BÀI GIẢNG BỒI DƯỠNG NÂNG CAO NGHIỆP VỤ KIỂM ĐỊNH, …sgtvt.hochiminhcity.gov.vn/HoatDongAnh/PQLKTHT/08-Bai_giang_Danh_gia... · - Ví dụ tính toán đánh giá

BÀI GIẢNG BỒI DƯỠNG NÂNG CAO NGHIỆP VỤ KIỂM ĐỊNH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐẶT BIỂN BÁO HIỆU TRỌNG LƯỢNG XE QUA CẦU ĐƯỜNG BỘ THEO QUY ĐỊNH MỚI

44

§2.3. CÁC VÍ DỤ TÍNH TOÁN

- Ví dụ tính toán đánh giá cầu BTCT thường.

- Ví dụ tính toán đánh giá cầu BTCT DUL giản đơn.

- Ví dụ tính toán đánh giá cầu BTCT DUL thi công theo phương pháp đúc hẫng.

- Ví dụ tính toán cầu dầm thép liên hợp với bản BTCT.


43

- Tải trọng cắm biển thực tế là số trong bảng được quy tròn đến Tấn hoặc theo đơn

vị quản lý.

- Ở Hoa Kỳ đơn vị kiểm định tính toán tải trọng cắm biển cho từng cầu. Do cơ quan

quản lý căn cứ vào tình hình khai thác, khả năng sửa chữa để quyêt định các cầu cần

sửa chũa và cắm biển tải trọng cầu cho từng tuyến hoặc đoạn tuyến.

2.2.2.3. Đánh giá tải trọng cấp phép:

- Ở Hoa Kỳ chỉ cho phép đánh giá tải trọng cấp phép với các cầu khi đánh giá theo

HL93 và đánh giá tải trọng hợp pháp có hệ số đánh giá RF ≥ 1, nghĩa là không cho phép

vượt tải với các cầu khi đánh giá tải trọng hợp pháp có hệ số đánh giá RF < 1.

- Ở Việt Nam hiện tại chỉ có xe siêu trường, siêu trọng mới xin cấp phép và giấy

phép thường cấp cho một chuyến đi hoặc một số chuyến đi trên những tuyến nhất định.

- Đơn vị xin cấp phép phải có đơn xin cấp phép theo mẫu cho sẵn trong phụ lục của

thông tư 07 / 2010 / TT – BGTVT, ở đó đơn xin cấp phép phải cung cấp đầy đủ các

thông tin như các nơi và các đoạn đường phải đi, thời gian đi, cấu hình xe, tải trọng trục

xe, tải trọng tổng cộng, ...

- Căn cứ vào tải trọng của xe xin cấp phép phải tiến hành tính toán hệ số đánh giá

RF, từ hệ số đánh giá quyết định có cấp phép hay không và nếu cấp phép thì có cần

thêm các biện pháp kèm theo như phải có hộ tống, cấp không cho các xe khác lưu thông

trên cầu đồng thời hoặc phải tiến hành tăng cường cầu, ...

2.2.3. NHỮNG TỒN TẠI:

- Xe hợp pháp:

+ Có lấy theo xe [3], [3–S2], [3–3] của Hoa kỳ?

+ Có thể thống kê, phân tích xác định xe hợp pháp của Việt Nam, như vậy sẽ tốn

thời gian?

- Các hệ số:

+ Có lấy theo hệ số của Hoa kỳ?

+ Nếu không lấy theo thiết kế và bổ sung thêm hoặc nghiên cứu quy định các hệ

số của Việt Nam?

- Khi đánh giá với tải trọng hợp pháp nếu RF ≥ 1 có cắm biển tải trọng không? Ở

Việt Nam nếu không cắm rất nguy hiểm.

- Chiều dài nhịp là bao nhiêu phải thêm tải trong làn, tải trọng làn lấy là bao nhiêu?

- Những chú ý sau đợt đầu cắm biển theo QCVN41:2012/BGTVT?


42

- Theo các công thức từ (1) đến (5) tính toán được tải trọng cắm biển như bảng 11

Bảng 11: TẢI TRỌNG CẮM BIỂN CHO XE [ 3 ], [ 3 – S2 ], [ 3 – 3 ]

RF Xe [ 3 ] Xe [ 3 – S2 ] Xe [ 3 – 3 ] ( 5 ) ( 4 ) ( 5 ) ( 4 ) ( 5 ) ( 4 )

0,3 0 0 0 0,4 3,24 4,67 5,18 0,5 6,48 9,33 10,37 0,6 9,72 14,00 15,55 0,7 12,96 18,66 20,74 0,8 16,20 23,33 25,92 0,9 19,44 28,00 31,11 1,0 22,68 32,66 36,29 1,1 24,95 35,93 39,92 1,2 27,22 39,19 43,58 1,3 29,48 42,46 45 1,4 31,75 45,72 45

≥ 1,5 34 48 45

Ghi chú:

- Các số trong bảng có đơn vị T.

Đánh giá HL93 cấp IR

Đánh giá HL93 cấp OR

Đánh giá xe [ 3 ] [ 3 – S2 ], [ 3 – 3 ]

RF < 1

RF < 1

RF < 1

RF > 0,3

+

_ Dừng khai thác

Tính TT cắm biển. Đánh giá cấp phép

Tính TT cắm biển. Không cấp phép

SƠ ĐỒ 2

RF ≥ 1

RF ≥ 1 Không cắm biển. Đánh giá cấp phép

RF ≥ 1


41

SƠ ĐỒ 1

Đánh giá HL93 cấp IR

Đánh giá HL93 cấp OR

Đánh giá tải trọng hợp pháp

RF < 1

RF < 1

RF < 1

RF ≥ 1

RF ≥ 1

RF ≥ 1

RF > 0,3

+

_ Dừng khai thác

Không cắm biển. Cho phép đánh giá

cấp phép

Tính toán cắm biển. Không đánh giá cấp

phép


40

- Nếu RF ≥ 1, ở Hoa Kỳ là không cần cắm biển hạn chế tải trọng, tuy nhiên ở Việt

Nam vẫn tính toán cấm biển tải trọng theo công thức đánh giá theo tấn hoặc kN của

AASHTO2011.

RT = RF.W (1)

Trong đó:

+ RT: tải trọng có thể khai thác tính theo tấn hoặc kN.

+ RF: hệ số đánh giá.

+ W: tải trọng đánh giá. Với xe [3]: W = 222,5 kN hay 22,68 T; xe [3–S2]:

W=320,4 kN hay 32,66 T; với xe [3–3]: W = 356 kN hay 36,29 T.

- Tính theo công thức (1) nếu RT nhỏ hơn hay bằng tải trọng giới hạn (xe [ 3 ] là

34T, [ 3 – S2 ] là 48T, [ 3 – 3 ] là 45T) thì tải trọng cấm biển là RT, còn nếu lớn hơn tải

trọng giới hạn thì tải trọng cấm biển bằng tải trọng giới hạn.

- Nếu gọi A là tải trọng cấm biển có công thức:

- Sau khi xác định tải trọng cắm biển thì dừng tính toán và cho phép đánh giá cấp

phép khi có đơn xin cấp phép.

- Nếu RF < 1, cả ở Hoa Kỳ và Việt Nam đều tính toán tải trọng cắm biển theo công

thức:

WA (RF 0,3)

0,7

(5)

- Công thức này được thiết lập trên cơ sở khi RF ≤ 0,3 thì dừng khai thác để làm

cầu mới hoặc sửa chữa tăng cường và khi RF = 1 thì tải trọng cắm biển bằng tải trọng

đánh giá.

- Trường hợp RF < 1 thì không cho phép đánh giá cấp phép; Hoa kỳ (sơ đồ 1) có

khác với sơ đồ đánh giá của Việt Nam (sơ đồ 2).

Xe [ 3 ]: A = RT nếu RT ≤ 34T 34T nếu RT ≥ 34T { ( 2 )

( 3 ) Xe [ 3 – S2 ]: A = RT nếu RT ≤ 48T 48T nếu RT ≥ 48T {

( 4 ) Xe [ 3 – 3 ]: A = RT nếu RT ≤ 45T 45T nếu RT ≥ 45T {


39

Các tải trọng giới hạn do Tổng cục ĐBVN cung cấp, ở đây có vấn đề cần xem xet

thêm vì sao xe [3-3] có tải trọng giới hạn là 45 tấn, trong khi xe [3-S2] lại có tải trọng

giới hạn là 48 tấn.

+ Thứ hai: Trong sổ tay ASSTHO 2011 khi chiều dài nhịp lớn hơn hoặc bằng

61m (lấy theo quy tròn) thì ngoài xe hợp pháp còn thêm tải trọng làn 3KN/m (lấy theo

quy tròn). Ở Việt Nam các xe thường đi trên cầu với khoảng cách gần hơn nhất là khi

co ùn tắc giao thông do đó tạm thời áp dụng nếu chiều dai nhịp lớn hơn 24m thì them

tải trọng là 3KN/m.Chiều dài này có thể thay đổi khi có nghiên cứu đầy dủ và có trong

“ Hướng dẫn áp dụng sổ tay ASSTHO”.

+ Thứ ba: Do chưa có ban hành chính thức nên trước mắt tính cắm biển theo 3xe

hợp pháp của Hoa Kỳ [3], [3-S2],[3-3]. Khi có xe đại tiên của Việt Nam sẽ tiến hành

tính đổi bằng cách tính hệ số chuyển đổi theo bằng chiều dài nhịp.Chúng tôi mong

muốn khi ban hành xe đại diện của Việt Nam theo 3 xe cho trong biển 505b của

QCVN41:2012/BGTVT sẽ cân nhắc đến:

Xe tải 4 trục vì đây la loại xe đang gây lo lắng cho các đơn vị quản lý cầu

đường nhất là trong tình trạng xe quá tải chưa được giải quyết triệt để(ở đâu người ta

cũng sợ xe HOWO cơi thùng).

Cân nhắc thêm tải trọng giới hạn cho các xe [3-S2] và xe [3-3] vì trên cùng

chiều dài nhịp nếu cùng tải trọng thì hiệu ứng của xe [3-S2] lớn hơn so với xe [3-3].

2.2.2. TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN:

2.2.2.1. Đánh giá tải trọng thiết kế:

- Đánh giá tải trọng thiết kế là đánh giá theo HL93. Đánh giá này có 2 cấp.

- Cấp IR: Đánh gia theo cấp này hệ số tải trọng của hoạt tải được lấy để cầu khai

thác an toàn trong tuổi thọ thiết kế.

+ Nếu RF ≥ 1, không cần cắm biển hạn chế tải trọng. Dừng tính toán, cho phép

tính toán cấp phép khi có đơn xin cấp phép của các đơn vị vận tải.

+ Nếu RF < 1, chuyển sang đánh giá tải trọng thiết kế cấp thứ hai OR.

- Cấp OR:

+ Nếu RF ≥ 1, không cần cắm biển hạn chế tải trọng, tuy nhiên nếu khai thác

không hạn chế tuổi thọ của cầu có thể bị suy giảm. Dừng tính toán, cho phép tính toán

cấp phép khi có đơn xin cấp phép.

+ Nếu RF < 1, chuyển sang đánh giá với tải trọng hợp pháp. Cầu không khai thác

được với HL93 ở cấp OR và tất nhiên cả ở cấp IR.

