So sánh tải trọng giữa quy trình AASHTO –’96 và JSHB –’96

So sánh tải trọng giữa quy trình AASHTO –’96 và JSHB –’96

Phụ lục B

so sánh tải trọng giữa qui trình AASHTO –’96 và JSHB –’96 96 và JSHB –’96 và JSHB –’96 96

I Khái quát chung

Các loại tải trọng qui định trong qui trình AASHTO –’96 và JSHB –’96 đợc biểu thị nh sau (Dới đây là so sánh giữa hai tiêu chuẩn tải trọng qui định trong hai qui trình trên.)

1 Tĩnh tải

2 Hoạt tải (Tải trọng đờng ô tô)

3 Tác động (lực xung kích)

4 Lực tác động trên phơng dọc

5 Lực ly tâm

6 Tải trọng đờng tàu điện

7 Tải trọng bộ hành

vào bó vỉa

vào lan can

8 Tải trọng do gió

9 Lực do nhiệt độ

10 Lực kháng nhổ

11 Lực do băng nổi trên các dòng chảy

và các vật trôi dạt

12 Đẩy nổi nớc

13 áp lực đất

14 Động đất

Các loại tải trọng chính (P)

1 Tĩnh tải (D)

2 Hoạt tải (L)

 Tải trọng đờng ô tô

 Tải trọng bộ hành

 Tải trọng đờng sắt

3 Tác động (I)

4 Lực dự ứng (P)

5 Tác động do từ biến bê tông (CR)

6 Tác động do co ngót bê tông (SH)

7 áp lực đất (E)

8 áp lực nớc (HP)

9 Đẩy nổi nớc (U)

Tải trọng phụ (S)

10 Tải trọng do gió (W)

11 Lực do nhiệt độ (T)

12 Động đất (E)

Tải trọng đặc biệt Tơng ứng với các loại tải trọng chính (PP)

13 Tải trọng do tuyết

14 Tác động do chuyển vị đất (GD)

15 Tác động do chuyển vị gối (SD)

16 áp lực sóng (WP)

17 Lực ly tâm

Tải trọng đặc biệt (PA)

18 Lực hãm (BK)

19 Các loại tải trọng và lực tác động tạm thời trong khi thi công (ER)

20 Lực va

 Xe tải

 Cây trôi  Tàu thuyền

II So sánh giữa từng loại tải trọng

1 Tĩnh tải

Bảng 1

(kgf/m3)

- 1 -

PC(dự ứng lực) 2,403 2,500

Ghi chú: Dòng để trống là không đợc qui định trong qui trình

2 Hoạt tải (Xe tải hoặc Tải trọng xe tải)

(1) Qui định về quá tải

 Tổ hợp tải trọng IA sẽ đợc áp dụng

nh là loại tải trọng nặng không thờng

xuyên đối với các loại tải trọng nhỏ

hơn của Hoạt tải H 20

Tổ hợp tải trọng IA

: D + 2 (L + I)n

Khi Giả thiết Hoạt tải là xe tải H

hoặc HS và chỉ xếp trên một

làn không trùng lặp với tải

trọng của các làn khác

 Qui định về quá tải này không áp

dụng cho các tấm bản mặt cầu xe

chạy và các sờn tăng cờng của các

kết cấu cầu octotrop (đẳng hớng)

(2) Làn xe

 Giả thiết tải trọng làn hoặc tải trọng

xe tải tiêu chuẩn chiếm một bề rộng

Hoạt tải bao gồm tải trọng xe (Tải trọng T, Tải trọng L ) tải trọng bộ hành và tải trọng đờng sắt, và các loại tải trọng này đợc phân ra thành hoạt tải A

và hoạt tải B để đáp ứng các điều kiện giao thông quá tải

(1) áp dụng

 áp dụng Hoạt tải B cho các cầu trên đờng cao tốc, các đờng trục chính của địa phơng và các mạng đờng bộ

