Các quy định thiết kế cầu trên QL1

Các quy định thiết kế cầu trên QL1 Các quy định thiết kế cầu trên QL1 Các quy định thiết kế cầu trên QL1 Các quy định thiết kế cầu trên QL1 Các quy định thiết kế cầu trên QL1 Các quy định thiết kế cầu trên QL1 Các quy định thiết kế cầu trên QL1Các quy định thiết kế cầu trên QL1 Các quy định thiết kế cầu trên QL1Các quy định thiết kế cầu trên QL1

Dự án đầu tư xây dựng công trình mở rộng quốc lộ 1

đoạn thanh hóa - cần thơ

Bước: thiết kế bản vẽ thi công

tập V: một số chỉ dẫn thiết kế phần cầu

quyển V-1: Các quy định thiết kế phần cầu

tổng công ty tư vấn thiết kế giao Thông Vận Tải

Địa chỉ: 278 Tôn Đức Thắng, Quận Đống đa, Hà nội

Điện thoại: 043 8514431; 043 8514432 Fax: 043 8514980; E-mail: TEDI@FPT.VN

MỤC LỤC

PHẦN 1: TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ

1 CÁC YÊU CẦU CHUNG 1

1.1 Phạm vi áp dụng 1

1.2 Đối với các cầu mở rộng có kết nối 1

1.3 Đối với các cầu và công trình xây mới hoàn toàn trên tuyến tránh 1

1.4 Tiêu chuẩn thiết kế chính cho công trình 1

2 TẢI TRỌNG 2

2.1 Tĩnh tải 2

2.2 Hoạt tải 2

2.3 Tải trọng người đi 3

2.4 Xung kích 3

2.5 Lực hãm xe 3

2.6 Lực va xe 3

2.7 Lực ly tâm 3

2.8 Tải trọng gió 4

2.8.1 Tổng quát 4

2.8.2 Tải trọng gió theo phương ngang 4

2.8.3 Tải trọng gió theo phương dọc 5

2.8.4 Tải trọng gió lên hoạt tải 5

2.8.5 Tải trọng gió thẳng đứng 5

2.9 Lực do nhiệt độ 5

2.9.1 Khoảng thay đổi nhiệt độ 5

2.9.2 Gradien nhiệt độ 6

2.9.3 Hệ số giãn nở nhiệt 6

2.10.Co ngót từ biến 6

2.11.Tải trọng động đất 6

2.12.Áp lực đất 7

3 TỔ HỢP TẢI TRỌNG 8

4 TĨNH KHÔNG CHO CẦU QUA KÊNH, SÔNG, CẦU VƯỢT ĐƯỜNG 8

4.1 Tĩnh không cho cầu qua kênh không yêu cầu thông thuyền 8

4.2 Tĩnh không cho cầu qua sông có yêu cầu thông thuyền 9

4.3 Tĩnh không cho cầu vượt đường bộ 9

4.4 Tĩnh không cho cầu vượt đường sắt 9

4.5 Tĩnh không các cống chui dân sinh 9

5 VẬT LIỆU 10

5.1 Bê tông 10

5.2 Vữa phun ống gen 11

5.3 Cốt thép thường 11

5.4 Thép dự ứng lực 11

6 CẤU TẠO CHI TIẾT 12

6.1 Lớp bê tông bảo vệ cốt thép 12

6.2 Móc uốn và đường kính uốn cốt thép 13

6.3 Khoảng cách đặt cốt thép 13

6.4 Mối nối cốt thép 13

6.5 Một số giải pháp bảo vệ kết cấu trong môi tr ường biển 14

6.5.1 Yêu cầu về chống ăn mòn đối với kết cấu bê tông cốt thép 14

6.5.2 Một số giải pháp về chống ăn mòn đối với kết cấu bê tông cốt thép 15 PHẦN 2: MỘT SỐ QUY ĐỊNH CHUNG 7 KẾT CẤU PHẦN TRÊN 16

