Đánh giá năng lực chịu tải và đề xuất giải pháp sửa chữa cầu phú lệ km2+5, thị xã quảng trị

Bố cục luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, luận văn gồm 3 chương: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG GIAO THÔNG KHU VỰC THỊ XÃ QUẢNG TRỊ CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI

Trang 1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN ĐỨC QUANG

ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI VÀ

ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP SỬA CHỮA CẦU PHÚ LỆ -

KM2+5, THỊ XÃ QUẢNG TRỊ

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

Đà Nẵng, năm 2019

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN ĐỨC QUANG

ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI VÀ

ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP SỬA CHỮA CẦU PHÚ LỆ -

KM2+5, THỊ XÃ QUẢNG TRỊ

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông

Mã số: 85.80.205

Người hướng dẫn khoa học: TS HOÀNG TRỌNG LÂM

Đà Nẵng, năm 2019

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Học viên xin chân thành cảm ơn Thầy giáo TS Hoàng Trọng Lâm đã tận tình

hướng dẫn - chỉ bảo trong quá trình làm luận văn

Xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo, tập thể cán bộ, giảng viên Khoa Xây dựng Cầu đường, Phòng KH, SĐH & HTQT Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, Ban đào tạo Sau đại học - Đại học Đà Nẵng, cùng gia đình, bạn bè đã động viên và tạo điều kiện cho học viên trong thời gian học cao học và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này

Với thời gian nghiên cứu và năng lực bản thân còn hạn chế, luận văn chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, tồn tại Học viên rất mong nhận được những ý kiến đóng góp từ phía các thầy cô và bạn bè đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn Trân trọng cảm ơn !

Trang 4

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả tính toán nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Nguyễn Đức Quang

Trang 5

ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP SỬA CHỮA

CẦU PHÚ LỆ - KM2+5, THỊ XÃ QUẢNG TRỊ

Học viên: Nguyễn Đức Quang

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao thông

Mã số: 85.80.205 Khóa: K36 Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng

Tóm tắt: Đánh giá năng lực chịu tải của cầu Phú Lệ tại Km2+5 trên tuyến đường Phú Lệ thuộc

xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị và xã Hải Phú, huyện Hải Lăng và đề xuất giải pháp sửa chữa là áp dụng các phương pháp đánh giá cầu để xác định các nguyên nhân hư hỏng, năng lực chịu tải thực tế của cầu; nhu cầu vận chuyển hàng hoá, từ đó có giải pháp sửa chữa Đồng thời đánh giá lại việc cắm biển tải trọng cầu tại thời điểm khảo sát so với QCVN 41:2016/BGTVT của Bộ Giao thông vận tải để các loại xe có số lượng trục khác nhau, có tải trọng khác nhau có thể hợp pháp qua cầu mà không gây nguy hiểm cho kết cấu Trong nội dung luận văn tác giả chọn 01 cầu dầm thép trên đường Phú Lệ để tiến hành thực nghiệm và đánh giá năng lực chịu tải của cầu Áp dụng phương pháp đánh giá cầu theo tiêu chuẩn AASSHTO, từ kết quả tính toán đề xuất cắm biển tải trọng hợp pháp cho cầu chọn đánh giá, đảm bảo phục vụ tốt cho việc vận chuyển hàng hoá và an toàn cho công trình cầu

Từ khóa: Đánh giá, năng lực chịu tải, giải pháp sửa chữa cầu

EVALUATION OF THE LOAD CAPACITY AND PROPOSED THE REPAIR SOLUTION FOR PHU LE BRIDGE - KM2 + 5, QUANG TRI COMMUNE

Practitioner: Nguyen Duc Quang

Major: Civil Engineering

Code: 85.80.205 Course: K36 Polytechnic University - Danang University

Summary: Assessing the load capacity of Phu Le bridge at Km2 + 5 on Phu Le route of Hai Le commune, Quang Tri town and Hai Phu commune, Hai Lang district and proposing the repair solution

to apply the method of bridge evaluation to identify the causes of failure, the actual load capacity of the bridge; demand for goods transportation, from which there is a fix solution At the same time, reassessment of the bridge load plate at the time of the survey compared to QCVN 41: 2016 / BGTVT

of the Ministry of Transport so that vehicles with different axes and loads can be legal cross bridges without endangering the structure In the thesis content, the author chooses 01 steel girder bridge on Phu Le street to conduct experiments and evaluate the load bearing capacity of the bridge Applying the evaluation method of bridge according to AASSHTO standard, from the results of calculation, proposing the legal loading of the plate for the bridge to select the assessment, ensuring good service for transporting goods and safety for the bridge construction

Keywords: Evaluation, load capacity, bridge repair solution

Trang 6

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

LỜI CAM ĐOAN ii

TÓM TẮT iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC HÌNH viii

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

4 Phương pháp nghiên cứu 1

5 Bố cục luận văn 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG GIAO THÔNG KHU VỰC THỊ XÃ QUẢNG TRỊ 3

1.1 Sơ lược về tình hình kinh tế - xã hội xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị và xã Hải Phú, huyện Hải Lăng 3

1.2 Hiện trạng mạng lưới giao thông khu vực thị xã (trong đó nhấn mạnh khu vực xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị và xã Hải Phú, huyện Hải Lăng) 3

1.3 Hiện trạng cầu Phú Lệ tại Km2+5 4

1.3.1 Vị trí xây dựng 4

1.3.2 Quy mô công trình 5

1.3.3 Đánh giá sơ bộ hiện trạng 7

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 12

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI 13

2.1 Cơ sở pháp lý đánh giá năng lực chịu tải công trình cầu 13

2.2 Cơ sở lý thuyết xác định năng lực chịu tải 13

2.2.1 Các phương pháp thử tải cầu 13

2.2.2 Các phương pháp đánh giá cầu 15

2.2.3 Đánh giá cầu theo hệ số tải trọng và hệ số sức kháng 15

2.2.4 Quy trình đánh giá tải trọng theo phương pháp đánh giá hệ số tải trọng và hệ số sức kháng 17

2.2.5 Tính toán khả năng chịu tải C 19

2.2.6 Hiệu ứng tải trọng 20

2.3 Xác định sức chịu tải bằng phương pháp lý thuyết 21

Trang 7

2.3.1 Đặc trưng vật liệu, tiết diện 21

2.3.2 Đặc trưng hình học mặt cắt đoạn giữa dầm 23

2.3.3 Sức kháng uốn dương - Trạng thái giới hạn cường độ 29

2.3.4 Xác định trục trung hòa dẻo Yp và mômen dẻo Mp 31

2.3.5 Mômen chảy 36

2.3.6 Sức kháng uốn dương của mặt cắt liên hợp đặc chắc 38

2.3.7 Tính toán nội lực 40

CHƯƠNG 3 XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CẦU PHÚ LỆ TẠI KM2+5 BẰNG THỰC NGHIỆM VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TẠO, SỬA CHỮA 41

