: DC
= Tải trọng của kết cấu và thiết thi ết bị phụ trợ;
DC
= hệ số tải trọng của DC, D C, lấy theo bảng 4;
DW
= Tải trọng lớp phủ lớp phủ và các tiện ích khác;
DW
= hệ số tải trọng của DW, lấy theo bảng 4;
= Tải trọng thường xuyên khác ngoài DC và DW (ở cầu thi công theo phương pháp kéo sau mô men thứ cấp là tải trọng thường xuyên P); P
P
= hệ số tải trọng của P, P = 1;
5.1.3 T ín h hiệu ứng của ứng của hoạt tải LL: 5.1.4
Công thức tính toán: LL L .(LL* IM)
(5)
Trong đó: L
= Hệ số tải trọng của hoạt tải, lấy theo bảng 4; [6]
LL IM
*
= Hiệu ứng của hoạt tải danh định; = Hệ số xung kích, IM = 33%; Bảng 4 – Hệ – Hệ số tải trọng sử dụng trong đánh giá cầu Tải trọng thiết kế
Loại cầu
Trạng thái giới hạn
Tĩnh tải DC
Tĩnh tải
IR
pháp L
Thép
BTCT
thường
BTCT
dự ứng lực
Gỗ
OR
DW
Tải trọng hợp
L
L
Tải trọng cấp phép L
Cường độ I
1,25
1,50
1,75
1,35
Bảng 5
-
Cường độ II
1,25
1,50
-
-
-
Bảng 6
Sử dụng II
1,00
1,00
1,30
1,00
1,30
1,00*
Mỏi
0,80
0,00
0,75*
-
-
-
Cường độ I
1,25
1,50
1,75
1,35
Bảng 5
-
Cường độ II
1,25
1,50
-
-
-
Bảng 6
Sử dụng I
1,00
1,00
-
-
-
1,00*
Cường độ I
1,25
1,50
1,75
1,35
Bảng 5
-
Cường độ II
1,25
1,50
-
-
-
Bảng 6
Cường độ III
1,00
1,00
0,80
-
1,00*
-
Sử dụng I
1,00
1,00
-
-
-
1,00*
Cường độ I
1,25
1,50
1,75
1,35
Bảng 5
-
Cường độ II
1,25
1,50
-
-
-
Bảng 6
Ghi chú cho bảng 4: -
Các ô có dấu * là các kiểm toán tùy tù y chọn;
Trạng thái giới hạn sử dụng I được dùng để kiểm toán giới hạn ứng suất trong cốt thép chủ với f R R = 0,9F y; -
Hệ số DW ở trạng thái giới hạn cường độ có thể lấy bằng 1,25 khi chiều dày lớp phủ đo chính xác tại hiện trường; -
Trạng thái giới hạn mỏi được kiểm toán với xe tải thiết kế có khoảng cách từ trục giữa đến trục sau là 9m; -
[7]
Bảng 5 – Hệ – Hệ số tải trọng chung cho tải trọng hợp pháp Hệ số L cho xe 3, 3-S3, 3- 3 và tải trọng
Lưu lượng xe tải theo một chiều (ADTT)
làn
Không có số liệu
1,80
ADTT > 5000
1,80
ADTT = 1000
1,65
ADTT < 100
1,40
Ghi chú cho bảng 5: - L lấy theo nội suy tuyến tính cho các ADTT khác;
Trong trường hợp cần thiết để đảm bảo an toàn kỹ sư đánh giá có thể tăng L trong bảng 5 nhưng không được vượt quá 1,3 lần giá trị cho trong bảng; -
Bảng 6 – H Hệ số tải trọng Loại giấy phép
Thường xuyên
hoặc hàng năm
Tần suất Lượt đi không
Điều kiện lưu thông
L
của tải trọng cấp phép ADTT
DF*
Đi cùng dòng
Hai làn
xe
trở lên
giới hạn
(một chiều)
Đến
> 5000 =1000
45,36T 1,80 1,60
<100
1,40
L**
≥ 68,04T 1,30 1,20 1,20
Mọi tải trọng Được hộ tống Một lượt Đi qua cầu hạn chế hoặc đặc biệt
và không có xe khai thác trên
Một làn
cầu Đi cùng dòng Một lượt Nhiều lượt nhưng ít hơn 100
xe (các xe
khác có thể chạy trên cầu) Đi cùng dòng xe (các xe
khác có thể chạy trên cầu)
Một làn
Một làn
N/A
1,15
> 5000 =1000
1,50 1,10
<100
1,35
> 5000 =1000
1,85 1,75
<100
1,55
Ghi chú cho bảng 6: – hệ - *DF – hệ
số phân bố tải trọng theo quy trình thiết kế. Khi hệ số phân bố một làn được sử dụng hệ số làn có sẵn trong bảng phải được tách ra; ** với tải trọng từ 45T đến 68T hệ số tải trọng phải nội suy theo tải trọng xe và ADTT. Chỉ tính tải trọng của các trục xe nằm trên nhịp; -
[8]
– không thể áp dụng hoặc không cho phép; - N/A – không 6
Đánh giá tải trọng Theo Hướng dẫn đánh giá cầu AASHTO 2011 có ba cấp đánh giá tải trọng riêng
biệt: -
Đánh giá tải trọng thiết kế (cấp đánh giá thiết kế);
-
Đánh giá tải trọng hợp pháp (cấp đánh giá thứ hai);
-
Đánh giá tải trọng cấp phép (cấp đánh giá thứ ba);
Trong Quy định này chỉ sử dụng hai cấp đánh giá tải trọng là đánh giá tải trọng thiết kế và đánh giá tải trọng hợp pháp để kiểm toán, đánh giá tải trọng cầu để cắm biển hạn chế tải trọng cầu theo QCVN41:2012/BGTVT. Nếu cần đánh giá tải trọng cấp phép thì thực hiện theo Hướng dẫn đánh giá cầu AASHTO 2011. 6.1
Đánh giá tải trọng thiết kế
Tải trọng thiết kế là tải trọng HL93 theo tiêu chuẩn 22TCN 272 -05, ở cấp đánh giá này có hai cấp: -
Cấp IR (Inventoty Rating) tạm gọi là cấp thiết kế hay cấp kiểm kê. Xảy ra các trường hợp: -
RF ≥ 1 cầu khai thác được với tải trọng thiết kế và mọi tải trọng hợp pháp (vì hiệu ứng của tải trọng hợp pháp nhỏ hơn hiệu ứng của tải trọng thiết kế) trong tuổi thọ thiết kế. Không cần cắm biển hạn chế tải trọng khai thác. +
+
RF < 1 chuyển sang đánh giá cấp OR (cấp thứ hai của tải trọng thiết kế).