 Các loại cầu khác sẽ đợc thiết kế theo hoạt tải

A hoặc B đã đợc lựa chọn cho thật thích hợp với điều kiện giao thông quá tải

(2) Hoạt tải B 1) Hoạt tải thiết kế dùng cho bản mặt cầu và các kết cấu sàn (Tải trọng trục)

i) Đối với phần đờng

- 2 -

Hình J-1 Tải trọng T

h ớng dọc

10 50

T ải trọ ng rải đều Tả i trọng tập trung

là 10 feet (3,048m)

 Làn xe thiết kế phải rộng 12 feet

(3,65m), là không gian của đờng xe

chạy trên cầu giữa hai bó vỉa

 Chỉ sử dụng một số nhuyên lần các

làn, nhng đờng rộng từ 20 đến 24

feet thì phải có hai làn xe thiết kế

 Các tải trọng sẽ đợc bố trí trong từng

làn xe, để tạo ra các ứng xuất tối đa

trong cấu kiện

(3) ứng dụng của hoạt tải

 Phải coi đơn vị tính toán làn xe là làn

tải trọng rộng 10 feet hoặc xe tải tiêu

chuẩn đơn chiếc, không xét phần lẻ

của bề rộng làn

 Trong thiết kế các nhịp liên tục, để xác

định mô men âm lớn nhất, Tải trọng làn

sẽ đợc hiệu chỉnh bằng cách bổ xung

thêm tải trọng tập trung thứ hai bằng

trọng lợng của tải trọng tập trung thứ

nhất và đặt trên nhịp bên cạnh tại vị trí

nào đó để tạo ra các ứng lực tối đa Còn

đối với mô men dơng lớn nhất, chỉ áp

dụng một tải trọng tập trung trên mỗi

làn

 Đối với cầu có nhiều làn xe, tỷ lệ sau sẽ

đợc áp dụng cho các loại hoạt tải xét về

xác xuất trùng lặp tải trọng lớn nhất

Một hoặc hai làn 100%

Ba làn 90%

Từ bốn làn trở lên 75%

 Tải trọng T sẽ đợc lấy nh trong Hình J-1

 Trên phơng dọc cầu chỉ có một tải trọng T, và trên phơng ngang sẽ tuỳ ý bố trí số tải trọng T tơng ứng Các tải trọng này đợc bố trí để tạo

ra các ứng xuất tối đa trong cấu kiện đang đợc xem xét

 Mép ngoài bánh xe đặt cách mặt bó vỉa

25 cm

 Giả thiết diện tích tiếp xúc của tải trọng bánh

xe là 20 cm trên phơng dọc và 50 cm trên

ph-ơng ngang

 Trong thiết kế của kết cấu sàn, các lực thiết kế

sẽ là trị số ứng suất tính toán do tải trọng T gây ra và ứng suất này đợc nhân thêm hệ số nêu trong Bảng.J-1 Tuy nhiên, các hệ số này không đợc vợt quá 1,5

 Trong thiết kế của kết cấu sàn cầu với nhịp cực dài, sẽ áp dụng tải tronng nào tạo ứng suất lớn hơn trong số tải trọng T hoặc tải trọng L

Hình J-1 Tải trọng T

Bảng J-1: Hệ số dùng cho thiết kế kết cấu sàn

ii) Đối với làn bộ hành

 Tải trọng rải đều 500 kgf/m2 bố trí trên làn bộ hành là nh là tải trọng ngời đi bộ

iii) Đối với không gian đờng sắt

 Bố trí tải trọng đờng sắt hoặc tải trọng T, để tạo ra các ứng xuất tối đa trong cấu kiện đang

đợc xem xét

 Khi áp dụng tải trọng đờng sắt, sẽ bố trí số l-ợng toa xe tuỳ ý để tạo ra các ứng xuất tối đa trong cấu kiện đang đợc xem xét

 Tĩnh không và cờng độ tải trọng của toa xe sẽ phải tuân theo các tiêu chuẩn của nó

đoàn xe)