3.1 Trình tự và khối lượng thực hiện 41

3.1.1 Thị sát công trình, đo vẽ hiện trạng cầu cũ 41

3.1.2 Công tác trước khi đặt tải 41

3.1.3 Công tác thử tải tĩnh 41

3.1.4 Công tác thử tải động 44

3.2 Số liệu hiện trường 44

3.2.1 Xác định cường độ bê tông 44

3.2.2 Kết quả thử tải 44

3.3 Kết quả phân tích 54

3.3.1 Thử tải tĩnh 54

3.3.2 Thử tải trọng động 56

3.4 Đề xuất tải trọng khai thác 58

3.4.1 Xác định hệ số đánh giá RF 58

3.4.2 Đề xuất cắm biển tải trọng theo QCVN 41:2016/BGTVT 59

3.5 Đề xuất giải pháp sửa chữa 60

3.5.1 Sửa chữa, bổ sung hệ thống lan can, tay vịn 60

3.5.2 Sửa chữa thoát nước mặt cầu 60

3.5.3 Cải tạo hệ liên kết dọc dưới, bản biên bị ăn mòn 60

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)

Trang 8

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu

2.6 Đặc trưng hình học dầm thép không liên hợp 24

2.7 Đặc trưng hình học dầm thép liên hợp BTCT dưới tác dụng tải trọng

3.6 Kết quả đo chuyển vị động và hệ số xung kích kết cấu nhịp 47

3.8 Ứng suất thớ dưới và thớ trên dầm thép tại mặt cắt giữa nhịp N2 54

3.11 Kết quả phân tích tần số và chu kỳ dao động của kết cấu nhịp 56

Trang 10

2.2 Kích thước tổng quát dầm I liên hợp với bản BTCT 22

2.3 Kích thước tổng quát dầm I liên hợp với bản BTCT tính toán momen

2.4 Các trường hợp xác định vị trí trục trung hòa dẻo 31 3.1 Kiểm tra cường độ bê tông bằng súng bật nẩy 41

3.3 Sơ đồ xếp tải tĩnh và thiết bị đo tại giữa nhịp theo phương dọc cầu nhịp

N2 (với 3 thế tải: lệch tâm trái, đúng tâm, lệch tâm phải) 43

3.5 Biểu đồ chuyển vị động thử tải động kết cấu mố M1 49

3.7 Biểu đồ chuyển vị động thử tải động kết cấu mố M2 50 3.8 Biểu đồ tần số thử tải động kết cấu trụ T1 51 3.9 Biểu đồ chuyển vị động thử tải động kết cấu trụ T1 51 3.10 Biểu đồ tần số thử tải động kết cấu nhịp N1 52 3.11 Biểu đồ chuyển vị động thử tải động kết cấu nhịp N1 52 3.12 Biểu đồ tần số thử tải động kết cấu nhịp N2 53 3.13 Biểu đồ chuyển vị động thử tải động kết cấu nhịp N2 53 3.14 Cải tạo hệ liên kết dọc, bản biên và sơn toàn bộ cầu 62 3.15 Chi tiết lan can tay vịn cầu dầm thép liên hợp bản BTCT 63

Trang 11

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Tuyến đường Phú Lệ dài 5km là tuyến đường nối liền xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị và xã Hải Phú, huyện Hải Lăng Trong tương lai không xa tuyến đường trên sẽ kết nối với cao tốc Cam Lộ - La Sơn và Quốc lộ 1 với các khu di tích như: Thánh địa La Vang, Khu di tích Quốc gia đặc biệt Thành Cổ Quảng Trị, Khu lưu niệm cố Tổng Bí thư Lê Duẩn … Do vậy tuyến đường trên có tác động lớn đến sự phát triển kinh tế - xã hội của thị xã Quảng Trị, huyện Hải Lăng nói riêng và tỉnh Quảng Trị nói chung

Trên tuyến có 03 cầu dầm thép và 01 cầu bản BTCT Các cây cầu trên được triển khai thi công và bàn giao đưa vào sử dụng từ những năm 1980 Tuy nhiên từ trước đến nay do khó khăn về nguồn kinh phí nên không được quan tâm sửa chữa, khắc phục hư hỏng Điều này dẫn đến chưa đảm bảo được nhu cầu cấp thiết về vận chuyển hàng hóa cũng như tiềm ẩn nguy cơ gây mất an toàn giao thông cao

Hiện tại những cây cầu trên không có tài liệu thiết kế hoặc hồ sơ hoàn công nào

cả Tuy lưu lượng tham gia trên tuyến thấp nhưng tải trọng khai thác xe tải là rất lớn vì

có mỏ đất khai thác tại thôn Phước Môn, xã Hải Lệ và mỏ cát sạn tại thôn Như Lệ, xã Hải Lệ Do vậy việc xác định sức chịu tải thực tế để quyết định tải trọng khai thác và

đề xuất giải pháp cải tạo, sửa chữa là rất cần thiết

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Xác định năng lực chịu tải của cầu Phú Lệ tại Km2+5

- Đề xuất cắm biển tải trọng khai thác

- Đề xuất giải pháp cải tạo, sửa chữa

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu là Công trình cầu Phú Lệ tại Km2+5 trên tuyến đường Phú Lệ

- Phạm vi nghiên cứu:

+ Xác định sức chịu tải công trình bằng tính toán lý thuyết và từ số liệu đo đạc thực nghiệm

+ Đề xuất cắm biển tải trọng khai thác

+ Đề xuất giải pháp cải tạo sửa chữa

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm

+ Phương pháp lý thuyết: từ số liệu cấu tạo cầu, áp dụng bài toán lý thuyết để xác định sức chịu tải