Cấp Operating Ratinh (OR), tạm gọi là cấp khai thác. Ở cấp độ này hệ số tải trọng L lấy thấp hơn cấp IR (1,35 so với 1,75 hoặc 1,00 so với 1,30 – xem – xem bảng 4): -
RF ≥ 1 cầu khai thác được với tải trọng thiết kế HL93 và tất nhiên cũng khai thác được với tải trọng hợp pháp nhưng nếu khai thác không giới hạn thì tuổi thọ của cầu có thể bị suy giảm. Không cần cắm biển hạn chế tải trọng khai thác. +
+
6.2
RF < 1 chuyển sang đánh giá tải trọng hợp pháp.
Đánh giá tải trọng hợp pháp
Trong Quy định này sử dụng các xe 3, 3 -S2 và 3-3 theo Hướng dẫn đánh giá cầu của AASHTO 2011 là tải trọng hợp pháp (Phụ lục 1). -
Khi đánh giá theo tải trọng hợp pháp không còn phân các cấp IR và OR.
-
Với mỗi xe 3, 3 -S2 và 3-3 phải đánh giá riêng.
Khi đánh giá tải trọng hợp pháp (xe 3, 3-S2 và 3-3), nếu chiều dài nhịp lớn hơn 24m thì ngoài xe hợp pháp còn có các xe khác trên nhịp, tải trọng của các xe này được thay bằng tải trọng làn lấy như trong sổ tay là 3kN/m (hình 3– Phụ lục 1). -
[9]
Trường hợp dầm liên tục thì đặt xe theo hướng dẫn của 22TCN 272 -05 (hình 4 – Phụ – Phụ lục 1). Trường hợp RF ≥ 1 cầu khai thác được với tải trọng đánh giá, nếu đánh giá theo Tấn hoặc kN có: -
T = RF.W
(6)
Trong đó: – Tải trọng đánh giá theo Tấn hoặc theo kN; T – Tải – hệ số đánh giá; RF – hệ – tải trọng của xe đánh giá tính theo Tấn hoặc kN. W – tải Theo Hướng dẫn đánh giá cầu của AASHTO, khi tính với tải trọng hợp pháp có RF ≥ 1 thì không cần cắm biển hạn chế tải trọng nhưng Quy Qu y định này vẫn quy định cần cắm biển tải trọng và T (trong công thức (6)) chính là tải trọng đề nghị cắm biển. Trường hợp RF < 0,3 thì cần xem xét sửa chữa khẩn cấp công trình cầu hoặc dừng khai thác. -
Trường hợp 0,3 ≤ RF ≤ 1 thì phải cắm biển hạn chế tải trọng. Công thức tính tải trọng cắm biển: -
T=
W 0,7 0, 7
(RF 0, 3) 3)
(7)
Trong đó: – tải trọng cắm biển; T – tải – tải trọng của xe đánh giá; W – tải – hệ số đánh giá. RF – hệ Có thể tóm tắt trình tự đánh giá cầu theo sơ đồ sau:
[10]
Đánh giá HL93 Cấp IR
RF ≥ 1.0
Không cắm biển tải trọng
RF < 1.0
Đánh giá HL93 Cấp OR
RF ≥ 1.0
RF < 1.0
Đánh giá tải trọng hợp pháp
RF ≥ 1.0
Tính biển tải trọng
RF < 1.0
Sửa chữa đột xuất hoặc dừng khai
-
RF ≥ 0.3
thác +
Tính biển tải trọng
Hướng dẫn đánh giá tải trọng cho các cầu cũ đã được kiểm định trong vòng 7 5-7 năm gần đây Khi đánh giá cầu có thể sử dụng các thông số của báo cáo kiểm định trong vòng 5-7 năm gần đây. Tuy nhiên cần phải khảo sát, quan sát bằng mắt thường hoặc sử dụng các dụng cụ đơn giản để hỗ trợ. Mục đích là để so sánh hiện trạng của cầu với thực trạng của cầu tại thời điểm kiểm định. Nếu hiện trạng cầu không sai khác nhiều so với thời điểm kiểm định, cầu vẫn khai thác bình thường không có sự cố gì đặc biệt thì có thể sử dụng báo cáo điểm định để đánh giá tải trọng khai thác. Khi tính hiệu ứng tải, thông số thực đo là hệ số phân bố ngang có thể lấy theo báo cáo thử tải. Đây là hệ số tương đối ổn định phụ thuộc vào độ cứng ngang tương đối so với độ cứng theo phương dọc cầu. Độ cứng ngang phụ thuộc vào dầm ngang và bản mặt cầu. Hệ số xung kích (1+IM) phụ thuộc vào nhiều vào hiện trạng lớp phủ mặt cầu, tình trạng khe co giãn và chất lượng đường đầu cầu. Nếu như các cấu kiện trên có dấu hiệu xuống cấp từ thời điểm kiểm định thì cần phải đo lại dao động để có được hệ số xung kích thực tế. Nếu không thể đo thì lấy theo giá trị lớn hơn từ báo cáo kiểm định và 1,33 như trong sổ tay hướng dẫn.
