Bài giảng Đồ án Thiết kế cầu thép Chương 5-6

Bài gi̫ng CTGT ph̯n c̯u (LBK 02/2010) - 37 -
5 TҦI TRӐNG & Hӊ SӔ TҦI TRӐNG
Trong nӝi dung bài giҧng ѭu tiên phân tích kӃt cҩu nhӏp giҧn ÿѫn
5.1 Các ÿӏnh nghƭa
Bánh xe - Mӝt hoһc hai bánh lӕp ӣ ÿҫu mӝt trөc xe.
B͉ r͡ng lòng ÿ˱ͥng, B͉ r͡ng ph̯n xe ch̩y - Khoҧng cách tӏnh giӳa rào
chҳn và/ hoһc ÿá vӍa.
T̫i tr͕ng danh ÿ͓nh - (Tҧi trӑng tiêu chuҭn) Mӭc tҧi trӑng thiӃt kӃ ÿѭӧc
lӵa chӑn theo quy ѭӟc.
T̫i tr͕ng th˱ͥng xuyên – (Tƭnh tҧi) Tҧi trӑng và lӵc không ÿәi hoһ
c giҧ
thiӃt không ÿәi sau khi hoàn thành viӋc xây dӵng.
Ĉ˱ͥng ̫nh h˱ͧng: ÿӗ thӏ biӇu diӉn sӵ thay ÿәi cuҧ mӝt ÿҥi lѭӧng nào
ÿó khi lӵc ÿѫn vӏ P = 1 có hѭӟng không ÿәi chuyӇn ÿӝng trên công trình.
Ho̩t t̫i: (Tҧi trӑng nhҩt thӡi) ÿó là tҧi trӑng mà không ngӯng thay ÿәi vӏ
trí cuҧ mình trên công trình. Khi hoҥt tҧi thay ÿәi vӏ trí thì các ÿҥi lѭӧng cҫn
nghiên cӭu (l
ӵc dӑc, lӵc cҳt, moment v.v…) cNJng sӁ thay ÿәi theo vӏ trí cӫa
hoҥt tҧi.
Công trình phҧi ÿѭӧc tính vӟi các giá trӏ bҩt lӧi nhҩt vӅ lӵc dӑc, ӭng suҩt,
chuyӇn vӏ, do ÿó tính toán công trình có hoҥt tҧi cҫn phҧi xác ÿӏnh ÿѭӧc vӏ trí
cӫa hoҥt tҧi gây ra các cӵc trӏ cuҧ các ÿҥi lѭӧng ÿó. Vӏ trí ÿó ÿѭӧc gӑi là vӏ trí
kh͙ng ch
͇ (tính toán), còn giá trӏ cuҧ các ÿҥi lѭӧng ӭng vӟi vӏ trí ÿó ÿѭӧc gӑi là
giá trӏ kh͙ng ch͇ (giá trӏ tính toán).

Hình 5-1 H͏ trͭc to̩ ÿ͡ ÿ˱ͫc qui ÿ͓nh trong giáo trình
5.2 Tҧi trӑng tác dөng lên cҫu
5.2.1 H͟ sͩ t̻i trͥng J
p
, J

LL

ĈӇ kӇ ÿӃn mӝt sӕ yӃu tӕ nhѭ trӑng lѭӧng thӇ tích cӫa vұt liӋu thӵc tӃ có
sai khác vӟi con sӕ lý thuyӃt; chӃ tҥo, ÿo ÿҥc không chính xác... Khi tính toán,
cҫn phҧi ÿѭa vào hӋ sӕ tҧi trӑng J
i
(HSTT). HSTT có thӇ  1 hay > 1, miӉn là nó
phҧi tҥo ra mӝt trҥng thái bҩt lӧi hѫn cҧ.
Bài gi̻ng CTGT ph̿n c̿u - 38 -

5.2.2 T̻i trͥng th́͵ng xuyên
B̫ng 5-1 H͏ s͙ t̫i tr͕ng dùng cho t̫i tr͕ng th˱ͥng xuyên, J
p

HӋ sӕ tҧi trӑng
LOҤI TҦI TRӐNG
Lӟn nhҩt Nhӓ nhҩt
DC: Cҩu kiӋn và các thiӃt bӏ phө 1,25 0,90
DW: Lӟp phӫ mһt cҫu và các tiӋn ích 1,50 0,65
EH: Áp lӵc ngang cӫa ÿҩt
+ Chӫ ÿӝng
+ NghӍ