2.2.2.2. Đánh giá tải trọng hợp pháp:

- Đánh giá tải trọng hợp pháp là đánh giá lần lược cho từng xe [3], [3–S2], [3–3],

đây là cấp đánh giá thứ hai.


38

§2.2. TÍNH TOÁN CẮM BIỂN TẢI TRỌNG THEO

QCVN41:2012/BGTVT

2.2.1. CĂN CỨ TÍNH TOÁN:

- Trong QCVN41:2012/BGTVT phần có biển số 505b “Loại xe hạn chế qua cầu”

trong đó có 3 loại xe: xe thân liền, xe sơ mi rơ mooc và xe thân liền kéo rơ mooc.

- Quy chuẩn cũng có biển 505c “tải trọng trục hạn chế qua cầu” trong đó có 3 trục:

trục đơn trục kép và trục ba.

- Hiện tại Tổng cục ĐBVN thống nhất chưa cắm biển tải trọng trục mà chỉ cắm biển

trải trọng xe 505b.

- Trước đây không cắm được biển tải trọng này vì trong Quy chuẩn không quy định

cấu hình (số lượng trục, khoảng cách trục, khoảng cách tim bánh theo chiều ngang, ...)

và tải trọng trục xe. Đến nay khi có công văn số 8291/BGTVT-KHCN và thông báo số

1099/TB-BGTVT chúng tôi hiểu và đã được chấp thuận của Tổng cục ĐBVN là trong

khi chờ đợi công bố xe đại diện của Việt Nam lấy cấu hình và tại trọng trục của:

+ Xe[3] tính cho xe thân liền (xe đầu tiên trên biển 505b).

+ Xe [3-S2] tính cho xe sơ mi rơ mooc (xe thứ 2 trên biển 505b).

+ Xe [3-3] tính cho xe rơ mooc (xe thứ 3 trên biển 505b).

- Các công thức tính toán, hệ số các tải trạng thái giới hạn, ... lấy theo bản tiếng Anh

“The manual for Bridge evaluation” như vậy hệ số xung kích là 1,33 chứ không phải

1,25 như tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05(thực ra AASHTO 1998 là tiêu chuẩn

để chuyển đổi sang 22TCN 272-05 cũng lấy hệ số xung kích là 1,33).

- Các công thức tính sứ kháng danh định lấy theo tiêu chuẩn Thiết kế cầu 22TCN

272-05 có tham khảo AASTHO 2007.

- Trong khi chờ đợi “Hướng dẫn sử dụng tiêu chuẩn “The manual for Bridge

evaluation”so với bản tiếng Anh phiên bản 2011 khi áp dụng vào Việt Nam các đơn vị

thực hiện đã có 3 thay đổi:

+ Thứ nhất: Trong AASTHO 2011 khi đánh giá với tải trọng hợp pháp liên bang

là các xe [3],[3-S2], [3-3] nếu hệ số đánh giá RF≥1 thì không cắm biển tải trọng và cho

phép đánh giá cấp phép nếu có đơn vị xin cấp phép của các đơn vị vận tải. Ở Việt Nam

nếu tính toán với 3 xe trên dù hệ số đánh giá RF≥1 vẫn cắm biển tải trọng với giới hạn

tải trọng như sau:

Xe [3]:34 tấn.

Xe [3-S2]:48 tấn.

Xe [3-3]: 45 tấn.


37

Phần 2: ÁP DỤNG SỔ TAY AASHTO-2011 VÀO

ĐÁNH GIÁ CẦU Ở VIỆT NAM VÀ CẮM BIỂN

HẠN CHẾ TẢI TRỌNG THEO

QCVN41:2012/BGTVT

§2.1. GIỚI THIỆU CHUNG

- Theo công văn số 8291/BGTVT-KHCN ngày 09 tháng 7 năm 2014 và thông báo

số 1099/TB-BGTVT ngày 24 tháng 10 năm 2014 thì trước mắt trong thời gian chờ đợi

“Tiêu chuẩn đánh giá tải trọng khai thác các công trình cầu đường bộ” và “Quy định

hướng dẫn sử dụng tiêu chuẩn The manual for Bridge evaluation của AASHTO phiên

bản 2011” chúng ta đã và đang áp dụng sổ tay nào vào trong đánh giá tải trọng khai

thác cầu đường bộ. Cho đến nay hầu hết các cầu trên quốc lộ và một số ít cầu trên tỉnh

lộ đã được cắm biển tải trọng theo QCVN41:2012/BGTVT mà cơ sở để tính toán tải

trọng để cắm biển là sổ tay AASHTO 2011.

- Chúng tôi cũng được biết “Tiêu chuẩn đánh giá tải trọng khai thác các công trình

cầu đường bộ” cũng được biên soạn dựa chủ yếu vào sổ tay AASTO 2011 và bổ sung

thêm các quy định cho phù hợp với thực trang giao thông ở Việt Nam.


36

nR (1,3D s)RF

1,30L(1 I)

*y d p s

1

0,9f (F F F )RF

F

Trong đó:

+ RF – Hệ số đánh giá.

+ f’c – Cường độ chịu nén của BT.

+ 0,6 'cf –Cường độ chịu kéo cho phép của B, có thể dùng 0,3 'cf cũng có thể

lấy là 0.

+ Fd– Ứng suất do tĩnh tải không kể hệ số.

+ Fp– Ứng suất do dự ứng lực sau mất mát không có hệ số.

+ Fs– Ứng suất do dự ứng lực thứ cấp.

+ F1–Ứng suất do hoạt tải không xét xung kích.

+ Rn – Cường độ danh định của mặt cắt thảo mãn các giới hạn về tính dẻo.

+ D – Momen hoặc lực cắt do tĩnh tải không hệ số.

+ S– Momen hoặc lực cắt do dự ứng lực thứ cấp không hệ số.

+ L– Momen hoặc lực cắt do hoạt tải không xét hệ số.

+ f*y– Giới hạn cháy của thép dự ứng lực.

+ I –Lực xung kích.


35

+ Cũng như ở phương pháp ứng suất cho phép ở đây giới hạn chảy được xác

định theo thép trong thiết kế hoặc lấy theo thí nghiệm ở đó giới hạn chảy danh định

bằng giá trị trung bình của thí nghiệm trừ đi 1,65 độ lệch chuẩn để có độ tin cậy 95%.

+ Cuối cùng có thể lấy theo “ năm xây dựng ” của kết cấu.

- Kết cấu BTCT:

+ Cường độ của BT trong bảng.

+ Lượng cốt thép (diện tích tiết diện) chịu kéo khi đạt giới hạn chảy được dùng để

tính khả năng chịu momen giới hạn của bộ phận chịu uốn không vượt quá số lượng cốt

thép có sẵn trong mặt cắt hoặc 75% cốt thép theo yêu cầu cho các điều kiện cân bằng.

- Bê tông dự ứng lực:

+ Đánh giá BTCT DƯL ở cả cấp IR và OR đều phải tính ở trạng thái giới hạn

cường độ, riêng đánh giá cấp IR còn phải xem xét ứng suất cho phép với tải trọng sử

dụng.

+ Trong các tình huống thiêt kế bất thường ở đó các bó cáp được phân bố tọng

ứng suất cho phép không vượt quá 0.9 giới hạn chảy rong cáp dự ứng lực gần thớ chịu

kéo ngoài cùng nhất.

- Các phương trinh đánh giá:

+ Lực kéo trong BT:

'c d p s

1

0,6 f (F F F )RF

F

+ Lực nén trong BT:

'c d p s

1

0,6f (F F F )RF

F

+ Lực nén trong BT:

'c d p s

1

0, 4f 0,5(F F F )RF

F

+ Lực kéo trong cáp DƯL:

*y d p s

1

0,8f (F F F )RF

F

+ Cường độ chịu uốn và cắt:

nR (1,3D s)RF

2,17L(1 I)

+ Đánh giá OR:


34

RT RF.W

Trong đó:

+ W:Trọng lượng danh định của xe đánh giá.

- Tải trọng khai thác của cầu là giá trị nhỏ nhất của tải trọng khai thác của các bộ

phận cầu.

- Ứng suất cho phép:

+ Khi đánh gia theo ứng suất cho phép A1=1,00 và A2=1,00

- Đánh giá theo hệ số tải trọng:

+ Hệ số tải trọng A1=1,30,A2 thay đổi theo cấp đánh giá với cấp IR: A2=2,17 còn

cấp OR A2=1,30

1.8.3.2. Khả năng chịu tải danh định C:

- Khả năng chịu tải danh định phụ thuộc vào:

+ Vật liệu kết cấu.

+ Phương pháp đánh giá theo US cho phép hay hệ số tải trọng.

+ Cấp đánh giá IR hay OR.

- Theo ứng suất cho phép:

- Trong phương pháp ứng suất cho phép khả năng chịu tải của bộ phận dựa trên cấp

đánh giá IR hoặc OR.

- Các bảng của quy trình cho giới hạn chảy và ứng suất cho phép IR, ứng suất cho

phép OR.

- Các trường hợp không có trong bảng ứng suất cho phép được quyết định bởi kỹ sư

đánh giá dựa vào kết quả hiện trường và/hoặc thực nghiệm vật liệu.

- Ở Hoa kỳ để có ứng suất cho phép có thể:

+ Lấy trọng hồ sơ thiết kế.

+ Tiến hành thí nghiệm để xác định giới hạn chảy.

+ Tra bảng theo “ngày xây dựng”.

- Với bộ phận chịu nén, chiều dài có hiệu KL có thể xác đinh theo tiêu chuẩn thiết

kế AASTHO hoặc lấy như sau:

+ KL=75% chiều dài thực khi liên kết ở hai đầu là đinh tán.

+ KL=87,5% chiều dài thực khi liên kết ở hai đầu là chốt.

- Theo phương pháp hệ số tải trọng:

- Kết cấu thép:


33

§1.8. ĐÁNH GIÁ CẦU THEO HỆ SỐ TẢI TRỌNG VÀ ỨNG

SUẤT CHO PHÉP

1.8.1. KHÁI NIỆM:

- Đánh giá cầu theo ứng suất cho phép là tiêu chuẩn truyền thống để tạo ra tính an

toàn cho kết cấu. Các tải trọng thực tế sinh ra ứng suất bất lợi nhất trong bộ phân xét và

ứng suất này không được vượt quá ứng suất cho phép. Ứng suất cho phép xác định

bằng tỷ số giữa giới hạn của vật liệu và một hệ số an toàn chung.

- Đánh giá theo hệ số tải trọng dựa trên việc phân tích kết cấu chịu tác dụng đồng

thời của nhiều tải trọng, mỗi tải trọng có một hệ số tải trọng phản ánh tính bất định vốn

có trong việc tính toán tải trọng.Việc đánh giá được xác định để hiệu ứng của các tải

trọng tính toán không vượt qua cường độ của vật liệu.

1.8.2. CẤP ĐÁNH GIÁ:

- Mỗi cầu đường bộ phải được đánh giá tải trọng theo hai cấp: cấp Inventory (IR) và

cấp Operating (OR).

- Cấp IR nói chung tương ứng với cấp ứng suất thiết kế được chọn nhưng phản ánh

các điều kiện vật liệu và hình học của cầu hiện hữu.

- Các đánh giá ở cấp này cho phép so sánh với khả năng của kết cấu mới do đó dẫn

đến một hoạt tải có thể khai thác an toàn trong khoảng thời gian không hạn chế.

