Giáo trình Nền móng cầu đường: Phần 1

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (27.19 MB, 20 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

GIÁO TRÌNH

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

Tài li

ệ

u tham kh

ả

o:

1. GS.TSKH.

Bùi Anh Đị

nh, PGS.TS. Nguy

ễ

n S

ỹ

Ng

ọ

c, Nề

n và móng cơng

trình c

ầu đườ

ng,

NXB Xây Dựng 200

5.

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VÀ TRIẾT LÝ THIẾT KẾ

1. Tổng quát

Độtin cậy được định nghĩa là xác xuất của một đối tượng có thểthực hiện được một chức

năng yêu cầu của nó trong một thời gian và điều kiện định trước. Như vậy độ tin cậy của
nền móng cơng trình là xác xuất của nó có thểchống đỡ được cơng trình bên trên mà không
sụp đổ hoặc gây ra độ lún quá mức cho phép trong thời gian tuổi thọ thiết kế của cơng
trình. Để có được độ tin cậy cần thiết là mục đích cơ bản và yêu cầu của thiết kếvà xây
dựng nền móng.

Đểthỏa mãn yêu cầu này, trong thiết kếchúng ta có thể đạt được bằng cách cho hệsốan
toàn cao. Tuy nhiên, tiếp cận theo cách này người thiết kếgặp phải một mâu thuẫn không
kém phần quan trọng, đó là giá thành cơng trình q cao. Như vậy độtin cậy của cơng trình

ln đối nghịch với giá thành xây dựng cơng trình.

Thơng thường người thiết kế ln tìm sự cân bằng giữa độ tin cậy và tính kinh tế trong
thiết kếthơng qua hệsốan tồn. Hệsố an toàn cao thường được sửdụng khi độtin cậy là
rất quan trọng hoặc khi q trình phân tích trong thiết kế có rất nhiều yếu tốkhơng chắc
chắn, và hệsốan tồn thấp thường được dùng khi điều kiện ngược lại. Phương pháp này

được gọi là phương pháp hệsố an toàn chung. Phương pháp hệsố an tồn chung thường
khơng dựa vào sự đánh giá tổng thểvề độtin cậy, đặc biệt khi chúng ta xem xét cảmóng
và cơng trình bên trên như một tỏng thể. Với phương pháp này, một sốthành phần có thể
là q an tồn. Trong lúc đó, một sốthành phần có thểnguy hiểm. Giá thành phụthêm cho
các thành phần có hệsốan tồn cao khơng góp phần làm tăng độan tồn tổng thểcủa cơng
trình, do vậy phương pháp khơng phải là phương pháp kinh tế đểtạo ra cong trình tin cậy.
Nói một cách khác, tốt hơn là nên dùng tiền của các thành phần có độan tồn q cao cho
các thành phần có độan tồn thấp để tăng độan tồn chung của cơng trình.

Vì lý do này phương pháp thiết kế theo độtin cậy phát triển. Phương pháp này có xu hướng

xác định độtin cậy đểcân bằng giữa độtin cậy và giá thành cơng trình. Một mục đích khác
của thiết kế theo độtin cậy là đánh giá tốt hơn các khả năng phá hoại khác nhau, và thơng

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

Có nhiều phương pháp thiết kế theo độtin cậy như:Phương pháp miền xác xuất cho sức
kháng và tải trọng, phương pháp bậc nhất của mô men cấp hai, phương pháp thiết kếtheo
hệsốsức kháng và hệsốtải trọng (LRFD).

Thiết kếtheo hệsốsức kháng và hệsốtải trọng (LRFD–Load and Resistance Factor

Design) là phương pháp sửdụng các hệsốtải trọng (i) nhân với tải trọng danh định (tiêu

chuẩn) để có được tải trọng có hệsố(có thể coi như tải trọng tính tốn). Ngồi ra, đểxét

đến tính dẻo, độsiêu tĩnh và tầm quan trọng của cơng trình, tải trọng tác dụng được nhân
thêm hệsố(i).