 Hoạt tải đờng ô tô bao gồm tải trọng Dầm chính đợc thiết kế theo các hoạt tải sau

- 3 -

L: Chiều dài nhịp của

4267

xe tải tiêu chuẩn hoặc tải trọng làn

t-ơng đt-ơng với tải trọng đoàn xe

tải trọng H và tải trọng HS cũng đợc

bổ sung cho hoạt tải đờng

 Tải trọng làn đợc biểu thị trong Hình

A-1

Hình A-1 : Tải trọng làn

i)  Trên phần xe chạy, tải trọng L, bao gồm 2 loại tải trọng rải đều, p1 and p2 nh trong Hình J-2

và bảng J-2, sẽ đợc bố trí trên phần đờng thiết

kế, và p1 là loại duy nhất sẽ đợc bố trí trên từng cầu

 Tải trọng p1 và p2 đợc xác định là tải trọng chính sẽ đợc bố trí trên phần đờng thiết kế rộng 5,5 m và tải trọng p1/2 và p2/2đợc xác định là tải trọng phụ sẽ đợc bố trí trên phần đờng còn lại, để tạo ra các ứng xuất tối đa trong cấu kiện

đang đợc xem xét

 Tuy nhiên, đối với kết cấu sàn với nhịp cực dài, tải trọng T hoặc tải trọng L, tải trọng nào tạo ứng xuất lớn hơn sẽ đợc áp dụng

2.2 Tải trọng trục

a) H20-44, H15-44

b) HS20-44 HS15-44

 Nếu tải trọng T đợc áp dụng trong thiết kế, sẽ bố trí trên phơng ngang hai tải trọng T, khi bố trí nhiều hơn hai tải trọng T, các cờng độ tải trọng này sẽ giảm đi 0,5 so với tải trọng T Các lực thiết kế sẽ là trị số gây ra và ứng suất này đợc nhân thêm hệ số cho trong bảng J-1

Tuy nhiên, các hệ số của nó không đợc vợt quá 1.5

 Trong dầm Gerber, chiều dài nhịp sẽ là (L) sẽ là L1 dùng cho nhịp liền và L2 dùng cho nhịp đúc hẫng nh trong Hình J-3

Hình J-2 Tải trọng L

- 4 -

Tải trọng tập trung

(LBS)

Tải trọng rải

đều (LBS/đơn vị chiều dài)

H20-44

(1.488tf/m) H15-44

H20-44

H15-44

Bảng J-2: Tải trọng L

Hình J-4: Chiều dài nhịp (L) trong dầm ii) Tải trọng rải đều biểu thị trong Bảng J-3, sẽ đợc

bố trí trên làn bộ hành nh là tải trọng ngời đi bộ

Bảng J-3 Tải trọng bộ hành

iii)  Sẽ bố trí tải trọng đờng sắt hoặc tải trọng

T, để tạo ra các ứng xuất tối đa trong cấu kiện đang đợc xem xét

 Khi áp dụng tải trọng đờng sắt, sẽ bố trí

số lợng toa xe tuỳ ý và tĩnh không cờng độ tải trọng của xe sẽ phải tuân theo các tiêu chuẩn của nó

 Tải trọng L không cần phải bố trí ở gần khu vực giao thông

3) Hoạt tải thiết kế dùng cho kết cấu phần dới khi thiết kế kết cấu phần dới, hoạt tải chất trên kết cấu phần trên thờng sẽ là các tải trọng nh đợc qui

định trong mục 2) của phụ lục này

(3) Hoạt tải A

 Có thể áp dụng các tiêu chuẩn dùng cho hoạt tải

B đối với hoạt tải A Tuy nhiên, hoạt tải thiết kế dùng cho dầm chính phải áp dụng hoạt tải A lấy trong Bảng J-2

3 Công thức tính tác động (lực xung)

125

50







L

Nhịp L:

(a) Đối với cácsàn thuộc phần xe chạy: là

chiều dài nhịp thiết kế

Bảng J-3: Công thức tính tác động (L: m)