Trang 12

+ Phương pháp thực nghiệm: Thực hiện thí nghiệm, thử tải công trình cầu Phú

Lệ và đi xác định năng lực chịu tải công trình

5 Bố cục luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, luận văn gồm 3 chương:

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG GIAO THÔNG KHU VỰC THỊ XÃ QUẢNG TRỊ

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI CÔNG TRÌNH CẦU

CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CẦU PHÚ LỆ TẠI KM2+5 BẰNG THỰC NGHIỆM VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TẠO, SỬA CHỮA

Trang 13

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG GIAO THÔNG KHU VỰC

Xã Hải Phú nằm ở phía Tây Bắc của huyện Hải Lăng, tiếp giáp với thị xã Quảng Trị có diện tích tự nhiên 17,45 km2, là một khu vực có vị trí địa lý và tầm quan trọng về chiến lược phát triển kinh tế, văn hoá - xã hội trên địa bàn huyện Hải Lăng Trong những năm qua xã Hải Phú đã có nhiều chính sách đầu tư nhằm ưu tiên phát triển mạnh các cụm, điểm công nghiệp - làng nghề nhằm đẩy nhanh tốc độ phát triển kinh tế - xã hội

Thị xã Quảng Trị thuộc vùng đồng bằng nằm ở phía Nam của tỉnh Quảng Trị có diện tích tự nhiên 72,92 km2, với vị trí địa lý như sau:

- Phía Bắc và phía Tây giáp huyện Triệu Phong;

- Phía Đông và phía Nam giáp huyện Hải Lăng và huyện Đakrông

Thị xã Quảng Trị có Quốc lộ 1A và đường sắt Bắc – Nam đi qua, có đường thủy nội địa nối chiến khu Ba Lòng với cảng Đông Hà và cảng Cửa Việt; Là đô thị nằm trên tuyến hành lang kinh tế Đông – Tây và có các đầu mối giao thông quan trọng

là Quốc lộ 1, Quốc lộ 49C, Tỉnh lộ 580 nối với 2 huyện Triệu Phong, Hải Lăng và các địa phương trong và ngoài tỉnh Đó là tiềm năng dồi dào tạo ra thế mạnh không những trong việc giao lưu phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội của thị xã mà còn là cầu nối cho

sự phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội với các địa phương trong và ngoài tỉnh

1.2 Hiện trạng mạng lưới giao thông khu vực thị xã (trong đó nhấn mạnh khu vực xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị và xã Hải Phú, huyện Hải Lăng)

Hiện nay hệ thống giao thông trên địa bàn thị xã Quảng Trị gồm 03 tuyến Quốc

lộ dài 7,1km, 06 tuyến đường tỉnh dài 8,07km và 61 tuyến đường huyện, đường đô thị dài 54,5km Ngoài ra còn có các tuyến đường giao thông nông thôn và giao thông nội phường với tổng chiều dài 69,2km

Trang 14

Mạng lưới giao thông khu vực xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị và xã Hải Phú, huyện Hải Lăng chưa phát triển, chủ yếu các tuyến đường kết nối với Quốc lộ 1 được đầu tư xây dựng đạt tiêu chuẩn đường cấp IV đồng bằng Ngoài ra các tuyến đường liên thôn, nội thôn chủ yếu là đường đất và đường bê tông xi măng được đầu tư xây dựng theo phương châm nhà nước và nhân dân cùng làm

Đường Phú Lệ dài 5km là tuyến đường nối liền xã Hải Phú, huyện Hải Lăng với

xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị Tuyến đường này có nền đường rộng 6,5m; mặt đường rộng 3,5m với kết cấu mặt đường láng nhựa Tuyến đường này kết nối với đường Nguyễn Hoàng, Lê Lợi để tạo thành hệ thống giao thông liên hoàn kết nối các xã phía Tây thị xã Quảng Trị và phía Bắc huyện Hải Lăng với Quốc lộ 1 Đồng thời tuyến đường này thường xuyên vận chuyển vật liệu xây dựng từ mỏ đất và cát sạn trên địa bàn xã Hải Lệ cung cấp cho các địa phương trong và ngoài tỉnh Ngoài ra đây còn là tuyến đường huyết mạch vận chuyển nông sản của người dân các thôn Phước Môn, Như Lệ và Tân Mỹ và đảm bảo công tác phòng chống thiên tai, tìm kiếm cứu nạn trong mùa mưa bão

1.3 Hiện trạng cầu Phú Lệ tại Km2+5

1.3.1 Vị trí xây dựng

Cầu Phú Lệ nằm trên đường Phú Lệ tại Km2+5 thuộc xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị, tỉnh Quảng Trị (Hình 1.1)

Hình 1.1 Toàn cảnh Cầu Phú Lệ

Trang 15

1.3.2 Quy mô công trình

+ Hoạt tải thiết kế cũ: Không cắm biển hạn chế tải trọng

+ Hoạt tải thiết kế mới: Đề xuất cắm biển tải trọng

Sơ đồ bố trí chung được thể hiện hình 1.2 và hình 1.3

Trang 16

Hình 1.2 Mặt chính diện, mặt bằng cầu và mặt cắt ngang tại mố

Trang 19

Hình 1.4 Hư hỏng dầm biên tại vị trí lỗ thoát nước từ bản mặt cầu

Trang 20

Hình 1.5 Ăn mòn ở bản biên dưới và bản biên trên dầm chủ

Trang 21

Hình 1.6 Kết cấu dầm ngang, hệ liên kết dọc dưới đã bị ăn mòn toàn bộ

1.3.3.2 Bản mặt cầu

Chiều dày bản mặt cầu 15cm nhỏ hơn chiều dày tối thiểu yêu cầu 22TCN

272-05 và TCVN 11823:2017 là 17,5cm Bản mặt cầu BTCT chưa thấy xuất hiện vết nứt

và dấu hiệu bất thường về khả năng chịu lực (Hình 1.7)

Phía trên bản mặt cầu chỉ bố trí gờ chắn bánh cao khoảng 10cm, không có lan can tay vịn, không đảm bảo an toàn cho phương tiện lưu thông Không bố trí ống thoát nước, nước từ bản mặt cầu chảy qua lỗ thoát nước và xuống trực tiếp dầm thép gây gỉ biên dưới và sườn dầm tại vị trí lỗ thoát nước