[11]
8
Đánh giá bản mặt cầu và kết cấu phần dưới
8.1
Bản mặt cầu
Theo Mục 6.1.5.1 của Hướng dẫn đánh giá cầu AASHTO 2011 thì bản mặt cầu trong cầu dầm dưới tác dụng của tải trọng thông thường thì không cần đánh giá tải trọng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng bản mặt cầu trong cầu dầm làm việc không phải dạng chịu uốn mà ứng xử dạng tấm màng có hiệu ứng vòm. Bản mặt cầu cần được kiểm tra trong các kiểm tra định kỳ của đơn vị quản lý. Theo Quy định này, cần thực hiện đánh giá tải trọng bản mặt cầu trong các trường hợp sau: -
Khoảng cách giữa các dầm chủ a> 1,5m;
Nếu như kiểm tra bằng mắt thường bản mặt cầu bê tông thấy có hiện tượng hư hỏng nặng như phồng rộp vỡ bê tông. -
Khi đó kiểm toán bản mặt cầu theo hướng dẫn của 22TCN 272 -05 với tải trọng cắm biển đã tính được theo Mục 6. Nếu kiểm toán không đạt yêu cầu thì phải thực hiện các biện pháp sửa chữa mặt cầu để tăng cường khả năng chịu lực của bản mặt cầu đảm bảo chịu được tải trọng cắm biển bi ển đã tính. 8.2
Kết cấu phần dưới
Kết cấu phần dưới cần được đánh giá trong trường hợp có các bất thường. Các dấu hiệu bất thường ở kết cấu phần dưới có thể bao gồm: ăn mòn, xói, mất tiết diện, mất liên kết thanh giằng, trụ có dấu hiệu bị va xô. Hệ số đánh giá được tính theo sức kháng và ổn định của mố, trụ, tường, thân cột,… Đánh giá kết cấu phần dưới theo Bảng 3.D.2 Điều 3.D.24 trong 22 TCN 243 – 98 98 với tải trọng cắm biển đã tính được theo Mục 6. Nếu đánh giá không đạt yêu cầu thì phải thực hiện các biện pháp sửa chữa kết cấu phần dưới để tăng cường khả năng chịu lực của kết cấu phần dưới đảm bảo chịu chị u được tải trọng cắm biển đã tính. t ính. 9
Cắm biển hạn chế tải trọng khai thác
Khi đánh giá tải trọng thiết kế, nếu RF ≥ 1 thì không phải cắm biển hạn chế tải trọng khai thác. Khi đánh giá tải trọng thiết kế, nếu RF <1, thì phải đánh giá tải trọng hợp pháp và tính tải trọng để cắm biển hạn h ạn chế tải trọng khai thác theo công thức (6) hoặc (7). Kỹ sư đánh giá sẽ kiến nghị tải trọng cắm biển cho từng loại xe: 3 (xe thân liền 3 trục), 3-S2 (xe 5 trục) và 3 -3 (xe 6 trục) trong hồ sơ đánh giá tương ứng lần lượt với các giá trị T 3, T3-S2, T3-3. Cơ quan quản lý căn cứ vào kiến nghị của kỹ sư đánh giá cầu, kỹ sư đánh giá hiện trường để quyết định cắm biển tải trọng cho các cầu trên tuyến hoặc từng đoạn của một tuyến đường.