1,50
1,35

0,90
0,90
EV: Áp lӵc ÿҩt thҷng ÿӭng
+ KӃt cҩu tѭӡng chҳn 1,35 1,00

+ KӃt cҩu vùi cӭng 1,30 0,90
+ Khung cӭng 1,35 0,90
+ KӃt cҩu vùi mӅm khác vӟi cӕng hӝp thép 1,95 0,90

B̫ng 5-2 B̫ng Kh͙i l˱ͫng riêng
Vұt liӋu Tӹ trӑng (kg/m
3
)
Betong cӕt thép 2500
Betong thѭӡng (không cӕt thép) 2400
Cát chһt. phù sa hay ÿҩt sét 1925
Cát rӡi. phù sa. sӓi 1600
Lӟp phӫ bê tông at-phan 2250
Ĉҩt sét mӅm 1600
Ĉá xây 2725
Nѭӟc 1000
Sӓi, cuӝi, macadam hoһc balat 2250
Thép 7850
5.2.3 T̻i trͥng nh̽t th͵i
Ký
hiӋu
Tên tҧi trӑng
Ký
hiӋu
Tên tҧi trӑng
BR lӵc hãm xe PL tҧi trӑng ngѭӡi ÿi
CE lӵc ly tâm TU nhiӋt ÿӝ ÿӅu
CR tӯ biӃn LL hoҥt tҧi xe
CT lӵc va xe WL gió trên hoҥt tҧi
CV lӵc va tҫu thuӹ WS tҧi trӑng gió trên kӃt cҩu

EQ ÿӝng ÿҩt FR ma sát
IM lӵc xung kích cӫa xe WA tҧi trӑng nѭӟc và áp lӵc dòng chҧy

Bài gi̫ng CTGT ph̯n c̯u (LBK 02/2010) - 39 -
B̫ng 5-3 T͝ hͫp và h͏ s͙ t̫i tr͕ng J
LL

Cùng mӝt lúc chӍ dùng mӝt
trong các tҧi trӑng
Tә hӧp
tҧi
trӑng
Trҥng
thái
giӟi hҥn
DC
DW
EH
EV
LL
IM
CE
BR
PL
WA WS WL FR
TU
CR
EQ CT CV
Cѭӡng ÿӝ I
J

p

1,75 1,00 - - 1,00 0,5/1.20 - - -
Cѭӡng ÿӝ II
J
p

- 1,00 1,40 - 1,00 0,5/1.20 - - -
Cѭӡng ÿӝ III
J
p

1,35 1,00 0.4 1,00 1,00 0,5/1.20 - - -
Ĉһc biӋt
J
p

0,50 1,00 - - 1,00 - 1,00 1,00 1,00
Sӱ dөng 1.0 1,00 1,00 0,30 1,00 1,00 1,0/1,20 - - -
Mӓi chӍ có
LL, IM & CE
- 0,75 - - - - - - - -
5.3 Hoҥt tҧi xe
5.3.1 Sͩ làn xe thi͗t k͗
Sӕ làn xe thiӃt kӃ ÿѭӧc xác ÿӏnh bӣi phҫn sӕ nguyên cӫa tӹ sӕ w/3500, ӣ
ÿây w là bӅ rӝng khoҧng trӕng cӫa lòng ÿѭӡng giӳa hai ÿá vӍa hoһc hai rào
chҳn, ÿѫn vӏ là mm.
Trong trѭӡng hӧp bӅ rӝng làn xe nhӓ hѫn 3500mm thì sӕ làn xe thiӃt kӃ
lҩy bҵng sӕ làn giao thông và bӅ rӝng làn xe thiӃt kӃ phҧi lҩy bҵng b
Ӆ rӝng làn