Hình 1.7 Bản mặt cầu BTCT

Trang 22

1.3.3.3 Kết cấu mố cầu

Mố cầu chưa thấy xuất hiện dấu hiệu bất thường Tuy nhiên, bề mặt không được bằng phẳng do cấu tạo ván khuôn (Hình 1.8)

Hình 1.8 Kết cấu mố cầu 1.3.3.4 Kết cấu trụ cầu

Nói chung, các trụ chưa xuất hiện dấu hiệu bất thường ảnh hưởng lớn đến khả năng chịu lực Tuy nhiên, bề mặt không được bằng phẳng do cấu tạo ván khuôn (Hình 1.9)

Hình 1.9 Kết cấu trụ cầu

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Qua kết quả kiểm tra, khảo sát cho thấy rằng hiện trạng kết cấu nhịp dầm thép

và dầm biên tại các vị trí lỗ thoát nước từ mặt cầu bị gỉ rất nghiêm trọng Từ những kết quả khảo sát các hư hỏng nêu trên, việc đánh giá năng lực chịu tải của cầu để có giải pháp sửa chữa là rất cần thiết trong giai đoạn hiện nay Đồng thời đánh giá lại việc cắm biển tải trọng cầu tại thời điểm khảo sát so với QCVN 41:2016/BGTVT của Bộ GTVT để các loại xe có số lượng trục khác nhau, có tải trọng khác nhau có thể hợp pháp qua cầu mà không gây nguy hiểm cho kết cấu

Trang 23

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI

CÔNG TRÌNH CẦU

2.1 Cơ sở pháp lý đánh giá năng lực chịu tải công trình cầu

Căn cứ Luật Giao thông đường bộ số 23/2008/QH12 ngày 13/11/2008

Căn cứ Luật Xây dựng số 50/2014/QH13 ngày 18/6/2014

Căn cứ Nghị định số 46/2015/NĐ-CP ngày 12/5/2015 của Chính phủ về Quản

lý chất lượng và bảo trì công trình xây dựng

Căn cứ Thông tư số 26/2016/TT-BXD ngày 26/10/2016 của Bộ Xây dựng Quy định một số nội dung về quản lý chất lượng và bảo trì công trình xây dựng

Căn cứ Thông tư số 03/2011/TT-BXD ngày 06/4/2011 của Bộ Xây dựng về việc hướng dẫn hoạt động kiểm định, giám định và chứng nhận đủ điều kiện đảm bảo

an toàn chịu lực, chứng nhận sự phù hợp về chất lượng công trình xây dựng

Căn cứ Thông tư số 52/2013/TT-BGTVT ngày 12/12/2013 của Bộ Giao thông vận tải quy định về quản lý, khai thác và bảo trì công trình đường bộ

Căn cứ Thông tư số 46/2015/TT-BGTVT ngày 07/9/2015 của Bộ Giao thông vận tải Quy định về tải trọng, khổ giới hạn của đường bộ; công bố tải trọng, khổ giới hạn của đường bộ; lưu hành xe quá tải trọng, xe quá khổ giới hạn, xe bánh xích trên đường bộ; vận chuyển hàng siêu trường, siêu trọng và giới hạn xếp hàng hóa trên phương tiện giao thông đường bộ khi tham gia giao thông trên đường bộ

Căn cứ QCVN 41:2016/BGTVT Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về báo hiệu đường bộ

Căn cứ Công văn số 5382/BGTVT-KCHT ngày 13/5/2014 của Bộ Giao thông vận tải về việc rà soát và thay thế biển báo giới hạn tải trọng cầu trên đường bộ

2.2 Cơ sở lý thuyết xác định năng lực chịu tải

2.2.1 Các phương pháp thử tải cầu [2]

2.2.1.1 Phương pháp thử tải với tải trọng tĩnh

Những nội lực do tải trọng thử nghiệm gây ra xuất hiện ở bất kỳ bộ phận nào của công trình cũng không được vượt quá:

+ Nội lực do hoạt tải thẳng đứng tức thời gây ra đã được chấp nhận trong thiết

kế với hệ số an toàn về tải trọng (hệ số vượt tải) bằng một và hệ số động khi thử nghiệm các công trình tính toán theo trạng thái giới hạn

+ 120% nội lực do tải trọng thẳng đứng tức thời gây ra đã được chấp nhận trong thiết kế với hệ số động khi thử nghiệm các công trình tính toán theo ứng suất cho phép (theo tiêu chuẩn hiện hành)

Trang 24

+ Nội lực do hoạt tải thẳng đứng tức thời gây ra, tương đương với năng lực chịu tải đứng của công trình

Những nội lực do tải trọng thử nghiệm gây ra trên các bộ phận của công trình được thử nghiệm không được nhỏ hơn các trị số sau: Nội lực do hoạt tải nặng nhất (các xe đặc biệt nặng) chạy trên đường gây ra

Trọng lượng các phương tiện vận tải được sử dụng làm tải trọng thử nghiệm cần được kiểm tra, xác minh trước khi tiến hành công việc Sai số về trọng lượng của các tải trọng thử nghiệm này phải nhỏ hơn 5%

Trọng lượng ô tô chưa chất tải cho phép lấy theo số liệu ở lý lịch xe

Trước khi bắt đầu thử nghiệm, nếu cần, người lãnh đạo công việc thử nghiệm sẽ chuẩn xác hóa thêm sơ đồ chất tải đã dự kiến trước trong đề cương hay kế hoạch, có xét đến thành phần thực tế và trọng lượng đúng của tải trọng thử nghiệm

Lần chất tải đầu tiên lên công trình cần tiến hành từ từ, kiểm tra sự làm việc của kết cấu ở từng giai đoạn theo chỉ số đọc được ở máy đo Thời gian lưu tải trọng thử nghiệm ở mỗi vị trí định trước, được xác định tùy thuộc theo độ ổn định của máy đo:

độ sai lệch của biến dạng quan sát thấy trong 5 phút không được vượt quá 5%

Việc chất tải thử nghiệm lên các bộ phận của cầu đang khai thác thực hiện số lần chất tải lập lại 2 đến 3 lần (kể cả lần chất tải lần thứ nhất), tùy thuộc vào mức độ quan trọng của công trình mà người lãnh đạo thí nghiệm quyết định

