BÀI GIẢNG BỒI DƯỠNG NÂNG CAO NGHIỆP VỤ KIỂM ĐỊNH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐẶT BIỂN BÁO HIỆU TRỌNG LƯỢNG XE QUA CẦU ĐƯỜNG BỘ THEO QUY ĐỊNH MỚI §2.3 CÁC VÍ DỤ TÍNH TỐN - Ví dụ tính tốn đánh giá cầu BTCT thường - Ví dụ tính tốn đánh giá cầu BTCT DUL giản đơn - Ví dụ tính tốn đánh giá cầu BTCT DUL thi cơng theo phương pháp đúc hẫng - Ví dụ tính tốn cầu dầm thép liên hợp với BTCT 44 BÀI GIẢNG BỒI DƯỠNG NÂNG CAO NGHIỆP VỤ KIỂM ĐỊNH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐẶT BIỂN BÁO HIỆU TRỌNG LƯỢNG XE QUA CẦU ĐƯỜNG BỘ THEO QUY ĐỊNH MỚI - Tải trọng cắm biển thực tế số bảng quy tròn đến Tấn theo đơn vị quản lý - Ở Hoa Kỳ đơn vị kiểm định tính tốn tải trọng cắm biển cho cầu Do quan quản lý vào tình hình khai thác, khả sửa chữa để quyêt định cầu cần sửa chũa cắm biển tải trọng cầu cho tuyến đoạn tuyến 2.2.2.3 Đánh giá tải trọng cấp phép: - Ở Hoa Kỳ cho phép đánh giá tải trọng cấp phép với cầu đánh giá theo HL93 đánh giá tải trọng hợp pháp có hệ số đánh giá RF ≥ 1, nghĩa không cho phép vượt tải với cầu đánh giá tải trọng hợp pháp có hệ số đánh giá RF < - Ở Việt Nam có xe siêu trường, siêu trọng xin cấp phép giấy phép thường cấp cho chuyến số chuyến tuyến định - Đơn vị xin cấp phép phải có đơn xin cấp phép theo mẫu cho sẵn phụ lục thông tư 07 / 2010 / TT – BGTVT, đơn xin cấp phép phải cung cấp đầy đủ thông tin nơi đoạn đường phải đi, thời gian đi, cấu hình xe, tải trọng trục xe, tải trọng tổng cộng, - Căn vào tải trọng xe xin cấp phép phải tiến hành tính tốn hệ số đánh giá RF, từ hệ số đánh giá định có cấp phép hay khơng cấp phép có cần thêm biện pháp kèm theo phải có hộ tống, cấp không cho xe khác lưu thông cầu đồng thời phải tiến hành tăng cường cầu, 2.2.3 NHỮNG TỒN TẠI: - Xe hợp pháp: + Có lấy theo xe [3], [3–S2], [3–3] Hoa kỳ? + Có thể thống kê, phân tích xác định xe hợp pháp Việt Nam, tốn thời gian? - Các hệ số: + Có lấy theo hệ số Hoa kỳ? + Nếu không lấy theo thiết kế bổ sung thêm nghiên cứu quy định hệ số Việt Nam? - Khi đánh giá với tải trọng hợp pháp RF ≥ có cắm biển tải trọng khơng? Ở Việt Nam không cắm nguy hiểm - Chiều dài nhịp phải thêm tải làn, tải trọng lấy bao nhiêu? - Những ý sau đợt đầu cắm biển theo QCVN41:2012/BGTVT? 