[12]
Khi đó, theo Quy chuẩn QCVN 41:2012/BGTVT, sẽ cắm biển 106a kết hợp với biển 505b như hình h ình 7. Trong đó, tương ứng với các giá trị T3, T 3-S2, T 3-3 sẽ có các giá trị A, B, C trên biển như sau : -
Nếu T3 < 34 Tấn thì A = T3, Nếu T3 ≥ 34 Tấn thì A = 34;
-
Nếu T3-S2 < 48 Tấn thì B = T 3-S2, Nếu T3-S2 ≥ 48 Tấn thì B = 48;
-
Nếu T3-3 < 45 Tấn thì C = T 3-3, Nếu T3-3 ≥ 45 Tấn thì C = 45;
a) Biển số 106a
b) Biển số 505b Hình 7 -
Đề xuât cắm biển tải trọng cầu
[13]
Phụ lục I TẢI TRỌNG HỢP PHÁP Tải trọng hợp pháp là các xe 3, 3 -S2 và 3-3 với các thông số như sau (hình vẽ 1, 2): -
Xe 3 có ba trục, chiều dài cơ sở 5,7m, tải trọng 223kN;
- Xe 3-S2 có 5 trục, chiều dài cơ sở 12,5m, tải trọng 321kN; - Xe 3-3 có 6 trục, chiều dài cơ sở 16,5m, tải trọng 356kN;
4.6 m
(a)
3.4 m
(b)
P1=44.5 kN
4.6 m
(c)
P1=53.4 kN
1.2 m
P1=71.2 kN
P2=75.6 kN
1.2 m
6.7m
P3=75.6 kN
1.2 m
P2= 68 68 .9 .9 kN kN P3=68.9 kN
4.6 m
1.2 m
P2=53.4 kN
P4=6 8. 8. 9 k N P5=68.9 kN
P3=53.4 kN
4.9 m
P4=71.2 kN
1.2 m
P5=62.3 kN
P6=62.3 kN
Hình 1 - Xe chuẩn thực tế loại 3 (a), loại 3S2 (b) và loại 3 -3 (c)
[14]
71.2 kN
75.6 kN
4.6
7 5.6 kN
1.2
1
2
CG
3
1.0 3.5
2.3 5.8
(a) 44.5 kN
68.9 kN
68 68.9 kN
68.9 kN 6.7
1.2
3.4
1
2
3
68 68.9 kN
1.2
5
4
CG 2.3 3.5
4.5
6.8
5.7 12.5
(b) 53.4 kN
53.4 kN 53.4 kN 4.6
71.2 kN 4.6
1.2
1
2
62.3 kN
3
4.9
1.2
4
CG 3.4
62 62.3 kN
5
6
1.2
4.6
6.1
9.2
7.3 16.5
(c)
Hình 2 - Tải trọng trục của 3 loại xe chuẩn 3 (a), 3S2 (b) và 3-3 (c)
40 kN
40 kN 40 kN 4.6
53.4 kN
46.7 kN 46.7 kN
4.6
1.2
4.9
1.2
16.5
Hình 3 - T ải trọng làn đối vớ i nhịp lớn hơn 24m
40 kN
40 kN 40 kN 4.6
1.2
53.4 kN 4.6 16.5
46.7 kN 46.7 kN 4.9
40 kN
1.2
40 kN 40 kN 4.6
9.14
1.2
53.4 kN 4.6 16.5
Hình 4 - Sơ đồ tải trọng vớ i nhịp liên tục
[15]
46.7 kN 46.7 kN 4.9
1.2
Phụ lục I I VÍ DỤ TÍNH TOÁN Ví dụ 1 - Tính mô men lớn nhất tuyệt đối của dầm giản đơn dưới tác dụng của hệ lực tập trung A.
Khi tính mô men uốn trong dầm giản đơn dưới tác dụng của xe 3, 3S2 và 3 -3 có thể áp dụng định lý “dưới tác dụng của hệ tải trọng tập trung, mô men tuyệt đối lớn nhất của dầm giản đơn sẽ phát sinh ở mặt cắt dưới một tải trọng tập trung nào đó khi tải trọng này đặt đối xứng xứ ng với điểm đặt của hợp lực qua mặt cắt giữa dầm”. Ví dụ: Dầm giản đơn có chiều dài tính toán ltt=20m, tính mô men lớn nhất tuyệt đối do xe 3S2. Xe 3S2 có 5 trục, trải trọng trục trước 44,5kN, các trục còn lại mỗi trục 67kN, tải trọng tổng cộng R=320,4kN nằm cách trục thứ 3 là 2,252m, khoảng cách các trục tính từ đầu xe 3,35 3m; 1,219m; 6,706m; 1,219m. Mô men lớn nhất tuyệt đối phát sinh ở mặt cắt D khi D đặt đối xứng với điểm đặt của hợp lực E qua điểm giữa C của dầm, như vậy DC = CE = 2,252/2 = 1,126m. VA = 320,4(10-1,126)/20 = 142,1615kN VB = 320,4(10+1,126)/20 = 178,2385kN
Mô men lớn nhất tuyệt đối: MD = VA(10-1,126) – 44,50(3,353+1,219) 44,50(3,353+1,219) – 68,975.1,219 68,975.1,219 = 974,007kNm hay MD = VB(10+1,126) – 68,975.6,706 68,975.6,706 – 68,975(6,706+1,219) 68,975(6,706+1,219) = 973,908kNm
V A
N k 0 0 5 . 4 4
N k 5 7 9 . 8 6
N k 0 4 . 0 2 3 = R
N k 5 7 9 . 8 6
D
C
N k 5 7 9 . 8 6
E
10m
10m 1.126m
1.126m
[16]
N k 5 7 9 . 8 6
VB
Ví dụ 2 - Tính toán và đề xuất cắm biển tải trọng cho cầu BTCT DƯL nhịp giản đơn B.