Vị trí đặt dụng cụ đo đạc phải lựa chọn sao cho sau khi thử nghiệm có được hình ảnh tương đối đầy đủ về sự làm việc của kết cấu dưới tác dụng của tải trọng tức thời Để đo chuyển vị và biến dạng cần phải chọn những chi tiết và bộ phận kết cấu làm việc nguy hiểm (bất lợi) nhất dưới tải trọng cũng như các chi tiết và các liên kết cần được kiểm tra theo kết quả khảo sát hoặc theo các số liệu khác

2.2.1.2 Phương pháp thử tải với tải trọng động

Tùy theo các nhiệm vụ đặt ra, thử nghiệm động được tiến hành nhằm:

+ Xác định các đại lượng động do các hoạt tải động thực tế gây ra

+ Xác định các đặc trưng động cơ bản của công trình: các tần số và các dạng dao động riêng, độ cứng động của công trình, các đặc trưng tắt dần của dao động

Để thử nghiệm nhằm làm sáng tỏ các đại lượng của tác dụng động do các tải trọng động gây ra, cần sử dụng các tải trọng nặng có thể đi dọc mặt cầu có gồ ghề, thì chúng sẽ làm phát sinh trong kết cấu các dao động, các xung lực, các quá tải cục bộ …

Để xác định các đặc trưng động của công trình cần phải sử dụng các loại tải trọng di động (hoạt tải), tải trọng rung, tải trọng gió và các loại có khả năng làm phát sinh các dao động ổn định (trong đó có cả dao động tự do)

Trang 25

Những nơi đặt tải trọng gây dao động cũng như những nơi đo biến dạng cần phải được chọn, có xét đến các loại và các dao động dự kiến xuất hiện

Khi thử cầu bằng tải trọng động phải cho xe chạy qua cầu nhiều lần với các tốc

độ khác nhau để làm rõ tính chất làm việc động của công trình Tốc độ xe chạy trên cầu gồm 20, 30, 40, 50 và 60km/h, mỗi loại tốc độ phải chạy ít nhất 2 lần, tùy thuộc vào mỗi công trình cụ thể mà người chủ trì thí nghiệm quyết định với mỗi loại tốc độ

Trong thời gian thử động, bằng các dụng cụ đo đạc tự ghi, cần phải ghi được các gia tốc và chuyển vị của cầu

2.2.1.3 Tải trọng thử và các sơ đồ tải trọng

Đối với thử tải động và thử tải tĩnh, tải trọng thử có thể là các xe được lưu thông trên công trình Trước khi tiến hành thử tải cần xác định lại tải trọng thử bằng cân chuyên dụng, sai số cho phép không được vượt quá 5%

Tùy theo đặc điểm và yêu cầu của từng công trình mà có nhiều sơ đồ tải trọng khác nhau Tuy nhiên, thường có 3 sơ đồ tải trọng chính: đúng tâm, lệch tâm trái và lệch tâm phải

2.2.2 Các phương pháp đánh giá cầu [8]

Theo tiêu chuẩn AASHTO, đối với công trình cầu đường bộ hiện nay có 3

phương pháp đã dùng để đánh giá tải trọng:

- Đánh giá theo hệ số tải trọng và hệ số sức kháng (LRFR) [1] [8]

- Đánh giá theo ứng suất cho phép (ASR) [1] [8]

- Đánh giá theo hệ số tải trọng (LFR)[1] [8]

Về nguyên tắc, bất kỳ phương pháp nào cũng có thể dùng để đánh giá tải trọng khai thác của cầu Tuy nhiên, ở Việt Nam phương pháp đánh giá theo hệ số tải trọng

và hệ số sức kháng (LRFD) là phù hợp với tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 nên được áp dụng rộng rãi

Thông thường khi đánh giá cầu chỉ xét tải trọng thường xuyên và tải trọng xe, không xét va xô của tàu, thuyền, gió, lũ, hỏa hoạn, động đất Các cầu nhịp lớn, cầu di động và các cầu phức tạp cần bổ sung thêm tiêu chí đánh giá nếu cần thiết

2.2.3 Đánh giá cầu theo hệ số tải trọng và hệ số sức kháng [7][8]

Đánh giá cầu theo hệ số sức kháng và hệ số tải trọng bao gồm ba nội dung:

- Đánh giá tải trọng thiết kế

- Đánh giá tải trọng hợp pháp

- Đánh giá tải trọng cấp phép

Trong phạm vi đề tài chỉ chú trọng đến hai cấp đánh giá tải trọng là đánh giá tải trọng thiết kế và đánh giá tải trọng hợp pháp để đánh giá tải trọng cầu phục vụ cắm

Trang 26

biển hạn chế tải trọng cầu theo QCVN41:2016/BGTVT Khi cần đánh giá tải trọng cấp phép thì thực hiện theo Hướng dẫn đánh giá cầu AASHTO 2014

2.2.3.1 Đánh giá tải trọng thiết kế

Theo phương pháp đánh giá cầu theo hệ số tải trọng và sức kháng [1][9], tải trọng đánh giá cấp thiết kế là hoạt tải HL93 Tải trọng đánh giá cấp thiết kế được đánh giá ở 02 cấp độ:

- Độ tin cậy ở cấp độ thiết kế Inventory Rating (viết tắt là IR) kết cấu cầu có thể

sử dụng cầu an toàn trong tuổi thọ thiết kế

- Độ tin cậy cấp thấp hơn Operating Rating (viết tắt là OR) là đánh giá với hoạt tải cho phép lớn nhất có thể qua cầu, khi khai thác không giới hạn ở cấp độ OR sẽ làm giảm tuổi thọ của công trình cầu

Các cầu đạt với kiểm toán hoạt tải thiết kế ở cấp độ IR (hệ số đánh giá RF≥1) thì cũng đạt khi đánh giá cho tải trọng thiết kế cấp OR và mọi tải trọng hợp pháp Hệ

số RF được xác định như sau:

trong đó DC là hệ số tải trọng của trọng lượng bản thân kết cấu;

DW là hệ số tải trọng của trọng lượng lớp phủ mặt cầu;

P là hệ số tải trọng của tải trọng thường xuyên không phải của kết cấu;

LL là hệ số tải trọng của hoạt tải;

DC là hiệu ứng do tải trọng bản thân kết cấu gây ra;

DW là hiệu ứng do tải trọng lớp phủ mặt cầu gây ra;

P là hiệu ứng do tải trọng thường xuyên không phải kết cấu gây ra;

LL là hiệu ứng do hoạt tải gây ra;