Các quy định của BộTiêu chuẩn 22 TCN 272-05 dựa vào phương phápluận Thiết kếtheo
hệsốtải trọng và hệsốsức kháng (LRFD). Các hệsố được lấy từlý thuyết độtin cậy dựa
trên kiến thức thống kê hiện nay vềtải trọng và tính năng của kết cấu. Những quan điểm

an tồn thơng qua tính dẻo, tính dư, bảo vệ chống xói lở và va chạm được lưu ý nhấn
mạnh... BộTiêu chuẩn này được biên soạn, dựa trên Tiêu chuẩn thiết kếcầu theo hệsốtải
trọng và hệsốsức kháng của AASHTO(American Association of State Highway and
Transportation Officials

)

,xuất bản lần thứhai (1998), bản in dùng hệ đơn vịquốc tế(SI).
Theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05, Cầu phải được thiết kếtheo các trạng thái giới hạn quy

định để đạt được các mục tiêu thi cơng được, an tồn và sửdụng được, có xét đến các vấn

đề: khả năng dễkiểm tra, tính kinh tếvà mỹquan (nêuở Điều 2.5).

Bất kể dùng phương pháp phân tích kết cấu nào thì phương trình 1 ln ln cần được thỏa
mãn với mọiứng lực và các tổhợp được ghi rõ của chúng.

Mỗi cấu kiện và liên kết phải thỏa mãn Phương trình 1 với mỗi trạng thái giới hạn, trừkhi

được quy định khác. Đối với các trạng thái giới hạn sửdụng và trạng thái giới hạn đặc biệt,
hệsốsức kháng được lấy bằng 1,0, trừ trường hợp với bu lơng thì phải áp dụng quy định

ở Điều 6.5.5. Mọi trạng thái giới hạn được coi trọng như nhau.

ii Qi  Rn = Rr (1)

với :

i= DRl > 0,95 (2)

Đối với tải trọng dùng giá trịcực đại của Yi:

0 ,

1 η





I
R
D

i (3)

trong đó :

i = hệsốtải trọng: hệsốnhân dựa trên thống kê dùng choứng lực.

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

i = hệsố điều chỉnh tải trọng; hệsố liên quan đến tính dẻo, tính dư và tầm quan

trọng trong khai thác.

D = hệsố liên quan đến tính dẻo (Điều 1.3.3).

R = hệsố liên quan đến tính dư (Điều 1.3.4).

I = hệsố liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác (Điều 1.3.5).

Qi = ứng lực

Rn = sức kháng danh định

Rr = sức kháng tính tốn =Rn

Các cấu kiện và các liên kết của cầu phải thoả mãn phương trình 1 cho các tổ hợp thích
hợp củaứng lực cực hạn tính tốn được quy định cho từng trạng thái giới hạn dưới đây.

2. Tải trọng tác dụng

Các tải trọng và lực thường xuyên và nhất thời sau đây phải được xem xét đến:

Tải trọng thường xuyên:

Ký hiệu Tên tải trọng

DD tải trọng kéo xuống (xét hiện tượng ma
sát âm)

down drag

DC tải trọng bản thân của các bộphận kết
cấu & thiết bịphụphi kết cấu

dead load of structural components
and nonstructural attachments

DW tải trọng bản thân của lớp phủmặt và
các tiện ích cơng cộng

dead load of wearing surfaces and
utilities

EH tải trọng áp lực đất nằm ngang horizontal earth pressure load

EL các hiệuứng bịhãm tích luỹdo

phương pháp thi cơng

accumulated locked-in effects
resulting from the construction
process

ES tải trọng đất chất thêm earth surcharge load

EV áp lực thẳng đứng do bản thân đất đắp. vertical pressure from dead load of

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

Tải trọng nhất thời:

Ký hiệu Tên tải trọng

BR lực hãm xe vehicular braking force

CE lực ly tâm vehicular centrifugal force

CR từbiến creep

CT lực va xe vehicular collision force

CV lực va tầu vessel collision force

EQ động đất earthquake

FR ma sát friction

IM lực xung kích (lực động ) của xe vehicular dynamic load allowance

LL hoạt tải xe vehicular live load

LS hoạt tải chất thêm live load surcharge

PL tải trọng người đi pedestrian live load

SE lún settlement

SH co ngót shrinkage

TG gradien nhiệt temperature gradient

TU nhiệt độ đều uniform temperature

WA tải trọng nước và áp lực dịng chảy water load and stream pressure

WL gió trên hoạt tải wind on live load

WS tải trọng gió trên kết cấu wind load on structure

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

2.1. Tải trọng thường xuyên

(1). Tĩnh tải DC, DW và EV

Tĩnh tải bao gồm trọng lượng của tất cảcấu kiện của kết cấu, phụkiện và tiện ích cơng
cộng kèm theo, trọng lượng đất phủ, trọng lượng mặt cầu, dự phòng phủ bù và mở

rộng.

Khi khơng có đủsốliệu chính xác có thểlấy tỷ trọng như Bảng 1 đểtính tĩnh tải

(2). Tải trọng áp lực đất EH

áp lực đất, tải trọng phụ gia trên đất , tải trọng kéo xuống (ma sát âm) được xác định trong

Điều 3.11.

Khi đất giữ khơng được thốt nước thì tác dụng của áp lực thuỷtĩnh phải được bổsung vào
áp lực đất.Trong trường hợp phía sau tường có thể đọng thành vũng thì tường phải

được thiết kế để chịu áp lực đất và áp lực thuỷ tĩnh. Áp lực ngang của đất phía dưới
mức nước ngầm phải tính với tỷtrọng đất ngậm nước.

Nếu mức nước ngầm ở hai phía tường khác nhau thì phải xét tác dụng thấm đến ổn

định của tường và khả năng phải đặt đườngống dẫn. áp lực lỗ rỗng sau tường được
lấy gần đúng theo phương pháp dòng tịnh hay các phương pháp phân tích khác phải

được cộng thêm vàoứng suất nằm ngang hữu hiệu khi tính tổng áp lực ngang của đất

lên tường.

Khi lường trước tác dụng của thiết bị đầm máy xảy ra trong cựly một nửa chiều cao tường

lấy bằng chênh cao giữađiểm giao của lớp móng đường đã làm xong với lưng tường và

đáy tường thì tác dụng bổsung của áp lực đất do đầm lèn phải được đưa vào tính tốn

Bảng 1 - Tỷtrọng

Vật liệu Tỷtrọng (kg/m3)

Hợp kim nhôm 2800

Lớp phủbê tông at-phan 2250

Xỉthan 960

Cát chặt. phù sa hay đất sét 1925

Bê tông

Nhẹ 1775

Cát nhẹ 1925

Thường 2400

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

Đất sét mền 1600

Sỏi. cuội. macadam hoặc balat 2250

Thép 7850

Đá xây 2725

Nước Ngọt 1000

Mặn 1025

Hiệuứng của khả năng khuyếch đại của áp lựcđất chủ động và/hoặc độchuyển dịch
của khối đất bị động do động đất phải được xét đến.

Áp lực đất cơ bản được giảthiết là phân bốtuyến tính và tỷlệvới chiều sâu đất và lấy
bằng:

)

10 .(

9



k

gz

p

h



s (4)

trong đó:

p = áp lực đất cơ bản (MPa)

kh = hệsốáp lực ngang của đất lấy bằng ko(Điều 3.11.5.2) đối với tường không

uốn cong hay dịch chuyển, hoặc ka (Điều 3.11.5.3; 3.11.5.6 và 3.11.5.7)

đối với tường uốn cong hay dịch chuyển đủ để đạt tới điều kiện chủ động
tối thiểu.

s = tỷtrọng của đất (kg/m3)

z = chiều sâu dưới mặt đất (mm)

g = hằng sốtrọng lực (m/s2)

Trừ quy định khác đi, tổng tải trọng ngang của đất do trọng lượng đất lấp phải giả định
tác dụng ở độ cao 0,4H phía trên đáy tường, trong đó H là tổng chiều cao tường tính
từmặt đất đến đáy móng.

