gãp phÇn ph©n tÝch ho¹t t¶i vμ t¸c ®éng

cña ho¹t t¶i «t« theo tiªu chuÈn

thiÕt kÕ cÇu (míi) 22TCN-272-01

TS. hoµng hµ

Bé m«n CÇu - HÇm - §H GTVT

Tãm t¾t: Bμi viÕt giíi thiÖu kÕt qu¶ ph©n tÝch t¸c ®éng do ho¹t t¶i «t« theo c¸c Tiªu chuÈn thiÕt kÕ cÇu 22TCN-272-01 (míi). Th«ng qua viÖc ®èi chiÕu víi Tiªu chuÈn AASHTO-96 vμ Quy tr×nh thiÕt kÕ cÇu vμ cèng theo tr¹ng th¸i giíi h¹n - 1979 nh»m môc ®Ých s¸ng tá c¸c kh¸i niÖm vμ c¸c th«ng sè cña ho¹t t¶i trong bμi to¸n thiÕt kÕ c¸c c«ng tr×nh cÇu.

SUMMARY: This article presents the results of an analysis of automobile liveload as per new standards for bridge design code 22TCN-272-01. A comparision of Standard 22TCN-272-01 with Standard AASHTO-90 and Process of designing bridges and culverts as per 22TCN-18-79 is to clarify concepts and specifications of liveload in bridge designing.

I. §Æt vÊn ®Ò

MÆc dï c¸c tµi liÖu kü thuËt chuyªn ngµnh cña c¸c n−íc kh¸c nhau ®Òu cã nh÷ng vÊn ®Ò kh¸c biÖt tïy theo kÕt qu¶ nghiªn cøu vµ quan ®iÓm kü thuËt cña tõng Quèc gia, nh−ng ®Òu dùa trªn nh÷ng nguyªn lý khoa häc phæ biÕn.

V× lý do trªn mµ mét trong nh÷ng ph−¬ng ph¸p tiÕp cËn gi¶n tiÖn lµ gi¶i thÝch ý nghÜa cña c¸c kh¸i niÖm, th«ng sè kü thuËt vµ ®èi chiÕu chóng víi c¸c kh¸i niÖm, th«ng sè t−¬ng øng trong Quy tr×nh thiÕt kÕ cÇu ®· ®−îc sö dông quen thuéc tõ tr−íc tíi nay ë n−íc ta (QT-1979).

“Tiªu chuÈn thiÕt kÕ cÇu 22 TCN - 272 - 01” ®−îc ban hµnh theo QuyÕt ®Þnh sè 2801/Q§ BGTVT ngµy 28/ 8/ 2001 cña Bé GTVT (trong bµi viÕt gäi t¾t lµ TC-2001) víi chØ dÉn ¸p dông kiÓm nghiÖm trong thêi gian 2 n¨m song cïng víi “Quy tr×nh thiÕt kÕ cÇu vµ cèng theo tr¹ng th¸i giíi h¹n 22 TCN-18-79” theo QuyÕt ®Þnh ban hµnh sè 2057/Q§/KT4 ngµy 19/9/1979 (gäi t¾t lµ QT-1979). Nh− vËy, trõ tr−êng hîp ®Æc biÖt, thêi ®iÓm ¸p dông chÝnh thøc Tiªu chuÈn thiÕt kÕ cÇu míi cßn kh«ng ®Çy mét n¨m n÷a ®· ®Æt ra yªu cÇu nhanh chãng n¾m b¾t néi dung cña tµi liÖu kü thuËt nªu trªn vµ ¸p dông chóng trong c«ng t¸c thiÕt kÕ cÇu. ThiÕt kÕ cÇu lµ mét trong nh÷ng vÊn ®Ò phøc t¹p bao hµm nhiÒu néi dung, trong khu«n khæ bµi viÕt nµy xin giíi thiÖu mét vµi nghiªn cøu cho phÇn ho¹t t¶i vµ t¸c ®éng cña ho¹t t¶i thiÕt kÕ.

II. triÕt lý tæng qu¸t vÒ thiÕt kÕ cÇu

cña Tiªu chuÈn míi

2.1. Môc ®Ých thiÕt kÕ

C¸c ph©n tÝch vµ tÝnh to¸n thiÕt kÕ cÇu h−íng c¸c môc tiªu chÝnh d−íi ®©y: ViÖc biªn so¹n Tiªu chuÈn thiÕt kÕ cÇu míi TC-2001 cã c¬ së lµ Tiªu chuÈn AASHTO-LRFD- 98 cña Hoa kú xuÊt ph¸t tõ yªu cÇu thèng nhÊt ho¸ quy ph¹m ngµnh vµ ®Ó phï hîp th«ng lÖ quèc tÕ hiÖn nay. Tuy nhiªn viÖc n¾m b¾t ý t−ëng vµ vËn dông mét tµi liÖu kü thuËt míi trong ph¹m vi réng th−êng cÇn qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi nhÊt ®Þnh.

− Lùc ly t©m: Lùc do xe chuyÓn h−íng di + An toµn cho ng−êi vµ ph−¬ng tiÖn giao th«ng lµ tr¸ch nhiÖm cña c¸c kü s− cÇu. ®éng trªn ®−êng cong

− Lµn xe thiÕt kÕ: Lµn xe quy −íc ®Æt theo chiÒu ngang trªn chiÒu réng lµn xe ch¹y

− Lùc xung kÝch: PhÇn lùc t¨ng thªm ®Ó xÐt ®Õn t−¬ng t¸c ®éng lùc gi÷a cÇu vµ xe cé ®i l¹i. + §¸p øng yªu cÇu khai th¸c vÒ c¸c mÆt chñ yÕu: ®é bÒn, dÔ kiÓm tra, thuËn lîi duy tu, th«ng xe thuËn tiÖn, c¸c tiÖn Ých c«ng céng kh¸c (nh− t¶i èng dÉn n−íc, ®−êng ®iÖn...), ®é cøng (kh¶ n¨ng chèng biÕn d¹ng), xÐt ®Õn kh¶ n¨ng më réng cÇu trong t−¬ng lai. − Cùc h¹n: Tèi ®a hay tèi thiÓu. + Kh¶ n¨ng thi c«ng.