8 KẾT CẤU PHẦN DƯỚI 16

8.1 Bệ móng 16

8.2 Thân trụ 16

9 LAN CAN 16

10 KHE BIẾN DẠNG 17

11 LỚP PHỦ MẶT CẦU 18

12 GỐI CẦU 18

13 THOÁT NƯỚC 18

14 CHIẾU SÁNG 18

15 BẢN QUÁ ĐỘ 18

16 TỨ NÓN 19

17 QUY ĐỊNH VỀ BỀ MẶT BÊ TÔNG HOÀN THIỆN 19

18 QUY ĐỊNH VỀ THIẾT KẾ CHUYỂN TIẾP ĐƯỜNG ĐẦU CẦU 19

19 PHƯƠNG ÁN MỞ RỘNG CẦU HIỆN TẠI 20

19.1.Đối với cầu dầm bản lắp ghép: 20

19.2.Đối với các loại cầu dầm khác: 21

20 KẾT CẤU CẦU LÀM MỚI HOÀN TOÀN 21

21 PHƯƠNG ÁN TỔ CHỨC THI CÔNG 21

PHẦN 1: TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ

Các tiêu chuẩn này được sử dụng để thiết kế các công trình trên tuyến thuộc Dự

án Đầu tư mở rộng Quốc lộ 1 từ Thanh Hóa đến Cần Thơ

Đặc điểm của dự án là cải tạo và mở rộng đường Quốc lộ 1 các đoạn có mặt cắt hiện tại chỉ gồm 2 làn xe (bề rộng từ 10,5 đến 12m), trở thành đường 4 làn xe (bề rộng

từ 20,5 đến 24,5m) Trên toàn bộ QL1 có các đoạn tuyến được mở rộng (về 1 bên hoặc

về 2 bên), có các đoạn tuyến tránh được xây mới hoàn toàn Do vậy, các công trình trên tuyến sẽ gồm các loại chính như sau:

+ Công trình mở rộng về 2 bên: xây dựng phần cầu mở rộng về 2 bên và có kết nối với công trình hiện tại;

+ Công trình mở rộng về 1 bên: xây mới 1 đơn nguyên cầu bên cạnh và không kết nối với công trình hiện tại;

+ Công trình xây mới hoàn toàn trên tuyến tránh

Để bảo đảm tính thống nhất cho toàn dự án, đồng thời áp dụng các tiêu chuẩn

kỹ thuật mới nhất hiện hành, Tổng thể dự án ban hành các quy định về thiết kế các công trình cầu cho Dự án mở rộng Quốc lộ 1 như sau:

- Kết cấu phần trên: Ưu tiên sử dụng dầm có hình dạng tương tự như dầm của các cầu hiện tại Tuy nhiên, dầm cầu mới cần được thiết kế theo Tiêu chuẩn 22TCN 272-05

- Kết cấu phần dưới: Thiết kế theo tiêu chuẩn 22TCN 272 -05

Phương pháp thiết kế và phân tích kết cấu theo Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN

272-05

- Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05;

- Thiết kế công trình chịu động đất TCVN 9386:2012 (thay thế cho TCXDVN 375:2006)

- Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 2737:1995

- Phân cấp kỹ thuật đường thủy nội địa TCVN 5664:2009

- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về Số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng QCVN 02:2009/BXD

Hiệu ứng lực lớn nhất phải được lấy theo giá trị lớn hơn của các trường hợp sau đây:

 Hiệu ứng của xe 2 trục thiết kế tổ hợp với hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế, hoặc

 Hiệu ứng của xe tải thiết kế tổ hợp với hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế Hiệu ứng của hoạt tải phải được tăng thêm do tải trọng xung kích như trong Điều 3.6.2

Phải xét hệ số làn xe theo Điều 3.6.1.1.2

Tải trọng người đi 3kN/m2 sẽ được đặt trên toàn bộ bề rộng lề người đi và được xét đồng thời với tải trọng xe thiết kế

Theo Điều 3.6.5 quy định các cấu tạo bảo vệ kết cấu và các quy định về lực va

xe vào kết cấu khi không có các thiết bị bảo vệ

Khi không có thiết bị bảo vệ thì mố hay trụ đặt trong phạm vi cách mép lòng đường bộ 9000mm hay trong 15000mm tới tim đường sắt đều phải thiết kế cho một lực tĩnh tương đương là 1800000N tác dụng ở bất kỳ hướng nào trong mặt phẳng nằm ngang cách mặt đất 1200mm

Lực ly tâm sẽ được lấy bằng tích số của tải trọng trục của xe tải thiết kế hoặc xe hai trục thiết kế với hệ số C lấy nh ư sau:

v 3

4 C

2.8.1 Tổng quát

Vùng gió của mỗi công trình tra theo Quy chuẩn QCVN 02:2009/BXD “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia - Số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng” Từ đó xác định vận tốc gió cơ bản (Vb) theo Mục 3.8 của Tiêu chuẩn 22TCN 272-05