* Hệsốk0

Đối với đất được cốkết bình thường hệsốáp lực đất ngang tĩnh lấy như sau:

k0= 1 - sinf (5)

Đối với đất quá cốkết hệsốáp lực đất ngang tĩnh có thểgiảthiết thay đổi theo hàm sốcủa
tỷlệquá cốkết hay lịch sử ứng suất và có thểlấy bằng:

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

trong đó:

f = gốc ma sát của đất thốt nước

ko = hệsốáp lực đất tĩnh của đất quá cốkết.

OCR = tỷlệquá cốkết

Các giá trịcủa kocho các tỷlệquá cốkết khác nhau OCR có thểlấyởBảng 2. Phù sa,

sét, sét dẻo chảy khơng nên dùng làm đất đắp khi mà vật liệu hạt dễ thốt nước có sẵn.

Bảng 2- Hệsố điển hình của áp lực đất ngang tĩnh

Loại đất

Hệsốáp lực đất ngang k0

OCR = 1 OCR = 2 OCR = 5 OCR = 10

Cát rời 0,45 0,65 1,10 1,60

Cát vừa 0,40 0,60 1,05 1,55

Cát chặt 0,35 0,55 1,00 1,50

Đất phù sa bùn(ML) 0,50 0,70 1,10 1,60

Sét nhão (CL) 0,60 0,80 1,20 1,65

Sét dẻo chảy (CH) 0,65 0,80 1,10 1,40

* Hệsốáp lực chủ động

Trịsốcủa hệsốáp lực chủ động có thểlấy bằng:


















Sin
Sin
Sin

ka 2

2
(7)
ở đây:



 











2
1 






















Sin
Sin
Sin
Sin
(8)
trong đó:

 = góc ma sát giữa đất đắp và tường(độ)

 = góc của đất đắp với phương nằm ngang như trong Hình 1 (độ)

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

, = góc nội ma sát hữu hiệu (độ)

Hình -1. Chú giải Coulomb vềáp lực đất

Đối với các điều kiện khác với miêu tả trong Hình 1, áp lục đất chủ động có thểtính
bằng phương pháp thửdựa theo lý thuyết lăng thể trượt.

* Áp lực đất bị động

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

p
9

s
p

p k g Z 10 2c k

p     

(9)

trong đó:

pp = áp lực đất bị động (MPa)

s = tỷtrọng của đất (kg/m3)

z = độsâu tính từmặt đất

c = độ dính đơn vị(MPa)

kp = hệsốáp lực bị động lấy theo Hình 2 và 3 khi thích hợp.

(3). Tải trọng chất thêm (ES)

Khi có một tải trọng chất thêm phải bổsung thêm một áp lực đất ngang không đổi vào áp
lực đất cơ bản - áp lực đất khơng đổi này có thểlấy bằng:

p= ksqs (10)

trong đó:

p = áp lựcđất ngang không đổi do tác dụng của tải trọng chất thêm phân bố đều

(MPa)

ks = hệsốáp lực đất do tác dụng của tải trọng chất thêm

qs = hoạt tải tác dụng lớn nhất (MPa)

Đối với áp lực đất chủ động ks phải lấy bằng ka, với áp lực đất tĩnh ksphải lấy bằng ko.

Ngoài ra đối với loại đất đắp và độdịch chuyển của tường cụthểcó thểdùng giá trịtrung

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

gian phù hợp. Ngoài ra cách tính chi tiết các loại tải trọng chất thêm có ththam kho iu
3.11.6.