+ TÝnh kinh tÕ.

− T¶i träng th−êng xuyªn: T¶i träng vµ lùc kh«ng ®æi hoÆc gi¶ thiÕt kh«ng ®æi khi hoµn thµnh viÖc x©y dùng. + Mü quan cÇu.

Ngoµi c¸c tÝnh n¨ng sö dông th«ng th−êng, c«ng tr×nh cÇu cßn cã yªu cÇu nh− mét c«ng tr×nh kiÕn tróc vµ lµm ®Ñp c¶nh quan ë vÞ trÝ ®−îc x©y dùng. − MÆt ¶nh h−ëng: Mét mÆt liªn tôc hay rêi r¹c ®−îc vÏ øng víi cao ®é mÆt cÇu trong m« h×nh tÝnh to¸n mµ gi¸ trÞ t¹i mét ®iÓm cña nã nh©n víi t¶i träng t¸c dông th¼ng gãc víi mÆt cÇu sÏ ®−îc øng lùc.

2.2. TriÕt lý thiÕt kÕ tæng qu¸t

Cô thÓ ho¸ môc ®Ých trªn b»ng hai kh¸i − Quy t¾c ®ßn bÈy: LÊy tæng m« men víi mét ®iÓm ®Ó t×m ph¶n lùc t¹i ®iÓm thø hai. niÖm:

− T¶i träng: HiÖu øng cña gia tèc bao gåm gia tèc träng tr−êng, biÕn d¹ng c−ìng bøc hay ®æi thÓ tÝch.

+ Tr¹ng th¸i giíi h¹n: t×nh huèng nguy hiÓm ®Æc tr−ng dù kiÕn cã thÓ x¶y ra cho kÕt cÊu. Khi v−ît qua tr¹ng th¸i giíi h¹n ngõng tháa m·n yªu cÇu thiÕt kÕ. C¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n ®−îc coi ngang nhau.

− Xe ®−îc phÐp: Xe bÊt kú ®−îc phÐp ®i lµ xe bÞ h¹n chÕ mét c¸ch nµo ®ã vÒ träng l−îng hoÆc vÒ kÝch th−íc cña chóng.

+ §iÒu kiÖn ®¶m b¶o an toµn: ®èi víi mäi tr¹ng th¸i giíi h¹n ph¶i tho¶ m·n bÊt ph−¬ng tr×nh:

Φ≤

=

Q

R

R

γη i

i

i

n

r

− BÒ réng lßng ®−êng, bÒ réng phÇn xe ch¹y: Kho¶ng tÞnh kh«ng gi÷a c¸c rµo ch¾n hoÆc ®¸ vØa (1.3.2.1-1)

∑

− Xe t¶i trôc: Xe cã hai trôc ®Æt s¸t nhau (c¸ch nhau 1,2 m theo ph−¬ng däc cÇu)

− B¸nh xe: Mét hoÆc hai b¸nh lèp ë ®Çu víi ý nghÜa tæng c¸c t¸c ®éng cã thÓ x¶y ra trong t×nh huèng cô thÓ ®Òu ph¶i nhá h¬n søc kh¸ng cña kÕt cÊu ®−îc thiÕt kÕ. mét trôc xe. + Tuæi thä thiÕt kÕ: cña c¸c c«ng tr×nh cÇu lµ 100 n¨m − D∙y b¸nh xe: Mét nhãm b¸nh xe ®−îc xÕp theo chiÒu ngang hoÆc chiÒu däc.

III. Ho¹t t¶i vμ c¸c hÖ sè t¶i träng liªn 3.2. C¸c ký hiÖu vμ tªn t¶i träng liªn quan quan ®Õn ho¹t t¶i − BR: Lùc h·m xe

3.1. C¸c ®Þnh nghÜa − b: HÖ sè lùc h·m − §¬n vÞ trôc xe: Trôc ®¬n hay trôc ®«i − b: Tæng chiÒu réng cÇu (mm)

− C: HÖ sè dïng ®Ó tÝnh lùc ly t©m

− CE: lùc ly t©m Kho¶ng c¸ch gi÷a hai trôc sau cña xe t¶i thiÕt kÕ ®−îc phÐp thay ®æi tõ 4,3 m ®Õn 9,0 m sao cho t¹o ra ®−îc øng lùc cùc trÞ. − IM: Lùc xung kÝch

− LL: ho¹t t¶i xe Ngoµi träng t¶i kho¶ng 33,24 T t¸c ®éng cña xe t¶i thiÕt kÕ cßn tÝnh thªm phÇn phô t¶i xung kÝch lÊy theo b¶ng 3-6-2-1-1 − PL: t¶i träng ng−êi ®i 3.3.1.2. Xe hai trôc thiÕt kÕ − m: HÖ sè lµn xe (3-6-1-1-2)

− P: t¶i träng b¸nh tËp trung (N), t¶i träng (N) (3-6-1-2-5) (3-11-6-1) CÊu t¹o, kÝch th−íc, tæng träng l−îng, ph©n phèi träng lùc trªn c¸c trôc cña xe hai trôc thiÕt kÕ tr×nh bµy trªn h×nh 2.

