Bài giảng Cơ sở công trình cầu: Chương 3 - Trường ĐH Giao thông Vận tải

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

3.1. DỰ ÁN ĐẦU TƯ – CÁC GIAI ĐOẠN ĐẦU TƯ THIẾT KẾ CẦU Dự án đầu tư Dự án đầu tư (DAĐT) là một tập hợp các đề xuất về kỹ thuật, tài chính, kinh tế và xã hội, làm cơ sở cho việc quyết định bỏ vốn xây dựng công trình. Đơn vị quyết định bỏ vốn đầu tư (Chủ đầu tư) có thể là nhà nước hoặc một tổ chức hoặc một các nhân nào đó có quyền lực pháp lý quyết định đầu tư đối với cầu

Phân loại dự án đầu tư

Phân loại theo nguồn vốn đầu tư

Dự án sử dụng vốn ngân sách nhà nước. Dự án sử dụng vốn tín dụng do nhà nước bảo lãnh, vốn tín dụng đầu tư phát triển của nhà nước. Dự án sử dụng vốn đầu tư phát triển của doanh nghiệp nhà nước. Dự án sử dụng vốn khác bao gồm cả vốn tư nhân hoặc sử dụng hỗn hợp nhiều nguồn vốn.

85 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Dự án nhóm A

3.1. DỰ ÁN ĐẦU TƯ – CÁC GIAI ĐOẠN ĐẦU TƯ THIẾT KẾ CẦU Phân loại theo qui mô và tính chất đầu tư

Dự án quan trọng quốc gia do quốc hội thông qua chủ trương và cho phép đầu tư; các dự án còn lại được phân thành 3 nhóm A, B, C theo qui định như sau: (phụ lục 1 – nghị định số 16/2005/NĐ - CP ngày 07 tháng 02 năm 2005 của chính phủ)

Các dự án đầu tư xây dựng công trình: thuộc lĩnh vực bảo vệ an ninh, quốc phòng có tính chất bảo mật quốc gia, có ý nghĩa chính trị – xã hội quan trọng không kể mức vốn. Các dự án đầu tư xây dựng công trình hạ tầng khu công nghiệp không kể mức vốn. Các dự án đầu tư xây dựng công trình thuộc các dự án giao thông (cầu, cảng biển, cảng sông, sân bay, đường sắt, đường quốc lộ) xây dựng khu nhà ở có tổng mức đầu tư trên 600 tỷ đồng. Các dự án đầu tư xây dựng công trình giao thông khác ở trên có tổng mức đầu tư trên 400 tỷ đồng

Dự án nhóm B •Các dự án đầu tư xây dựng công trình thuộc các dự án giao thông (cầu, cảng biển, cảng sông, sân bay, đường sắt, đường quốc lộ) có tổng mức đầu tư từ 30 đến 600 tỷ đồng. Các dự án đầu tư xây dựng công trình giao thông khác ở trên có tổng mức đầu tư từ 20 đến 400 tỷ đồng.

Dự án nhóm C •Các dự án đầu tư xây dựng công trình thuộc các dự án giao thông (cầu, cảng biển, cảng sông, sân bay, đường sắt, đường quốc lộ) có tổng mức đầu tư dưới 30 tỷ đồng. Các dự án đầu từ xây dựng công trình giao thông khác ở trên có tổng mức đầu từ dưới 20 tỷ đồng

86 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Quá trình đầu tư xây dựng cơ bản đối với một dự án

Thực hiện đầu tư

• Thiết kế và lập dự toán xây dựng

công trình.

• Xin giấy phép xây dựng. • Lựa chọn nhà thầu trong hoạt

động xây dựng.

• Quản lý thi công xây dựng công

trình.

Chuẩn bị đầu tư • Lập báo cáo đầu tư và xin phép đầu tư (chỉ áp dụng với các dự án do Quỗc hội thông qua chủ trương và cho phép đầu tư, các dự án nhóm A không kể mức vốn). • Lập dự án đầu tư xây dựng công trình (đối với công trình có tổng mức đầu tư xây dựng dưới 7 tỷ đồng thì không cần qua bước lập dự án, chỉ thực hiện thiết kế một bước là lập Báo cáo Kinh tế – Kỹ thuật).

• Trình phê duyệt dự án đầu tư xây dựng

công trình

• Thẩm định dự án đầu tư xây dựng công

trình

• Quyết định đầu tư xây dựng công trình

87 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Trình tự lập báo cáo đầu tư

Chuẩn bị đầu tư

• Lập báo cáo đầu tư và • xin phép đầu tư • Lập dự án đầu tư xây dựng

công trình

• Trình phê duyệt dự án đầu tư

xây dựng công trình

• Thẩm định dự án đầu tư xây

dựng công trình

• Quyết định đầu tư xây dựng

công trình

•Sự cần thiết phải đầu tư xây dựng công trình, các điều kiện thuận lợi và khó khăn; chế độ khai thác và sử dụng tài nguyên quốc gia nếu có. •Dự kiến qui mô đầu tư: công suất, diện tích xây dựng; các hạng mục công trình bao gồm công trình chính, công trình phụ và các công trình khác; dự kiến về địa điểm xây dựng công trình và nhu cầu sử dụng đất (bao gồm cả diện tích đất chiếm dụng vĩnh viễn và diẹn tích đất chiếm dụng tạm thời trong quá trình tiến hành thi công dự án). •Phân tích, lựa chọn sơ bộ về công nghệ kỹ thuật, các điêu kiện cung cấp vật tư thiết bị, nguyên liệu; phương án giải phóng mặt bằng, tái định cư nếu có; các ảnh hưởng của dự án đối với môi trường sinh thái, phòng chống cháy nổ, an ninh, quốc phòng. Hình thức đầu tư, xác định sơ bộ tổng mức đầu tư, thời hạn thực hiện dự án, phương án huy động vốn theo tiến độ và hiệu quả kinh tế – xã hội của dự án và phân kỳ đầu tư nếu có.