- Cấp OR nói chung xác định được hoạt tải lớn nhất kết cấu có thể chịu đựng được,

tuy nhiên khai thác với hoạt tải ấy ảnh hưởng không giới hạn có thể rút ngắn tuổi thọ

của cầu.

1.8.3. PHƯƠNG TRÌNH ĐÁNH GIÁ:

1.8.3.1. Công thức chung:

1

2

C A DRF

A L(1 I)

Trong đó:

+ RF: Hệ số đánh giá.

+ C:Khả năng chịu tải của bộ phận đánh giá.

+ D:Hiệu ứng của tĩnh tải lên bộ phận đánh giá.

+ L:Hiệu ứng của hoạt tải lên bộ phận đánh giá.

+ I:Hệ số xung kích.

+ A1:Hệ số tải trọng cho tĩnh tải.

+ A2:Hệ số tải trọng cho hoạt tải.

- Tải trọng khai thác của bộ phận đánh giá được xác định theo công thức:


32

1.7.6. CÁC BỘ PHẬN CHỊU KÉO:

- Các bộ phận và mối nối chịu kéo dọc trục theo chảy ở mặt cắt nguyên và đứt gãy

ở mặt cắt thực.

1.7.7. BỘ PHẬN CHỊU NÉN KHÔNG LIÊN HỢP:

- Kiểm tra tỷ lệ giới hạn giữa chiều rộng và chiều dày theo công thức ở phần 2.7.5

- Nếu tỷ lệ độ mảnh đảm bảo sức kháng cắt danh định được tính theo:

2,25 thì n y sP 0,66 .F .A

2,25 thì y s

n

0,88.F .AP

Trong đó:

As: Diện tích nguyên của mặt cắt ngang.

Fy: Giới hạn chảy nhỏ nhất.

y

s

FK.l.

r . E

K: Hệ số chiều dài hiệu dụng.

l: Chiều dài không giằng.

rs: Bán kính quán tính.

1.7.8. DẦM CHỮ I CHỊU UỐN:

- Sức kháng uốn danh định xác định theo 6.10.4.2 trong tiêu chuẩn FRLD, chẳng

hạn mặt cắt đặc chắc.

n PM M

Trong đó MP là momen dẻo của mặt cắt.

- Sức kháng cắt danh định xác định theo 6.10.7.1 trong LRFD.

- Yêu cầu về khả năng thi công không cần xem xét khi đánh giá tải trọng.

- Yêu cầu về mỏi cho bản bụng không cần xét khi đánh giá tải trọng.


31

- Các bộ phận chịu nén có tiết diện giảm yếu:

- Sự ăn mòn đồng đều: Sự ăn mòn đồng đều phải được xét trên 2 phương diện:

+ Hiệu ứng cục bộ: ở đây phải kiểm tra độ mảnh bằng cách kiểm tra tỷ lệ giữa bề

rộng và bề dày cấu kiện, ví dụ với bản phải đảm bảo:

.y

b Ek

t F

k: Hệ số oằn lấy theo bảng 6.9.4.2.1 tiêu chuẩn.

b: Chiều rộng của bản cũng lấy theo quy định của bảng trên.

t : Chiều dày bản.

E: Module đàn hồi của thép.

Fy: Giới hạn chảy nhỏ nhất của thép.

+ Hiệu ứng chung: Hầu hết các cấu kiện chịu nén trong cầu thép có chiều dài

không lớn và có mặt cắt hình hộp hoặc chữ H. Sự ăn mòn đồng đều ở mức độ bình

thường ảnh hưởng nhỏ đến bán kính quán tính. Sự giảm sức kháng nén của các bộ phận

chiều dài ngắn và trung bình tỷ lệ với sự giảm diện tích mặt cắt ngang.

- Sự ăn mòn cục bộ: Sự ăn mòn cục bộ của kết cấu chịu nén có thể:

+ Ăn mòn ở đầu bộ phận bị ngăm có thể làm cho điều kiện liên kết ở đầu bộ phận

thay đổi ảnh hưởng đến hệ số liên kết hai đầu.

+ Thay đổi momen quán tính đối với trục, do tiết diện bị ăn mòn momen quán

tính sẽ nhỏ đi.

+ Khi ăn mòn lệch có thể dẫn đến tải trọng tác dụng lệch tâm. Đánh giá độ lệch

tâm thông qua tỷ số 2

ec

r, trong đó e là độ lệch tâm do ăn mòn gây ra, c là khoảng cách

từ trục trung hòa đến thớ chịu kéo ngoài cùng của tiết diện ban đầu, r bán kính quán

tính của tiết diện ban đầu. Nếu tỷ số trên nhỏ hơn 0,25 có thể bỏ qua hiệu ứng lệch tâm.

- Các bộ phận chịu uốn có tiết diện giảm yếu:

- Sự ăn mòn đều:

+ Do tiết diện bị giảm yếu nên sức kháng uốn bị suy giảm. Ngoài ra ổn định tổng

thể và ổn định cục bộ bị ảnh hưởng do bản cánh chịu nén bị ăn mòn. Sức kháng cắt của

mặt cắt tất nhiên cũng bị ảnh hưởng. Nói tóm lại cần phải kiểm toán như một dầm mới

với tiết diện thực sau ăn mòn.

- Ăn mòn cục bộ:

+ Ăn mòn cục bộ không lớn lắm tại các mặt cắt không gần gối hoặc tải trọng tập

trung có thể bỏ qua. Các hư hỏng khác phải được đánh giá và tính toán chi tiết.


30

1.7.4. CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN:


- Đối với đánh giá tải trọng thiết kế trạng thái giới hạn cường độ I và sử dụng II (độ

võng dài hạn) phải được áp dụng và các hệ số tải trọng như được lấy trong bảng 4.

- Với các chi tiết dễ mỏi thì phải đánh giá tuổi thọ mỏi không xác định. Các bộ phận

không thỏa mãn kiểm toán về tuổi thọ mỏi không xác định có thể đánh giá với tuổi thọ

mỏi còn lại. Đây là yêu cầu tùy chọn.

1.7.4.2. Đánh giá theo tải trọng hợp pháp và tải trọng cấp phép:

- Trạng thái giới hạn cường độ:

- Trạng thái giới hạn cường độ I áp dụng cho đánh giá tải trọng hợp pháp.

- Trạng thái giới hạn cường độ II áp dụng cho đánh giá tải trọng cấp phép.

- TTGH sử dụng:

- Tất cả các loại mặt cắt đều đánh giá theo trạng thái giới hạn sử dụng II. Các hệ số

hoạt tải lấy như bảng 4.

- Các ứng suất bản cánh chịu uốn không được vượt qua ứng suất giới hạn fR được

lấy như sau:

+ Các mặt cắt liên hợp bao gồm cả vùng chịu uốn âm của cầu liên tục:

R yff 0,95F

+ Các mặt cắt không liên hợp

R yf hf 0,8.F .R

Trong đó:

Rh: Hệ số lai.

Fyf: Giới hạn chảy của thép cánh dầm.

1.7.5. ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ XUỐNG CẤP CẦU TRONG ĐÁNH GIÁ TẢI

TRỌNG:

- Một kết cấu bị xuống cấp có thể ứng xử khác với khi chưa bị xuống cấp, cách thức

phá hoại cũng có thể khác nhau chi phối khả năng chịu tải của nó.

- Sự ăn mòn là nguyên nhân chủ yếu gây xuống cấp ở cầu thép. Ăn mòn làm giảm

yếu tiết diện dẫn đến giảm khả năng chịu lực, giảm sức kháng mỏi.

- Các bộ phận chịu kéo tiết diện giảm yếu:

- Ăn mòn có thể đồng đều và cục bộ. Với ăn mòn cục bộ xem xét sự chảy của tiết

diện thực là trạng thái giới hạn khống chế. Sự lệch tâm và tập trung ứng suất có thể bỏ

qua khi lệch tâm không lớn còn khi lệch tâm lớn thì phải xem là bài toán kéo đồng thời

uốn.


29

§1.7. ĐÁNH GIÁ CẦU THÉP

1.7.1. PHẠM VI ÁP DỤNG:

- Cầu dầm I thẳng và cong trên mặt bằng.

- Cầu có một hoặc nhiều hộp kín thẳng hoặc cong trên mặt bằng.

1.7.2. VẬT LIỆU:

1.7.2.1. Thép kết cấu:

- Các đặc trưng cơ học tối thiểu của thép kết cấu cho trong bảng 9, ở đó đặc trưng

cơ học tối thiểu lấy theo tuổi công trình (năm xây dựng).

Bảng 9: ĐẶC TRƯNG CƠ HỌC TỐI THIỂU CỦA THÉP KẾT CẤU

Năm xây dựng Điểm chảy nhỏ nhất hoặc

giới hạn chảy nhỏ nhất Fy (Mpa)

Cường độ chịu kéo nhỏ nhất Fu (Mpa)

Trước 1905 179,26 (26 ksi) 358,53 (52 ksi)

1905 ÷ 1936 206,84 (30 ksi) 413,69 (60 ksi)

1936 ÷ 1963 227,53 (33 ksi) 455,05 (66 ksi)

Sau 1963 248,21 (36 ksi) 455,05 (66 ksi)

- Nếu có Fy và Fu trong hồ sơ thiết kế thì lấy theo hồ sơ.

- Khi có nghi ngờ hoặc không biết cả năm xây dựng (ở Việt Nam có thể gặp trường

hợp này) thì có thể lấy mẫu và thí nghiệm. Các giá trị danh định của giới hạn chảy về

cường độ chịu kéo lấy bằng giá trị trung bình của thí nghiệm trừ 1,65 độ lệch chuẩn để

có giới hạn tin cậy 95%.

1.7.2.2. Chốt:

- Nếu chưa biết giới hạn chảy của thép làm chốt thì có thể lấy trong bảng 10 ,ở đó

giới hạn chảy của thép lấy theo năm xây dựng .

1.7.3. HỆ SỐ SỨC KHÁNG:

- Hệ số sức kháng cho các bộ phận bằng thép lấy theo tiêu chuẩn thiết kế LRFD,

chẳng hạn:

Bảng 10: GIỚI HẠN CHẢY NHỎ NHẤT CỦA THÉP LÀM CHỐT

Năm xây dựng Giới hạn chảy nhỏ nhất (Mpa)

Trước năm 1905 175,82 (25,5 ksi)

1905 ÷ 1936 206,84 (30 ksi)

1936 ÷ 1963 227,53 (33 ksi)

Sau năm 1963 248,21 (36 ksi)


28

- Ghi chú:

+ Với các cầu dầm hộp có từ 3 sườn trở lên các giá trị trong bảng có thể tăng

thêm 0,10.

+ Với lực cắt và xoắn theo phương dọc cầu, lực cắt chọc thủng và uốn theo

phương ngang cầu của các cầu dầm hộp thi công phân đoạn hệ số hệ thống ∅�lấy bằng

1,0.

+ Mối nối A, B xem trong 22TCVN 272 – 05.


27

+ Trạng thái giới hạn cường độ I;

+ Trạng thái giới hạn sủ dụng I;

+ Trạng thái giới hạn sử dụng III;

- Với chế độ OR ở trạng thái giới hạn sử dụng số lượng làn đặt hoạt tải có thể lấy

bằng số làn tải trọng rải đều tuy nhiên cần đặt tải trọng để tạo ra hiệu ứng lớn nhất.

Trong cầu BT thi công phân đoạn kéo sau trạng thái giới hạn sử dụng III phải bao gồm

cả kiểm toán ứng suất kéo chủ.