− q

s: t¶i träng t¸c dông lín nhÊt (MPa)

(3-11-6-1)

− γi: hÖ sè t¶i träng (3-4-1) cã thÓ hiÓu nh− hÖ sè v−ît t¶i

H×nh 2

− γEQ: hÖ sè t¶i träng ®èi víi ho¹t t¶i t¸c dông ®ång thêi víi ®éng ®Êt (3-4-1)

− WL: t¶i träng giã lªn ho¹t t¶i − ý nghÜa cña xe hai trôc thiÕt kÕ bao hµm c¸c lo¹i xe qu©n sù, t−¬ng tù nh− xe b¸nh nÆng XB -80 trong QT-1979.

3.3. Ho¹t t¶i xe «t« thiÕt kÕ − Lùc xung kÝch cña xe hai trôc thiÕt kÕ lÊy nh− xe t¶i thiÕt kÕ. 3.3.1. C¸c thµnh phÇn ho¹t t¶i thiÕt kÕ 3.3.1.3. T¶i träng lμn thiÕt kÕ Ho¹t t¶i xe «t« thiÕt kÕ theo TC-2001 ®−îc ®Æt tªn lµ HL-93 gåm mét tæ hîp cña:

− Xe t¶i thiÕt kÕ hoÆc xe hai trôc thiÕt kÕ

− T¶i träng lµn thiÕt kÕ. − T¶i träng lµn thiÕt kÕ lµ mét lµn t¶i träng ph©n bè ®Òu cã c−êng ®é q = 9,3 N/mm = 0,948 T/m däc theo chiÒu dµi ®Æt t¶i. Theo ph−¬ng ngang t¶i träng lµn ®−îc coi lµ ph©n bè ®Òu trªn chiÒu réng 3,0 m.

− Kh«ng tÝnh hÖ sè xung kÝch ®èi víi t¶i träng lµn. Hai thµnh phÇn trªn ®−îc bè trÝ chång lªn nhau theo nguyªn t¾c t¹o ra øng lùc lín nhÊt khi ®−a vµo tÝnh to¸n thiÕt kÕ c«ng tr×nh.

3.3.1.1. Xe t¶i thiÕt kÕ

B¶ng 3.6.2.1.1 Lùc xung kÝch IM

IM 75%

CÊu kiÖn Mèi nèi b¶n mÆt cÇu - Khi tÝnh theo tÊt c¶ c¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n TÊt c¶ c¸c cÊu kiÖn kh¸c - Tr¹ng th¸i giíi h¹n mái vµ ®øt gÉy - TÊt c¶ c¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n kh¸c

15% 25%

a)

b)

CÊu t¹o, kÝch th−íc, tæng träng l−îng, ph©n phèi träng lùc trªn c¸c trôc cña xe t¶i thiÕt kÕ tr×nh bµy trªn h×nh 1 a.

H×nh 1.

3.3.2. C¸c vÊn ®Ò cÇn l−u ý vÒ ho¹t t¶i theo TC-2001

QT-1979 dïng quan niÖm hÖ sè xung kÝch, chØ ®−a vµo mét sè tæ hîp vµ trong nhiÒu t×nh huèng cã trÞ sè b»ng 1,0 (¶nh h−ëng cña t¸c ®éng xung kÝch coi nh− b»ng kh«ng).

- Kh¸c víi QT-1979, trong TC-2001 kh«ng ®−a vµo kh¸i niÖm ®oµn xe t¶i tiªu chuÈn gåm c¸c xe nèi ®u«i nhau theo cù ly quy ®Þnh. ViÖc xÐt tíi t×nh huèng ®oµn xe di ®éng trªn cÇu ®−îc thay thÕ b»ng mét xe t¶i thiÕt kÕ 33,24 T (hoÆc xe hai trôc thiÕt kÕ 22,42T) céng t¸c dông víi t¶i träng lµn.

=

μ+

S

1(

S )

h

t h

+=μ+

1(

35.01)

CÇn l−u ý thªm lµ hiÖu øng xung kÝch theo QT-1979 ®−îc tÝnh to¸n kh¸ phøc t¹p víi nhiÒu lo¹i c«ng thøc phô thuéc vµo lo¹i t¶i träng, chiÒu dµi nhÞp, vËt liÖu kÕt cÊu, d¹ng kÕt cÊu... TC-2001 dïng thèng nhÊt mét c¸ch tÝnh lµ lÊy theo tû lÖ %. Tuy nhiªn nÕu chó ý tíi lùc xung kÝch kh«ng ®−a vµo t¶i träng lµn, khi nhÞp cµng dµi th× phÇn ¶nh h−ëng cña t¶i träng lµn trong hiÖu øng chung cña ho¹t t¶i (xe thiÕt kÕ + lµn) cµng lín v× vËy thùc tÕ phÇn hiÖu øng do lùc xung kÝch còng cã xu thÕ gi¶m dÇn theo chiÒu dµi nhÞp. §Ó tiÖn so s¸nh cã thÓ biÓu diÔn t¸c dông ®éng lùc cña ho¹t t¶i tÝnh theo TC-2001 d−íi d¹ng ®−a thªm vµo hÖ sè xung kÝch (1 + μ) t−¬ng tù nh− c¸ch tÝnh cña QT- 1979 nh− sau:

50 +

70

L

víi - ý nghÜa cña t¶i träng lµn thÓ hiÖn t¸c dông cña cña ®oµn xe thiÕt kÕ. CÇn chó ý sù kh¸c biÖt víi QT-1979 ®oµn xe tiªu chuÈn víi c¸c t¶i träng trôc cã thÓ quy ®æi thµnh c¸c t¶i träng r¶i ®Òu t−¬ng ®−¬ng: ®èi víi nhÞp cµng dµi tøc lµ chiÒu dµi ®oµn xe cµng dµi dÉn ®Õn trÞ sè t¶i träng r¶i ®Òu t−¬ng ®−¬ng cµng gi¶m. Theo tiªu chuÈn míi trÞ sè t¶i träng lµn kh«ng thay ®æi theo chiÒu dµi nhÞp. TrÞ sè 0,948 T/m xÊp xØ t¶i träng r¶i ®Òu t−¬ng ®−¬ng cña ®oµn xe «t« H10 víi chiÒu dµi ®Æt t¶i L ≥ 100m cña QT-1979 lµ kh¸ nhá. Tuy nhiªn ®Ó bï vµo trÞ sè kh«ng lín cña t¶i träng lµn l¹i ®−a vµo thªm vµo c¸c trôc t¶i cña xe t¶i thiÕt kÕ hay xe hai trôc. trong ®ã:

hS

- hiÖu øng ®éng lùc do ho¹t t¶i HL-93

t

hS - hiÖu øng do ho¹t t¶i HL-93 t¸c ®éng ë

g©y ra;

tr¹ng th¸i tÜnh lªn kÕt cÊu.

1(

+=μ+ 1)

So víi c¸c phiªn b¶n cña AASHTO tr−íc ®©y cho tÝnh hoÆc c¸c t¶i träng trôc cña 1 xe t¶i hoÆc mét lµn t¶i cã thªm c¸c lùc tËp trung (KEL- Knife Edge Load). ViÖc dïng thªm t¶i träng trôc xe cïng víi lµn t¶i r¶i ®Òu trong TC-2001 cã ý nghÜa thay thÕ c¸c lùc tËp trung KEL cña t¶i träng lµn theo AASHTO-96. Nh− vËy cã thÓ thÊy hÖ sè ®éng lùc tÝnh theo tiªu chuÈn míi sÏ nhá h¬n tr−êng hîp tÝnh cho

λ+

15 5,37

50

, cÇu cÇu thÐp víi c«ng thøc

1(

+=μ+ 1)

λ+

70

vµ lín treo hay cÇu d©y v¨ng

h¬n trÞ sè tÝnh cho c¸c tr−êng hîp kh¸c cña QT-1979. Víi c¸c nhÞp ng¾n th× tæ hîp xe hai trôc kÕt hîp t¶i träng lµn khèng chÕ, víi c¸c nhÞp dµi tæ hîp xe t¶i thiÕt kÕ kÕt hîp t¶i t¶i träng lµn sÏ khèng chÕ. §iÒu nµy còng gièng nh− c¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n theo QT-1979 cho tæ hîp ®oµn xe «t« tiªu chuÈn H10, H13, H30 vµ xe b¸nh nÆng XB- 80 hay xe xÝch.

- Riªng ®èi víi tr−êng hîp ®Æt t¶i ®Ó tÝnh m« men ©m vµ ph¶n lùc gèi trô (cña dÇm liªn tôc) th× quy ®Þnh dïng hai xe t¶i thiÕt kÕ, ®Æt víi kho¶ng c¸ch tÜnh 15 m, trôc xe thèng nhÊt lÊy b»ng 4,3 m (®iÒu 3-6-1-3-1). T¸c ®éng cña ho¹t t¶i trong tr−êng hîp nµy chØ lÊy b»ng 90% hiÖu øng do hai xe t¶i thiÕt kÕ kÕt hîp víi t¶i träng lµn g©y ra. - VÒ t¸c ®éng xung kÝch cña ho¹t t¶i di ®éng TC-2001 dïng kh¸i niÖm lùc xung kÝch IM trong ®a sè tr−êng hîp lÊy thèng nhÊt b»ng 25% cho xe thiÕt kÕ (kh«ng phô thuéc chiÒu dµi nhÞp). Lùc xung kÝch ®−îc ®−a ngay vµo thµnh phÇn cña t¶i träng xe víi bÊt kú tæ hîp t¶i träng nµo cã xe t¶i hoÆc xe hai trôc (kÓ c¶ tÝnh mái). Kh¸c víi

3.3.3.3. §èi víi tæ hîp t¶i träng ®Ó tÝnh theo c¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n mái vμ ®øt g·y

- Khi lËp c¸c tæ hîp t¶i trong t−¬ng øng víi tÝnh theo tr¹ng th¸i giíi h¹n mái th× chØ dïng mét xe t¶i thiÕt kÕ cïng víi kho¶ng c¸ch gi÷a hai trôc nÆng lµ 9,00 m (kh«ng xÐt t¶i träng lµn).

e. HiÖu øng cña mét xe t¶i thiÕt kÕ (cã xung kÝch 15%) nh−ng víi kho¶ng c¸ch c¸c trôc nÆng lµ 9,0 m. Kh«ng xÐt t¶i träng lµn. 3.3.3. Tæ hîp lùc do c¸c xe thiÕt kÕ

Nh− vËy ho¹t t¶i HL-93 ®−îc biÓu diÔn d−íi 6 d¹ng tæ hîp a, b1, b2, c, d, e cã møc ®é t¸c ®éng kh¸c nhau.