giao thông.
Lòng ÿѭӡng rӝng tӯ 6000mm ÿӃn 7200mm phҧi có 2 làn xe thiӃt kӃ, mӛi
làn bҵng mӝt nӱa bӅ rӝng lòng ÿѭӡng.
5.3.2 H͟ sͩ làn xe, m
Nhӳng quy ÿӏnh cӫa ĈiӅu này không ÿѭӧc áp dөng cho trҥng thái giӟi
hҥn mӓi, trong trѭӡng hӧp ÿó chӍ dùng vӟi mӝt xe tҧi thiӃt kӃ, bҩt kӇ sӕ làn xe
thiӃt kӃ.
Ӭng lӵc cӵc hҥn c
ӫa hoҥt tҧi phҧi xác ÿӏnh bҵng cách xét mӛi tә hӧp có
thӇ cӫa sӕ làn chӏu tҧi nhân vӟi hӋ sӕ tѭѫng ӭng trong Bҧng 5-4.
HӋ sӕ trong Bҧng 5-4 không ÿѭӧc áp dөng kӃt hӧp vӟi hӋ sӕ phân bӕ tҧi
trӑng gҫn ÿúng quy ÿӏnh trong Chѭѫng 6, trӯ khi dùng quy tҳc ÿòn bҭy.
B̫ng 5-4 H͏ s͙ làn
s
m
s

Sӕ làn chҩt tҧi
HӋ sӕ làn xe
1 2 3 > 3
m 1,20 1,00 0,85 0,65
Bài gi̻ng CTGT ph̿n c̿u - 40 -

5.3.3 Ho̹t t̻i xe ôtô thi͗t k͗
5.3.3.1 Tͭng quát

Hoҥt tҧi xe ôtô trên mһt cҫu hay kӃt cҩu phө trӧ ÿѭӧc ÿһt tên là HL-93 sӁ
gӗm mӝt tә hӧp cӫa:
x Xe tҧi thiӃt kӃ hoһc xe 2 trөc thiӃt kӃ, và
x Tҧi trӑng làn thiӃt kӃ

Trӯ trѭӡng hӧp ÿѭӧc ÿiӅu chӍnh trong ĈiӅu 3.6.1.3.1, mӛi làn thiӃt kӃ
ÿѭӧc xem xét phҧi ÿѭӧc bӕ trí hoһc xe tҧi thiӃt kӃ hoһc xe hai trөc chӗng vӟi tҧi
trӑng làn khi áp dөng ÿѭӧc. Tҧi trӑng ÿѭӧc giҧ thiӃt chiӃm 3000mm theo chiӅu
ngang trong mӝt làn xe thiӃt kӃ.
5.3.3.2 Xe t̻i thi͗t k͗ (xe 3 trͽc)

Trӑng lѭӧng và khoҧng cách các trөc và bánh xe cӫa xe tҧi thiӃt kӃ phҧi
lҩy theo Hình 5-2. Lӵc xung kích lҩy theo ĈiӅu 5.3.4
Trӯ quy ÿӏnh trong ĈiӅu 5.3.3.6, cӵ ly giӳa 2 trөc 145.000N phҧi thay ÿәi
giӳa 4300 và 9000mm ÿӇ gây ra ӭng lӵc lӟn nhҩt.
Ĉӕi vӟi các cҫu trên các tuyӃn ÿѭӡng cҩp IV và thҩp hѫn, Chӫ ÿҫu tѭ có
thӇ xác ÿӏnh tҧi trӑng trөc cho trong Hình 5-2 nhân vӟi hӋ sӕ
0,50 hoһc 0,65.

Hình 5-2 Ĉ̿c tr˱ng cͯa xe t̫i thi͇t k͇
a
0
– xem ÿi͉u 5.3.3.6
5.3.3.3 Xe hai trͽc thi͗t k͗ (Xe Tandem)
Xe hai trөc gӗm mӝt cһp trөc 110 kN cách nhau 1200 mm. Cӵ ly chiӅu
ngang cӫa các bánh xe lҩy bҵng 1800 mm. Tҧi trӑng ÿӝng cho phép lҩy theo
ĈiӅu 5.3.4.
Ĉӕi vӟi các cҫu trên các tuyӃn ÿѭӡng cҩp IV và thҩp hѫn, Chӫ ÿҫu tѭ có
thӇ xác ÿӏnh tҧi trӑng xe hai trөc nói trên nhân vӟi hӋ sӕ 0,50 hoһc 0,65.
5.3.3.4 T̻i trͥng làn thi͗t k͗