1.6.6.3. Đánh giá tải trọng hợp pháp:

- Giống như đánh giá tải trọng thiết kế, trạng thái giới hạn sử dụng I và III là bắt

buộc phải kiểm toán, trong đó đặc biệt chú ý đến kiểm toán ứng suất kéo chủ. Tất nhiên

củng phải kiểm toán ở trạng thái giới hạn cường độ I.

1.6.6.4. Đánh giá tải trọng cấp phép:

- Giống như đánh giá tải trọng thiết kế và hợp pháp bắt buộc phải kiểm toán cả

trạng thái giới hạn sử dụng I và III.

1.6.6.5. Hệ số hệ thống ∅�:

- Hệ số ∅� cho mo men uốn theo phương dọc cầu cho trong bảng 8.

Bảng 8: HỆ SỐ s CHO CẦU DẦM HỘP BÊ TÔNG PHÂN ĐOẠN KÉO SAU

Loại cầu Loại nhịp Số chốt để phá

hoại

Hệ số hệ thống s

Số bó cáp trong mỗi sườn

1 2 3 4

Đúc hẫng cân bằng mối nối loại A

Nhịp giữa 3 0,90 1,05 1,15 1,20

Nhịp biên hoặc nhịp chốt 2 0,85 1,00 1,10 1,15

Tỉnh định 1 N/A 0,90 1,00 1,10

Đúc từng nhịp mối nối loại A

Nhịp giữa 3 N/A 1,00 1,10 1,20

Nhịp biên hoặc nhịp chốt 2 N/A 0,95 1,05 1,15

Tỉnh định 1 N/A N/A 1,00 1,10

Đúc từng nhịp mối nối loại B

Nhịp giữa 3 N/A 1,00 1,10 1,20

Nhịp biên hoặc nhịp chốt 2 N/A 0,95 1,05 1,15

Tỉnh định 1 N/A N/A 1,00 1,10

Đúc hẫng cân bằng. Đổ tại chổ

Nhịp giữa 3 0,90 1,05 1,15 1,20

Nhịp biên hoặc nhịp chốt 2 0,85 1,00 1,10 1,15

Tỉnh định 1 N/A 0,90 1,00 1,10


26

+ Đánh giá ở trạng thái giới hạn cường độ II cho tải trọng cấp pháp.

- Trạng thái giớ hạn sử dụng:

+ Với tải trọng hợp pháp đánh giá cầu BTCT DUL dụa trên sự thỏa mãn giới hạn

ứng suất kéo trong BT dười tác dụng của tải trọng ở TTGH sử dụng III được xem là yêu

cầu tùy chọn ngoại trừ cầu thi công phân đoạn. Hệ số tải trọng của tải trọng hợp pháp

có thể lấy bằng 1.

+ Với tải trọng cấp phép: Đánh giá theo trạng thái giới hạn sử dụng I được xem là

yêu cầu tùy chọn. Ở đây ứng suất trong các thanh cốt thép và/hoặc thép DUL gần thớ

chịu kéo ngoài cùng nhất không được vượt quá 0,9 lần giới hạn chảy của thép và/ hoặc

thép DUL.

1.6.4. ĐÁNH GIÁ LỰC CẮT:

- Khả năng chịu cắt của các bộ phận cầu BTCT DUL và BTCT đang tồn tại phải

được đánh giá với tải trọng cấp phép.

- Các cầu BTCT đang khai thác mà không có dấu hiệu rõràng của sự quá tải về cắt

thì không cần kiểm toán về cắt cho đánh giá tải trọng thiết kế và đánh giá tải trọng hợp

pháp.

1.6.5. CÁC HIỆU ỨNG THỨ CẤP CỦA DỰ ỨNG LỰC:

- Các hiệu ứng thứ cấp của DUL kéo sau được xem như tải trọng thường xuyên và

có hệ số tải trọng γ� như đã nêu.

- Các phản lực gối sinh ra trong cầu liên tục do tải trọng kéo sau làm tăng momen

thứ cấp trong dầm. Các momen thứ cấp kết hợp với momen sơ cấp tạo nên hiệu ứng

momen tổng cộng kéo sau.

- Về cơ bản các hiệu ứng do co ngót, từ biến và nhiệt độ không cần xem xét trong

đánh giá tải trọng cho các cấu kiện có cốt thép phân bố đều để khống chế nứt. Những

hiệu ứng này có thể được xem xét trong đánh giá theo trạng thái giới hạn cường độ của

cầu vòm, cầu khung và cầu nhịp lớn.

1.6.6. ĐÁNH GIÁ CÁC CẦU BÊ TÔNG PHÂN ĐOẠN:

1.6.6.1. Nội dung đánh giá:

- Các cầu BT phân đoạn kéo sau sẽ được kiểm toán theo phương dọc và ngang cầu.

- Đánh giá khả năng chịu tải theo phương ngang cầu chính là đánh giá khả năng của

bản cánh trên ở mặt cắt chịu momen dương và cả mặt cắt chịu momen âm. Thông

thường ở đây phải kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng III để hạn chế ứng suất

kéo trong bê tông. Hệ số làn (m) cho trong bảng 3.6.1.1.2.1 cho trường hợp đặt tải một

làn là 1,2 ở đây chỉ giới hạn lớn nhất là 1,0.


- Đánh giá theo:


25

§1.6. ĐÁNH GIÁ CẦU BÊ TÔNG

1.6.1. VẬT LIỆU:

1.6.1.1. Bê tông:

- Ở Hoa Kỳ khi chưa biết cường độ chịu nén f�, của bê tông thì có thể lấy theo tuổi

của công trình:

+ Tuổi công trình trước năm 1959: f�, = 17,24 Mpa (2,5 ksi).

+ Tuổi công trình sau năm 1959: f�, = 20,68 Mpa (3 ksi).

- Với bê tông DUL f�, như trên nhưng lấy thêm 25%.

- Khi cường độ BT không xá định được phải lấy mẩu đẻ thí nghiệm. Thông

thường cường độ danh định lấy bằng trung bình cộng của các giá trị trừ đi 1,65 lần độ

lệch chuẩn để cho giá trị có độ tin cậy 95%.

1.6.1.2. Cốt thép:

- Cũng như BT giới hạn chảy của cốt thép thường có thể lấy theo tuổi công trình.

1.6.1.3. Cốt dự ứng lực:

- Lấy theo tuổi của công trình để có cường độ chịu kéo của tao cáp dụ ứng lực.

1.6.2. HỆ SỐ SỨC KHÁNG:

Lấy theo tiêu chuẩn LRFD. Trong trạng thái giới hạn cường độ:

- Uốn và kéo BTCT: = 0,9

- Uốn và kéo BTCT dự ứng lực: = 1,0

- Cắt và xoắn:

+ Bê tông tỷ trọng thông thường: = 0,9

+ Bê tông tỷ trọng thấp: = 0,7

1.6.3. CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN:


- KC BTCT: trạng thái giới hạn cường độ I.

- KC BTCT DƯL: trạng thái giới hạn cường độ I và trạng thái giới hạn sử dụng III.

Trạng thái giới hạn sử dụng III kiểm toán để khống chế nứt trong các cấu kiện dự ứng

lực khi dánh giá ở cấp IR còn ở cấp OR thì không cần kiểm toán theo giới hạn cường độ

này.

1.6.3.2. Đánh giá tải trọng hợp pháp và tải trọng cấp phép:

- Trạng thái giới hạn:

+ Đánh giá ở trạng thái giới hạn cường độ I cho tải trọng hợp pháp.


24

- Ghi chú:

+ DF = hệ số phân bố ngang LRFD. Khi hệ số phân phối một làn được dùng hệ số

làn có một phần bên trong phải được tách ra.

+ Với tải trọng cấp phép thường xuyên từ 445kN tới 667,5 kN hệ số tải trọng

được nội suy theo trọng lượng xe và ADDT. Trọng lượng chỉ dùng xe tải không xét tải

trọng làn.

+ Với giấy phép đặc biệt (lượt đi bị hạn chế). Đánh giá tải trọng dùng các hệ số

hoạt tải cho trong bảng 7. Hệ số phân bố cho một làn được dùng cho việc đánh giá tải

trọng cấp phép đặc biệt. Nếu cần tăng độ tin cậy đến cấp độ IR thì các xe cấp phép được

hộ tống thì hệ số 1,15 củaγ� được tăng lên là 1,35.

- Lực xung kích:

- Đánh giá tải trọng cấp phép dùng lực xung kích là 0,33. Ngoại trừ các xe cấp phép

di chuyển chậm thi không cần tính lực xung kích.

hạn chế

hoặc

đặc biệt

làn = 1000 1,40

≤ 100 1,35

Nhiều lượt

< 100

Một

làn

≥ 5000 1,85

= 1000 1,75

≤ 100 1,55


23

- Giấy phép cho một chuyến đi khi tổng tải trọng quá nặng có thể có những điều

kiện kèm theo để giảm hiệu ứng tải, chẳng hạn không có các xe khác đồng thời đi trên

cầu, không đi lệch tâm, hạn chế tốc độ 10 km/h, …

1.5.5.3. Hoạt tải và các hệ số:

- Hoạt tải:

- Hoạt tải là xe tải tực tế được cấp phép hoặc xe cho hiệu ứng tải lớn nhất trong

nhóm xe xin cấp phép.

- Với các nhịp đến 60,96 m (20 ft) chỉ có xe được cấp phép trên làn để tính hiệu ứng

tải. Với nhịp từ 60.96 m (20 ft) đến 91,44m (30ft) khi kiểm toán momen âm ở các nhịp

liên tục áp dụng tải trọng làn giả thiết thêm vào ngay sau xe. Tải trọng làn lấy bằng

2,91kN/m (0,2 klf) trên mổi làn. Tải trọng làn có thể cho phủ lên cả làn xe xin cấp phép

và đặt ở đoạn nhịp làm tăng thêm hiệu ứng của xe sin cấp phép.

- Các hệ số tải trọng:

- Hệ số tải trọng của tải trọng cấp phép cho trong bảng 7 dùng cho trạng thái giới

hạn cường độ II (trạng thái giới hạn mà ở đó chỉ có tải trọng thường xuyên và tải trọng

của xe tải xin cấp phép) dùng cho các nhịp có RF lớn hơn 1 khi đánh giá theo tải trọng

hợp pháp AASHTO. Các hệ số của tải trọng cấp phép không dành cho việc đánh giá

cầu theo tải trọng hợp pháp .

- Với các giấy phép thường xuyên số lượng dự tính các lượt xe cấp phép qua cầu là

chưa biết nên phương pháp giải quyết an toàn là chấp nhận xét xác suất xuất hiệnđồng

thời các xe. Khi đó sử dụng phân phối cho 2 làn LRFD, giả thiết sự xuất hiện cạnh nhau

đồng thời của 2 xe nặng bằng nhau, mỗi xe ở một làn.

- Khi xe cấp phép thường xuyên nhỏ hơn 445 kN (100 kip) các hệ số hoạt tải lấy

giống như hệ số khi đánh giá tải trọng hợp pháp. Khi xe cấp phép thường xuyên lớn

hơn 445 kN các hệ số hoạt tải lấy giống như trong bảng 7.