Møc ®é t¸c ®éng lín nhÊt cña HL-93 qua Tæ hîp ho¹t t¶i xe HL-93 cho mét lµn xe ®¬n ®−îc tÝnh phô thuéc vµo c¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n nh− quy ®Þnh trong ®iÒu 1-3-2-2 cña TC-2001. Trong bµi to¸n thiÕt kÕ cÇu víi ho¹t t¶i cÇn chän trÞ sè lín nhÊt trong c¸c tæ hîp sau ®©y: kh¶o s¸t thö nghiÖm nh− sau:

- Lín h¬n HS-20-44 cña AASHTO-96 Ýt nhÊt 25%.

3.3.3.1. §èi víi tæ hîp t¶i träng ®Ó tÝnh theo c¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n c−êng ®é I,III, tr¹ng th¸i giíi h¹n ®Æc biÖt (va xe) vμ tr¹ng th¸i giíi h¹n sö dông (nh−ng kh«ng kÓ duyÖt vâng)

a. HiÖu øng cña xe hai trôc (cã xung kÝch 25%) tæ hîp víi hiÖu øng cña t¶i träng lµn thiÕt kÕ, hoÆc

- §oµn xe H30 còng lín h¬n HS20-44 cña AASHTO-96 25%. Nh− vËy cã thÓ coi HL-93 t−¬ng ®−¬ng ®oµn xe H30 (cã thÓ h×nh dung HL-93 nh− tæ hîp ®oµn xe H10 cã mét xe nÆng lµ xe t¶i thiÕt kÕ cña TC-2001).

b. HiÖu øng cña xe t¶i thiÕt kÕ (cã xung kÝch 25%) tæ hîp víi t¶i träng lµn thiÕt kÕ. Tuy nhiªn trÞ sè cña c¸c thµnh phÇn lùc trong tæ hîp nµy l¹i thay ®æi nh− sau: - Khi xÐt c¶ hÖ sè t¶i träng, hÖ sè xung kÝch vµ hÖ sè lµ xe th× HL-93 lín h¬n XB-80 khi tÝnh vÒ c−êng ®é.

b1. Th«ng th−êng (trõ tr−êng hîp b2 d−íi ®©y) chØ dïng 1 xe t¶i 33,24 T ®Æt t¹i vÞ trÝ bÊt lîi nhÊt víi cù ly gi÷a hai trôc sau thay ®æi tõ 4,3 ®Õn 9,0 m sao cho t¹o ®−îc øng lùc cùc trÞ kÕt hîp víi t¶i träng lµn.

- §èi víi c¸c ®−êng cÊp thÊp (cÊp IV vµ thÊp h¬n) lo¹i xe t¶i lín rÊt khã ®i l¹i nªn kh¶ n¨ng c¸c cÇu nhá trªn c¸c tuyÕn giao th«ng n«ng th«n chÞu t¸c ®éng cña HL-93 gÇn nh− kh«ng x¶y ra. V× vËy c¨n cø vµo kh¶ n¨ng th«ng qua c¸c lo¹i t¶i träng xe hai trôc nhÑ h¬n mµ ®Þnh tû lÖ nhá h¬n so víi HL-93:

- §oµn xe H10 b»ng kho¶ng 50% so víi HL-93. b2. Riªng cho tÝnh m« men vµ ph¶n lùc cho trô 1 gèi (trô cña dÇm liªn tôc) dïng hai xe t¶i thiÕt kÕ ®Æt c¸ch nhau 15 m, bá qua nh÷ng trôc kh«ng g©y hiÖu øng cùc ®¹i (trôc chiÕm sang phÇn §AH ng−îc dÊu). LÊy 90% hiÖu øng cña hai xe nªu trªn kÕt hîp víi 90% t¶i träng lµn. - §oµn xe H13 b»ng kho¶ng 65% so víi HL-93.

3.3.4. Quy t¾c bè trÝ ho¹t t¶i trªn ®−êng So s¸nh c¸c tæ hîp t¶i a, b1 vµ b2 ®Ó t×m gi¸ trÞ cùc ®¹i dïng ®Ó tÝnh to¸n theo c¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n t−¬ng øng. ¶nh h−ëng 3.3.3.2. §èi víi tæ hîp t¶i träng tÝnh theo c¸c tr¹ng th¸i giíi sö dông vÒ ®é vâng

c. HiÖu øng cña mét xe t¶i thiÕt kÕ (cã xung kÝch 25% - theo ®iÒu 2-5-2-6-2) hoÆc

• Trong ®iÒu 3.6.1.3.1 quy ®Þnh: “chiÒu dµi cña lµn xe thiÕt kÕ hoÆc mét phÇn cña nã g©y ra ¸p lùc lµn lín nhÊt ph¶i ®−îc chÊt t¶i träng lµn thiÕt kÕ”. Nh− vËy cã thÓ hiÓu t¶i träng lµn thiÕt kÕ sÏ ®−îc xÕp trªn ®−êng ¶nh h−ëng gièng nh− bè trÝ t¶i träng r¶i ®Òu t−¬ng ®−¬ng cña QT-1979. d. KÕt qu¶ tÝnh to¸n cña hiÖu øng cña 25% xe t¶i thiÕt kÕ (cã xÐt xung kÝch 25%) tæ hîp víi t¶i träng lµn thiÕt kÕ.