- 5 -

Tải trọng bộ hành

trục

50+L

20 50+L Cầu bê tông cốt

20+L

20 50+L Cầu bê tông dự

ứng lực (P.C)

10 25+L

20 50+L

L: bộ

Chiều dài nhịp:

Tải trọng bộ hành

(b) Đối với các cấu kiện ngang

là chiều dài nhịp giữa tim các cấu kiện

gối

(c) Để tính mô men do xe tải

chiều dài nhịp

đối với cánh hẫng là khoảng cách từ tâm

của mô men đến trục xa nhất

(d) Đối với lực cắt do xe tải

chiều dài phần chất tải trên nhịp là

khoảng cách từ điểm đang xem xét đến vị

trí có phản lực gối lớn nhất

Với cánh hẫng dùng 30% tác động xung

kích

(e) Đối với nhịp liên tục

 Khi tính mô men dơng: chiều dài L là

chiều dài nhịp đang xem xét

 Khi tính mô nem ân: chiều dài L là trung

bình cộng của hai nhịp cất tải cạnh nhau

*1 Đối với cầu dây văng nhiều nhịp hoặc cầu dây văng nhịp lớn, chiều dài nhịp dùng để xác định tác động xung kích phải đợc nghiên cứu riêng biệt Vì theo giả thiết

đơn giản nêu trên khi điểm gối cáp dây văng không dịch chuyển, tác động xung kích sẽ vợt quá dự tính

4 Các lực dọc

L.F= 0.05 x Tải trọng(Rải đều+Tập trung)

dùng cho các mô men

* 1 không xét Tác động

* 2 có xét hệ số triết giảm khi có nhiều làn

5 Các lực ly tâm

- 6 -

C =

6.68.S2

R

C: Lực ly tâm tính theo phần trăm của hoạt tải

không xét thêm tác động

S: Tốc độ thiết kế tính theo dặm/giờ

R: Bán kính của đờng cong tính theo feet

Lực ly tâm (CF) sẽ đợc xem xét đối với các tải trọng đờng tàu điện Lực ly tâm (CF) có thể không cần phải xem xét đến đối với các loại tải trọng đờng ô tô

6 Tải trọng bộ hành

(1) Sàn đỡ làn bộ hành, dầm dọc, các cấu kiện

đỡ trực tiếp - 85 1b/ft2 = 0.415tf/m2

(2) Dầm, dàn, Vòm, các cấu kiện khác

0~7m.6 0.415tf/m2

7m.9~30m.5 0.293tf/m2























50

281 , 3 55 464 , 4 146 , 0

L

L: chiều dài chất tải tính bằng mét

W: bề rộng của làn bộ hành tính bằng m

(3) Cầu phục vụ ngời đi bộ và đi xe đạp

0.415 tf/m2

Tham khảo phần Hoạt tải trong các mục (2), 1), ii) và (2), 2), ii

7 Tải trọng gió

(1) Khái quát

= 44.7 m/s

 Tỉ lệ hiệu chỉnh cho nhóm II và V

(Tốc độ gió thiết kế) 2

(Tốc độ gió cơ bản)2

(2) Kết cấu phần trên

1) Nhóm II và V

 Các dàn và vòm - 366 kg/m2

Tổng lực nhỏ nhất - 446 kg/m theo hớng gió

233 kg/m theo phía khuất gió

 Dầm và xà -244 kg/m2

2) Nhóm III và VI

70% của nhóm II và V

 Tải trọng gió vào hoạt tải

(149 kg/m, 1.8 m trên mặt cầu)

(3) Kết cấu phần dới

1) Các lực từ kết cấu phần trên

 Nhóm II và V

(Đơn vị: Kg/m2)

(1) Khái quát

 Tốc độ gió thiết kế = 40m/s (2) Kết cấu phần trên

1) Dầm chữ I 2)

B: Chiều rộng của cầu: (m) D: Xem hình dới đây: (m)