Hình B1- Mặt cắt ngang k ết cấu nhịp
B.1
Số liệu tính toán
Chiều dài nhịp Vật liệu:
18,6m (chiều dài nhịp tính toán 18m)
Bê tông
f ’c = 35MPa
Cáp dự ứng lực
Loại tao xoắn 7 sợi có độ tự chùng thấp, đường kính danh định 15,2mm 2 A = 98mm (diện tích 1 tao) Số lượng tao: 13
Cốt thép thường Hiện trạng Mặt cầu Lưu lượng xe tải trung bình ngày đêm Môđun đàn hồi của bê tông B.2
f y = 250MPa
Không có dấu hiệu xuống cấp, hư hỏng nặng Tương đối bằng phẳng (không có) E c = 29910 MPa (tính theo công 5.4.2.4-1, tiêu chuẩn 22TCN272 -05)
thức
Đặc trưng hình học của dầm chủ
(a)
(b)
Hình B2 - Kích thướ c mặt cắt ngang d ầm. (a) mặt cắt trên gối; (b) mặt cắt giữ a nhịp
[17]
Bảng B1 - Đặc trưng hình họ c mặt cắt trên g ối
Mặt cắt nguyên Ký hiệu
Giá trị
Đơn vị
Diện tích
A
0,2464
m
Mô men quán tính
I
0,0074537
K/c từ trục trung hòa đến mép trên dầm
yt
K/c từ trục trung hòa đến mép dưới dầm
yd
Mặt cắt liên hợp Giá trị
Đơn vị
2
0,2548
m
m
4
0,0077573
m
0,211
m
0,214
m
0,398
m
0,395
m
2 4
Bảng B2 - Đặc trưng hình họ c mặt cắt giữ a nhịp
Mặt cắt nguyên Ký hiệu
Giá trị
Đơn vị
Diện tích
A
0,2790
m
Mô men quán tính
I
0,0142904
K/c từ trục trung hòa đến mép trên dầm
yt
K/c từ trục trung hòa đến mép dưới dầm
yd
B.3
Mặt cắt liên hợp
Giá trị
Đơn vị
2
0,2873
m
m
4
0,0156885
m
0,268
m
0,280
m
0,520
m
0,508
m
Tải trọng tác dụng Kết cấu nhịp chịu các tải trọng: -
Tĩnh tải bản thân dầm chủ (DC)
-
Tĩnh tải phần 2 (DW)
-
Hoạt tải
Đối với hoạt tải, tính toán mômen và lực cắt của dầm dưới tác dụng của -
Hoạt tải HL -93 (theo quy trình thiết kế hiện hành 22TCN272 -05)
-
Tải trọng xe hợp pháp bao gồm +
Xe 3
+
Xe 3S2
+
Xe 3-3
Hệ số phân bố ngang của hoạt tải theo mômen 0,36 Hệ số phân bố ngang của hoạt tải theo lực cắt 0.50 Hệ số xung kích 0,33 [18]
2 4
B.3.1 Hiệu ứng do tĩnh tải phần một
Lực cắt tại vị trí gối do tĩnh tải phần một: V1 = 60,96kN Mômen tại giữa nhịp do tĩnh tải phần một: M1 = 285,38kNm B.3.2 Hiệu ứng do tĩnh tải phần hai
Lớp phủ mặt cầu bê tông asphalt: q21 = 1,06kN/m Lớp bê tông mặt cầu: q22 = 1,58kN/m Tổng cộng: q2 = 2,64kN/m Hiệu ứng tải trọng do tĩnh tải phần hai: Lực cắt tại vị trí gối do tĩnh tải phần hai: V 2 = 23,77kN Mômen tại giữa nhịp do tĩnh tải phần hai: M hai: M 2 = 106,95kNm B.3.3 Hiệu ứng do hoạt tải B.3.3.1
Hoạt tải HL93 (theo tiêu chuẩn 22TCN272 -05)
4.3 m
1.8 m
4.3 m - 9 m
0.6 m nãi chung 0.3 m mót thõa cña mÆt cÇu 35 kN
145 kN
145 kN
Hình B3 - Ho ạt tải HL93.