• Ngoµi ra c¸c tr−êng hîp xe t¶i ®¬n, xe t¶i ®«i (c¸ch nhau 15 m) hoÆc xe hai trôc ®−îc bè trÝ bÊt lîi trªn ®−êng ¶nh h−ëng nh− nguyªn t¾c xÕp ho¹t t¶i xe trùc tiÕp cña QT-1979 ®−îc xÕp chång lªn t¶i träng lµn. c) C¸c t¶i träng lµn vµ bÒ réng 3,0 m cña mçi lµn ph¶i ®Æt sao cho g©y ra øng lùc lín nhÊt. Xe t¶i thiÕt kÕ vµ xe hai b¸nh thiÕt kÕ (còng ph¶i bè trÝ sao cho g©y ra øng lùc lín nhÊt) vµ ph¶i bè trÝ trªn chiÒu ngang sao cho tim bÊt kú t¶i träng b¸nh xe nµo còng kh«ng gÇn h¬n: • Cã thÓ ph©n ra c¸c m« h×nh xÕp t¶i nh− + Khi thiÕt kÕ b¶n hÉng: 0,3 m tÝnh tõ mÐp sau: ®¸ vØa hay lan can + §èi víi kÕt cÊu nhÞp dÇm gi¶n ®¬n: bè trÝ + Khi thiÕt kÕ c¸c bé phËn kh¸c: 0,6 m tÝnh c¸c thµnh phÇn ho¹t t¶i nh− trªn h×nh 3a tõ mÐp lµn xe thiÕt kÕ:

d) Nh÷ng ®iÒu cÇn l−u ý:

+ §èi víi c¸c kÕt cÊu nhÞp cÇu khung, dÇm liªn tôc, cÇu d©y v¨ng... bè trÝ c¸c thµnh phÇn ho¹t t¶i nh− h×nh 3b.

1. ChiÒu réng cña lµn xe ®−îc quy ®Þnh lµ 3,5 m nh−ng chiÒu réng thiÕt kÕ cña xe t¶i ®Çu kÐo l¹i ghi lµ 3,6 m. §Ó gi¶i thÝch ®iÒu nµy cÇn chó ý:

H×nh 3. • NÕu theo quy ®Þnh cña ®iÓm (c) trªn ®©y chØ cÇn chiÒu réng mét lµn xe b»ng 3,0m gièng nh− c¸c phiªn b¶n cña AASHTO tr−íc ®©y v× xe t¶i ®Çu kÐo cña HL-93 gÇn gièng nh− HS-20-44. ChÝnh v× vËy mµ trong ®iÒu 3-6-1-1-1 quy ®Þnh: “lßng ®−êng tõ 6,00 ®Õn 7,20 m ph¶i cã 2 lµn xe thiÕt kÕ, mçi lµn b»ng mét nöa chiÒu réng cña lßng ®−êng”. Tuy nhiªn ®iÒu nµy kh«ng cã nghÜa chiÒu réng cÇu 9,0 m t−¬ng øng víi 3 lµn xe. Nh− vËy cÇu cho 2 lµn xe cã khæ xe ch¹y biÕn thiªn trong kho¶ng:

6,0 m ≤ K < 10,5 m 3.3.5. Bè trÝ ho¹t t¶i theo ph−¬ng ngang cÇu

• Kho¶ng c¸ch 3,60 m lµ chiÒu réng tèi ®a cã thÓ sö dông cho xe t¶i ®Çu kÐo nÕu quy ®Þnh nµy t¹o ra ®−îc øng lùc lín h¬n so víi kho¶ng c¸ch tèi thiÓu lµ 3,0 m.

a) Sè lµn xe thiÕt kÕ ®−îc coi lµ phÇn nguyªn cña tû sè W/ 3,50 m. Trong ®ã W lµ khæ cÇu. Nh− vËy khæ cÇu 10 m t−¬ng ®−¬ng víi 2 lµn xe vµ 10,5 m t−¬ng ®−¬ng víi 3 lµn xe...

2. Riªng ®èi víi tæ hîp t¶i träng tÝnh theo tr¹ng th¸i giíi h¹n mái chØ dïng mét xe t¶i thiÕt kÕ bÊt kÓ sè lµn xe.

b) Mçi lµn xe thiÕt kÕ ®−îc xem xÐt ph¶i ®−îc bè trÝ hoÆc xe t¶i thiÕt kÕ hoÆc xe hai trôc thiÕt kÕ chång víi t¶i träng lµn khi ¸p dông ®−îc. T¶i träng ®−îc gi¶ thiÕt chiÕm chiÒu réng 3,0 m theo chiÒu ngang cña 1 lµn xe thiÕt kÕ. 3. C¸c t¶i träng thµnh phÇn cña HL-93 chØ ®−îc phÐp xª dÞch nh− quy ®Þnh trªn ®©y trong ph¹m vi cña mçi lµn xe.

3.3.6. HÖ sè lµn xe

4. Theo nguyªn lý céng t¸c dông ®Ó t¹o ra øng lùc cùc trÞ träng t©m cña c¸c xe t¶i ®Çu kÐo vµ t©m cña t¶i träng lµn trong cïng mét lµn xe ph¶i trïng nhau. Nh− vËy cã thÓ suy ra c¸c t¶i träng lµn ph¶i ®Æt sao cho träng t©m theo ph−¬ng ngang cÇu cña t¶i träng lµn kh«ng gÇn h¬n:

+ Khi thiÕt kÕ b¶n hÉng: 1,2 m tÝnh tõ mÐp HÖ sè lµn xe cã ý nghÜa xÐt ®Õn x¸c suÊt x¶y ra kh«ng ®ång thêi cña c¸c lµn xe trªn cÇu ®−îc quy ®Þnh trong b¶ng 3-6-1-1-1-1. HÖ sè lµn xe ®−îc ®−a vµo sau khi tÝnh øng lùc cùc h¹n cña c¸c tæ hîp HL-93 trªn mçi lµn xe cña mÆt c¾t ngang. ®¸ vØa hay lan can

+ Khi thiÕt kÕ c¸c bé phËn kh¸c: 1,5 m tÝnh tõ mÐp lµn xe thiÕt kÕ. CÇn chó ý khi ¸p dông hÖ sè lµn ph¶i phï hîp víi ph−¬ng ph¸p ®−îc ¸p dông ®Ó tÝnh to¸n hÖ sè ph©n bè t¶i träng ë phÇn 4-6-2-3, 4-6-2-3 vµ 6-2-2-2-d. 5. VÝ dô cho tr−êng hîp cÇu 2 lµn xe thÓ

B¶ng 3-6-1-1-2-1

HÖ sè lμn xe

Sè lµn chÊt t¶i

HÖ sè lµn (m)

1, 20

1

1, 00

2

0, 85

3

0, 65

>3

hiÖn trªn h×nh 4.