IM là tải trọng xung kích

2.2.3.2 Đánh giá tải trọng hợp pháp

Tải trọng hợp pháp là các xe 3, 3-S2 và 3-3, cụ thể như sau:

- Xe 3 có 3 trục, chiều dài cơ sở 5,7m, tải trọng 223kN

- Xe 3-S2 có 5 trục, chiều dài cơ sở 12,5m, tải trọng 321kN

- Xe 3-3 có 6 trục, chiều dài cơ sở 16,5m, tải trọng 356kN

Khi đánh giá tải trọng hợp pháp (xe 3, 3-S2 và 3-3), nếu chiều dài nhịp lớn hơn 24m thì ngoài xe hợp pháp còn có các xe khác trên nhịp, tải trọng của các xe này được thay bằng tải trọng làn lấy là 3kN/m [3]

Trang 27

Việc đánh giá tải trọng hợp pháp chỉ tiến hành khi hệ số đánh giá tải trọng thiết

kế cấp OR nhỏ hơn 1 Khi đó cần phải cắm biển hạn chế tải trọng (biển 505b) theo QVCN 41-2016 [4]

2.2.3.3 Đánh giá tải trọng cấp phép

Đây là cấp đánh giá tải trọng thứ ba, cấp này chỉ áp dụng cho các cầu không cắm biển hạn chế tải trọng, nghĩa là khi đánh giá tải trọng thiết kế và đánh giá tải trọng hợp pháp có hệ số đánh giá RF ≥ 1 Đánh giá tải trọng cấp phép là kiểm toán sự an toàn và khả năng chịu tải của cầu trong quá trình cấp phép cho các phương tiện có tải trọng vượt quá giới hạn cho phép

Ở nước ta hiện nay chỉ có xe siêu trường, siêu trọng mới xin cấp phép và giấy phép thường cấp cho một chuyến đi hoặc một số chuyến đi trên những tuyến nhất định

Căn cứ vào thông số của xe xin cấp phép (lưu lượng xe qua cầu, cấu hình xe, tải trọng trục xe, tải trọng tổng cộng, ) phải tiến hành tính toán hệ số đánh giá RF, từ đó quyết định có cấp phép hay không Khi đánh giá cầu theo tải trọng cấp phép cũng cần phải chỉ rõ các điều kiện giao thông lưu thông trên cầu (cấm các xe khác qua cầu, hạn chế tốc độ, .) phù hợp với mô hình kiểm toán để đảm bảo an toàn và tuổi thọ cho công trình cầu

2.2.4 Quy trình đánh giá tải trọng theo phương pháp đánh giá hệ số tải trọng

và hệ số sức kháng [7]

2.2.4.1 Trình tự đánh giá

Có 3 quy trình đánh giá tải trọng phù hợp với đánh giá theo hệ số tải trọng và

hệ số sức kháng:

- Đánh giá tải trọng thiết kế (cấp đánh giá thiết kế)

- Đánh giá tải trọng hợp pháp (cấp đánh giá thứ hai)

- Đánh giá tải trọng cấp phép (cấp đánh giá thứ ba)

Mỗi quy trình có một tải trọng cụ thể với các hệ số tải trọng được hiệu chỉnh đặc biệt nhằm đảm bảo mức độ tin cậy như nhau và có thể chấp nhận được trong mọi đánh giá và được đánh giá theo trình tự được thể hiện trên hình 2.1

Trang 28

Hình 2.1 Trình tự đánh giá tải trọng hợp pháp 2.2.4.2 Công thức đánh giá tải trọng

Công thức (2.1) có thể được viết gọn lại như sau:

LL

HL LL

DL C

trong đó RF = hệ số đánh giá;

C = khả năng chịu tải của bộ phận đánh giá;

DL = hiệu ứng của tải trọng thường xuyên;

LL = Hiệu ứng của hoạt tải đánh giá;

HL = C – DL là khả năng chịu hoạt tải;

Khi RF ≥ 1 tức là khả năng chịu hoạt tải lớn hơn hoặc bằng hiệu ứng của hoạt tải, bộ phận đánh giá khai thác được với hoạt tải đánh giá, trái lại khi RF < 1 bộ phận đánh giá không khai thác được với hoạt tải đánh giá

Việc đánh giá tải trọng được biểu thị tổng quát như là một hệ số đánh giá đối với một dạng tải trọng động nhất định, sử dụng công thức đánh giá tổng quát

Trang 29

Theo AASHTO LRFD, quá trình đánh giá được thực hiện tại mỗi trạng thái giới hạn áp dụng và hiệu ứng tải với giá trị nhỏ nhất xác định hệ số đánh giá điều khiển Công thức tổng quát sau được sử dụng để xác định mức đánh giá tải trọng của mỗi cấu kiện đối với một hiệu ứng tải trọng riêng lẽ

2.2.5 Tính toán khả năng chịu tải C

Đối với trạng thái giới hạn cường độ, C được xác định bởi

Rn : Sức kháng danh định của cấu kiện

fR : ứng suất cho phép được quy định trong Tiêu chuẩn

Hệ số điều kiện c (Condition factor):

Chỉ có vật liệu tốt dựa vào sự kiểm tra kỹ lưỡng mới được xem xét trong việc xác định sức kháng danh định của mặt cắt Hệ số sức kháng  được sử dụng trong đánh giá giống như đối với thiết kế mới trong AASHTO LRFD Phương pháp này chỉ

có giá trị đối với các cấu kiện trong tình trạng tốt hoặc thoả mãn Một khi cấu kiện đã

có hư hỏng và bắt đầu xuống cấp, sự không chắc chắn và thay đổi sức kháng sẽ thay

đối lớn (độ không đồng nhất là tăng lên) và hệ số sức kháng  đối với thiết kế mới không phản ánh được sự không chắc chắn đó

Hệ số điều kiện định ra sự suy giảm ước lượng để tính toán mức độ không chắc chắn trong sức kháng của các cấu kiện bị hư hỏng và sự tăng mức độ hư hỏng trong tương lai của cấu kiện đó trong giai đoạn giữa 2 đợt kiểm tra Hệ số điều kiện c thay đổi từ 0,85 đối với cấu kiện trong tình trạng xấu đến 1,0 đối với cấu kiện tốt hoặc thoả mãn