Hệ số giảm (R) của Kp theo các tỷ số -

Mặt phá hoại

Xon c
logarit
ỏp lc b ng

Ghi chú : Các đường cong được thể
hiện dùng cho/= -1

h

ệ

s

ố

á

p

l

ự

c

b

ị đ

ộn

g

Kp

Gúc ni ma sỏt theo

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

Hệ số giảm (R) cuả Kp theo các tỷ số/

Mặt phá hoại

Xoán ốc logarit

ỏp lc b ng

hệ

s

ố

á

p

l

ự

c

b

ị đ

ộ

n

g

Kp

Ghi chú : Các đường cong được thể
hiện dùng cho/= -1

gúc ni ma sát



theo độ

Hình 3 - Cách tính áp lực đất bị động đối với tường nghiêng, nền đắp dốc

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

Ứng lực do tác động kéo xuống đối với cọc hay cọc khoan do lún của khối đất tiếp giáp
với cọc hay cọc khoan phải được xác định theo các quy định của Phần 10 của Tiêu chuẩn.

2.2. Tải trọng nhất thời

(1). Hoạt tải xe (LL)

a). Sốlàn xe thiết kế

Sốlàn xe thiết kế được xác định bởi phần sốnguyên của tỷsốw/3500,ở đây w là bềrộng
khoảng trốngcủa lòngđường giữa hai đá vỉa hoặc hai rào chắn, đơn vịlà mm. Cần xét đến
khả năng thay đổi trong tương lai về vật lý hoặc chức năng của bềrộng trống của lòng

đường của cầu .

Trong trường hợp bềrộng làn xe nhỏ hơn 3500mm thì sốlàn xe thiết kế lấy bằng số làn
giao thông và bềrộng làn xe thiết kếphải lấy bằng bềrộng làn giao thơng.

Lịngđường rộng từ 6000mm đến 7200mm phải có 2 làn xe thiết kế, mỗi làn bằng một nửa
bềrộng lịngđường.

b). Hệsốlàn xe

Hệsố làn khơng được áp dụng cho trạng thái giới hạn mỏi, trong trường hợp đó chỉdùng
với một xe tải thiết kế, bất kểsốlàn xe thiết kế. Khi dùng hệsốphân phối gần đúng của 1

làn xe đơn (như Điều 4.6.2.2. và 4.6.2.3), khác với quy tắc đòn bẩy và phương pháp tĩnh

học,ứng lực phải được chia cho 1.2.

Ứng lực cực hạn của hoạt tải phải xác định bằng cách xét mỗi tổhợp có thểcủa sốlàn
chịu tải nhân với hệsố tương ứng trong Bảng 3.

Bảng 3 - Hệsốlànm

Sốlàn chất tải Hệsốlàn (m)

1 1,20

2 1,00

3 0,85

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

c). Hoạt tải xe ôtô thiết kế

c.1). Tổng quát

Hoạt tải xe ôtô trên mặt cầu hay kết cấu phụtrợ được đặt tên là HL-93 sẽgồm một tổhợp

của:

 Xe tải thiết kế+ Tải trọng làn thiết kế, hoặc

 Xe 2 trục thiết kế+ Tải trọng làn thiết kế

Trừ trường hợp được điều chỉnh (Điều 3.6.1.3.1), mỗi làn thiết kế được xem xét phải được
bố trí hoặc xe tải thiết kếhoặc xe hai trục chồng với tải trọng làn khi áp dụng được. Tải
trọng được giảthiết chiếm 3000mm theo chiều ngang trong một làn xe thiết kế.

c.2). Xe tải thiết kế

Trọng lượng và khoảng cách các trục và bánh xe của xe tải thiết kếphải lấy theo Hình 4.
Lực xung kích (IM) lấy theo mục (3) (hay Điều 3.6.2).