88 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Trình tự xin phép đầu tư

Chuẩn bị đầu tư

• Lập báo cáo đầu tư và • xin phép đầu tư • Lập dự án đầu tư xây dựng

công trình

• Trình phê duyệt dự án đầu tư

xây dựng công trình

• Thẩm định dự án đầu tư xây

dựng công trình

• Quyết định đầu tư xây dựng

công trình

Chủ đầu tư có trách nhiệm gửi báo cáo đầu tư xây dựng công trình tới Bộ quản lý ngành. Bộ quản lý ngành là cơ quan đầu mối giúp thủ tướng chính phủ lấy ý kiến của Bộ, ngành, địa phương liên quan, tổng hợp và đề xuất ý kiến trình thủ tướng chính phủ. Thời hạn lấy ý kiến được qui định như sau: Trong vòng 5 ngày làm việc kể từ ngày nhận được báo cáo đầu tư xây dựng công trình, Bộ quản lý ngành phải gửi văn bản lấy ý kiến của các Bộ ngành, địa phương có liên quan. Trong vòng 30 ngày làm việc kể từ khi nhận được đề nghị, cơ quan được hỏi ý kiến phải có văn bản trả lời về những nội dung thuộc phạm vi quản lý của mình. Trong vòng 7 ngày sau khi nhận được văn bản trả lời theo thời hạn trên, Bộ quản lý ngành phải lập báo cáo để trình Thủ tướng Chính phủ.

89 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Trình tự lập dự án đầu tư xây dựng công trình

Chuẩn bị đầu tư

• Lập báo cáo đầu

tư và

• xin phép đầu tư • Lập dự án đầu tư xây dựng công trình

phần thuyết minh của dự án + Sự cần thiết và mục tiêu đầu tư đánh giá nhu cầu thị trường, tiêu thụ sản phẩm đối với dự án sản xuất kinh doanh hình thức đầu tư xây dựng công trình, địa điểm xây dựng, nhu cầu sử dụng đất, điều kiện cung cấp nguyên liệu, nhiên liệu và các yếu tố đầu vào khác. + Mô tả về qui mô và diện tích xây dựng công trình, các hạng mục công trình bao gồm công trình chính, công trình phụ và các công trình khác; phân tích lựa chọn phương án kỹ thuật, công nghệ và công suất + Các giải pháp thực hiện + Đánh giá tác động môi trường, các giải pháp phòng, chống cháy nổ và các yêu cầu về an ninh, quốc phòng + Tổng mức đầu tư của dự án; khả năng thu xếp vốn, nguồn vốn và khả năng cấp vốn theo tiến độ; phương án hoàn trả vốn đối với dự án có yêu cầu thu hồi vốn; các chỉ tiêu tài chính và phân tích đánh giá hiệu quả kinh tế, hiệu quả xã hội.

Các giải pháp thực hiện bao gồm

• Trình phê duyệt dự án đầu tư xây dựng công trình • Thẩm định dự án đầu tư xây dựng công trình

• Quyết định đầu tư xây dựng công trình

• Giải pháp giải phóng mặt bằng, tái định cư và phương án hỗ trợ xây dựng hạ tầng kỹ thuật nếu có; • Các phương án thiết kế kiến trúc đối với công trình có yêu cầu kiến trúc; • Phương án khai thác dự án và sử dụng lao động; • Phân đoạn thực hiện, tiến độ thực hiện và hình thức quản lý dự án;

90 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Trình tự lập dự án đầu tư xây dựng công trình

Chuẩn bị đầu tư

• Lập báo cáo đầu

tư và

thiết kế cơ sở của dự án Nội dung phần thiết kế cơ sở của sự án phải thể hiện được giải pháp thiết kế chủ yếu, bảo đảm đủ điều kiện để xác định tổng mức đầu tư và triển khai các bước thiết kế tiếp theo, bao gồm thuyết minh của thiết kế cơ sở và các bản vẽ. + Phần thuyết minh: có thể trình bày riêng hoặc trình bày trực tiếp trên các bản vẽ để diễn giải các nội dung sau:

• xin phép đầu tư • Lập dự án đầu tư xây dựng công trình

• Nhiệm vụ thiết kế; • Thuyết minh công nghệ; • Thuyết minh xây dựng;

+ Các bản vẽ thiết kế cơ sở bao gồm: • Bản vẽ công nghệ thể hiện sơ đồ dây chuyền công nghệ với các

thông số kỹ thuật chủ yếu;

• Trình phê duyệt dự án đầu tư xây dựng công trình • Thẩm định dự án đầu tư xây dựng công trình

• Bản vẽ xây dựng thể hiện các giải pháp về tổng mặt bằng, kiến trúc, kết cấu, hệ thống kỹ thuật và hạ tầng kỹ thuật công trình với các kích thước và khối lượng chủ yếu, các mốc giới, các toạ độ và cao độ xây dựng;

• Quyết định đầu tư xây dựng công trình

• Bản vẽ sơ đồ hệ thống phòng chống cháy nổ

91 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Các giai đoạn thiết kế cầu

Giai đoạn thiết kế cơ sở Thiết kế cơ sở là đưa ra một vài phương án cầu trên cơ sở mặt cắt địa chất, điều kiện thuỷ lực thuỷ văn và một số các tài liệu khác đã được xác định từ trước. Từ đó chọn ra một phương án thích hợp nhất để thiết kế kỹ thuật và xây dựng.

• Giai đoạn thiết

Nội dung công việc thiết kế cơ sở gồm

kế cơ sở

• Giai đoạn thiết kế kỹ thuật (thiết kế chi tiết)

• Căn vẽ lại bình đồ, trắc dọc vị trí cầu • Tính toán lưu lượng, khẩu độ cầu, xác định cao độ vai đường đầu cầu • Phân chia nhịp và lập các phương án cầu. Có thể dùng kết cấu định hình

để sơ bộ tính khối lượng, xác định các kích thước cơ bản.

• Giai đoạn thiết kế tổ chức thi công

• Chọn loại móng và mố trụ dựa vào tình hình địa chất cụ thể và sơ bộ xác định cao độ đáy móng, kích thước cơ bản của móng mố trụ. Sơ bộ xác định số lượng cọc và độ sâu chôn cọc.

• Lập bảng so sánh khối lượng và giá thành các bộ phận chính của cầu • Khi so sánh về chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cần phải chú ý đến mức độ công nghiệp hoá, cơ giới hoá thi công, việc áp dụng công nghệ mới và đặc biệt hiện nay thì rất cần chú ý đến vẻ đẹp mỹ quan của công trình cầu.