43 BÀI GIẢNG BỒI DƯỠNG NÂNG CAO NGHIỆP VỤ KIỂM ĐỊNH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐẶT BIỂN BÁO HIỆU TRỌNG LƯỢNG XE QUA CẦU ĐƯỜNG BỘ THEO QUY ĐỊNH MỚI SƠ ĐỒ Đánh giá HL93 cấp IR RF ≥ Không cắm biển Đánh giá cấp phép RF < Đánh giá HL93 cấp OR RF ≥ RF < Đánh giá xe [ ] [ – S2 ], [ – ] RF ≥ Tính TT cắm biển Đánh giá cấp phép RF < Dừng khai thác _ RF > 0,3 + Tính TT cắm biển Khơng cấp phép - Theo công thức từ (1) đến (5) tính tốn tải trọng cắm biển bảng 11 RF 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 ≥ 1,5 Bảng 11: TẢI TRỌNG CẮM BIỂN CHO XE [ ], [ – S2 ], [ – ] Xe [ ] Xe [ – S2 ] Xe [ – ] (5) (4) (5) (4) (5) (4) 0 3,24 4,67 5,18 6,48 9,33 10,37 9,72 14,00 15,55 12,96 18,66 20,74 16,20 23,33 25,92 19,44 28,00 31,11 22,68 32,66 36,29 24,95 35,93 39,92 27,22 39,19 43,58 29,48 42,46 45 31,75 45,72 45 34 48 45 Ghi chú: - Các số bảng có đơn vị T 42 BÀI GIẢNG BỒI DƯỠNG NÂNG CAO NGHIỆP VỤ KIỂM ĐỊNH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐẶT BIỂN BÁO HIỆU TRỌNG LƯỢNG XE QUA CẦU ĐƯỜNG BỘ THEO QUY ĐỊNH MỚI SƠ ĐỒ Đánh giá HL93 cấp IR RF ≥ RF < Đánh giá HL93 cấp OR RF ≥ RF < Đánh giá tải trọng hợp pháp RF ≥ RF < Dừng khai thác _ RF > 0,3 + Tính tốn cắm biển Khơng đánh giá cấp phép Không cắm biển Cho phép đánh giá cấp phép 41 BÀI GIẢNG BỒI DƯỠNG NÂNG CAO NGHIỆP VỤ KIỂM ĐỊNH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐẶT BIỂN BÁO HIỆU TRỌNG LƯỢNG XE QUA CẦU ĐƯỜNG BỘ THEO QUY ĐỊNH MỚI - Nếu RF ≥ 1, Hoa Kỳ không cần cắm biển hạn chế tải trọng, nhiên Việt Nam tính tốn cấm biển tải trọng theo cơng thức đánh giá theo kN AASHTO2011 RT = RF.W (1) Trong đó: + RT: tải trọng khai thác tính theo kN + RF: hệ số đánh giá + W: tải trọng đánh giá Với xe [3]: W = 222,5 kN hay 22,68 T; xe [3–S2]: W=320,4 kN hay 32,66 T; với xe [3–3]: W = 356 kN hay 36,29 T - Tính theo công thức (1) RT nhỏ hay tải trọng giới hạn (xe [ ] 34T, [ – S2 ] 48T, [ – ] 45T) tải trọng cấm biển RT, cịn lớn tải trọng giới hạn tải trọng cấm biển tải trọng giới hạn - Nếu gọi A tải trọng cấm biển có cơng thức: Xe [ ]: A= Xe [ – S2 ]: Xe [ – ]: { { { A= A= RT RT ≤ 34T 34T RT ≥ 34T (2) RT RT ≤ 48T 48T RT ≥ 48T ( ) RT RT ≤ 45T 45T RT ≥ 45T ( ) - Sau xác định tải trọng cắm biển dừng tính tốn cho phép đánh giá cấp phép có đơn xin cấp phép - Nếu RF < 1, Hoa Kỳ Việt Nam tính tốn tải trọng cắm biển theo công thức: A W (RF  0, 3) 0, (5) - Công thức thiết lập sở RF ≤ 0,3 dừng khai thác để làm cầu sửa chữa tăng cường RF = tải trọng cắm biển tải trọng đánh giá - Trường hợp RF < khơng cho phép đánh giá cấp phép; Hoa kỳ (sơ đồ 1) có khác với sơ đồ đánh giá Việt Nam (sơ đồ 2) 40 BÀI GIẢNG BỒI DƯỠNG NÂNG CAO NGHIỆP VỤ KIỂM ĐỊNH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐẶT BIỂN BÁO HIỆU TRỌNG LƯỢNG XE QUA CẦU ĐƯỜNG BỘ THEO QUY ĐỊNH MỚI Các tải trọng giới hạn Tổng cục ĐBVN cung cấp, có vấn đề cần xem xet thêm xe [3-3] có tải trọng giới hạn 45 tấn, xe [3-S2] lại có tải trọng giới hạn 48 + Thứ hai: Trong sổ tay ASSTHO 2011 chiều dài nhịp lớn 61m (lấy theo quy trịn) ngồi xe hợp pháp thêm tải trọng 3KN/m (lấy theo quy tròn) Ở Việt Nam xe thường cầu với khoảng cách gần co ùn tắc giao thơng tạm thời áp dụng chiều dai nhịp lớn 24m them tải trọng 3KN/m.Chiều dài thay đổi có nghiên cứu đầy dủ có “ Hướng dẫn áp dụng sổ tay ASSTHO” + Thứ ba: Do chưa có ban hành thức nên trước mắt tính cắm biển theo 3xe hợp pháp Hoa Kỳ [3], [3-S2],[3-3] Khi có xe đại tiên Việt Nam tiến hành tính đổi cách tính hệ số chuyển đổi theo chiều dài nhịp.Chúng mong muốn ban hành xe đại diện Việt Nam theo xe cho biển 505b QCVN41:2012/BGTVT cân nhắc đến: Xe tải trục la loại xe gây lo lắng cho đơn vị quản lý cầu đường tình trạng xe tải chưa giải triệt để(ở đâu người ta sợ xe HOWO cơi thùng) Cân nhắc thêm tải trọng giới hạn cho xe [3-S2] xe [3-3] chiều dài nhịp tải trọng hiệu ứng xe [3-S2] lớn so với xe [3-3] 2.2.2 TRÌNH TỰ TÍNH TỐN: 2.2.2.1 Đánh giá tải trọng thiết kế: - Đánh giá tải trọng thiết kế đánh giá theo HL93 Đánh giá có cấp - Cấp IR: Đánh gia theo cấp hệ số tải trọng hoạt tải lấy để cầu khai thác an toàn tuổi thọ thiết kế + Nếu RF ≥ 1, không cần cắm biển hạn chế tải trọng Dừng tính tốn, cho phép tính tốn cấp phép có đơn xin cấp phép đơn vị vận tải + Nếu RF < 1, chuyển sang đánh giá tải trọng thiết kế cấp thứ hai OR - Cấp OR: + Nếu RF ≥ 1, không cần cắm biển hạn chế tải trọng, nhiên khai thác không hạn chế tuổi thọ cầu bị suy giảm Dừng tính tốn, cho phép tính tốn cấp phép có đơn xin cấp phép + Nếu RF < 1, chuyển sang đánh giá với tải trọng hợp pháp Cầu không khai thác với HL93 cấp OR tất nhiên cấp IR 2.2.2.2 Đánh giá tải trọng hợp pháp: - Đánh giá tải trọng hợp pháp đánh giá lần lược cho xe [3], [3–S2], [3–3], cấp đánh giá thứ hai 39 BÀI GIẢNG BỒI DƯỠNG NÂNG CAO NGHIỆP VỤ KIỂM ĐỊNH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐẶT BIỂN BÁO HIỆU TRỌNG LƯỢNG XE QUA CẦU ĐƯỜNG BỘ THEO QUY ĐỊNH MỚI §2.2 TÍNH TOÁN CẮM BIỂN TẢI TRỌNG THEO QCVN41:2012/BGTVT 2.2.1 CĂN CỨ TÍNH TỐN: - Trong QCVN41:2012/BGTVT phần có biển số 505b “Loại xe hạn chế qua cầu” có loại xe: xe thân liền, xe sơ mi rơ mooc xe thân liền kéo rơ mooc - Quy chuẩn có biển 505c “tải trọng trục hạn chế qua cầu” có trục: trục đơn trục kép trục