Trừ quy định trong tính tải trọng xe lên mốvà trụcầu, như phần giới thiệu các tải trọng tác
dụng lên mốvà trụ dưới đây (xem Điều 3.6.1.3.1 và 3.6.1.4.1), cựly giữa 2 trục 145.000N
phải thay đổi giữa 4300 và 9000mm đểgây raứng lực lớn nhất.

Đối với các cầu trên các tuyến đường cấp IV và thấp hơn, Chủ đầu tư có thể xác định tải
trọng trục cho trong Hình 4 nhân với hệsố0.50 hoặc 0.65.

c.3). Xe hai trục thiết kế

Xe hai trục gồm một cặp trục 110.000N cách nhau 1200mm. Cựly chiều ngang của các
bánh xe lấy bằng 1800mm.

Đối với các cầu trên các tuyến đường cấp IV và thấp hơn, Chủ đầu tư có thể xác định tải
trọng xe hai trục nói trên nhân với hệsố0.50 hoặc 0.65.

c.4). Tải trọng làn thiết kế

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

35 kN 145 kN 145 kN
4300mm 4300mm tíi 900mm

mmm

600 mm nãi chung

300mm mót thừa của mặt cầu

Làn thiết kế 3600 mm
Hỡnh 4 -c trưng của xe tải thiết kế

d). Tác dụng của hoạt tải xe thiết kế

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

 Hiệuứng của xe hai trục thiết kếtổhợp với hiệuứng tải trọng làn thiết kế, hoặc

 Hiệu ứng của một xe tải thiết kế có cựly trục bánh thay đổi như trong Điều
3.6.1.2.2 tổhợp với hiệuứng của tải trọng làn thiết kế, và

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

Các trục bánh xe không gây raứng lực lớn nhất đang xem xét phải bỏqua.

Cảtải trọng làn và vịtrí của bềrộng 3000mm của mỗi làn phải đặt sao cho gây raứng lực
lớn nhất. Xe tải thiết kếhoặc xe hai bánh thiết kếphải bốtrí trên chiều ngang sao cho tim
của bất kỳtải trọng bánh xe nào cũng khơng gần hơn:

 Khi thiết kếbản hẫng: 300mm tính từ mép đá vỉa hay lan can

 Khi thiết kếcác bộphận khác: 600mm tính từmép làn xe thiết kế.

Trừ khi có quy định khác, chiều dài của làn xe thiết kếhoặc một phần của nó mà gây ra

</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>

(2). Tải trọng bộhành (PL)

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

và/hoặc đi xe đạp phải thiết kếvới hoạt tải là 4.1x10-3MPa.

Khi đường bộhành, cầu cho người đi bộvà cầu đi xe đạp có dụng ý dùng xe bảo dưỡng
và/hoặc xe ngẫu nhiên thì các tải trọng này phải được xét trong thiết kế. Khơng cần xét lực
xung kích của các loại xe này.

(3). Lực xung kích (IM)

Trừ trường hợp cho phép (trong Điều 3.6.2.2), tác động tĩnh học của xe tải hay xe hai trục
thiết kếkhông kểlực ly tâm và lực hãm, phải được tăng thêm một tỷlệphần trăm được

quy định trong bảng 4 cho lực xung kích. Lực xung kích khơng được áp dụng cho tải
trọng bộ hành hoặc tải trọng làn thiết kế. Hệ số áp dụng cho tải trọng tác dụng tĩnh

được lấy bằng: (1 + IM/100).

Khơng cần xét lực xung kích đối với :

 Tường chắn không chịu phản lực thẳng đứng từkết cấu phần trên.

 Thành phần móng nằm hồn tồn dưới mặt đất.