Xe 3 trục thiết kế: P1 = 35kN P2 = 145kN P3 = 145kN
Xe hai trục thiết kế: P1 = P2 = 110kN
Tải trọng làn: 9,3N/mm Lực cắt tại vị trí gối do HL93: V HL93 HL93 = 355,53kN Mômen tại giữa nhịp do HL93: M HL93: M HL93 HL93 = 1476,60kNm B.3.3.2
Hiệu ứng tải do tải trọng xe hợp pháp
Xe 3:
[19]
Lµn thiÕt kÕ 3.6 m
71.2kn
75.7kn 75.7kn
1
c
2
3
Hình B4 - Xe 3 (xe li ền khối 3 trục) Lực cắt tại vị trí gối do xe 3: V 3 = 196,67kN Mômen tại giữa nhịp do xe 3: M 3: M 3 = 817,61kNm Xe 3-S2 44.5kn
69kn
1
69kn
2
69kn
3
c
4
69kn
5
Hình B5 - Xe 3-S2
Lực cắt tại vị trí gối do xe 3S2: V 3S2 3S2 = 218,38kN Mômen tại giữa nhịp do xe 3S2: M 3S2: M 3S2 3S2 = 795,23kNm Xe 3-3 53.4kn
1
5 3.4kn
2
53.4kn
71 .2kn
3
c
4
Hình B6 - Xe 3-3
Lực cắt tại vị trí gối do xe 3-3: V 3-3 3-3 = 189,82kN Mômen tại giữa nhịp do xe 3-3: M 3-3: M 3-3 3-3 = 697,51kNm
B.4
Xác định sức kháng danh định của của dầm
B.4.1 Sức kháng uốn của mặt cắt giữa nhịp
Sức kháng uốn của mặt cắt giữa nhịp: M n = 1477kNm
[20]
62.3kn 6 2.3kn
5
6
top -2.94
19.46
bot
Longitudinal Strain
N+M M: 1477 kNm kNm
top -2.94
19.46
N:
-0 kN
bot
Hình B7 - S ứ c kháng uốn danh đị nh ở m mặt cắt giữ a nhịp. B.4.2
Sức kháng cắt kháng cắt danh định ở mặt cắt gần gối
Sức kháng cắt danh định ở mặt cắt gần gối: V n = 980,7kN Cross Section
Shear Stress
top 5.70
bot
Hình B8 - S ứ c kháng cắt danh định ở m mặt cắt gần gối.
B.5
Hệ số dánh giá Hệ số tình trạng kết cấu: C = 0,95 Hệ số hệ thống: S = 0,95 Hệ số sức kháng: = = 0,95 Bảng B3 - H ệ số tải trọng
Trạng Loại cầu
thái
giới hạn
Tĩnh tải DC
Tĩnh tải DW
Tải trọng thiết kế IR L
BTCT dự ứng CĐ1 lực
1,25
1,5
[21]
1,75
Tải trọng hợp pháp
OR L
1,35
L
1.8
Bảng B4 - Hệ số đánh giá theo mômen
Tải trọng
CM (kNm)
HL93, IR HL93, OR 3 3-S2 3-3
csMn 1266,34 1266,34 1266,34 1266,34 1266,34
MDL (kNm)
MLL (kNm)
DC
MDC
DW
MDW
LL
M(LL+IM)
1,25 1,25 1,25 1,25 1,25
285,380 285,380 285,380 285,380 285,380
1,50 1,50 1,50 1,50 1,50
106,950 106,950 106,950 106,950 106,950
1,75 1,75 1,35 1,35 1,80 1,80 1,80 1,80 1,80 1,80
707,00 707,00 391,47 380,76 333,97
RF 0,6 0,8 1,1 1,1 1,2
Bảng B5 - H ệ số đánh giá theo lự c cắt
Tải trọng HL93, IR HL93, OR 3 3-S2 3-3
B.6
CV (kN) csVn DC 840,828 1,25 840,828 1,25 840,828 1,25 840,828 1,25 840,828 1,25
VDL (kN)
VLL (kN)
VDC
DW
VDW
LL
V(LL+IM)
60,960 60,960 60,960 60,960 60,960
1,5 1,5 1,5 1,5 1,5
23,767 23,767 23,767 23,767 23,767
1,75 1,35 1,8 1,8 1,8
236,43 236,43 130,79 145,22 126,23
RF 1,76 2,28 3,10 2,79 3,21
Đề xuất cắm biển tải trọng
Khi hệ số RF ứng với tải trọng thiết kế HL93 cấp OR nhỏ hơn 1 thì cần cắm biển tải trọng. Công thức chung (với RF của xe hợp pháp nhỏ hơn 1) T
W
0.7
RF 03
Công thức chung (với RF của xe hợp pháp lớn hơn 1) T = RF = RF xW
Tải trọng cắm biển theo công thức: -
Với xe 3, T3 = 24T
-
Với xe 3S2, T3-S2 = 39T
-
Với xe 3-3, T3-3 = 40T
Từ kết quả tính toán, kết hợp quy định về tải trọng xe tối đa trên quốc lộ Việt Nam theo Thông tư t ư số 03/2010 và Thông tư số 07/2011 của Bộ Giao Thông Vận Tải, [22]
đề xuất tiến hành cắm biển số 106a và biển số 505b ở hai đầu cầu theo Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về báo hiệu đường bộ QCVN 41:2012/BGTVT với các giá trị cụ thể như trong hình B9.
a) Biển số 106a
b) Biển số 505 Hình B9 - Đề xuất cắm biển tải trọng cầu
[23]
Ví dụ 3 – Tính – Tính toán và đề xuất cắm biển tải trọng cho cầu dầm thép liên hợp bản BTCT nhịp giản đơn C.
C.1. Số liệu tính toán
Chiều dài nhịp
12,5m (chiều dài nhịp tính toán 12,2m)
Vật liệu: Bê tông
f ’c = 25MPa
Thép
Thép than CT3, tương đương với thép có cường độ f y = 250MPa theo tiêu chuẩn thiết kế cầu hiện hành 22TCN 272-05.