Gӗm tҧi trӑng 9,3 N/mm phân bӕ ÿӅu theo chiӅu dӑc. Theo chiӅu ngang
cҫu ÿѭӧc giҧ thiӃt là phân bӕ ÿӅu trên chiӅu rӝng 3000 mm. Ӭng lӵc cӫa tҧi
trӑng làn thiӃt kӃ không xét lӵc xung kích.
Bài gi̫ng CTGT ph̯n c̯u (LBK 02/2010) - 41 -

5.3.3.5 Di͟n tích ti͗p xúc cͿa lͩp xe
DiӋn tích tiӃp xúc cӫa lӕp xe cӫa mӝt bánh xe có mӝt hay hai lӕp ÿѭӧc
giҧ thiӃt là mӝt hình chӳ nhұt có chiӅu rӝng là 510mm và chiӅu dài tính bҵng
mm lҩy nhѭ sau:
L = 2,28 x 10
-3
J
(1 + IM/100)P (5-1)
trong ÿó:
J = hӋ sӕ tҧi trӑng
IM = lӵc xung kích tính bҵng phҫn trăm
P = 72,5 kN cho xe tҧi thiӃt kӃ và 55 kN cho xe hai trөc thiӃt kӃ.
Áp lӵc lӕp xe ÿѭӧc giҧ thiӃt là phân bӕ ÿӅu trên diӋn tích tiép xúc. Áp lӵc
lӕp xe giҧ thiӃt phân bӕ nhѭ sau:
Trên bӅ mһt liên tөc phân bӕ ÿӅu trên diӋn tích tiӃp xúc quy ÿӏnh
Trên bӅ mһt bӏ gián ÿoҥn phân bӕ ÿӅu trên diӋn tích tiӃp xúc th
ӵc tӃ trong
phҥm vi vӃt xe vӟi áp suҩt tăng theo tӹ sӕ cӫa diӋn tích quy ÿӏnh trên diӋn tích
tiӃp xúc thӵc tӃ.
5.3.3.6 Tác dͽng cͿa ho̹t t̻i xe thi͗t k͗

Các trөc bánh xe không gây ra ӭng lӵc lӟn nhҩt ÿang xem xét phҧi bӓ
qua.
Mӛi làn thiӃt kӃ ÿѭӧc xem xét phҧi ÿѭӧc bӕ trí hoһc xe tҧi thiӃt kӃ hoһc
xe hai trөc chӗng vӟi tҧi trӑng làn khi áp dөng ÿѭӧc. Tҧi trӑng ÿѭӧc giҧ thiӃt
chiӃm 3000mm theo chiӅu ngang trong mӝt làn xe thiӃt kӃ.
Cҧ tҧi trӑng làn và vӏ trí cӫa bӅ rӝng 3000mm cӫa mӛi làn phҧi
ÿһt sao
cho gây ra ӭng lӵc lӟn nhҩt. Xe tҧi thiӃt kӃ hoһc xe hai bánh thiӃt kӃ phҧi bӕ trí
trên chiӅu ngang sao cho tim cӫa bҩt kǤ tҧi trӑng bánh xe nào cNJng không gҫn

hѫn khi thiӃt kӃ :
x bҧn hүng: a
0
 300mm (tính tӯ mép ÿá vӍa hay lan can ) ;
x các bӝ phұn khác: a
0
 600mm (tính tӯ mép làn xe thiӃt kӃ).
Trӯ khi có quy ÿӏnh khác, chiӅu dài cӫa làn xe thiӃt kӃ hoһc mӝt phҫn cӫa
nó mà gây ra ӭng lӵc lӟn nhҩt phҧi ÿѭӧc chҩt tҧi trӑng làn thiӃt kӃ.
Ĉӕi vӟi mô men âm giӳa các ÿiӇm uӕn ngѭӧc chiӅu khi chӏu tҧi trӑng rҧi
ÿӅu trên các nhӏp và chӍ ÿӕi vӟi phҧn lӵc gӕi giӳa thì lҩy 90% hiӋu ӭng c
ӫa hai
xe tҧi thiӃt kӃ có khoҧng cách trөc bánh trѭӟc xe này cách bánh sau xe kia là
15000mm tә hӧp vӟi 90% hiӋu ӭng cӫa tҧi trӑng làn thiӃt kӃ; khoҧng cách giӳa
các trөc 145kN cӫa mӛi xe tҧi phҧi lҩy bҵng 4300mm.
5.3.3.7 T̻i trong mͧi