Lực xung kích có thể được chiết giảm cho các cấu kiện trừmối nối, nếu đã kiểm tra đủ căn

cứ theo các quy định của Điều 4.7.2.1

Bảng 4- Lực xung kích IM

Cấu kiện IM

Mối nối bản mặt cầu

Tất cảcác trạng thái giới hạn

75%

Tất cảcác cấu kiện khác

 Trạng thái giới hạn mỏi và giòn

 Tất cảcác trạng thái giới hạn khác

15%
25%

(4). Lực hãm (BR)

</div>
(17)<div class='page_container' data-page=17>

mặt đường 1.800mm theo cảhai chiều dọc đểgây raứng lực lớn nhất. Tất cảcác làn thiết
kếphải được chất tải đồng thời đối với cầu và coi như đi cùng một chiều trong tương lai.

Phải áp dụng hệsố làn quy địnhở trên (Điều 3.6.1.1.2).

(5). Lực va của xe (CT)

Trừ khi được bảo vệ (như quy định trong Điều 3.6.5.1), mốtrụ đặt trong phạm vi cách mép
lòng đường bộ 9000 mm hay trong phạm vi 15000 mm đến tim đường sắt đều phải thiết
kếcho một lực tĩnh (va của xe cộvà tầu hỏa) tương đương là 1.800.000N tác dụngởbất
kỳ hướng nào trong mặt phẳng nằm ngang, cách mặt đất 1200 mm.

(6). Tải trọng nước (WA)
a). Áp lực tĩnh

Áp lực tĩnh của nước được giả thiết là tác động thẳng góc với mặt cản nước. Áp lực

được tính tốn bằng tích của chiều cao mặt nước phía trên điểm đang tính nhân với tỷ

trọng của nước và gia tốc trọng trường.

Mực nước thiết kế trong trạng thái giới hạn cường độ và trạng thái giới hạn sử dụng
phải tương ứng với mức lũ thiết kếcho xói. Mực nước thiết kếcho trạng thái giới hạn

đặc biệt phải tương ứng với mức lũ kiểm tra xói.

b). Lực đẩy nổi

Lực đẩy nổi của nước là một lực đẩy hướng lên trên được lấy bằng tổng của các thành phần
thẳng đứng của áp lực tĩnh (xem Điều 3.7.1), tác dụng lên tất cảcác bộphận nằm dưới mức

nước thiết kế.

c). Áp lực dòng chảy
c.1). Theo chiều dọc

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

p = 5.14 x 10-4CDV2 (11)

trong đó :

p = áp lực của nước chảy (MPa)

CD = hệsốcản của trụlấy theo Bảng 5

V = vận tốc nước thiết kếtính theo lũ thiết kếcho xóiở trạng thái giới hạn cường

độvà sửdụng và theo lũ kiểm tra xói khi tính theo trạng thái giới hạn đặc biệt
(m/s)

</div>
(18)<div class='page_container' data-page=18>

Loại hình Cd

Trụ đầu trịn 0,7

Trụ đầu vng 1,4

Trụcó tụ rác 1,4

Trụ đầu nhọn với góc nhọn 900hoặc nhỏ hơn 0,8

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

c.2). Theo chiều ngang

Áp lực ngang phân bố đều trên kết cấu phần dưới do dòng chảy lệch với chiều dọc của
trụmột gócđược lấy bằng :

p = 5.14 x 10-4CLV2 (12)

trong đó :

p = áp lực theo chiều
ngang (MPa)

CL = hệsốcản theo chiều

ngang lấy theo
Bảng 6

Trơc däc cđa trơ

Hình 5 - Mặt bằng trụthểhiện áp lực dòng chảy

Bảng 6 - Hệsốcản theo chiều ngang CL

Gócgiữa hướng dịng chảy và

trục dọc của trụ CL

00 0,0

50 0,5

100 0,7

200 0,9

300 1,0

</div>
(19)<div class='page_container' data-page=19>

(7). Tải trọng gió (WL và WS)
a). Tải trọng gió ngang

Các tải trọng gió nằm ngang tác dụng vào các cơng trình cầu thơng thường. Đối với các
kết cấu nhịp lớn hay kết cấu nhạy cảm đối gió như cầu treo dây võng, cầu dây xiên cần có
những khảo sát, nghiên cứu đặc biệt về mơi trường khí hậu đối với gió và thí nghiệm trong

các tunen gió để xác định các tác động của gió trong thiết kế.
Tốc độgió thiết kế, V, phải được xác định theo cơng thức:

V = VB S (13)

trong đó :

VB = tốc độgió giật cơ bản trong 3 giây với chu kỳxuất hiện 100 năm thích hợp

với vùng tính gió tại vịtrí cầu đang nghiên cứu, như quy định trong Bảng
7.