• Như vậy sau khi so sánh lựa chọn được phương án thích hợp, lúc đó kết

thúc thiết kế sơ bộ và chuyển sang thiết kế kỹ thuật.

92 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Các giai đoạn thiết kế cầu

Giai đoạn thiết kế kỹ thuật Phần thiết kế kỹ thuật gồm thuyết minh tính toán và bản vẽ chi tiết các bộ phận.

• Giai đoạn thiết

kế cơ sở

• Giai đoạn thiết kế kỹ thuật (thiết kế chi tiết)

Phần thuyết minh tính toán: Tiến hành tính toán các bộ phận cầu như kết cấu nhịp, mố, trụ theo các trạng thái giới hạn, đảm bảo các cấu kiện đủ khả năng chịu tải cả tất cả các tải trọng tác dụng. Phần bản vẽ gồm:

• Giai đoạn thiết kế tổ chức thi công

+ Bản vẽ bố trí chung theo chính diện thể hiện cách bố trí kết cấu nhịp có lan can tay vịn, cách bố trí mố trụ và móng. Theo ngang cầu thể hiện bề rộng cầu, bề rộng phần xe chạy và đường người đi, số dầm chính và thể hiện liên kết ngang. Các kích thước cơ bản của cầu được ghi trên bản vẽ bố trí chung cùng với các loại mực nước, các loại cao độ như cao độ vai đường đầu cầu, cao độ mặt đường xe chạy, cao độ đáy dầm, cao độ đỉnh, đáy móng…Bảng vật liệu chủ yếu cho các cấu kiện.

+ Bản vẽ chi tiết cấu tạo các bộ phận: Cấu tạo móng, mố, trụ, cấu

tạo kết cấu nhịp, chi tiết một số kết cấu liên quan.

93 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Các giai đoạn thiết kế cầu

Giai đoạn thiết kế tổ chức thi công

• Giai đoạn thiết

kế cơ sở

• Giai đoạn thiết kế kỹ thuật (thiết kế chi tiết)

• Giai đoạn thiết kế tổ chức thi công

Thiết kế tổ chức thi công gồm: Bố trí mặt bằng công trường, tính toán bố trí nhân lực, máy móc thiết bị phục vụ thi công, tính toán các kết cấu phụ tạmphục vụ thi công như: Chọn máy bơm, tính vòng vây cọc ván, tính ván khuôn, chọn búa đóng cọc…. Trong phần này chủ yếu các đơn vị nhà thầu đưa ra phương án thi công, từ đó các nhà thầu tự thiết kế ra các biện pháp tổ chức thi công cho từng hạng mục của công trình

94 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

3.1. TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU

Tiêu chuẩn thiết kế là các tài liệu hướng dẫn thiết kế hoặc các qui định thiết kế chung do nhà nước ban hành nhằm đảm bảo cho các công trình thiết kế được an toàn, sử dụng tốt. Hiện nay có rất nhiều tiêu chuẩn thiết kế của các nước khác nhau như: tiêu chuẩn 22 TCN-272-05 của Việt Nam, tiêu chuẩn AASHTO LRFD của Mỹ, tiêu chuẩn BS5400 của Anh, tiêu chuẩn thiết kế cầu nhật bản, tiêu chuẩn thiết kế cầu châu âu EUROCODE, tiêu chuẩn thiết kế cầu của Hàn Quốc… Nói chung việc sử dụng tiêu chuẩn nào để thiết kế là tuỳ thuộc vào sự quyết định của chủ đầu tư hay phụ thuộc vào nơi cấp nguồn vốn xây dựng công trình. Với các dự án sử dụng vồn ngân sách nhà nước của Việt Nam chúng ta thì sử dụng tiêu chuẩn 22 TCN 272 – 05 trong việc tính toán thiết kế và thi công công trình.

95 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Triết lý thiết kế chung

• Thiết

Mục đích của việc tính toán theo ứng suất cho phép là xác định các ứng suất trong bêtông và cốt thép của cấu kiện. Đem so sánh giá trị đó với ứng suất cho phép của vật liệu, với các giả thiết tính toán sau: • Tiết diện ngang của mặt cắt cấu kiện trước và sau biến

theo cho

dạng là không thay đổi;

kế ứng suất phép • Thiết

• Biến dạng của cốt thép và thớ bêtông tại một vị trí là

bằng nhau;

• Thiết

• Mô đun đàn hồi của bêtông là hằng số, qui đổi tiết diện

của bêtông và cốt thép thành tiết diện đồng nhất;

theo kế nội lực cho phép theo kế trạng thái giới hạn

Nhược điểm của phương pháp tính toán này là: Thực tế cho thấy biến dạng thực của mặt cắt BTCT là không theo giả thiết là mặt phẳng vì bản thân bêtông là vật liệu không đồng chất, và không hoàn toàn đàn hồi. Chính vì vậy mà việc tính toán chưa phản ánh đúng sự làm việc của kết cấu, phân phối vật liệu chịu lực chưa hợp lý

96 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Triết lý thiết kế chung

• Thiết

Mục đích của việc tính toán theo nội lực cho phép là xác định các giá trị nội lực trong bêtông và cốt thép của cấu kiện. Đem so sánh giá trị đó với nội lực tới hạn cho phép của kết cấu.

theo cho

kế ứng suất phép • Thiết

• Thiết

Ưu điểm: Việc tính toán đã xét đến sự làm việc của vật liệu, kết cấu ở giai đoạn dẻo và cho khái niệm rõ ràng hơn về vấn đề an toàn kết cấu.

theo kế nội lực cho phép theo kế trạng thái giới hạn

Nhược điểm: Không xét đến khả năng biến đổi của tải trọng (không nói đến hệ số tải trọng n), sự sai lệch của cường độ thực tế và cường độ thiết kế của vật liệu cũng như các điều kiện làm việc khác của kết cấu. Phương pháp cũng chưa xét đến biến dạng và khe nứt và khi tính toán chỉ tính ở tiết diện thẳng góc với trục dọc kết cấu