Tốc độ gió thiết kế được tính theo công thức: V=VB*S

Trị số S dùng để điều chỉnh tùy thuộc vào độ cao mặt cầu và địa hình địa vật, được lấy theo bảng sau:

Khu vực có rừng hay có nhà cửa với cây cối, nhà cao tối đa 10m

Khu vực có nhà cửa với đa số nhà cao trên 10m

2.8.2 Tải trọng gió theo phương ngang

Tải trọng gió ngang lên kết cấu công trình là một lực nằm ngang đặt tại trọng tâm của diện tích hứng gió và được tính theo công thức sau:

PD=0.0006*V2*At*Cd (kN)

V là tốc độ gió thiết kế (m/s)

At là diện tích hứng gió (m2) được lấy theo Điều 3.8.1.2

Cd là hệ số cản được lấy theo Điều 3.8.1.2

2.8.3 Tải trọng gió theo phương dọc

Đối với mố, trụ, kết cấu phần trên là giàn hay các dạng kết cấu khác có bề mặt cản gió lớn song song tim dọc của kết cấu thì phải xét tải trọng gió dọc theo cách tính tương tự tải trọng gió ngang

Với kết cấu phần trên có mặt trước đặc thì tải trọng gió dọc sẽ được lấy bằng 0.25 lần tải trọng gió tính theo ph ương ngang

2.8.4 Tải trọng gió lên hoạt tải

Khi có hoạt tải trên cầu, lực gió thiết kế sẽ được đặt lên cả kết cấu và xe cộ Tải trọng gió lên xe cộ theo phương ngang được tính bằng tải trọng phân bố cường độ 1.5kN/m, tác dụng theo hướng ngang với tim kết cấu tại cao độ 1800mm so với mặt đường Tải trọng gió theo phương dọc được tính bằng tải trọng phân bố cường độ 0.75kN/m, tác dụng theo hướng dọc với tim kết cấu tại cao độ 1800mm so với mặt đường

Av là diện tích nằm ngang hứng gió đứng (m2)

Cd là hệ số cản được lấy theo Điều 3.8.1.2

Lực này chỉ áp dụng cho cho trạng thái giới hạn khi không xét tới lực gió lên hoạt tải và chỉ xét khi hướng gió vuông góc với trục dọc cầu

2.9.1 Khoảng thay đổi nhiệt độ

Khoảng thay đổi nhiệt độ dùng cho các công trình trong dự án được lấy dựa theo số liệu điều tra, thu thập tại các trạm khí tượng lân cận (nếu có) Trường hợp không có số liệu điều tra, lấy theo biên nhiệt độ được thống kê trong Quy chuẩn

QCVN 02:2009/BXD căn cứ theo vị trí công trình

2.9.2 Gradien nhiệt độ

Các tác động của Gradien nhiệt khác

nhau trong kết cấu phần trên cần được lấy

theo hai điều kiện chênh lệch dương (mặt

trên nóng hơn) và chênh lệch âm (mặt trên

lạnh hơn)

Kích thước “A” và “t” được lấy theo

Điều 3.12.3 - Tiêu chuẩn 22TCN 272-05

Trị số Gradien nhiệt cho mặt cầu có

chiều dầy lớp phủ 100mm lấy theo bảng

sau:

Bảng 4: Trị số Gradien nhiệt độ theo chiều cao kết cấu

Thông số Gradien nhiệt dương Gradien nhiệt âm

Có ngót và từ biến tuân theo tiêu chuẩn 22TCN272 -05 Điều 3.12.4 và 3.12.5

Độ ẩm được lấy theo số liệu điều tra, thu thập từ các trạm Trường hợp không

có số liệu điều tra, lấy theo số liệu được thống kê trong Quy chuẩn QCVN

02:2009/BXD căn cứ theo vị trí công trình

“Các cầu thiết yếu” tại Điều 3.10.3 - Tiêu chuẩn 22TCN 272-05

Sơ đồ Gradien nhiệt độ theo phương đứng trong kết cấu bê tông và cốt thép

T1 T2

T3

' 2 a

h

2 ' '

sinsin

sinsin

b = Góc của mái đắp và phương ngang (độ)

q = Góc của mặt sau tường với phương thẳng đứng (độ)