5.3.3.7.1 Ĉ͡ lͣn và d̩ng
Tҧi trӑng tính mӓi là mӝt xe tҧi thiӃt kӃ hoһc là các trөc cӫa nó ÿѭӧc quy
ÿӏnh trong ĈiӅu 5.3.3.2 nhѭng vӟi mӝt khoҧng cách không ÿәi là 9000 mm giӳa
các trөc 145.000N.
Bài gi̻ng CTGT ph̿n c̿u - 42 -

Lӵc xung kích quy ÿӏnh trong ĈiӅu 5.3.4 phҧi ÿѭӧc áp dөng cho tҧi trӑng
tính mӓi.
5.3.3.7.2 T̯n s͙
Tҫn sӕ cӫa tҧi trӑng mӓi phҧi ÿѭӧc lҩy theo lѭu lѭӧng xe tҧi trung bình
ngày cӫa làn xe ÿѫn (ADTT
SL
). Tҫn sӕ này phҧi ÿѭӧc áp dөng cho tҩt cҧ các

cҩu kiӋn cӫa cҫu, dù cho chúng nҵm dѭӟi làn xe có sӕ xe tҧi ít hѫn.
Khi thiӃu các thông tin tӕt hѫn thì ADTT cӫa làn xe ÿѫn phҧi lҩy nhѭ
sau:
ADTT
SL
= p x ADTT (5-2)
trong ÿó:
ADTT = sӕ xe tҧi / ngày theo mӝt chiӅu tính trung bình trong tuәi thӑ
thiӃt kӃ;
ADTT
SL
= sӕ xe tҧi / ngày trong mӝt làn xe ÿѫn tính trung bình trong tuәi
thӑ thiӃt kӃ;
p = lҩy theo Bҧng 5-5.
B̫ng 5-5 Phân s͙ xe t̫i trong m͡t làn xe ÿ˯n, p (3.6.1.4.2 -1)
Sӕ làn xe có giá trӏ cho xe tҧi p
1 1, 00
2 0, 85
t 3
0, 80
5.3.3.7.3 Phân b͙ t̫i tr͕ng khi tính m͗i
a. Các ph˱˯ng pháp chính xác
Do tính phӭc tҥp, trong bài giҧng chѭa xét ÿӃn các phѭѫng pháp chính
xác.
b. Các ph˱˯ng pháp g̯n ÿúng
Khi cҫu ÿѭӧc tính toán theo sӵ phân bӕ gҫn ÿúng cӫa tҧi trӑng nhѭ quy
ÿӏnh trong ĈiӅu 6.4 - 6.6 phҧi sӱ dөng hӋ sӕ phân bӕ cho mӝt làn xe.
5.3.3.8 T̻i trͥng bͱ hành

Ĉӕi vӟi tҩt cҧ ÿѭӡng bӝ hành rӝng hѫn 600m phҧi lҩy tҧi trӑng ngѭӡi ÿi

bӝ bҵng 3 kN/m
2
và phҧi tính ÿӗng thӡi cùng hoҥt tҧi xe thiӃt kӃ.
Ĉӕi vӟi cҫu chӍ dành cho ngѭӡi ÿi bӝ và/hoһc ÿi xe ÿҥp phҧi thiӃt kӃ vӟi
hoҥt tҧi là 4 kN/m
2
.
Khi ÿѭӡng bӝ hành, cҫu cho ngѭӡi ÿi bӝ và cҫu ÿi xe ÿҥp có dөng ý dùng
xe bҧo dѭӥng và/hoһc xe ngүu nhiên thì các tҧi trӑng này phҧi ÿѭӧc xét trong
thiӃt kӃ. Lӵc xung kích cӫa các loҥi xe này không cҫn phҧi xét.