ba - Hiện Tổng cục ĐBVN thống chưa cắm biển tải trọng trục mà cắm biển trải trọng xe 505b - Trước không cắm biển tải trọng Quy chuẩn khơng quy định cấu hình (số lượng trục, khoảng cách trục, khoảng cách tim bánh theo chiều ngang, ) tải trọng trục xe Đến có cơng văn số 8291/BGTVT-KHCN thông báo số 1099/TB-BGTVT hiểu chấp thuận Tổng cục ĐBVN chờ đợi công bố xe đại diện Việt Nam lấy cấu hình trọng trục của: + Xe[3] tính cho xe thân liền (xe biển 505b) + Xe [3-S2] tính cho xe sơ mi rơ mooc (xe thứ biển 505b) + Xe [3-3] tính cho xe rơ mooc (xe thứ biển 505b) - Các cơng thức tính tốn, hệ số tải trạng thái giới hạn, lấy theo tiếng Anh “The manual for Bridge evaluation” hệ số xung kích 1,33 khơng phải 1,25 tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05(thực AASHTO 1998 tiêu chuẩn để chuyển đổi sang 22TCN 272-05 lấy hệ số xung kích 1,33) - Các cơng thức tính sứ kháng danh định lấy theo tiêu chuẩn Thiết kế cầu 22TCN 272-05 có tham khảo AASTHO 2007 - Trong chờ đợi “Hướng dẫn sử dụng tiêu chuẩn “The manual for Bridge evaluation”so với tiếng Anh phiên 2011 áp dụng vào Việt Nam đơn vị thực có thay đổi: + Thứ nhất: Trong AASTHO 2011 đánh giá với tải trọng hợp pháp liên bang xe [3],[3-S2], [3-3] hệ số đánh giá RF≥1 khơng cắm biển tải trọng cho phép đánh giá cấp phép có đơn vị xin cấp phép đơn vị vận tải Ở Việt Nam tính tốn với xe dù hệ số đánh giá RF≥1 cắm biển tải trọng với giới hạn tải trọng sau: Xe [3]:34 Xe [3-S2]:48 Xe [3-3]: 45 38 BÀI GIẢNG BỒI DƯỠNG NÂNG CAO NGHIỆP VỤ KIỂM ĐỊNH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐẶT BIỂN BÁO HIỆU TRỌNG LƯỢNG XE QUA CẦU ĐƯỜNG BỘ THEO QUY ĐỊNH MỚI Phần 2: ÁP DỤNG SỔ TAY AASHTO-2011 VÀO ĐÁNH GIÁ CẦU Ở VIỆT NAM VÀ CẮM BIỂN HẠN CHẾ TẢI TRỌNG THEO QCVN41:2012/BGTVT §2.1 GIỚI THIỆU CHUNG - Theo cơng văn số 8291/BGTVT-KHCN ngày 09 tháng năm 2014 thông báo số 1099/TB-BGTVT ngày 24 tháng 10 năm 2014 trước mắt thời gian chờ đợi “Tiêu chuẩn đánh giá tải trọng khai thác cơng trình cầu đường bộ” “Quy định hướng dẫn sử dụng tiêu chuẩn The manual for Bridge evaluation AASHTO phiên 2011” áp dụng sổ tay vào đánh giá tải trọng khai thác cầu đường Cho đến hầu hết cầu quốc lộ số cầu tỉnh lộ cắm biển tải trọng theo QCVN41:2012/BGTVT mà sở để tính tốn tải trọng để cắm biển sổ tay AASHTO 2011 - Chúng biết “Tiêu chuẩn đánh giá tải trọng khai thác cơng trình cầu đường bộ” biên soạn dựa chủ yếu vào sổ tay AASTO 2011 bổ sung thêm quy định cho phù hợp với thực trang giao thông Việt Nam 