Bảng 7: CÁC HỆ SỐ TẢI TRỌNG CẤP PHÉP

Loại giấy phép

Tần suất Điều kiện

đặt tải DF*

ADDT

(một chiều)

LL theo tải trọng cấp phép**

Đến 445 kN ≥ 667,5 kN

Thường xuyên

Lượt đi qua không hạn

chế

Đi cùng dòng xe (các dòng xe khác

có thể đi cùng)

Hai làn trở lên

≥ 5000 1,80 1,30

= 1000 1,60 1,20

≤ 100 1,40 1,10

Mọi tải trọng

Một lượt Được hộ tống

không có xe khác trên cầu

Một

làn N/A 1,15

Đi qua Một lượt Một ≥ 5000 1,50


22

của xe. Trong các nhịp lớn và tình trạng mặt đường tốt, hệ số xung kích có thể lấy nhỏ

hơn.

- Đánh giá theo tấn, kN:

+ Có thể dùng hệ số đánh giá (RF) để xác định khả năng chịu tải an toàn của cầu

theo tấn, kN theo công thức:

RT = RF . W

+ RT:Tải trọng theo Tấn, kN cầu có thể khai thác an toàn;

+ RF:Hệ số đánh giá;

+ W: Tải trọng theo Tấn, kN của xe dùng trong khi tính hiệu ứng của hoạt tải.

1.5.5. ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG CHO PHÉP:

1.5.5.1. Giới thiệu chung:

- Cơ quan quản lý cầu thường thiết lập các quy tắc cho phép xe vượt quá giớ hạn

tải trọng hợp pháp trên các tuyến của hệ thống đường bộ. Những quy tắc này liên quan

đến cấu hình xe, tải trọng trục, tải trọng xe và cấp phép cho một chuyến đi, nhiều

chuyến đi hoặc thường xuyên nhưng không vượt quá một năm.

- Những xe được cấp phép đặc biệt có hiệu lực cho một chuyến đi hoặc một số

lượng hạn chế chuyến đi thường có quy định cụ thể về cấu hình xe, tải trọng trục, tổng

tải trọng và thông thường có tải trọng lớn hơn xe được cấp phép thường niên.

- Đánh giá tải trọng cấp phép chỉ được dùng khi đánh giá theo tải trọng hợp pháp

AASHTO có RF ≥ 1.

1.5.5.2. Các loại giấy phép:

- Giấy phép thường xuyên thông thường:

- Có hiệu lực cho các chuyến đi không hạn chế trong một khoảng thời gian không

quá một năm .

- Các xe được cấp phép có thể đi cùng với dòng xe với vận tốc bình thường.

- Một số giấy phép có thể hạn chế có thể đi trên những tuyến quy định.

- Giấy phép đặc biệt:

- Thường có hiệu lực chỉ trong một chuyến đi hoặc một số giới hạn các chuyến đi.

- Các xe cấp giấy phép đặc biệt thường có tổng tải trọng lớn hơn các xe thường cấp

phép thường xuyên .

- Ở Hoa Kỳ giấy phép cho một chuyến đi trong khoảng thời gian quy định (chẳng

hạn 3 ÷ 5 ngày), cho một số chuyển đi cho trong một khoảng thời gian dài hơn (chẳng

hạn 30 ÷ 90 ngày).


21

- Các cầu không được đánh giá với tải trọng NRL phải được điều tra để xác định

nhu cầu cắm biển tải trọng cho các xe đơn nguyên SU4, SU5, SU6 và SU7. Những xe

tải SU này được xây dựng để mô hình các hiệu ứng tải trọng cực hạn của các xe SHV từ

4 trụ trở lên.

- Không cần thiết phải xếp nhiều hơn một xe NRL mỗi làn.

- Các hệ số tải trọng của hoạt tải:

- Cho tải trọng hợp pháp AASHTO:

+ Các hệ số hoạt tải tổng quát ở trạng thái giới hạn cường độ I cho trong bảng 5.

Bảng 5: HỆ SỐ HOẠT TẢI CHUNG CHO TT HỢP PHÁP AASHTO

Lưu lượng giao thông (một chiều)

Hệ số TT cho xe [3], [3S2], [3-3] và các tải trọng làn

Không biết 1,80

ADTT ≥ 5000 1,80

ADTT = 1000 1,65

ADTT ≤ 100 1,40

+ Ghi chú: Nội suy tuyến tính cho các giá trị ADTT khác.Trong trường hợp cần

thiết để đảm bảo an toàn, kỹ sư đánh giá có thể tăng hệ số trong bảng 5 nhưng không

vượt quá 1,3 lần giá trị trong bảng.

- Cho xe chuyên chở chuyên dụng:

+ Các hệ số hoạt tải tổng quát ở trạng thái giới hạn cường độ I cho trong bảng 6.

Bảng 6: HỆ SỐ HOẠT TẢI CHUNG CHO CÁC XE CHUYÊN CHỞ CHUYÊN

DỤNG

Lưu lượng giao thông (một chiều)

Hệ số tải trọng cho xe NRL, SU4, SU5, SU6 và SU7

Không biết 1,60

ADTT ≥ 5000 1,60

ADTT = 1000 1,40

ADTT ≤ 100 1,15

+ Ghi chú: Áp dụng nội suy tuyến tính cho các giá trị ADTT khác.Khi cần thiết,

kỹ sư đánh giá có thể tăng hệ số tải trọng chung trong bảng 6 nhưng không vượt quá 1,3

lần giá trị cho trong bảng.

- Lực xung kích:

+ Trong trạng thái giới hạn cường độ và sử dụng lấy (1+ IM ) = 1,33. Lực xung

kích chỉ áp dụng cho tải trọng xe, không áp dụng cho tải trọng làn.

+ Đáp ứng động của cầu khi có xe chạy qua là một bài toàn phức tạp ảnh hưởng

bởi tình trạng mặt đường và các đặc tính động lực học của cả cầu và xe. Trong đa số các

thí nghiệm cầu, các hư hỏng và tình trạng mặt đường ảnh hưởng lớn đến tác dụng động


20

- Hệ số tải trọng của hoạt tải L lấy theo bảng 4.

- Hệ số xung kích (1 + IM) = 1 + 0,33 = 1,33.

1.5.4. ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG HỢP PHÁP:

- Khi đánh giá theo HL93 có RF 1 thì phải đánh giá tải trọng hợp pháp để xác

định cần thiết phải cắm biển tải trọng hoặc tăng cường.

- Đánh giá theo tải trọng hợp pháp AASHTO hoặc tải trọng hợp pháp của bang:

+ RF 1 không cần cắm biển hạn chế tải trọng;

+ RF 1 phải cắm biển tải trọng hoặc tăng cường.

- Khi đánh giá tải trọng hợp pháp không còn cấp IR và OR.

- Với mọi chiều dài nhịp, hiệu ứng của tải trọng được lấy theo giá trị bất lợi nhất

của:

+ Xe hợp pháp AASHTO hoặc của bang đặt riêng rẽ.

+ Với mômen âm và phản lực gối trên trụ kết hợp tải trọng làn 2,91kN/m (0,2klf)

với 2 xe AASHTO loại [3-3] hoặc tải trọng hợp pháp của bang nhân với 0,75 chạy cùng

chiều và cách nhau 9,144m (30ft).

- Lấy giá trị lớn nhất của các xe [3], [3-S2], [3-3] hoặc tải trọng hợp pháp của bang

cộng với các tải trọng làn. Mô hình tải trọng làn chung cho mọi xe tải.

+ Với các nhịp dài hơn 60,96m (200ft) các hiệu ứng tải trọng phải xét với tải

trọng hợp pháp của bang hoặc xe [3-3] nhân với 0,75 cộng với tải trọng là 0,2klf

(2,91kN/m có thể lấy 3kN/m).

- Lực xung kích áp dụng cho xe hợp pháp của AASHTO và của bang nhưng không

áp dụng cho tải trọng làn.

- Nếu ADTT (số xe tải / ngày theo mộ chiều tính trung bình trong tuổi thọ thiết kế)

nhỏ hơn 500 có thể bỏ tải trọng làn và hệ số 0,75 đổi thành 1,00 nếu kỹ sư đánh giá

chấp thuận.

- Ghi chú: Ngoài các xe hợp pháp AASHTO và của bang còn có các xe chuyên chở

chuyên dụng (SHV) là các xe tải đơn nguyên hợp pháp nhiều trục với khoảng cách trục

ngắn được dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp xây dựng, quản lý rác thải,

chuyên chở hàng hóa xuất khẩu và hàng ngoại cỡ. Các xe tải tổng trọng lượng đến

356kN (80 Kip) được cho phép hoạt động không hạn chế và nói chung là “hợp pháp”

miễn là chúng đáp ứng được các hướng dẫn tải trọng của mẫu cầu liên bang (mẫu B).

- Tải trọng đánh giá ổn định (NRL) đại diện cho mô hình tải trọng riêng lẻ, được

gọi là giả định bới nó không nhằm đại diện cho bất kỳ một xe cụ thể nào. Các xe được

đánh giá với tải trọng NRL có khả năng chịu tải phù hợp với mọi cấu hình xe tải mẫu B

hợp pháp trọng lượng đến 356kN.


19

Bảng 4: CÁC TTGH VÀ HỆ SỐ TẢI TRỌNG DÙNG TRONG ĐÁNH GIÁ TẢI

TRỌNG

Loại cầu

TTGH

Tĩnh tải

Tĩnh tải

Tải trọng thiết kế Tải trọng

hợp pháp Tải trọng cho

phép IR OR

DC DW LL LL LL LL

Thép

Cường độ I 1,25 1,50 1,75 1,35 Bảng 5,6 -

Cường độ II 1,25 1,50 - - - Bảng 7

Sử dụng II 1,00 1,00 1,30 1,00 1,30 1,00*

Mỏi 0,00 0,00 0,75* - - -

BTCT

Cường độ I 1,25 1,50 1,75 1,35 Bảng 5,6 -

Cường độ II 1,25 1,50 - - - Bảng 7

Sử dụng I 1,00 1,00 - - - 1,00*

BTCT DUL

Cường độ I 1,25 1,50 1,75 1,35 Bảng 5,6 -

Cường độ II 1,25 1,50 - - - Bảng 7

Sử dụng III 1,00 1,00 0,80 - 1,00* -

Sử dụng I 1,00 1,00 - - - 1,00*

Gỗ Cường độ I 1,25 1,50 1,75 1,35 Bảng 5,6 -

Cường độ II 1,25 1,50 - - - Bảng 7

Ghi chú:

- Các ô tô đậm của bảng nhằm chỉ ra những kiểm toán tùy chọn.

- Trạng thái giới hạn sử dụng I được dùng để kiểm toán giới hạn ứng suất fR = 0,9Fy

trong cốt thép.

- Hệ số tải trọng DW ở trạng thái giới hạn cường độ có thể lấy bằng 1,25 khi chiều

dày lớp phủ được đo đạc thực tế ngoài hiện trường.

- Kiểm toán trạng thái giới hạn mỏi LRFD dùng xe tải thiết kế với khoảng cách trục

giữa đến trục sau 9m.

1.5.3. ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG THIẾT KẾ:

- Đánh giá theo kích thước, đặc trưng đo đạc và thu thập tại hiện trường.

- Đánh giá ở 2 cấp độ tin cậy.

+ Cấp thiết kế IR: Cầu đạt cấp độ tin cậy này ( RF 1 ) có khả năng chịu mọi tải

trọng hợp pháp của AASHTO và của bang nằm trong giới hạn đã loại trừ nêu trong

AASHTO.