97 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Triết lý thiết kế chung

• Thiết

Kết cấu cầu được tính toán theo các trạng thái giới hạn với trạng thái giới hạn là tình huống nguy hiểm đặc trưng dự kiến có thể xảy ra cho kết cấu. Khi vượt qua trạng thái giới hạn thì kết cấu ngừng thỏa mãn yêu cầu thiết kế. Các trạng thái giới hạn được coi trọng như nhau.

theo cho

kế ứng suất phép • Thiết

• Thiết

theo kế nội lực cho phép theo kế trạng thái giới hạn

Khi tính toán cấu kiện, ta phải đảm bảo cho các cấu kiện thoả mãn các yêu cầu về mặt sử dụng như cấu kiện chịu lực tác dụng không quá sức, biến dạng không quá lớn hay không xuất hiện vết nứt hoặc vết nứt không quá rộng. Nếu các điều kiện không còn thoả mãn được các yêu cầu đó thì ta nói rằng kết cấu đã ở vào trạng thái giới hạn. Sự quá độ từ trạng thái làm việc bình thường sạng trạng thái giới hạn phụ thuộc vào nhiều nhân tố: • Trị số và tính chất của tải trọng; • Chất lượng và tính chất của vật liệu; • Điều kiện làm việc của cấu kiện và vật liệu

98 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Triết lý thiết kế chung

Bất kể dùng phương pháp phân tích kết cấu nào thì phương trình 1.3.2.1-1 tiêu chuẩn 22 TCN 272 - 05 sau đây luôn luôn cần được thỏa mãn với mọi ứng lực và các tổ hợp được ghi rõ của chúng.

(1.3.2.1-1) (1.3.2.1-2)

i Yi Qi   Rn = Rr với : i= D R l > 0,95 Đối với tải trọng dùng giá trị cực đại của Yi:

(1.3.2.1-3)

hệ số tải trọng : hệ số nhân dựa trên thống kê dùng cho ứng lực. =

hệ số sức kháng: hệ số nhân dựa trên thống kê dùng cho sức kháng danh

hệ số điều chỉnh tải trọng; hệ số liên quan đến tính dẻo, tính dư và tầm quan

Trong đó : Yi =  định được ghi ở các Phần 5, 6, 10, 11 và 12. = i trọng trong khai thác. = D = R = I = Qi = Rn = Rr

hệ số liên quan đến tính dẻo được ghi ở Điều 1.3.3. hệ số liên quan đến tính dư được ghi ở Điều 1.3.4. hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác (Điều 1.3.5). ứng lực sức kháng danh định sức kháng tính toán : Rn

99 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Triết lý thiết kế chung

Trạng thái giới hạn sử dụng Trạng thái giới hạn sử dụng phải xét đến như một biện pháp nhằm hạn chế đối với ứng suất, biến dạng và vết nứt dưới điều kiện sử dụng bình thường. Trạng thái giới hạn mỏi và phá hoại giòn Trạng thái giới hạn mỏi phải được xét đến trong tính toán như một biện pháp nhằm hạn chế về biên độ ứng suất do một xe tải thiết kế gây ra với số chu kỳ biên độ ứng suất dự kiến. Trạng thái giới hạn phá hoại giòn phải được xét đến như một số yêu cầu về tính bền của vật liệu theo Tiêu chuẩn vật liệu. Trạng thái giới hạn cường độ Trạng thái giới hạn cường độ phải được xét đến để đảm bảo cường độ và sự ổn định cục bộ và ổn định tổng thể được dự phòng để chịu được các tổ hợp tải trọng quan trọng theo thống kê được định ra để cầu chịu được trong phạm vi tuổi thọ thiết kế của nó. Trạng thái giới hạn đặc biệt Trạng thái giới hạn đặc biệt phải được xét đến để đảm bảo sự tồn tại của cầu khi động đất hoặc lũ lớn hoặc khi bị tầu thuỷ, xe cộ va, có thể cả trong điều kiện bị xói lở.

100 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

3.4. KHỔ GIỚI HẠN

Khổ giới hạn tối thiểu trên mức nước cao có chu kỳ 20năm (m)

Theo chiều ngang

Cầu qua sông

Cầu qua kênh

Theo chiều thẳng đứng (trên toàn chiều rộng)

Cấp đường sông

I II III IV

80 60 50 40

50 40 30 25

Tĩnh không thông thuyền Giấy phép để xây dựng cầu qua đường thuỷ có thông thuyền phải do Cục Đường sông Việt Nam hoặc Cục Hàng hải Việt nam cấp. Khổ giới hạn thông thuyền cả về chiều đứng lẫn chiều ngang phải được Chủ đầu tư xác lập với sự cộng tác của Cục Đường sông Việt Nam hoặc Cục Hàng hải Việt Nam. Trừ khi có chỉ định khác, khổ giới hạn thông thuyền phải tuân theo Bảng 2.3.3.1.1, lấy từ TCVN 5664-1992

V VI

25 15

20 10

10 9 7 6 (thích hợp) 5 (tối thiểu) 3,5 2,5

101 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Tĩnh không thông xe dưới cầu Khổ giới hạn đứng của đường bộ Khổ giới hạn đứng của các kết cấu đường bộ phải phù hợp với Tiêu chuẩn Thiết kế Đường. Cần nghiên cứu khả năng giảm khổ giới hạn đứng do lún của kết cấu cầu vượt. Nếu độ lún dự kiến vượt quá 25 mm thì cần được cộng thêm vào khổ giới hạn đã được quy định. Khổ giới hạn đứng của các giá đỡ biển báo và các cầu vượt cho người đi bộ phải lớn hơn khổ giới hạn kết cấu của đường 300mm, và khổ giới hạn đứng từ mặt đường đến thanh giằng của kết cấu dàn vượt qua ở phía trên không được nhỏ hơn 5300mm.

Khổ giới hạn ngang của đường bộ Không có vật thể nào ở trên hoặc ở dưới cầu ngoài rào chắn, được định vị cách mép của làn xe dưới 1200mm. Mặt trong của rào chắn không được đặt cách mặt của vật thể đó hoặc mép của làn xe dưới 600mm. Khổ giới hạn ngang dưới cầu cần thoả mãn điều kiện an toàn của xe cộ ở trên và dưới cầu. Lan can hoặc thiết bị rào chắn phải đảm bảo khả năng chịu lực độc lập, với mặt quay về phía đường của nó, đồng thời phải cách xa mặt mố trụ ít nhất là 600mm hoặc phải đặt rào chắn cứng.