' = Góc nội ma sát (độ)

Áp lực bị động: p  kpsg z  109  2 c kp (MPa)

c = Lực dính đơn vị (Mpa)

kp = Hệ số áp lực bị động

DD – Tải trọng kéo xuống LL - Hoạt tải

DW - Tĩnh tải lớp phủ PL - Tải trọng người đi

EH - Áp lực đất nằm ngang SE – Lún

ES - Tải trọng chất thêm SH - Co ngót

EV - Áp lực đứng do tĩnh tảI đất đắp TG - Gradient nhiệt độ

BR - Lực hãm của xe TU - Nhiệt độ đồng nhất

CE - Lực ly tâm WA - Tải trọng nước áp lực dòng chảy

IM – Xét xung kích của hoạt tải CV – Lực va tàu

Các chi tiết về tổ hợp tải trọng và các hệ số tải trọng theo Tiêu chuẩn 22TCN 272-05, Điều 3.4

Cao độ đáy dầm các cầu thiết kế mới được lấy theo kết quả tính toán thủy văn

và không thấp hơn cao độ đáy dầm của các cầu hiện tại Trường hợp vượt kênh thủy lợi phải đáp ứng được yêu cầu quy hoạch (nếu có) Ngoài ra cần đảm bảo các trị số tối thiểu như sau:

Bảng 7: Tĩnh không trong trường hợp không yêu cầu thông thuyền

Tên cấu kiện cầu Tĩnh không nhỏ nhất trên cao độ

mực nước tính toán

Đối với cầu vượt qua các sông có yêu cầu thông thuyền, tĩnh không thông thuyền phải:

- Phù hợp với yêu cầu trong Phân cấp kỹ thuật đường thủy nội địa TCVN 5664:2009, hoặc:

- Đáp ứng yêu cầu của địa phương hoặc cơ quan quản lý đường thủy tương ứng

Đối với các cầu vượt qua đường bộ, trị số nhỏ hơn trong hai trị số: tính từ điểm cao nhất trên mặt đường tới đáy dầm hoặc tính từ điểm đáy dầm thấp nhất tới mặt đường phải thoả mãn các trị số tĩnh không yêu cầu nh ư sau:

- Đường cao tốc: H=5.0m

- Đường quốc lộ, đường đô thị không phải cao tốc: H=4,75m

- Đường tỉnh lộ, huyện lộ: H=4,5m

- Đường dân sinh: H=2,5÷3,5m

Đối với các cầu vượt qua đường sắt, trị số tính từ đỉnh ray đường sắt tới đáy dầm thấp nhất phải được thỏa thuận với cơ quan quản lý Một số giá trị tham khảo như sau:

- Tĩnh không đứng cho cầu vượt đường sắt Bắc Nam khổ 1435mm điện khí hóa: H=6,55m

- Tĩnh không đứng cho cầu vượt các tuyến đường sắt khổ 1000mm có hoặc không quy hoạch điện khí hóa: H=5,3m

- Tĩnh không ngang cần lưu ý tới quy hoạch mở rộng đường sắt trong tương lai

Tĩnh không các cầu chui, cống chui dân sinh được lấy bằng với tĩnh không cầu chui, cống chui hiện tại tương ứng

Đối với các cầu chui, cống chui xây mới hoàn toàn thì tĩnh không được xác định theo cấp đường ngang hoặc thông qua thỏa thuận với địa phương

4 Bản mặt cầu, dầm ngang của dầm I và dầm T

lắp ghép, mối nối và bản mặt cầu dầm bản

rỗng lắp ghép; Vòm BTCT thường; Tường

đỉnh, tường thân, tường cánh, bệ mố; thân trụ,

bệ trụ, xà mũ trụ, sàn giảm tải, tường chắn

7 Hố ga, ga thăm, ga thu nước, rãnh chữ U,

móng cột biển báo loại to, bó vỉa, móng cột

điện, rãnh bê tông đúc sẵn, gối cống, cống

tròn thoát nước, bê tông vỉa hè dưới gầm cầu,

móng cột tôn lượn sóng, bê tông bịt đáy, tấm

bê tông gia cố mái taluy

8 Bê tông đệm của ga thu, ga thăm, ga nối rãnh,

bó vỉa, sân cống và móng cột biển báo loại

nhỏ

9 Bê tông tạo phẳng đáy móng cho các cấu kiện

đổ bê tông tiếp xúc trực tiếp với nền đất, đệm

đáy cống tròn, bê tông khóa tấm bê tông gia

cố mái taluy

5.2 Vữa phun ống gen

Vữa phun ống gen dùng xi măng trộn nước với tỷ lệ N:X ≤ 0.4 Cường độ vữa

là cường độ của mẫu vữa hình lập phương 70x70x70mm tại 28 ngày đạt tối thiểu 40Mpa