Rào chắn bê tông Rào chắn thép 3) Dàn

 Tổng quát Các lực dới đây tác dụng lên diện tích thẳng

đứng có hiệu trên hớng gió

(kgf/m2)

 Loại tiêu chuẩn Các lực dới đây có thể tác dụng lên thanh

- 7 -

600

Góc hớng

cầu

Phơng dọc

cầu

Phơng dọc cầu

Góc hớng gió

 Nhóm III và VI

70% của nhóm II và V

 Tải trọng gió vào hoạt tải (xem bảng dới

đây)

mạ phía hớng gió

(kgf/m)

Trong đó 7h40 D: Bề dày của sàn cầu (m) (xem hình dới

đây) h: Chiều cao thanh mạ (m)

: Khoảng cách giữa tâm của thanh mạ trên và thanh mạ dới (m)

Tải trọng này tác động tại điểm cách mặt cầu

1,8m

 đối với dầm thông thờng và cầu bản (nhịp

dài tối đa 38.1 m)

 W (tải trọng gió vào kết cấu)

244kg/m2 cho phơng ngang

59kg/m2 cho phơng dọc

tác dụng đồng thời hai lực trên

 WL (tải trọng gió vào hoạt tải)

149kg/m cho phơng ngang

60kg/m cho phơng dọc

tác dụng đồng thời hai lực trên

2) Các lực tác dụng trực tiếp lên kết cấu phần

dới

 Lực gió theo phơng ngang và phơng dọc là

195 kg/m2

 Đối với hớng gió có góc nghiêng giả định,

lực này đợc phân tích thành các thành phần

vuông góc

 Tải trọng này sẽ tác dụng đồng thời với tải

trọng gió từ kết cấu phần trên

(4) Các lực lật

 Nhóm các tải trọng gió II, III,V, và VI tác

dụng gây lực lật

 Trên hớng gió tác dụng một lực gió hớng lên

đặt tại điểm ở 1/4 bề rộng phơng ngang kết

cấu phần trên

 Lực hớng lên tác động lên bản mặt cầu và

khu vực dành cho ngời đi bộ

48 kg/m2 cho nhóm II và V

29 kg/m2 cho nhóm III và VI

(Dàn chạy trên) (Dàn rỗng)

Nếu dùng rào chắn sắt, nên giảm D theo (2) và 1).

3) Cầu khác

 Có thể áp dụng mục 1) và 2) cho tải trọng gió tuỳ theo hình dạng của mặt cắt

 Trừ những trờng hợp trên, tải trọng gió đợc thể hiện trong bảng sau

(kgf/m2)

4) Cầu dầm các phiến nằm song song

Hệ số hiệu chỉnh đợc thể hiện trong bảng

d-ới đây có thể đợc áp dụng gió thông thờng

đối với dầm phẳng (xem 1)

Hệ số hiệu chỉnh

- 8 -

Hình dạng

Kết cấu

0.5B2<Sh1.5B

- 9 -

Có thể áp dụng chỉ số hiệu chỉnh trên cho Sh  1.5 B1 và Sv2.5 D1

Sh và Sv đợc thể hiện dới đây

(3) Kết cấu phần dới

*1 Tác dụng các lực nêu trên theo phơng dọc

và phơng ngang nh lực nằm ngang

*2 không tác dụng đồng thời các lực trên theo hai hớng

8 Các lực tác động do nhiệt

- 10 -

Thang nhiệt đợc khái quát nh sau:

(1) Kết cấu kim loại

(2) Kết cấu bê tông

(1) Thông thờng nhiệt độ tham khảo thiết kế là +200 Tuy nhiên, áp dụng cho vùng khí hậu lạnh là +100

(2) Thang nhiệt độ cho thiết kế kết cấu 1) Kết cấu thép

 Biến động nhiệt độ toàn bộ kết cấu Khí hậu ôn hoà: -100C ~ 500-C Khí hậu lạnh: - 300C~500C