102 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Tĩnh không đường sắt

Khổ giới hạn dưới đây được sử dụng cho tuyến thẳng; với tuyến cong cầu theo 22TCN - 18 - 1979 - Phụ lục 1.

Ghi chú ____ Cho các công trình vượt phía trên đường sắt dùng sức kéo hơi nước và điêzen ------- Cho các công trình vượt phía trên đường sắt dùng sức kéo điện xoay chiều

Số trong ngoặc đơn dùng khi có khó khăn về chiều cao

Khổ giới hạn đường sắt trên đường thẳng trong khu gian

(khổ 1000mm)

103 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Tĩnh không đường sắt

Số trong ngoặc đơn dùng khi có khó khăn về chiều cao

Khổ giới hạn đường sắt trên đường thẳng trong khu gian

(khổ 1435mm)

104 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

3.6. TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẦU

Tĩnh tải – tải trọng thường xuyên

Hoạt tải – tải trọng tức thời Tổ hợp của các tải trọng thiết kế và các tác động do hoạt tải

Tĩnh tải bao gồm: trọng lượng của tất cả bộ phận kết cấu của kết cấu, bộ phận kết cấu công trình, trọng lượng mặt cầu, trọng lượng đất phủ, dự phòng phủ bù và mở rộng, áp lực đất, tải trọng phục vụ thi công trên đất, tải trọng ma sát âm

lún. co ngót. gradien

= tải trọng kéo xuống (xét hiện tượng

= tải trọng bản thân của các bộ phận kết

tải trọng bản thân của lớp phủ mặt và

lực hãm xe. lực ly tâm. từ biến. lực va xe. lực va tầu. động đất. ma sát. lực xung

gió trên hoạt

= tải trọng áp lực đất nằm ngang. = các hiệu ứng bị hãm tích luỹ do

hoạt tải xe. hoạt tải chất

tải trọng gió

SE= SH= TG= nhiệt. nhiệt độ đều. TU= WA= tải trọng nước và áp lực dòng chảy. WL= tải. WS= trên kết cấu

tải trọng

DD ma sát âm). DC cấu và thiết bị phụ phi kết cấu. DW = các tiện ích công cộng. EH EL phương pháp thi công. ES EV

= tải trọng đất chất thêm. = áp lực thẳng đứng do tự trọng đất đắp

BR= CE= CR= CT= CV= EQ= FR= IM= kích (lực động ) của xe. LL= LS= thêm. PL= người đi

105 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Hoạt tải thiết kế

Hoạt tải xe ôtô thiết kế

Hoạt tải xe ôtô trên mặt cầu hay kết cấu phụ trợ được đặt tên là HL-93 sẽ gồm một tổ hợp của: Xe tải thiết kế hoặc xe 2 trục thiết kế, và tải trọng làn thiết kế

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

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

Đặc trưng của xe tải thiết kế

106 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Số làn xe thiết kế

Số làn xe thiết kế được xác định bởi phần số nguyên của tỷ số w/3500, ở đây w là bề rộng khoảng trốngcủa lòng đường giữa hai đá vỉa hoặc hai rào chắn, đơn vị là mm. Cần xét đến khả năng thay đổi trong tương lai về vật lý hoặc chức năng của bề rộng trống của lòng đường của cầu. Trong trường hợp bề rộng làn xe nhỏ hơn 3500mm thì số làn xe thiết kế lấy bằng số làn giao thông và bề rộng làn xe thiết kế phải lấy bằng bề rộng làn giao thông. Lòng đường rộng từ 6000mm đến 7200mm phải có 2 làn xe thiết kế, mỗi làn bằng một nửa bề rộng lòng đường.

Lực ly tâm Lực ly tâm được lấy bằng tích số của các trọng lượng trục của xe tải hoặc xe hai trục với các hệ số

theo qui định.

Lực hãm Lực hãm lấy bằng 25% trọng lượng các trục xe tải hoặc xe hai trục thiết kế được tính đồng thời cho

tất cả các làn thiết kế theo các hệ số làn qui định và coi như các là đi cùng một chiều.

Lực va của xe và tầu hoả vào kết cấu Đối với các mố trụ nằm trong phạm vi cách mép lòng đường ô tô 9000 mm hoặc cách tim đường sắt không quá 15000 mm phải thiết kế lực va tương đương 1.800.000N tác động theo bất kỳ hướng nào trong mặt phẳng nằm ngang, cách mặt đất 1200 mm

107 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Tải trọng nước a. 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 kế cho xói. Mực nước thiết kế cho trạng thái giới hạn đặc biệt phải tương ứng với mức lũ kiểm tra xói.

b. 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 tác động lên tất cả các bộ phận nằm dưới mức nước thiết kế.

c. Tác động của sóng lên kết cấu được xét cho những kết cấu lộ ra khi sự phát triển

của lực sóng lớn có thể xuất hiện.

d. Sự biến đổi trong móng do tác động của trạng thái giới hạn xói phải được xem xét ở trạng thái giới hạn cường độ và trạng thái giới hạn sử dụng. Nhưng hậu quả của sự thoặc đổi điều kiện của móng do tác động của lũ kiểm tra xói cầu phải được xem xét trong trạng thái giới hạn đặc biệt

Các tải trọng khác như tải trọng gió, tải trọng động đất...

108 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Hệ số tải trọng khi thiết kế

•Hệ số tải trọng thi công kết cấu công trình không được lấy nhỏ hơn 1,25. •Hệ số tải trọng xung kích của các thiết bị thi công không được lấy nhỏ hơn 1,5. •Hệ số tải trọng gió không được lấy nhỏ hơn 1,25. •Hệ số tải trọng khác phải lấy bằng 1,0. •Lực kích thiết kế trong khai thác không được nhỏ hơn 1,3 lần phản lực gối liền kề với điểm kích do tải trọng thường xuyên gây ra. Lực thiết kế đối với vùng neo kéo sau phải lấy bằng 1,2 lần lực kích lớn nhất.