+ Cấp độ khai thác (cấp độ thứ 2) OR: Cầu đạt cấp độ tin cậy này ( RF 1 ) có đủ

khả năng chịu các tải trọng hợp pháp AASHTO nhưng sẽ không đủ khả năng chịu các

tải trọng hợp pháp của Bang nặng hơn đáng kể so với tải trọng hợp pháp AASHTO.


18

Với các cầu hẹp 3 hoặc 4 dầm chủ khoảng cách gần nhau, các dầm gần như

chịu tải bằng nhau và không có cường độ dự trữ khi đó có thể lấy s 0,85 .

Khi xác định s với dầm hộp (1 hoặc lớn hơn) mỗi vách dầm (sườn dầm) có thể

xem như một dầm I.

Các hệ số s nói chung không thích hợp với lực cắt phá hoại giòn, ở đây có thể

lấy s 1 .

+ Hệ số sức kháng . Lấy theo tiêu chuẩn thiết kế LRFD, các trường hợp thường

gặp nhất như trong bảng 3.

Bảng 3: HỆ SỐ SỨC KHÁNG

Loại kết cấu

Kết cấu thép (đối với uốn và cắt) 1,00

Kết cấu BTCT chịu uốn và kéo 0,90

Kết cấu BTDUL chịu uốn và kéo 1,00

Kết cấu BT chịu cắt 0,95

+ R: Sức kháng tiêu chuẩn của kết cấu lấy theo thiết kế.

+ fR: Ứng suất cho phép.

- Xác định hiệu ứng của tĩnh tải DL:

DC DW PDL DC. DW. P.

- Trong đó:

+ DC: Hiệu ứng của tĩnh tải các bộ phận;

+ DW: Hiệu ứng của tĩnh tải lớp phủ và các tiện ích;

+ DC : Hệ số tải trọng của DC,lấy theo bảng 4;

+ DW : Hệ số tải trọng của DW,lấy theo bảng 4;

+ P: Hiệu ứng của các tải trọng thường xuyên khác ngoài tĩnh tải;

+ P : Hệ số tải trọng của P; P 1 .

- Xác định hiệu ứng của hoạt tải LL:

LLL (LL IM)

- Trong đó:

+ L : Hệ số tải trọng của hoạt tải đánh giá, lấy theo bảng 4;

+ LL: Hiệu ứng của hoạt tải đánh giá;

+ IM: Lực xung kích của hoạt tải.


17

RC f

+ c : Hệ số tình trạng kết cấu lấy theo bảng 1.

Bảng1: HỆ SỐ TÌNH TRẠNG KẾT CẤU c

Tình trạng của kết cấu c

Tốt 1,00

Khá 0,95

Kém 0,85

Nếu các đặc trưng của mặt cắt thu được chính xác bằng cách đo đạc tại hiện

trường để xác định diện tích mất mát chứ không phải ước lượng theo tỷ lệ phần trăm để

đánh giá diện tích mất mát thì hệ số c ở trong bảng có thể tăng thêm 0,05 nhưng không

được lớn hơn 1.

Nếu thông tin thu được không đầy đủ có thể quy đổi từ đánh giá điều kiện kết

cấu phần trên, khi hệ số lớn hơn hoặc bằng 6 kết cấu là tốt, 5 là khá, còn bằng hoặc nhỏ

hơn 4 là kém.

+ Hệ số hệ thống s - hệ số này phản ánh tính dư của kết cấu, các kết cấu không

có tính dư yêu cầu phải có mức độ an toàn cao hơn. Mục đích của hệ số s là thêm khả

năng dự trữ để độ tin cậy tăng từ xấp xỉ cấp độ OR (cho hệ thống có tính đủ) lên mức

độ IR (cho hệ thống có tính dư). Có thể lấy hệ số s theo bảng 2.

Bảng 2: HỆ SỐ s CHO HIỆU ỨNG LỰC DỌC TRỤC VÀ UỐN

Loại kết cầu phần trên s

Các cấu kiện hàn trong cầu vòm, dàn hai dầm chủ 0,85

Các cấu kiện đinh tán trong cầu vòm, dàn hai dầm chủ 0,90

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 1,00 Các dầm ngang với k/cách > 3,66m (12ft) và các dầm dọc không liên tục

0,85

Các hệ thống dầm dọc phụ có tính dư giữa các dầm ngang 1,00

Ghi chú:

Nếu kỹ sư đánh giá chứng minh được hệ thống kết cấu đánh giá có tính dư thì

có thể lấy s 1 . Trong một số trường hợp mức độ dư có thể cho phéo s lớn hơn 1

nhưng không lớn hơn 1,20.

Có thể xem hệ 3 dầm chủ bất kể khoảng cách dầm bao nhiêu là không có tính

dư. Trong trường hợp này có thể lấy s 0,85 cho mối nối hàn; s 0,90 cho mối nối

đinh tán.


16

1.5.2. CÔNG THỨC ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG:

C DLRF

LL

- Trong đó:

+ RF: Hệ số đánh giá;

+ C: Khả năng chịu lực của bộ phận đánh giá;

+ DL: Hiệu ứng của tĩnh tải;

+ LL: Hiệu ứng của hoạt tải;

+ C – DL: Khả năng chịu hoạt tải của bộ phận đánh giá.

- Dễ dàng thấy: RF 1 bộ phận đánh giá chịu đựng được hoạt tải kiểm toán; RF 1

bộ phận đánh giá không làm việc được dưới tác dụng của tải trọng kiểm toán.

- Xác định khả năng chịu lực C:

- Trong trạng thái giới hạn cường độ:

c sC R với c s 0 , 8 5

- Trong trạng thái giới hạn sử dụng:


15

§1.5. CÁC QUY TRÌNH ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG

1.5.1. GIỚI THIỆU CHUNG:

- Có 3 quy trình đánh giá tải trọng phù hợp với đánh giá theo hệ số tải trọng và hệ

số sức kháng:

+ Đánh giá tải trọng thiết kế (đánh giá cấp thứ nhất).

+ Đánh giá tải trọng hợp pháp (đánh giá cấp thứ hai).

+ Đánh giá tải trọng cấp phép (đánh giá cấp thứ ba).

- Mỗi quy trình có một tải trọng cụ thể với các hệ số tải trọng được hiệu chỉnh đặc

biệt nhằm đảm bảo mức độ tin cậy như nhau và có thể chấp nhận được trong mọi đánh

giá.

- Với một tải trọng cụ thể đánh giá tải trọng biểu thị qua hệ số đánh giá (RF).

- Trình tự đánh giá:

+ Đánh giá theo tải trọng thiết kế HL93, khi đánh giá theo tải trọng thiết kế được

thể hiện qua hệ số đánh giá RF 1 , tức là cầu khai thác được với HL93 thì không cần

đánh giá tải trọng hợp pháp vì cầu đã khai thác được với HL93 sẽ khai thác được với tải

trọng hợp pháp. Cầu không cần cắm biển hạn chế tải trọng, cho phép tính toán đánh giá

với tải trọng cấp phép khi cần thiết. Nếu RF 1 chuyển sang bước 2.

+ Đánh giá theo tải trọng hợp pháp:

Tải trọng hợp pháp liên bang là các xe [3], [3-S2],và [3-3] ngoài ra ở các bang

còn có tải trọng hợp pháp của bang.

Chỉ đánh giá tải trọng hợp pháp khi đánh giá HL93 có hệ số đánh giá RF 1 ở

cấp độ OR.

Nếu đánh giá theo tải trọng hợp pháp có RF 1 cũng không cần cắm biển hạn

chế tải trọng và cho phép đánh giá tải trọng cấp phép vì chỉ có cầu đạt đánh giá tải trọng

hợp pháp mới cho phép vượt tải.

Nếu đánh giá theo tải trọng hợp pháp có 0,3 RF 1 thì phải tính toán cắm biển

hạn chế tải trọng.

Nếu đánh giá theo tải trọng hợp pháp có RF 0,3 thì phải dừng khai thác cầu.

+ Đánh giá theo tải trọng cấp phép: Công việc này chỉ được thực hiện khi đánh

giá theo HL93 có RF 1 hoặc đánh giá theo tải trọng hợp pháp có RF 1 .

- Mọi cầu đã cắm biển hạn chế tải trọng không đánh giá tải trọng cấp phép.

- Trình tự đánh giá được thể hiện trên sơ đồ sau:


14

§1.4. THÍ NGHIỆM TẢI TRỌNG

- Thí nghiệm tải trọng được tiến hành khi người đánh giá cảm thấy các phương

pháp phân tích không phản ánh đúng sự phân bố tải trọng thực tế cho các bộ phận cầu.

Do vậy mục đích chính của thí nghiệm tải trọng là để xác định chính xác sự phân bố tải

trọng lên các cấu kiện chịu lực chính của cầu hoặc lên các bộ phận riêng lẻ của cấu kiện

gồm nhiều bộ phận.

- Như vậy ở Hoa Kỳ thí nghiệm tải trọng được dùng đến khi trong đánh giá tải

trọng còn những nghi ngờ hoặc kết quả đánh giá chưa đủ tin cậy. Ở nước ta do rất nhiều

cầu không còn hồ sơ đánh giá tải trọng rất khó khăn nên nhiều khi thí nghiệm tải trọng

để phục vụ cho đánh giá tải trọng.


13

§1.3. PHÂN TÍCH KẾT CẤU

- Các phương pháp phân tích kết cấu có trong chương 4 của tiêu chuẩn thiết kế cầu.

- Có thể dùng phương pháp gần đúng để đánh giá tải trọng cho các cầu thẳng đang

khai thác. Cầu dầm hộp thép và cầu thép cong trên mặt bằng cũng có thể dùng phương

pháp này.

- Hệ số làn xe 1,2 đi cùng với phân bố ngang LRFD cho các trường hợp xếp xe một

làn không được dùng khi kiểm toán mỏi hoặc các trạng thái giới hạn đặc biệt.

- Hệ số phân bố ngang cho trong tiêu chuẩn thiết kế được dùng cho các cầu phù hợp

với quy định.

- Các phương pháp phân tích lựa chọn khác dùng khi:

+ Khoảng cách dầm và chiều dài nhịp nằm ngoài khoảng giới hạn của tiêu chuẩn

LRFD.

+ Cầu thay đổi góc xiên tại gối.

+ Cầu cong độ cong nhỏ.

+ Các tải trọng cho phép với các bề rộng làn không tiêu chuẩn và có sự thay đổi

lớn trong cấu hình xe.

- Nhiều cầu cũ chân lan can, gờ chắn gián đoạn bởi các mối nối hở, trong phân tích

lựa chọn nếu muốn xem xét sự tham gia của chúng vào sự làm việc của cầu cần phải

được xem xét bằng thí nghiệm tải trọng.

- Hầu hết các mô hình phân tích dựa trên ứng xử tuyến tính tức là hiệu ứng của tải

trọng tỷ lệ với độ lớn của tải trọng. Ở trạng thái giới hạn cường độ mô hình phân tích

dựa trên giả thiết ứng xử phi tuyến do giả thiết vật liệu đạt đến chảy dẻo. Ứng xử trên

không áp dụng trong trường hợp mà sự mất ổn định xảy ra trước khi vật liệu chảy dẻo

trên toàn mặt cắt vì kết cấu bị phá hoại trước khi tính dẻo phát huy trên toàn mặt cắt.

- Việc đánh giá mỏi và các trạng thái giới hạn sử dụng liên quan đến phương thức

phá hoại không dẻo vì vậy ở đây không sử dụng giả thiết của biểu đồ momen dẻo.