 Sự chênh lệch nhiệt độ giữa các thành phần kết cấu hoặc trong một cấu kiện là 150C 2) Dầm tổ hợp

Sự chênh lệch nhiệt độ giữa bản mặt cầu bê tông và dầm kim loại là 100C

Giả định phân bố nhiệt độ trong bản mặt cầu

bê tông và dầm kim loại là rải

3) Kết cấu bê tông

 Sự thay đổi nhiệt độ đều của toàn bộ kết cấu với kích thớc tối thiểu là <70cm: 150C 70cm: 100C

 Sự chênh lệch nhiệt độ giữa bản mặt cầu và các thành phần khác là 50C và giả định phân

bố nhiệt đều cho từng thành phần

4) Thang nhiệt độ để tính toán dịch chuyển của gối di động

(4) Các hệ số giãn nở nhiệt 1) Thép cho kết cấu thép: 12x10-6 2) Bê tông và thép cho kết cấu bê tông :10x10-6 3) Bê tông và thép cho dầm tổ hợp : 12x10-6 4) Có thể bỏ qua tác động thay đổi nhiệt độ

đối với kết cấu dới nớc và dới mặt đất

- 11 -

Nhiệt độ tăng Nhiệt độgiảm

Khí hậu ôn

hoà 300F(16.70C) 400F(22.20C)

Khí hậu ôn

Cầu dự ứng lực và bê tông cốt thép thờng

Cầu

9 Lực nhô

 Tác dụng lực nhô lớn nhất vào liên kết giữa

kết cấu phần trên và kết cấu phần dới theo

một trong những điều kiện sau:

a) 100% lực nhô tính toán do bất kỳ tải trọng

nào hoặc tổ hợp tải trọng mà trong đó hoạt

tải cộng tác động xung kích đã đạt đợc tăng

lên 100%

b) 150% lực nhô tính toán tại mức tải trọng

khai thác

 Có thể áp dụng 150% ứng suất cơ bản cho

phép để thiết kế theo những điều kiện trên

 Gối thông thờng đợc thiết kế theo phản lực

âm lớn nhất nh sau:

Ru = 2 RL+I+RD

Ru = RD+RW trong đó

Ru: Lực phản lực âm trong thiết kế

RL+I: Lực phản lực âm lớn nhất do hoạt tải bao gồm tác động

RD: Phản lực âm do tĩnh tải

RW: Lực phản lực âm lớn nhất do tải trọng gió

10 áp lực dòng

(1) áp lực dòng vào trụ

Pavg=K(Vavg)2

trong đó

Pavg: áp lực dòng trung bình (1b/ft2)

Vavg: tốc độ trung bình của nớc (ft/s)

tính bằng cách chia lu tốc dòng chảy

cho lu lợng của lu vực

K: hằng số

1.4 cho các trụ tiết diện vuông

0.7 đối với trụ tròn

0.5 cho các trụ có tiết diện vát, góc vát nhỏ

hơn 300

(1) áp lực thuỷ học tĩnh

Ph = Wo h trong đó

Ph: áp lực thuỷ học tĩnh tại chiều sâu của nớc (h cm) (tf/m2)

h: Chiều sâu nớc từ mực nớc (cm)

Wo: trọng lợng riêng của nớc (tf/m3) (2) áp lực dòng chảy

P = K v2 A trong đó

P: áp lực dòng nớc tại điểm 0.6H(m) từ đáy sông

K: hệ số đợc thể hiện dới đây v: Vận tốc hiện tại lớn nhất (m/s) A: Khu vực mặt trụ bên phải đến dòng (m2) H: chiều sâu của nớc (m)

Nếu dự đoán có xói mòn, phải hiệu chỉnh chiều sâu của nớc theo tác động của xói mòn

Hằng số: K

(3) áp suất thuỷ lực Xem xét áp suất thuỷ lực do động đất theo JSHB, PARTV: Tiêu chuẩn thiết kế chống

động đất

- 12 -