Cốt thép thường
f y = 250MPa
Hiện trạng
Không có dấu hiệu xuống cấp, hư hỏng nặng
Mặt cầu
Không bằng phẳng
Lưu lượng xe tải trung bình ngày đêm
(không có dữ liệu)
Môđun đàn hồi của bê tông
E c = 31500 MPa (tính theo công 5.4.2.4-1, tiêu chuẩn 22TCN272 -05)
thức
Hình C1 C1 - Mặt cắt ngang k ết cầu nhịp
Dựa trên kết quả xác định hệ số phân bố ngang thực đo, xác định dầm chủ làm việc bất lợi nhất dưới tác dụng của hoạt tải là dầm chủ bên trong (dầm chủ số 5 từ bên trái). Do vậy tiến hành đánh giá cho cho dầm chủ này.
[24]
C.2
Đặc trưng hình học của dầm chủ
(a)
(b)
(c)
Hình C2 - M ặt cắt ngang dầm. (a) mặt cắt chưa liên hợ p chỉ có dầm thép chịu lự c; c; (b) mặt cắt liên hợ p ngắn hạn; (c) mặt cắt liên hợ p dài hạn Bảng C1 - Đặc trưng hình họ c của mặt cắt
Mặt cắt chưa liên hợp Giá trị Đơn vị
Đại lượng
Ký hiệu
Diện tích
A
0,0099
m2
Mô men quán tính
I
0,000397
yt yd
K/c TTH đến mép trên dầm K/c TTH đến mép dưới dầm
Mặt cắt liên hợp n gắn hạn Giá trị Đơn vị 0,02506
m2
m
0,000992
0,250
M
0,250
M
4
Mặt cắt liên hợp d ài ài hạn Giá trị Đơn vị 0,0175
m2
m
0,000819
m4
0,437
m
0,384
m
0,063
m
0,116
m
4
Ghi chú: t chú: tỷ số chuyển đổi bê tông và thép của mặt cắt liên hợ p dài hạn so với ngăn hạn
là n’ = 3n. C.3
Tải trọng tác dụng Kết cấu nhịp chịu các tải trọng:
Tĩnh tải tác dụng lên mặt cắt chưa liên hợp: tải trọng bản thân dầm chủ, hệ liên kết, khối bê tông mặt cầu khi chưa đông cứng (DC) -
Tĩnh tải tác dụng lên mặt cắt liên hợp dài hạn bao gồm: tĩnh tải gờ chắn, lan can, trang thiết bị trên cầu (DC) và lớp phủ mặt cầu (DW). -
Hoạt tải (LL+IM)
Đối với hoạt tải, tính toán mômen và lực cắt của dầm dưới tác dụng của -
Hoạt tải HL -93 (theo quy trình thiết kế hiện hành 22TCN272 -05)
-
Tải trọng xe hợp pháp bao gồm +
Xe 3
+
Xe 3S2
+
Xe 3-3
[25]
Hệ số phân bố ngang của hoạt tải theo mômen 0,283. Đây là giá trị thực đo cho trường hợp hoạt tải tác động trên cả 2 làn. Hệ số phân bố ngang của hoạt tải theo lực cắt 0,50. Đây là giá trị tính toán theo điều 4.6.2.2.2a tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272 -05. Hệ số xung kích 0,33. Lấy theo Mục 5.1.3 cho hiện trạng mặt cầu không bằng phẳng. C.3.1
Hiệu ứng do tĩnh tải tác dụng lên mặt cắt liên hợp:
Lực cắt tại vị trí gối : V 1 = 19,51kN Mômen tại giữa nhịp : M D1 D1 = 58,53kNm C.3.2
Hiệu ứng do tĩnh tải tĩnh tác dụng lên mặt cắt liên hợp dài hạn:
Lực cắt tại vị trí gối : V 2 = 6,955kN Mômen tại giữa nhịp : M D2 D2 = 20,866kNm C.3.3
Hiệu ứng do hoạt tải
C.3.3.1
Hoạt tải HL93 (theo tiêu chuẩn 22TCN272-05)
4.3 m
1.8 m
4.3 m - 9 m
0.6 m nãi chung 0.3 m mót thõa cña mÆt cÇu 35 kN
145 kN
145 kN
Hình C3: Ho ạt tải HL93 (xe 3 tr ục thiết k ế)
Xe 3 trục thiết kế: P1 = 35kN P2 = 145kN P3 = 145kN
Xe hai trục thiết kế: P1 = P2 = 110kN
Tải trọng làn: 9,3N/mm Lực cắt tại vị trí gối do HL93: V HL93 HL93 = 202,05kN Mômen tại giữa nhịp do HL93: M HL93: M HL93 HL93 = 286,79kNm
[26]
Lµn thiÕt kÕ 3.6 m
C.3.3.2
Hiệu ứng tải do tải trọng xe hợp pháp
Xe 3: 7 1 .2 k n
75.7kn 7 5.7kn
1
c
2
3
Hình C4: Xe 3 (xe li ền khối 3 trục)
Lực cắt tại vị trí gối do xe 3: V 3 = 122,32kN Mômen tại giữa nhịp do xe 3: M 3: M 3 = 176,08kNm Xe 3S2 44.5kn