- Các phương pháp phân tích lựa chọn (khi kết cấu không thỏa mãn các quy định

cho trong LRFD) cần phải phản ánh đúng đắn độ cứng tương đối của mọi bộ phận cầu

vì các độ cứng đó có liên quan đến các đánh giá không liên quan đến cường độ.

- Khi sử dụng phương pháp lựa chọn các hệ số phân bố phải dựa vào báo cáo đánh

giá tải trọng, nếu có thí nghiệm tải trọng hệ số phân bố thực đo được dùng trong tính

toán đánh giá.


12

+ Tim của tải trọng trục bất kỳ nào cũng không gần hơn 2ft (0,61m) đến mép của

làn xe hoặc mặt bó vỉa.

+ Khoảng cách giữa các mép bánh xe gần nhau của 2 xe tải không được nhỏ hơn

4ft (1,22m).

+ Khoảng cách giữa các mép bánh xe gần nhau của một xe tải lấy bằng 6ft

(1,83m) trừ khi có ghi chú.

- Lực xung kích lấy như trong bảng.

1.2.5.3. Hoạt tải trên lề bộ hành PL:

Tải trọng người đi trên lề bộ hành không cần xét cùng với tải trọng xe trừ khi có lý

do chứng rỏ rằng tải trọng người đi xuất hiện đồng thời với tải trọng xe ở vị trí bất lợi

nhất.

1.2.5.4. Tải trọng gió WL, WS:

Khi đánh giá tải trọng không cần xét tải trọng gió trừ trường hợp đặc biệt.

1.2.5.5. Hiệu ứng nhiệt TU, TG:

Trong các cầu thông thường không cần xét hiệu ứng nhiệt khi đánh giá tải trọng trừ

cầu thi công phân đoạn ở đó có thể xét hiệu ứng nhiệt TG.

1.2.5.6. Hiệu ứng động đất EQ:

Không cần xét hiệu ứng động đất khi đánh giá tải trọng.

1.2.5.7. Từ biến, co ngót CR, SH:

Không cần xem xét tác dụng của từ biến, co ngót trong tính toán đánh giá tải trọng

khi cốt thép khống chế nứt trong các cầu không dự ứng lực và không phân đoạn.


11

+ Tải trọng cho phép: Các xe tải xin cấp phép.

- Các hệ số tải trọng của hoạt tải lấy theo bảng tùy theo trạng thái giới hạn và tùy

theo loại cầu.

- Bố trí xe trên cầu:

+ Số lượng làn xe theo vạch sơn trên cầu.

+ Bề rộng mặt đường từ 18 – 20 ft (5,49m / 6,10m) có hai làn xe, mỗi làn bằng

1/2 bề rộng mặt đường xe chạy.

+ Bề rộng mặt đường nhỏ hơn 18ft (5,49m) chỉ có một làn xe.

53

,4 k

N

35

,6 k

N

75

,6 k

N

35

,6 k

N

75

,6 k

N

6.705

3.048 1.219 1.219 1.219

51

,17

5 k

N

35

,6 k

N

75

,6 k

N

35

,6 k

N

75

,6 k

N3.048 1.219 1.219 1.219

35

,6 k

N

1.219

7.924

R = 275,90 kN

R = 389,275 kN

51,1

75 k

N

35

,6 k

N

75

,6 k

N

35

,6 k

N

75

,6 k

N

3.048 1.219 1.219 1.219

35

,6 k

N

1.219

9.143

R = 344,875 kN

1.219

35

,6 k

N

SU5

SU6

SU7


10

[3], [3-S2] và [3-3] của Hoa Kỳ. (Tuy nhiên hình vẽ lại không phản ánh đúng số trục

của xe thí dụ xe thân liền (3 hay 4 trục) trên hình chỉ vẽ tượng trưng là hai trục.

71,2

kN

222,5

kN

75.6

5 k

N

75.6

5 k

N

5.791

4.572 1.2191.049

12.497

3.353 1.219 6.706 1.219

2.252

44,5

0 k

N

68,9

75 k

N

320,4

0 kN

68,9

75 k

N

68,9

75 k

N

68,9

75 k

N

16.459

4.572 1.2194.572 4.877 1.219

1.189

53,4

kN

71,2

kN

62,3

kN

356 k

N

53,4

kN

53,4

kN

62,3

kN

53

,4 k

N

35

,6 k

N

75

,65

kN

75

,65

kN

5.486

3.048 1.219 1.219

R = 240,30 kN

Xe [3]

Xe [3_S2]

Xe [3_3]

SU4


9

1.2.4. ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG CẤP PHÉP:

- Đây là cấp đánh giá thứ ba chỉ áp dụng cho các cầu có năng lực chịu tải phù hợp

với các tải trọng hợp pháp.

- Đáng giá tải trọng cấp phép là kiểm toán sự an toàn và khả năng của cầu khi xem

xét các đơn xin cấp phép qua cầu cho các phương tiện hiện có tải trọng vượt quá giới

hạn cho phép đã được thiết lập.

- Khi đánh giá các hệ số tải trọng được điều chỉnh theo loại cấp phép, cũng cần phải

chỉ rõ các điều kiện giao thông trên cầu (cấm các xe khác qua cầu, hạn chế tốc độ, ...)

để tính toán hiệu ứng do tải trọng gây ra.

1.2.5. CÁC TẢI TRỌNG ĐỂ ĐÁNH GIÁ:

Nói chung chỉ các tải trọng thường xuyên và hoạt tải được xem xét khi đánh giá tải

trọng. Các tải trọng môi trường như gió, nhiệt độ, dòng chảy, động đất thường không

được xem xét trừ trường hợp bất thường.

1.2.5.1. Các tải trọng thường xuyên và hệ số tải trọng:

- Tải trọng thường xuyên bao gồm:

+ DC: Cấu kiện và thiết bị phụ;

+ DW: Cớp phủ mặt cầu và các tiện ích;

+ P: Tải trọng thường xuyên khác ngoài DC và DW.

- Xác định DC, DW dựa vào kích thước trong đồ án thiết kế có đo đạc kiểm tra

ngoài hiện trường hoặc kích thước thực đo nếu không có hồ sơ thiết kế. Trọng lượng

riêng của vật liệu lấy theo bảng trong quy trình nếu không có thông tin.

- Tải trọng thường xuyên khác ngoài tĩnh tải là hiệu ứng thứ cấp khi dự ứng lực kéo

sau (trong cầu dự ứng lực kéo sau mômen thứ cấp được xem là tải trọng thường xuyên).

- Các hệ số tải trọng, lấy theo bảng. Nếu chiều dày lớp phủ được đo thực tế ở hiện

trường có thể DW = 1,25 thay cho 1,5. Hiệu ứng thứ cấp do dự ứng lực kéo sau có hệ số

tải trọng P =1.

- Hiệu ứng do tải trọng thường xuyên:

DC DW PDL DC. DW. P.

1.2.5.2. Hoạt tải (LL):

- Hoạt tải LL tiêu chuẩn (hay còn gọi là danh định) được dùng để đánh giá cầu bao

gồm:

+ Tải trọng thiết kế HL93 (bao gồm xe tải thiết kế 325kN, xe 2 trục 220kN và tải

trọng làn 9.3 kN/m).

+ Tải trọng hợp pháp, ở Hoa Kỳ là xe [3], [3-S2] và [3-3] hoặc SU4, SU5, SU6,

SU7. Ở ta là xe thân liền, rơmi rơmoóc và xe kéo moóc hiện được hiểu tương ứng là xe


8

§1.2. ĐÁNH GIÁ CẦU THEO HỆ SỐ SỨC KHÁNG VÀ HỆ

SỐ TẢI TRỌNG

1.2.1. NỘI DUNG ĐÁNH GIÁ:

Đánh giá cầu theo hệ số tải trọng và hệ số sức kháng bao gồm 3 nội dung riêng biệt.

- Đánh giá tải trọng thiết kế.

- Đánh giá tải trọng hợp pháp.

- Đánh giá tải trọng cấp phép.

1.2.2. ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG THIẾT KẾ:

- Đánh giá tải trọng thiết kế là cấp đánh giá đầu tiên dựa vào tải trọng HL93 và các

tiêu chuẩn thiết kế LRFR.

- Khi đánh giá dựa vào kích thước, đặc trưng hình học và đặc trưng cơ học theo tình

trạng hiện tại.

- Kiểm tra ở trạng thái giới hạn cường độ với:

+ Độ tin cậy ở cấp độ thiết kế Inventory Rating viết tắt là IR, ở cấp độ IR có thể

sử dụng cầu an toàn trong tuổi thọ thiết kế.

+ Độ tin cậy cấp thấp hơn Operating Rating viết tắt là OR là đánh giá với hoạt tải

cho phép lớn nhất có thể qua cầu. Khi khai thác không giới hạn ở cấp độ OR sẽ làm

giảm tuổi thọ của cầu.

- Việc đánh giá cũng xem xét với mọi trạng thái giới hạn sử dụng nếu có thể áp

dụng.

- Đánh giá tải trọng thiết kế có thể xem như một quá trình kiểm tra xem các cầu có

thể khai thác với các tải trọng hợp pháp.

- Các cầu đạt với kiểm toán hoạt tải thiết kế (hệ số đánh giá RF≥1) ở cấp độ IR (độ

tin cậy thiết kế) thì cũng đạt khi đánh giá cho tải trọng thiết kế cấp OR và mọi tải trọng

hợp pháp.

1.2.3. ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG HỢP PHÁP:

- Đánh giá cấp hai này xem xét đến khả năng chịu tải an toàn riêng lẻ (cho 1 xe với

số trục, khoảng cách trục, tải trọng trục sau này gọi tắt là cấu hình cụ thể).

- Trạng thái giới hạn cường độ là trạng thái giới hạn chính được sử dụng để đánh

giá.

- Kết quả của đánh giá tải trọng hợp pháp là cơ sở để cắm biển tải trọng và tăng

cường cầu.

- Ở Hoa Kỳ tải trọng hợp pháp của liên bang là xe [3], [3-S2] và [3-3] tuy nhiên

hiện nay ở các bang còn có các loại xe SU4 (4 trục), SU5 (5 trục), SU6 (6 trục) và SU7

(7 trục), (mẫu B cầu Liên Bang).


7

- Các bộ phận của kết cấu phần dưới không cần định kỳ kiểm tra khả năng chịu tải.

Kết cấu phần dưới phải kiểm tra khi có lý do để tin là khả năng chịu lực của chúng có

thể khống chế năng lực chịu tải của cầu. Khi cần kiểm tra phải kiểm tra với mọi tải

trọng thường xuyên và các tải trọng do hãm phanh do ly tâm nhưng bỏ qua các tải

trọng tức thời như gió, nhiệt độ.

- Phải đặc biệt chú ý đến các bộ phận có dấu hiệu nguy hiểm hoặc mất ổn định, ở đó

sự phá hoại của nó gây nên sụp đổ cầu.

1.1.3. HỒ SƠ ĐÁNH GIÁ CẦU:

Nội dung của hồ sơ đánh giá:

- Báo cáo điều tra hiện trường.

- Báo cáo thí nghiệm vật liệu.

- Báo cáo thí nghiệm tải trọng (nếu có).

- Tính toán hỗ trợ.

- Giả thiết dùng trong tính toán và đánh giá tải trọng.

- Mô hình tính, file dữ liệu đầu vào.

- Kết luận, kiến nghị.