H×nh 4. 3.3.7. HÖ sè t¶i träng vµ hÖ sè ®iÒu chØnh t¶i träng cña ho¹t t¶i

3.3.7.1. HÖ sè t¶i träng γ (cã ý nghÜa nh− v−ît t¶i cña QT-1979) Ph©n tÝch cho cÇu 2 lµn xe th«ng dông ë n−íc ta víi c¸c khæ cÇu 6, 7, 8, 9, 10 m, c¸c t¶i träng xÕp lÖch t©m tèi ®a trªn mÆt c¾t ngang víi:

- kho¶ng gÇn nhÊt gi÷a hai lµn t¶i träng cña c¸c lµn xe

- kho¶ng c¸ch gÇn nhÊt gi÷a 2 trôc s¸t nhau cña c¸c xe t¶i ®Çu kÐo hoÆc xe hai trôc - HÖ sè nµy lÊy theo b¶ng 3-4-1-1 (trang 34). VÝ dô khi tÝnh theo tr¹ng th¸i giíi h¹n c−êng ®é I cho c¸c ho¹t t¶i xe «t« (LL), lùc ly t©m (CE), lùc h·m xe (BR), ng−êi ®i (LS) ®Òu thèng nhÊt lÊy b»ng 1,75 (QT-1979 lÊy b»ng 1,4).

i = 1,0.

- kho¶ng c¸ch trèng cßn l¹i cña mÆt c¾t ngang. - §èi víi c¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n kh¸c th× hÖ sè nµy biÕn ®æi theo. §èi víi tr¹ng th¸i giíi h¹n sö dông γ KÕt qu¶ ghi trong b¶ng 1. - CÇn chó ý tíi phÇn ghi chó cña b¶ng

B¶ng 1

VÞ trÝ lμn xe theo ph−¬ng ngang

cña cÇu 2 lμn xe thiÕt kÕ

Khæ cÇu

Kho¶ng c¸ch (m)

6

7

8

9

10

0

0,5

0,5

0,5

0,5

a

1,2

1,7

1,7

1,7

1,7

b

0

0,5

1,5

2,5

3,5

c

3-4-1-1 trong TC-2001. HÖ sè nµy cã thÓ gi¶m xuèng nÕu chñ ®Çu t− cã gi¶i ph¸p qu¶n lý b»ng giÊy phÐp qua cÇu th× lÊy b»ng 1,35. §èi víi kÕt cÊu thÐp ph¶i t¨ng lªn 1,3...

- Còng gièng nh− QT-1979 hÖ sè t¶i träng cã thÓ lÊy theo c¸c trÞ sè kh¸c nhau tïy theo lo¹i t¶i träng ®−a vµo trong tæ hîp g©y t¸c dông bÊt lîi hay kh«ng bÊt lîi ®èi víi kÕt cÊu hay bé phËn kÕt cÊu ®ang xÐt (b¶ng 2).

B¶ng 2

HÖ sè t¶i träng cña ho¹t t¶i HL-93

§èi t−îng kiÓm tra

C¸c hÖ sè t¶i träng chñ yÕu

Tæ hîp t¶i träng t−¬ng øng víi tr¹ng th¸i giíi h¹n

C−êng ®é I

Xe tiªu chuÈn trªn cÇu kh«ng cã giã

Ho¹t t¶i γ

L = 1,75

C−êng ®é II

Kh«ng cã xe tiªu chuÈn, giã tèc ®é qu¸ 25 m/s

T¶i träng giã γ

L = 1,40

C−êng ®é III

Xe tiªu chuÈn trªn cÇu cã giã víi tèc ®é 25 m/s

Ho¹t t¶i γL = 1,35 T¶i träng giã γL = 0,40

Ho¹t t¶i γ

L = 0,50

§Æc biÖt

KiÓm tra t¸c dông ®éng ®Êt, va xe, va x« tµu thuyÒn, t¸c dông dßng n−íc

T¶i ®Æc biÖt γL = 1,00

Ho¹t t¶i γ

L =1,00

Khai th¸c (sö dông b×nh th−êng)

KiÓm tra kh¶ n¨ng khai th¸c b×nh th−êng (®é vâng, bÒ réng vÕt nøt...)

T¶i träng giã γL =0,30

Mái

Ph¸ ho¹i mái vµ ®øt g·y

Ho¹t t¶i γ

L = 0,75

• TÇm quan träng khai th¸c cña cÇu ηI: chØ quy ®Þnh cho c¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n c−êng ®é vµ tr¹ng th¸i giíi h¹n ®Æc biÖt. HÖ sè tïy theo quyÕt ®Þnh cña chñ ®Çu t− ®¸nh gi¸ møc ®é khai th¸c cña cÇu.