Diện tích mặt cắt ngang (mm2)

Trọng lượng riêng (kg/m)

Giới hạn chảy (fpy)

Mô đun đàn hồi Tao 7 sợi

ASTM

A416-90a

1,860MPa (Grade 270)

12.7 tới 15.24

1,860 MPa

90% fpu cho tao có

độ trùng thấp

197,000 MPa

Bảng 12: Giới hạn ứng suất cho các bó cáp D ƯL

thấp

Kéo trước

Ở trạng thái giới hạn sử dụng sau toàn bộ mất mát 0.80 fpy

Kéo sau

Trước khi đóng neo-trong một thời hạn ngắn có thể

cho phép

0.90 fpy

Tại neo và bộ nối ngay sau khi tụt neo 0.70 fpu

Tại điểm cuối của vùng mất mát do tụt neo ngay sau

khi tụt neo

0.74 fpu

Ở trạng thái giới hạn sử dụng sau toàn bộ mất mát 0.80 fpy

Các yêu cầu về cấu tạo chi tiết dưới đây được áp dụng cho phần cầu xây mới

Trừ khi có quy định cụ thể khác trong bản vẽ, chiều dầy lớp bê tông bảo vệ cốt thép cho các cấu kiện được tính từ mặt ngoài cùng bê tông tới mặt ngoài thanh cốt thép chủ như sau:

Bảng 13: Chiều dày tối thiểu lớp bê tông bảo vệ

tông bảo vệ (mm) Mặt ngoài dầm bản, dầm hộp liên tục, dầm

Mặt dưới bản mặt cầu có tấm ván khuôn BT 25

Mặt đáy tấm ván khuôn đúc sẵn dầm Super T 20

Mặt ngoài, mặt trong thân trụ và xà mũ trụ 50

Xem thêm các quy định của Điều 5.12.3 - Tiêu chuẩn 22TCN 272-05

Các trị số trong bảng trên được áp dụng với các cầu thông thường Đối với các cầu nằm trong khu vực môi trường có tính ăn mòn, tham khảo một số giải pháp như trong Mục 6.5

Theo các quy định của Điều 5.10.2 của Tiêu chuẩn 22TCN 272-05

Bảng 14: Bảng khoảng cách lắp đặt cốt thép song song

Khoảng cách

tối thiểu

Lấy trị số lớn hơn trong:

- 1.5 lần đường kính danh định thanh

- 450mm

- 1.5 lần chiều dày bộ phận, hoặc

- 450mm Các quy định khác tuân thủ theo Điều 5.10.3 của Tiêu chuẩn 22TCN 272-05

Cốt thép được nối chồng bằng mối nối buộc Trên một mặt cắt không được nối quá 50% số lượng thanh cốt thép Chiều dài nối được xác định căn cứ vào đường kính

thanh thép, mác thép, mác bê tông và tính chất mối nối Chi tiết tuân thủ theo Điều 5.11.2 của Tiêu chuẩn 22TCN 272-05

Đối với các kết cấu nằm trong vùng chịu ảnh hưởng của môi trường biển, cần xem xét áp dụng các quy định trong Tiêu chuẩn TCVN 9346:2012 “Kết cấu bê tông và

bê tông cốt thép – Yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn trong môi trường biển”

Một số yêu cầu và giải pháp chống ăn mòn như sau:

6.5.1 Yêu cầu về chống ăn mòn đối với kết cấu bê tông cốt thép

Bảng 15: Các yêu cầu tối thiểu về thiết kế bảo vệ kết cấu chống ăn mòn trong môi

trường biển

STT

Yêu cầu thiết kế

Kết cấu làm việc trong vùng

Ngập nước

Nước lên xuống

Khí quyển Trên mặt

nước

Trên bờ, 01 km cách mép nước

Gần bờ, 130 km cách mép nước

1 Mác bê tông , Mpa 30 40 40 50 30 40 50 25 30 40 25 30 40