6

Phần 1: NỘI DUNG CỦA SỔ TAY AASHTO-2011

§1.1. GIỚI THIỆU CHUNG

1.1.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CẦU:

- Có 3 phương pháp đã dùng để đánh giá tải trọng:

+ Đánh giá theo hệ số tải trọng và hệ số sức kháng (LRFR) trên cầu đường bộ.

Lần đầu tiên có trong sổ tay AASHTO năm 2003 và được ban hành vào các năm sau

chẳng hạn 2011, mới đây nhất là 2013. Đánh giá theo phương pháp này phù hợp với

tiêu chuẩn 22TCN 272-05.

+ Đánh giá theo ứng suất cho phép - sổ tay AASHTO 1994.

+ Đánh giá theo hệ số tải trọng - sổ tay AASHTO 1994.

- Về nguyên tắc không ưu tiên cho phương pháp đánh giá nào nghĩa là bất kỳ

phương pháp nào cũng có thể dùng để đánh giá tải trọng khai thác của cầu. Ở Việt Nam

theo chúng tôi phù hợp với 22TCN 272-05 nên dùng phương pháp đánh giá theo hệ số

tải trọng và hệ số sức kháng.

- Ở đây chỉ xét đánh giá cho tải trọng thường xuyên và tải trọng xe chạy. Động đất,

va xô tàu thuyền, gió, lũ, hỏa hoạn không xét. Việc đánh giá các cầu nhịp lớn, các cầu

di động và các cầu phức tạp khi đánh giá cần bổ sung thêm các tiêu chí đánh giá nếu

cần.

1.1.2. SỐ LIỆU CẦN THIẾT ĐÁNH GIÁ CẦU:

- Hiện trạng cầu thông qua kết quả kiểm tra, khảo sát, đo đạc kích thước các bộ

phận cầu để xác định được các đặc trưng hình học như diện tích thực, diện tích nguyên,

mô men quán tính thực, nguyên,...

- Khoan lấy mẫu hoặc thực hiện các thí nghiệm không phá hủy để xác định các đặc

trưng cơ học của vật liệu. Ở nhiều nước nếu biết năm xây dựng cầu có thể tra bảng để

tìm ra các đặc trưng cơ học của vật liệu chẳng hạn Fy của thép, f’c của bê tông.

- Thu thập số liệu thông qua việc thu thập hồ sơ như:

+ Hồ sơ thiết kế.

+ Hồ sơ hoàn công.

+ Hồ sơ thiết kế sửa chữa, ...

- Điều tra tình hình khai thác, xác định lưu lượng xe qua cầu.

- Thí nghiệm tải trọng có thể được dùng như là một phương pháp thay thế để đánh

giá trực tiếp khả năng chịu tải của cầu khi các phương pháp phân tích để đánh giá là

không thể áp dụng (do thiếu số liệu tin cậy như cốt thép có trong bê tông, lực kéo các

bó cáp dự ứng lực, ... hoặc có những hư hỏng bên trong khó xác định chính xác) hoặc

cần thiết để kiểm chứng các tính toán.


5

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1: HỆ SỐ TÌNH TRẠNG KẾT CẤU c .............................................................. 17

Bảng 2: HỆ SỐ s CHO HIỆU ỨNG LỰC DỌC TRỤC VÀ UỐN .............................. 17

Bảng 3: HỆ SỐ SỨC KHÁNG ................................................................................... 18

Bảng 4: CÁC TTGH VÀ HỆ SỐ TẢI TRỌNG DÙNG TRONG ĐÁNH GIÁ TẢI

TRỌNG .......................................................................................................................... 19

Bảng 5: HỆ SỐ HOẠT TẢI CHUNG CHO TT HỢP PHÁP AASHTO ....................... 21

Bảng 6: HỆ SỐ HOẠT TẢI CHUNG CHO CÁC XE CHUYÊN CHỞ CHUYÊN

DỤNG ............................................................................................................................. 21

Bảng 7: CÁC HỆ SỐ TẢI TRỌNG CẤP PHÉP ............................................................ 23

Bảng 8: HỆ SỐ s CHO CẦU DẦM HỘP BÊ TÔNG PHÂN ĐOẠN KÉO SAU ........ 27

Bảng 9: ĐẶC TRƯNG CƠ HỌC TỐI THIỂU CỦA THÉP KẾT CẤU ........................ 29

Bảng 10: GIỚI HẠN CHẢY NHỎ NHẤT CỦA THÉP LÀM CHỐT .......................... 29

Bảng 11: TẢI TRỌNG CẮM BIỂN CHO XE [3], [3–S2], [3–3].................................. 42


4

1.8.2. CẤP ĐÁNH GIÁ: ......................................................................................... 33

1.8.3. PHƯƠNG TRÌNH ĐÁNH GIÁ: .................................................................. 33

1.8.3.1. Công thức chung: .................................................................................. 33

1.8.3.2. Khả năng chịu tải danh định C: ............................................................. 34

Phần 2: ÁP DỤNG SỔ TAY AASHTO-2011 VÀO ĐÁNH GIÁ CẦU Ở VIỆT

NAM VÀ CẮM BIỂN HẠN CHẾ TẢI TRỌNG THEO QCVN41:2012/BGTVT .. 37

§2.1. GIỚI THIỆU CHUNG ...................................................................................... 37

§2.2. TÍNH TOÁN CẮM BIỂN TẢI TRỌNG THEO QCVN41:2012/BGTVT ....... 38

2.2.1. CĂN CỨ TÍNH TOÁN: ............................................................................... 38

2.2.2. TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN:............................................................................ 39

2.2.2.1. Đánh giá tải trọng thiết kế: .................................................................... 39

2.2.2.2. Đánh giá tải trọng hợp pháp: ................................................................. 39

2.2.2.3. Đánh giá tải trọng cấp phép: .................................................................. 43

2.2.3. NHỮNG TỒN TẠI: ..................................................................................... 43

§2.3. CÁC VÍ DỤ TÍNH TOÁN ................................................................................ 44


3

1.6.1. VẬT LIỆU: ................................................................................................... 25

1.6.1.1. Bê tông: ................................................................................................. 25

1.6.1.2. Cốt thép: ................................................................................................ 25

1.6.1.3. Cốt dự ứng lực: ...................................................................................... 25

1.6.2. HỆ SỐ SỨC KHÁNG: ................................................................................. 25

1.6.3. CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN: ................................................................ 25


1.6.3.2. Đánh giá tải trọng hợp pháp và tải trọng cấp phép: .............................. 25

1.6.4. ĐÁNH GIÁ LỰC CẮT: ............................................................................... 26

1.6.5. CÁC HIỆU ỨNG THỨ CẤP CỦA DỰ ỨNG LỰC: .................................. 26

1.6.6. ĐÁNH GIÁ CÁC CẦU BÊ TÔNG PHÂN ĐOẠN: .................................... 26

1.6.6.1. Nội dung đánh giá: ................................................................................ 26


1.6.6.3. Đánh giá tải trọng hợp pháp: ................................................................. 27

1.6.6.4. Đánh giá tải trọng cấp phép: .................................................................. 27

1.6.6.5. Hệ số hệ thống ∅�: ................................................................................ 27

§1.7. ĐÁNH GIÁ CẦU THÉP ................................................................................... 29

1.7.1. PHẠM VI ÁP DỤNG:.................................................................................. 29

1.7.2. VẬT LIỆU: ................................................................................................... 29

1.7.2.1. Thép kết cấu: ......................................................................................... 29

1.7.2.2. Chốt: ...................................................................................................... 29

1.7.3. HỆ SỐ SỨC KHÁNG: ................................................................................. 29

1.7.4. CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN: ................................................................ 30


1.7.4.2. Đánh giá theo tải trọng hợp pháp và tải trọng cấp phép: ...................... 30

1.7.5. ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ XUỐNG CẤP CẦU TRONG ĐÁNH GIÁ TẢI

TRỌNG: ................................................................................................................. 30

1.7.6. CÁC BỘ PHẬN CHỊU KÉO: ...................................................................... 32

1.7.7. BỘ PHẬN CHỊU NÉN KHÔNG LIÊN HỢP: ............................................. 32

1.7.8. DẦM CHỮ I CHỊU UỐN: ........................................................................... 32

§1.8. ĐÁNH GIÁ CẦU THEO HỆ SỐ TẢI TRỌNG VÀ ỨNG SUẤT CHO PHÉP 33

1.8.1. KHÁI NIỆM: ................................................................................................ 33


2

MỤC LỤC

Phần 1: NỘI DUNG CỦA SỔ TAY AASHTO-2011 .................................................... 6

§1.1. GIỚI THIỆU CHUNG ........................................................................................ 6

1.1.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CẦU: ................................................... 6

1.1.2. SỐ LIỆU CẦN THIẾT ĐÁNH GIÁ CẦU:.................................................... 6

1.1.3. HỒ SƠ ĐÁNH GIÁ CẦU: ............................................................................. 7

§1.2. ĐÁNH GIÁ CẦU THEO HỆ SỐ SỨC KHÁNG VÀ HỆ SỐ TẢI TRỌNG...... 8

1.2.1. NỘI DUNG ĐÁNH GIÁ: ............................................................................... 8

1.2.2. ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG THIẾT KẾ: .......................................................... 8

1.2.3. ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG HỢP PHÁP: ......................................................... 8

1.2.4. ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG CẤP PHÉP: ......................................................... 9

1.2.5. CÁC TẢI TRỌNG ĐỂ ĐÁNH GIÁ: ............................................................. 9

1.2.5.1. Các tải trọng thường xuyên và hệ số tải trọng: ....................................... 9

1.2.5.2. Hoạt tải (LL): ........................................................................................... 9

1.2.5.3. Hoạt tải trên lề bộ hành PL: ................................................................... 12

1.2.5.4. Tải trọng gió WL, WS: .......................................................................... 12

1.2.5.5. Hiệu ứng nhiệt TU, TG: ........................................................................ 12

1.2.5.6. Hiệu ứng động đất EQ: .......................................................................... 12

1.2.5.7. Từ biến, co ngót CR, SH: ...................................................................... 12

§1.3. PHÂN TÍCH KẾT CẤU .................................................................................... 13

§1.4. THÍ NGHIỆM TẢI TRỌNG ............................................................................. 14

§1.5. CÁC QUY TRÌNH ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG ................................................. 15

1.5.1. GIỚI THIỆU CHUNG: ................................................................................ 15

1.5.2. CÔNG THỨC ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG: .................................................. 16

1.5.3. ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG THIẾT KẾ: ........................................................ 19

1.5.4. ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG HỢP PHÁP: ....................................................... 20

1.5.5. ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG CHO PHÉP: ....................................................... 22

1.5.5.1. Giới thiệu chung: ................................................................................... 22

1.5.5.2. Các loại giấy phép: ................................................................................ 22

1.5.5.3. Hoạt tải và các hệ số: ............................................................................. 23

§1.6. ĐÁNH GIÁ CẦU BÊ TÔNG ............................................................................ 25


1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

BỘ MÔN CẦU HẦM

GV: NGUYỄN VĂN NHẬM

BM: CẦU HẦM

Documents

BÀI GIẢNG BỒI DƯỠNG NÂNG CAO NGHIỆP VỤ KIỂM ĐỊNH, …sgtvt.hochiminhcity.gov.vn/HoatDongAnh/PQLKTHT/08-Bai_giang_Danh_gia... · - Ví dụ tính toán đánh giá