Mục tiêu của hệ số điều kiện là để tính toán mức độ tăng của sự không chắc chắn và những mất mát được dự báo trước trong tương lai Nó không dùng để tính toán cho những thay đổi thực tế quan sát được của các kích thước vật lý Phương pháp này là để lấy các thông tin của các cấu kiện kiểm tra và áp dụng nó vào trong việc xác định sức kháng của cấu kiện và sau đó áp dụng hệ số điều kiện sức kháng để chiết giảm sức kháng của cấu kiện đã có hư hỏng với lý do như đã trình bày ở trên

Hệ số hệ thống s (System factor):

Các cấu kiện kết cấu tương tác với nhau để tạo thành một hệ thống kết cấu Khả

năng còn lại của cầu (bridge redundancy) là khả năng mang tải của hệ thống kết cấu

Trang 30

cầu sau khi có hư hại của một hoặc nhiều cấu kiện Hệ số hệ thống được nhân với sức kháng danh định và liên hệ với mức độ của sự còn lại so với hệ thống kết cấu hoàn chỉnh Những cầu có tính dư thấp sẽ có khả năng của cấu kiện giảm do đó chúng có mức đánh giá thấp Các cầu không có tính dư sẽ bị bất lợi khi yêu cầu các cấu kiện của

nó cung cấp mức độ an toàn cao hơn so với các cầu tương tự với tính dư về hình dạng Mục đích của s là để bổ sung một khả năng dự trữ và do đó độ tin cậy của cả hệ thống sẽ tăng từ cấp độ khai thác (đối với hệ thống có dự trữ) tới mục tiêu thực tế hơn đối với các hệ thống không có dự trữ tương ứng với cấp độ kiểm kê

2.2.6 Hiệu ứng tải trọng [1][8]

2.2.6.1 Hiệu ứng tĩnh tải

DL DC DC DW DW  P P (2.5)

Trong đó:

DC: Hiệu ứng của tĩnh tải bản thân;

DW: Hiệu ứng của tĩnh tải lớp phủ và các thiết bị tiện ích;

P: Hiệu ứng của các tải trọng thường xuyên khác ngoài tĩnh tải;

DC, DW: Hệ số tải trọng lần lượt của DC và DW được lấy theo bảng 2.1;

P: Hệ số tải trọng lần lượt của P được lấy bằng 1

Bảng 2.1 Hệ số tải trọng của hoạt tải theo TTGH

Loại

Tĩnh tải

Trang 31

Hệ số tải trọng của từng loại hoạt tải theo quy định của AASHTO LRFD tuỳ thuộc vào trạng thái giới hạn tính toán và lưu thông giao thông qua cầu (riêng hệ số tải trọng của tĩnh tải được quy định giống AASHTO LRFD) Theo đó, hệ số tải trọng của hoạt tải được quy định phụ thuộc vào nhiều yếu tố như là trạng thái giới hạn, lưu lượng

xe chạy, các loại cầu khác nhau, tính chất tác dụng của tải trọng, và được thể hiện qua bảng 2.2

Bảng 2.2 Hệ số tải trọng của tải trọng hợp pháp

Lưu lượng xe tải theo một chiều

2.2.6.2 Hiệu ứng hoạt tải

Hoạt tải đánh giá của các trường hợp cụ thể phù hợp với cấp đánh giá được trình bày ở mục 2.2.3 Đánh giá tải trọng thiết kế là một mức độ đánh giá đầu tiên của cầu sử dụng tải trọng xe HL93 và tiêu chuẩn thiết kế LRFD với các kích thước và tính chất của cầu trong điều kiện tại thời điểm kiểm tra của nó Đó là tiêu chuẩn để đánh giá cầu cũ theo yêu cầu đồng bộ với tiêu chuẩn thiết kế cầu mới Trong khi kiểm tra, các cầu cũ được xem xét ở mức độ tin cậy thiết kế (cấp độ kiểm kê) hoặc ở mức độ tin cậy thứ hai thấp hơn (có thể so sánh với cấp độ tin cậy khai thác) đối với trạng thái giới hạn cường độ

Kiểm toán trạng thái giới hạn mỏi dùng xe tải thiết kế với khoảng cách trục giữa đến trục sau 9m Hệ số xung kích (1+IM) phụ thuộc nhiều vào hiện trạng lớp phủ mặt cầu, tình trạng khe co giãn và chất lượng đường đầu cầu Nếu như các cấu kiện trên có dấu hiệu xuống cấp từ thời điểm kiểm định thì cần phải đo lại dao động để có được hệ số xung kích thực tế Nếu không thể đo thì lấy (1 + IM) = 1 + 0,33 = 1,33 [7][8]

2.3 Xác định sức chịu tải bằng phương pháp lý thuyết

2.3.1 Đặc trưng vật liệu, tiết diện

Để đánh giá khả năng chịu tải thực tế của kết cấu nhịp, cần thiết phải xác định kích thước thực tế (Bảng 2.3 và hình 2.2) và cường độ bê tông của bản mặt cầu (Bảng 2.4) Riêng đối với dầm thép, do không thể lấy mẫu để thí nghiệm nên cường độ tính toán được lấy theo tiêu chuẩn (Bảng 2.5)

Trang 32

Bảng 2.3 Các thông số mặt cắt ngang cầu

Hình 2.2 Kích thước tổng quát dầm I liên hợp với bản BTCT

Bảng 2.4 Tính chất cơ lý của bê tông

1 Cường độ chịu nén của bê tông

Trang 33

Bảng 2.5 Tính chất cơ lý của thép

2.3.2 Đặc trưng hình học mặt cắt đoạn giữa dầm

Trong phân tích kết cấu chịu uốn không liên hợp, đặc trưng hình học tính toán

là mặt cắt dầm thép Trong kết cấu liên hợp, diện tích mặt cắt bê tông chuyển đổi sang diện tích thép dựa trên tỷ số mođun n cho tải trọng tức thời và 3n cho tải trọng dài hạn (Do xét tới độ tăng ứng biến gây ra bởi từ biến của bê tông dưới tác dụng của tải trọng dài hạn, sử dụng 3n cho giá trị ứng suất cao hơn trong mặt cắt thép và giá trị n cho ứng suất cao hơn trong bản BTCT) Diện tích của vút bê tông không được tính vào đặc trưng hình học

Đặc trưng hình học kết cấu phần trên được tính theo 2 giai đoạn chủ yếu:

- Giai đoạn 1: Thi công bản mặt cầu (Mặt cắt dầm thép không liên hợp)