109 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Các tổ hợp tải trọng khi thiết kế

Trạng thái giới hạn cường độ I: Tổ hợp tải trọng cơ bản liên quan đến việc sử dụng cho xe tiêu chuẩn của cầu không xét đến gió. Trạng thái giới hạn cường độ II: Tổ hợp tải trọng liên quan đến cầu chịu gió với vận tốc vượt quá 25m/s. Trạng thái giới hạn cường độ III: Tổ hợp tải trọng liên quan đến việc sử dụng xe tiêu chuẩn của cầu với gió có vận tốc 25m/s. Trạng thái giới hạn đặc biệt: Tổ hợp tải trọng liên quan đến động đất, lực va của tầu thuyền và xe cộ, và một số hiện tượng thuỷ lực với hoạt tải đã chiết giảm khác với khi là một phần của tải trọng xe va xô, CT. Trạng thái giới hạn sử dụng: Tổ hợp tải trọng liên quan đến khai thác bình thường của cầu với gió có vận tốc 25m/s với tất cả tải trọng lấy theo giá trị danh định. Dùng để kiểm tra độ võng, bề rộng vết nứt trong kết cấu BTCT và BTCT dự ứng lực, sự chảy dẻo của kết cấu thép và trượt của các liên kết có nguy cơ trượt do tác động của hoạt tải xe. Tổ hợp trọng tải này cũng cần được dùng để khảo sát ổn định mái dốc. Trạng thái giới hạn mỏi: Tổ hợp tải trọng gây mỏi và đứt gẫy liên quan đến hoạt tải xe cộ trùng phục và xung kích dưới tác động của một xe tải đơn chiếc có cự ly trục được qui định của Tiêu chuẩn thiết kế cầu hiên hành

110 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

C¸c tæ hîp t¶i träng vµ hÖ sè t¶i träng

Tæ hîpt¶i träng TU DC LL Cïng mét lóc chØ dïng

WA WS WL FR TG SE CR DD IM mét trong

SH DW CE c¸c t¶i träng

Tr¹ng th¸i

CT CV

giíi h¹n

1.00 0.5/1.20

Cêng ®é I

1.35 1.00

1.00 0.5/1.20

Cêng ®é II

1.00 1.40

1.00 0.5/1.20

gTG gTG gTG

gSE gSE gSE

Cêng ®é III

EH BR PL EV LS ES 1.75 1.00 gp gp gp gp 1.5

1.00

1.00 0.5/1.20

Cêng ®é IV

gSE

gTG

chØ cã EH,EV, ES,DW vµ DC Cêng ®é V

ĐÆc biÖt I

- -

1.35 1.00 0.40 0.40 1.00 0.5/1.20 1.00 geq 0.50 1.00

1.00 1.00

- -

ĐÆc biÖt II

1.00 - -

- 1.00 1.00 1.00 -

gSE

gp gp gp 1.00 1.00 1.00 0.30 0.30 1.00 1.00/1.20 gTG

Sö dông II

1.00 1.30 1.00

1.00 1.00/1.20

Sö dông I

1.00 0.80 1.00

1.00 1.00/1.20 gTG

gSE

Sö dông III

0.75

Mái

111 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Tác động của hoạt tải xe thiết kế

Ứng lực của hoạt tải xe thiết kế phải bằng giá trị lớn hơn của các trường hợp sau:

•Hiệu ứng của xe hai trục thiết kế tổ hợp với hiệu ứng tải trọng làn thiết kế; •Hiệu ứng của một xe tải thiết kế có cự ly trục bánh thoặc được đổi tổ hợp với hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế.

Xe tải thiết kế hoặc xe hai bánh thiết kế phải bố trí theo chiều ngang sao cho tim của bất kỳ tải trọng bánh xe nào cũng không gần hơn:

•300mm (tính từ mép đá vỉa hoặc lan can) khi thiết kế bản hẫng; 600mm (tính từ mép làn xe thiết kế) khi thiết kế các bộ phận khác

112 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Hệ số làn xe

Số làn xe 1 2 3 > 3

Hệ Số làn (m) 1,20 1,00 0,85 0,65

Lực xung kích

Bộ phận kết cấu

Mối nối bản mặt cầu

Lực xung kích 75%

Tất cả các trạng thái giới hạn Tất cả các bộ phận kết cấu khác

15%

 Trạng thái giới hạn mỏi và giòn  Tất cả các trạng thái giới hạn khác

25%

113 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Tính toán mố trụ và tường chắn theo các trạng thái giới hạn

a.Phải nghiên cứu việc áp dụng các tổ hợp tải trọng thích hợp trong phân tích, tính toán kết cấu. Tất cả các hệ số sức kháng đều phải lấy là 1,0 khi nghiên cứu trạng thái giới hạn đặc biệt.

b. Phải áp dụng các qui định về áp lực đất của Quy chuẩn này. Khi tính toán về độ ổn định, các tải trọng đất phải được nhân với các hệ số tải trọng lớn nhất hoặc nhỏ nhất.

c. Các kết cấu mố liền khối phải tính toán thiết kế đảm bảo khả năng chống biến dạng từ biến, co ngót và nhiệt của kết cấu phần trên.

d. Phải đánh giá độ ổn định chung đối với tất cảc loại tường (tường chắn, tường chắn mái dốc và móng đặt trên nền đất hoặc nền đá) theo phương pháp phân tích cân bằng giới hạn.

đ. Phải đánh giá ảnh hưởng của xói mòn đối với móng khi thiết kế các tường xây dựng dọc theo các sông và suối. Khi tiên liệu các điều kiện có thể xảy ra phải đưa vào thiết kế đầy đủ các biện pháp bảo vệ tương ứng.

Độ dốc thuỷ lực không được vượt quá các chỉ số sau:

•Với đất bùn và đất dính: 0,20 •Với các loại đất không dính khác: 0,30

114 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Cấu tạo mố trụ và tường chắn

a. Các kết cấu móng, mố trụ và kết cấu tường chắn phải được tính toán xác định kích

thước bằng các phương pháp thích hợp.

b. Chiều dài tường bản cánh phải được tính toán theo mái dốc yêu cầu của đường bộ. Các tường bản cánh phải có chiều dài đủ để chắn nền đắp đường bộ và để bảo vệ chống xói.

c. Phải xem xét các biện pháp tạo khe co dãn để đảm bảo sự co và giãn của các tường

bê tông.

d. Các chỉ tiêu chuyển vị chấp nhận đối với tường chắn phải dựa vào đặc điểm, loại

hình, tuổi thọ dự kiến và hậu quả của chuyển vị vượt quá qui định cho phép.