ηηη=η IRD

i

víi c¸c gi¸ trÞ Trong tÝnh to¸n - HÖ sè t¶i träng theo quy tr×nh míi kh¸ lín, víi lêi gi¶i thÝch cã xÐt x¸c suÊt xuÊt hiÖn ®ång thêi nhiÒu t¶i träng ®· gi¶m bít b¨n kho¨n cho c¸c kü s− thiÕt kÕ khi cã t×nh huèng t¾c nghÏn giao th«ng trªn cÇu víi mËt ®é xe nÆng nhiÒu, cù ly xe gÇn s¸t nhau (kh«ng hoµn toµn gi÷ kho¶ng c¸ch nh− c¸c ®oµn xe tiªu chuÈn).

iη ®−îc cÊu thµnh d¹ng tÝch cña c¸c thµnh phÇn liªn quan ®Õn c¸c yÕu tè nªu trªn vµ ph¶i tháa m·n hai ®iÒu kiÖn:

- ViÖc quy ®Þnh hÖ sè t¶i träng trong thµnh phÇn thay ®æi theo tõng tr−êng hîp cô thÓ theo chØ dÉn ë ®iÒu 1-3-2-1. TC-2001 nãi chung râ rµng, dÔ vËn dông. HÖ sè 3.3.7.2. HÖ sè ®iÒu chØnh t¶i träng ηi

95,0

HÖ sè ®iÒu chØnh t¶i träng ηi lÊy theo ®iÒu

〉ηηη=η lRD

i

iγ :

≤

1

(a) 1-3-2. HÖ sè nµy cã ý nghÜa lµ xÐt ®Õn tÝnh dÎo, tÝnh d− vµ tÇm quan träng khai th¸c cña cÇu. §èi víi c¸c t¶i träng dïng gi¸ trÞ cùc ®¹i cña hÖ sè t¶i träng

=η i

1 ηηη lRD

(b)

iη

• TÝnh dÎo ηD: ®−îc hiÓu lµ tÝnh mÒm dÎo vµ dÔ biÕn d¹ng cña kÕt cÊu. §©y lµ kh¸i niÖm c¨n cø vµ lý thuyÕt ph©n tÝch kÕt cÊu ®Ó xÐt tíi tr¹ng th¸i lµm viÖc kh¸c nhau khi ®é cøng cña kÕt cÊu thay ®æi. HÖ sè ®iÒu chØnh t¶i träng cã thÓ chÊp

nhËn c¸c gi¸ trÞ sau:

• Trõ tr¹ng th¸i giíi h¹n vÒ mÆt c−êng ®é (I, II vµ III) c¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n kh¸c ®Òu cã:

ηD = ηR = ηl = 1

↔ ηi = 1. • TÝnh d− ηR: xÐt tíi ¶nh h−ëng cña c¸c bé phËn cÊu t¹o mµ sù h− háng cña chóng kh«ng dÉn ®Õn sù ph¸ ho¹i cña c«ng tr×nh. VÝ dô kÕt cÊu nhÞp dÇm liªn tôc cã tÝnh d− v× sù ph¸ ho¹i cña mét nhÞp kh«ng dÉn tíi sù ph¸ ho¹i hoµn toµn c«ng tr×nh...

• NÕu chØ tÝnh riªng cho ho¹t t¶i kh«ng xÐt tr¹ng th¸i giíi h¹n c−êng ®é II

• Khi tæ hîp c¸c t¶i träng ®Ó tÝnh theo tr¹ng th¸i giíi h¹n c−êng ®é thø I vµ thø III, nÕu lµ c¸c kÕt cÊu th«ng th−êng vµ c¸c chi tiÕt theo TC - 2001, møc d− th«ng th−êng vµ c¸c cÇu ®iÓn h×nh ®Òu lÊy trÞ sè:

ηD = ηR = ηl = 1

↔ ηi = 1.

thµnh phÇn ho¹t t¶i trong tæ hîp chÊp nhËn

iη

• Theo tr¹ng th¸i giíi h¹n c−êng ®é I cã iγ sÏ ®−îc tÝnh theo c«ng thøc (b). C¸c cùc ®¹i

tham sè chØ chÊp nhËn c¸c trÞ sè 1.05, 1.00 vµ 0.95

〉ηηη=η

95,0 lRD

i

• C¸c tr−êng hîp kh¸c:

IV. KÕt luËn

Ho¹t t¶i xe thiÕt kÕ vµ t¸c ®éng cña ho¹t theo Tiªu chuÈn thiÕt kÕ cÇu míi (22TCN-272- 01) cã nhiÒu ®iÓm kh¸c biÖt vÒ thµnh phÇn, h×nh thøc thÓ hiÖn, trÞ sè t¸c ®éng tÝnh to¸n so víi QT-1979.

§Ó cã thÓ ph©n tÝch ®Çy ®ñ t¸c ®éng cña ho¹t t¶i trong tÝnh to¸n thiÕt kÕ c¸c c«ng tr×nh cÇu c¸c kü s− vµ sinh viªn ngµnh cÇu cÇn nhanh chãng tiÕp cËn Tiªu chuÈn míi.

Tµi liÖu tham kh¶o

[1] Quy tr×nh thiÕt kÕ cÇu vµ cèng theo c¸c tr¹ng th¸i

giíi h¹n 22TCN-18-79.

[2]. Tiªu chuÈn thiÕt kÕ cÇu 22TCN-272-01

[3]. Tiªu chuÈn AASHTO-96 (Hoa Kú) (cid:161)

Trong qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi, cÇn cã sù tÝnh to¸n ®èi chiÕu TC-2001 víi QT-1979 ®Ó ®¸nh gi¸ møc ®é t¸c ®éng lµm c¬ së cho qu¸ tr×nh ph©n tÝch ®Çy ®ñ vµ thËn träng hiÖu øng cña ho¹t t¶i cho c¸c bé phËn cña kÕt cÊu cÇu.