- Giai đoạn 2: Mặt cắt dầm thép liên hợp dưới tác dụng tải trọng dài hạn (hệ số modun 3n) và mặt cắt dầm thép liên hợp dưới tác dụng tải trọng ngắn hạn (hệ số modun n)

Trang 34

Bảng 2.6 Đặc trưng hình học dầm thép không liên hợp

Cấu kiện

Bề rộng (mm)

Chiều dày

2 ) y(mm) A*y(mm 3 ) A*y 2 (mm 4 ) Ioi (mm 4 ) Ix (mm 4 )

Ghi chú: y là khoảng cách từ trục trung hòa của bản bụng tới trục trung hòa của cấu kiện

Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt tới trục trung hòa bản bụng yc=A*y/A= 0 (mm) Mômen quán tính mặt cắt đối với trục trung hòa x1-x1 của mặt cắt INA=Ix-(yc*Ay)= 3,38E+08 (mm4) Khoảng cách từ trục trung hòa mặt cắt đến mép trên dầm thép ytop=0.5hw+tf3-yc= 275 (mm) Khoảng cách từ trục trung hòa mặt cắt đến mép dưới dầm thép ybot=0.5hw+tf1+tf2+yc= 275 (mm) Mômen tĩnh của mặt cắt đối với trục đi qua mép trên dầm thép Stop=INA/ytop= 1,23E+06 (mm3) Mômen tĩnh của mặt cắt đối với trục đi qua mép dưới dầm thép Sbot=INA/ybot= 1,23E+06 (mm3)

Trang 35

Bảng 2.7 Đặc trưng hình học dầm thép liên hợp BTCT dưới tác dụng tải trọng dài hạn 3n=24

Cấu kiện

Mặt cắt Diện tích Thông số Momen quán tính

Chiều dày (mm)

A(mm 2 ) y(mm) A*y(mm 3 ) A*y 2 (mm 4 ) Ioi (mm 4 ) Ix (mm 4 )

Tổng cộng 12.158 1,38E+06 8,28E+08

Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt tới trục trung hòa bản bụng yc=A*y/A= 113 (mm) Mômen quán tính mặt cắt đối với trục trung hòa x1-x1 của mặt cắt INA=Ix-(yc*Ay)= 6,72E+08 (mm4) Khoảng cách từ trục trung hòa mặt cắt đến mép trên dầm thép ytop=0.5hw+tf3-yc= 162 (mm) Khoảng cách từ trục trung hòa mặt cắt đến mép dưới dầm thép ybot=0.5hw+tf1+tf2+yc= 388 (mm) Mômen tĩnh của mặt cắt đối với trục đi qua mép trên dầm thép Stop=INA/ytop= 4,16E+06 (mm3) Mômen tĩnh của mặt cắt đối với trục đi qua mép dưới dầm thép Sbot=INA/ybot= 1,73E+06 (mm3) Khoảng cách từ trục trung hòa mặt cắt đến mép trên bản mặt cầu ytopc=tc+th+0.5hw+tf3-yc= 312 (mm) Mômen tĩnh của mặt cắt đối với trục đi qua mép trên bản mặt cầu Stopc=INA/ytopc= 2,16E+06 (mm3)

Trang 36

Bảng 2.8 Đặc trưng hình học dầm thép liên hợp BTCT dưới tác dụng tải trọng ngắn hạn n=8

Cấu kiện

Chiều dày

Trang 37

Bảng 2.9 Đặc trưng hình học dầm thép liên hợp BTCT dưới tác dụng tải trọng ngắn hạn n=8

Cấu kiện

Chiều dày

Trang 38

Bảng 2.10 Tổng hợp đặc trưng hình học dầm thép liên hợp BTCT

Cấu kiện

Diện tích

Trang 39

2.3.3 Sức kháng uốn dương - Trạng thái giới hạn cường độ

Nghiên cứu về sức kháng uốn mặt cắt chữ I thỏa mãn các giới hạn về tỉ lệ hình học mặt cắt và nghiên cứu về vật liệu thép có cường độ chảy dẻo nhỏ nhất quy định: Không vượt quá 345Mpa và có chiều cao mặt cắt không đổi phải được thực hiện theo

quy định về độ mảnh bản bụng có mặt cắt đặc chắc như sau:

- Dcp: Chiều cao bản bụng chịu nén tại lúc mômen dẻo (mm)

- Fyf: Cường độ chảy dẻo nhỏ nhất được quy định của bản cánh chịu nén (Mpa) Đối với tất cả mặt cắt chịu uốn dương, Dcp phải lấy bằng 0 và yêu cầu về độ mảnh bản bụng trong mặt cắt đặc chắc trên phải coi là đã thỏa mãn

→ Mặt cắt tính toán chịu mômen dương được xem là đặc chắc

2.3.3.2 Mômen dẻo

Mômen dẻo phải được tính toán bằng mômen đầu tiên của lực dẻo đối với trục

trung hòa dẻo Để tính toán các lực dẻo trong các phần thép mặt cắt liên hợp, phải dùng cường độ chảy tương ứng cho cả bản cánh, bản bụng Lực dẻo trong các phần

bêtông chịu nén của mặt cắt liên hợp có thể dựa trên khối ứng suất chữ nhật và bỏ qua

phần bê tông chịu kéo

Vị trí của trục trung hòa dẻo phải được xác định theo điều kiện cân bằng mà không có lực dọc trục thuần túy

Trang 40

Hình 2.3 Kích thước tổng quát dầm I liên hợp với bản BTCT tính toán momen dẻo

2.3.3.3 Bố trí cốt thép dọc trong bề rộng hữu hiệu bản mặt cầu

- Drt & Drb: Đường kính cốt thép lưới trên, lưới dưới (mm)

- Srt & Srb: Khoảng cách các thanh cốt thép lưới trên, lưới dưới (mm)

- nrt & nrb: Số thanh cốt thép lưới trên, lưới dưới (thanh)

- Art & Arb: Tổng diện tích cốt thép lưới trên, lưới dưới (mm2)

- Crt & Crb: Khoảng cách từ mép trên bản mặt cầu tới trọng tâm cốt thép lưới trên, lưới dưới (mm)

Bảng 2.12 Bảng bố trí cốt thép trong bề rộng hữu hiệu bản mặt cầu

Định dạng
Số trang	84
Dung lượng	5,89 MB