đ. Các mố và tường chắn phải xác định kích thước đảm bảo độ ổn định, khả năng chịu

lực, chống lật và chống trượt.

e. Thiết kế bộ phận kết cấu của tường và các móng tường phải tuân theo các qui định

về vật liệu bê tông hoặc thép của Quy chuẩn này

115 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Lan can cầu

a) Các hệ thống lan can mới phải được thiết kế phù hợp với yêu cầu chịu lực theo các tổ tải trọng qui định đối với công trình cầu. Trong trường hợp cần thiết phải thử nghiệm theo các tình huống đâm xe để xác định khả năng đáp ứng các yêu cầu về độ bền của kết cấu và cấu tạo hình học.

b) Trong tính toán của lan can theo trạng thái giới hạn cường độ phải sử dụng các tổ hợp tải trọng và hệ số sức kháng của các bộ phận kết cấu lan can theo qui định của Quy chuản này. Phải áp dụng trạng thái giới hạn cực hạn và các tổ hợp tải trọng tương ứng để tính toán khả năng chịu lực của lan can. Tác động và phân bố của lực thiết kế lan can phải phù hợp với qui định của Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05.

Hoạt tải thiết kế đối với lan can đường người đi bộ phải là w = 0.37 N/mm, theo cả hai hướng ngang và thẳng đứng, tác động đồng thời trên từng cấu kiện hướng dọc. Bộ phận lan can phải được thiết kế với một tải trong tập trung 890 N theo hướng bất kỳ tại đỉnh lan can, tác động đồng thời với các tải trọng ở trên tại bất kỳ điểm nào.

Tải trọng thiết kế đối với hàng rào bằng dây xích phải là 7,2x10-4 MPa tác động thẳng góc lên

trên toàn bộ bề mặt.

c) Kích thước điển hình của các bộ phận lan can được qui định cụ thể trong Tiêu chuẩn thiết

kế cầu hiện hành.

116 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Khe co giãn và gối cầu

a) Các khe co giãn và các trụ đỡ của chúng phải được thiết kế để chịu được các hiệu ứng lực tính toán trên phạm vi tính toán của các chuyển động theo quy định của Quy chuẩn này.

b). Các khe co giãn mặt cầu và các gối phải được thiết kế để chịu các tải trọng và thích nghi với các chuyển vị ở trạng thái giới hạn sử dụng và cường độ và để thỏa mãn các yêu cầu của trạng thái giới hạn mỏi và đứt gãy. Những ảnh hưởng này phải xét đến trong tính toán các tải trọng thiết kế đối với các cấu kiện.

b) Trong thiết kế gối phải được xét các chuyển vị tịnh tiến, chuyển vị xoay theo hai trục nằm ngang và trục thẳng đứng dưới tác động của các tổ hợp tải trọng, hiệu ứng từ biến, co ngót, nhiệt độ và do sai lệch trong lắp ráp. Trong mọi trường hợp phải xem xét cả các hiệu ứng tức thời và lâu dài nhưng không bao gồm ảnh hưởng của xung kích.

117 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Việc thiết kế khe co giãn phải thỏ mãn các yêu cầu sau:

Bề mặt của khe co giãn chịu tác động trực tiếp của hoạt tải phải được xử lý chống trượt và chịu mài mòn cũng như tác động va đập của xe cộ. Các bộ phận cơ học và chất dẻo của khe co giãn phải có cấu tạo đảm bảo sự thuận tiện cho việc thay thế. Phải ưu tiên sử dụng các hệ mặt cầu và các kết cấu phần trên liên tục. Cần tránh lắp đặt các khe co giãn mặt cầu vượt đường bộ, đường sắt, vỉa hè, các khu vực công cộng khác và ở điểm thấp của các đường cong lõm. Các khe co giãn mặt cầu phải được thiết kế để thích ứng với các tác động của giao thông xe cộ và thiết bị bảo dưỡng mặt đường và sự hư hại lâu dài khác do môi trường gây ra. Các khe co giãn trong các mặt cầu bê tông cần được bọc thép hình, thép hàn hoặc thép đúc. Đối với các mặt đường của đường dẫn có khe co giãn phải làm các khe co giãn giảm nhẹ áp lực và các neo mặt đường

118 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Việc thiết kế các gối cầu phải thoả mãn các yêu cầu sau:

• Các gối cố định và có dẫn hướng phải được thiết kế để chịu tất cả các tải trọng tác động. • Phải thiết kế các gối mở rộng và các bộ phận chống đỡ của chúng sao cho kết cấu có thể chịu được các chuyển động tương ứng với các chuyển vị do động đất được xác định theo các quy định trong Quy chuẩn này. • Phải tính các lực ngang như các lực sinh ra do ma sát trượt, ma sát lăn hay biến dạng cắt của một cấu kiện dễ uốn trong gối. • Phải áp dụng điều này cho việc phân tích, thiết kế và cấu tạo chi tiết đối với các gối cho phù hợp với các hiệu ứng của động đất. • Phải áp dụng các quy định này bổ sung vào mọi yêu cầu trong các quy định hiện hành khác. • Phải thiết kế gối phù hợp với đáp ứng động đất dự kiến của toàn bộ hệ thống cầu. • Các kích thước của gối phải được chọn lựa có tính đến cả các ứng suất tiếp xúc và sự chuyển động của điểm tiếp xúc do sự lăn.

Mỗi bề mặt tiếp xúc cong riêng phải có một bán kính không đổi. Các gối với hơn một bề

mặt cong phải đối xứng đối với đường nối các tâm của hai bề mặt cong của chúng.