69kn
1
69kn
2
69kn
3
c
4
69kn
5
Hình C5: Xe 3S2
Lực cắt tại vị trí gối do xe 3S2: V 3S2 3S2 = 113,57kN Mômen tại giữa nhịp do xe 3S2: M 3S2: M 3S2 3S2 = 162,28kNm Xe 3-3 53.4kn
1
5 3.4kn
2
53.4kn
71 .2kn
3
c
4
Hình C6: Xe 3-3
Lực cắt tại vị trí gối do xe 3-3: V 3-3 3-3 = 357,76kN Mômen tại giữa nhịp do xe 3-3: M 3-3: M 3-3 3-3 = 125,42kNm
[27]
62.3kn 6 2.3kn
5
6
C.4
Xác định sức kháng danh định của của dầm
C.4.1Sức kháng uốn của mặt cắt giữa nhịp
Sức kháng uốn của mặt cắt giữa nhịp: M n = 500,85kNm kháng cắt danh định ở mặt cắt gối C.4.2Sức kháng cắt Sức kháng cắt danh định ở mặt cắt gần gối: V n = 522,348kN C.5
Hệ số dánh gi á Hệ số tình trạng kết cấu: C = 0,9 Hệ số hệ thống: S = 1 Hệ số sức kháng: = = 0,9 Bảng C2: Hệ số tải trọng
Tải trọng thiết kế Tĩnh tải Tĩnh tải
Trạng thái giới hạn
DC
DW
IR L
Cường độ I Sử dụng II Mỏi
OR
Tải trọng hợp pháp
L
L
1,25
1,50
1,75
1,35
1,80
1,00
1,00
1,30
1,00
1,30
0,80
0,00
0,75**
-
-
Bảng C3: Hệ số đánh giá theo mômen
Tải trọng
CM (kNm) csMn
MDC (kNm) DC
MLL (kNm)
MDC
DW
MDW
LL
M(LL+IM)
RF
HL93, IR
450,763
1,25
58,529
1,50
20,866
1,75
286,79
0,69
HL93, OR
450,763
1,25
58,529
1,50
20,866
1,35
286,79
0,89
3
450,763
1,25
58,529
1,50
20,866
1,80
176,08
1,09
3S2
450,763
1,25
58,529
1,50
20,866
1,80
162,28
1,19
3-3
450,763
1,25
58,529
1,50
20,866
1,80
125,42
1,53
Bảng C4: Hệ số đánh giá theo lự c cắt
Tải trọng
CV (kN) csVn
VDC (kN) DC
VLL (kN)
VDC
DW
VDW
LL
V(LL+IM)
RF
HL93, IR
470,1132
1,25
19,510
1,5
6,955
1,75
202,05
1,23
HL93, OR
470,1132
1,25
19,510
1,5
6,955
1,35
202,05
1,60
3
470,1132
1,25
19,510
1,5
6,955
1,8
122,32
1,98
3-S2
470,1132
1,25
19,510
1,5
6,955
1,8
113,57
2,13
3-3
470,1132
1,25
19,510
1,5
6,955
1,8
357,76
0,68
[28]
Bảng C5: Hệ số đánh giá theo ứ ng ng suất CR (MPa)
Tải trọng
csR
DC (kNm)
LL (kNm)
RF
DC
DC
DW
DW
LL
(LL+IM)
HL93, IR
180
1,00
36,844
1,00
9,783
1,30
126,40
0,81
HL93, OR
180
1,00
36,844
1,00
9,783
1,00
126,40
1,06
3
180
1,00
36,844 36,844
1,00
9,783
1,30
77,60
1,32
3-S2
180
1,00
36,844 36,844
1,00
9,783
1,30
71,52
1,43
3-3
180
1,00
36,844 36,844
1,00
9,783
1,30
55,28
1,86
C.6
Đề xuất cắm biển tải trọng
Khi hệ số RF ứng với tải trọng thiết kế HL93 cấp OR nhỏ hơn 1 thì cần cắm biển tải trọng . Công thức chung (với RF của xe hợp pháp nhỏ hơn 1) T
W
0.7
RF 0.3
(1)
Công thức chung (với RF của xe hợp pháp lớn hơn 1) T = RF = RF xW
(2)
Trong đó: – tải trọng cắm biển; T – tải – tải trọng của xe đánh giá; W – tải – hệ số đánh giá. RF – hệ Tải trọng cắm biển theo công thức: -
Với xe 3, T3 = 222.5x1.06/9.81= 24.7 T
-
Với xe 3S2 T3S2 = 320 x 1.09/9.81 = 38.6 T
-
Với xe 3-3, T3-3 = 356x 1.53/9.81 = 55.52 T
Từ kết quả tính toán, kết hợp quy định về tải trọng xe tối đa trên quốc lộ Việt Nam theo Thông tư t ư số 03/2010 và Thông tư số 07/2011 của Bộ Giao Thông Vận Tải, đề xuất tiến hành cắm biển số 106a và biển số 505b ở hai đầu cầu theo Quy chuẩn kỹ
[29]
thuật Quốc gia về báo hiệu đường bộ QCVN 41:2012/BGTVT với các giá trị cụ thể như trong hình C7.
a) Biển số 106a
b) Biển số 505b Hình C7: Đề xuất cắm biển tải trọng cầu
[30]