S = hệsố điều chỉnh đối với khu đất chịu gió và độcao mặt cầu theo quy

định trong bảng 8.

Đểtính gió trong q trình lắp ráp, có thểnhân các giá trịVB trong Bảng trên với hệ

số0,85.

b). Tải trọng gió tác động lên cơng trình (WS)
b.1). Tải trọng gió ngang

Tải trọng gió ngang PDphải được lấy theo chiều tác dụng nằm ngang và đặt tại trọng

tâm của các phần diện tích thích hợp, và được tính như sau:

PD= 0,0006 V2AtCd1,8 At(kN) (14)

trong đó:

V = tốc độgió thiết kế xác định theo phươngtrình 13 (m/s)

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

Cd = hệsốcản được quy định trong bảng 5

Diện tích kết cấu hay cấu kiện đang xét phải là diện tích đặc chiếu lên mặt trước vng

góc, trong trạng thái khơng có hoạt tải tác dụng, với các điều kiện sau đây:

 Đối với kết cấu phần trên (KCPT) có lan can đặc, diện tích KCPT phải bao
gồm diện tích của lan can đặc hứng gió, khơng cần xétảnh hưởng của lan
can khơng hứng gió.

</div>
(20)<div class='page_container' data-page=20>

hưởng những lan can nào cóảnh hưởng lớn nhất về phương diện khơng che
chắn.

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

Bảng 7 - Các giá trịcủa VB cho các vùng tính gióở Việt Nam

Vùng tính gió theo
TCVN 2737 - 1995

VB(m/s)

I 38

II 45

III 53

IV 59

Bảng 8 - Các giá trịcủa S

Độcao của mặt
cầu trên mặt đất

khu vực xung
quanh hay trên

mặt nước (m)

Khu vực lộ

thiên hay mặt

nước thống

Khu vực có rừng hay
có nhà cửa với cây

cối, nhà cao tối đa

khoảng 10m

Khu vực có nhà
cửa với đa số

nhà cao trên
10m

10 1,09 1,00 0,81

20 1,14 1,06 0,89

30 1,17 1,10 0,94

40 1,20 1,13 0,98

50 1,21 1,16 1,01

Đối với các trụ, không xét mặt che chắn. Hệsốcản Cdphải tính theo các phương pháp

 Đối với KCPT có mặt trước đặc, khi kết cấu quy đổi có các mép cạnh dốc

đứng và khơng có góc vuốt đáy đáng kể về khí động phải lấy Cdtheo Hình

</div>

Giáo trình Nền móng cầu đường: Phần 1

<b>GIÁO TRÌNH</b>

<b>Tài li</b>

<b>ệ</b>

<b>u tham kh</b>

<b>ả</b>

<b>o:</b>

1. GS.TSKH.

Bùi Anh Đị

nh, PGS.TS. Nguy

ễ

n S

ỹ

Ng

ọ

<i>c, Nề</i>

<i>n và móng cơng</i>

<i>trình c</i>

<i>ầu đườ</i>

<i>ng,</i>

NXB Xây Dựng 200

5.

<b>CHƯƠNG 1</b>

<b>TỔNG QUAN VÀ TRIẾT LÝ THIẾT KẾ</b>

)

0

,

1

η

η

η

1

η





)

10

.(



<i>k</i>

<i>gz</i>

<i>p</i>

<i></i>











 











<i></i>

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về