Tất cả các phần thép bị nhô ra ngoài của gối không được làm bằng thép không gỉ thì phải được bảo vệ chống ăn mòn bằng cách phủ kẽm, mạ kẽm nóng hoặc sơn phủ được kỹ sư chấp nhận

119 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Mặt cầu đường ô tô và cầu thành phố

a) Kích thước và kết cấu mặt cầu đường ô tô và đường thành phố phải thoả mãn các yêu cầu chung của tuyến đường hay tuyến phố theo qui định của Quy chuẩn này, đồng thời đảm bảo độ bền cơ học của áo đường, các điều kiện kỹ thuật nói chung đối với công trình cầu (đảm bảo khả năng vệ sinh, duy tu bảo dưỡng các làn đường và lề bộ hành khỏi bị bẩn, bị tích tụ tuyết và các tác nhân khác). b) Các trụ kết nối của các nhánh cầu cần được xây dựng sao cho khu vực giao nhau được bố tí lan can (khi chiều rộng bản bộ hành 2,25m và nhỏ hơn) hoặc dải phân cách giữa các tuyến đường tàu điện cũng được bố trí lan can theo từng tuyến đường. Các đầu ray của đường nhánh phụ tàu điện phải được đặt đúng hướng tuyến và cùng cao độ với phần mặt cầu. c) Kết cấu áo đường phần xe chạy nên xem xét cấu tạo dạng hai lớp bê tông nhựa hạt mịn với chiều dày không nhỏ hơn 70mm hoặc lớp BTCT chiều dày không nhỏ hơn 80mm.

120 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Đối với các cầu cần xem xét bố trí bản bộ hành dành cho người đi bộ hoặc đưa bản bộ hành làm đường công vụ hai bên cầu với lan can có chiều cao 1,10m. Đối với các các kết cấu nhịp giản đơn bản bộ hành dành cho người đi bộ và bản bộ hành làm đường công vụ có thể bố trí phía bên ngoài cầu (theo khoảng cách của nó so với tim cầu tương đối cân xứng) của mỗi kết cấu nhịp.

Đối với các cầu vượt trong thành phố và cầu trên đường có xe tải nặng đi qua phải bố trí đường cho người đi bộ riêng biệt, còn đối với các cầu trên đường ô tô có tần suất người đi bộ nhỏ hơn 200người/ngày cho phép chi bố trí đường công vụ phục vụ duy tu, bảo dưỡng cầu. Ngoài các khu dân cư, khi không có người người đi bộ qua công trình cầu với chiều dài nhỏ hơn 50m, cho phép không cần bố trí ban bộ hành trên cầu. Chiều rộng của bản bộ hành làm đường công vụ lấy bằng 0,75m. Chiều rộng bản bộ hành dành cho người đi bộ được xác định trên cơ sở tính toán phụ thuộc vào mật độ và tần suất của người đi bô qua cầu trong một giờ. Khả năng lưu thông dòng người đi bộ qua bản bộ hành với chiều rộng 0,75 m theo tính toán bằng 1500 người/h. Chiều rộng của mỗi bản bộ hành trong nhiều cấp bộ hành lấy bằng 0,75m, chiều rộng của một bản bộ hành một cấp không nhỏ hơn 1,0m. Đối với các cầu trong thành phố, trong các khu vực dân cư, chiều rộng bàn bộ hành không nhỏ hơn 1,50m. Cấu tạo bản bộ hành có chều rộng lớn hơn 0,75m được tính toán dựa trên cơ sở điều kiện kinh tế-kỹ thuật của từng vùng và theo yêu cầu của chủ đầu tư

121 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Đường vào cầu

a) Chiều rộng mặt đường vào cầu lớn đường sắt (trong phạm vi 10m tính từ đầu cầu) phải mở rộng thêm ra mỗi bên lề đường 0,5m, đối với cầu trên đường ô tô và cầu thành phố, chiều rộng mặt đường vào cầu không nhỏ hơn khoảng cách giữa các lan can cộng thêm mỗi bên 0,5m. Phần vuốt nối mặt đường từ đoạn mở rộng đầu cầu bằng chiều rộng mặt đường chính phải đảm bảo đều đặc trong khoảng chiều dài từ 15-25m.

b) Đối với các đoạn đường vào cầu đường sắt nằm trên nền đất đắp cần phải xem xét

giải pháp giữ các tấm ba-lát ổn định, không bị lún, trượt trong quá trình khai thác.

c) Đối với đường vào cầu của các cấu nằm trên đường ô tô và cầu thánh phố nằm trên nền đất đắp cần xem xét đặt các tấm bản giảm chấn bằng BTCT. Chiều dài của các tấm giảm chấn phụ thuộc vào tính toán lún nền đường đầu cầu, theo qui định không lớn hơn 8m

122 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy

PHẦN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU

Thoát nước

a) Mặt đường xe chạy và các bề mặt khác của kết cấu cầu (trong đó có mặt đường dành cho người đi dưới cầu) mà có thể bị nước mưa phải thiết kế mái dốc ngang không nhỏ hơn 2%, đối với các mặt ba-lát của các cầu đường sắt – không được nhỏ hơn 3%.

Dốc dọc trên mặt cầu đường ô tô và cầu thành phố cần thiết kế không nhỏ hơn 0,5%. Trong trường hợp độ dốc dọc lớn hơn 1% cho phép thiết kế giảm bớt độ dốc ngang với điều kiện góc tổng hợp hình học không nhỏ hơn 2%.

Đối với các cầu đường sắt có các tâm ba lát bằng amiăng cần có nghiên cứu giải pháp thoát

nước cụ thể.

b) Nước trên mặt cầu cần được thiết kế tập trung vào các ông thoát nước hoặc đặt theo phương ngang cầu hoặc đặt theo phương dọc cầu. Ngoài trong trường hợp kết cấu áo đường của mặt đường được bảo vệ bới lớp phòng nước (ngoài lớp chống thấm nước trên bản bê tông mặt cầu), tất cả các trường hợp khác bắt buộc phải bố trí hệ thống các ống toát nước mặt cầu. Không cho phép xả nước mặt đường qua bản bộ bộ hành (dọc theo kết cấu nhịp) mà không có ống dẫn.

Cao độ đầu ống dẫn nước và miệng hố ga thu nước phải thấp hơn bề mặt cần thoát nước tối

thiểu 1cm.

123 Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố và Công trình Thủy