37 BÀI GIẢNG BỒI DƯỠNG NÂNG CAO NGHIỆP VỤ KIỂM ĐỊNH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐẶT BIỂN BÁO HIỆU TRỌNG LƯỢNG XE QUA CẦU ĐƯỜNG BỘ THEO QUY ĐỊNH MỚI RF  RF  R n  (1,3D  s) 1,30L(1  I) 0,9f y*  (Fd  Fp  Fs ) F1 Trong đó: + RF – Hệ số đánh giá + f’c – Cường độ chịu nén BT + 0, f 'c –Cường độ chịu kéo cho phép B, dùng 0,3 f 'c lấy + Fd– Ứng suất tĩnh tải không kể hệ số + Fp– Ứng suất dự ứng lực sau mát khơng có hệ số + Fs– Ứng suất dự ứng lực thứ cấp + F1–Ứng suất hoạt tải khơng xét xung kích + Rn – Cường độ danh định mặt cắt thảo mãn giới hạn tính dẻo + D – Momen lực cắt tĩnh tải không hệ số + S– Momen lực cắt dự ứng lực thứ cấp không hệ số + L– Momen lực cắt hoạt tải không xét hệ số + f*y– Giới hạn cháy thép dự ứng lực + I –Lực xung kích 36 BÀI GIẢNG BỒI DƯỠNG NÂNG CAO NGHIỆP VỤ KIỂM ĐỊNH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐẶT BIỂN BÁO HIỆU TRỌNG LƯỢNG XE QUA CẦU ĐƯỜNG BỘ THEO QUY ĐỊNH MỚI + Cũng phương pháp ứng suất cho phép giới hạn chảy xác định theo thép thiết kế lấy theo thí nghiệm giới hạn chảy danh định giá trị trung bình thí nghiệm trừ 1,65 độ lệch chuẩn để có độ tin cậy 95% + Cuối lấy theo “ năm xây dựng ” kết cấu - Kết cấu BTCT: + Cường độ BT bảng + Lượng cốt thép (diện tích tiết diện) chịu kéo đạt giới hạn chảy dùng để tính khả chịu momen giới hạn phận chịu uốn không vượt số lượng cốt thép có sẵn mặt cắt 75% cốt thép theo yêu cầu cho điều kiện cân - Bê tông dự ứng lực: + Đánh giá BTCT DƯL cấp IR OR phải tính trạng thái giới hạn cường độ, riêng đánh giá cấp IR phải xem xét ứng suất cho phép với tải trọng sử dụng + Trong tình thiêt kế bất thường bó cáp phân bố tọng ứng suất cho phép không vượt 0.9 giới hạn chảy rong cáp dự ứng lực gần thớ chịu kéo - Các phương trinh đánh giá: + Lực kéo BT: RF  0, f c'  (Fd  Fp  Fs ) F1 + Lực nén BT: RF  0, 6f c'  (Fd  Fp  Fs ) F1 + Lực nén BT: RF  0, 4f c'  0,5(Fd  Fp  Fs ) F1 + Lực kéo cáp DƯL: RF  0,8f y*  (Fd  Fp  Fs ) F1 + Cường độ chịu uốn cắt: RF  R n  (1,3D  s) 2,17L(1  I) + Đánh giá OR: 35 BÀI GIẢNG BỒI DƯỠNG NÂNG CAO NGHIỆP VỤ KIỂM ĐỊNH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐẶT BIỂN BÁO HIỆU TRỌNG LƯỢNG XE QUA CẦU ĐƯỜNG BỘ THEO QUY ĐỊNH MỚI §1.5 CÁC QUY TRÌNH ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG 1.5.1 GIỚI THIỆU CHUNG: - Có quy trình đánh giá tải trọng phù hợp với đánh giá theo hệ số tải trọng hệ số sức kháng: + Đánh giá tải trọng thiết kế (đánh giá cấp thứ nhất) + Đánh giá tải trọng hợp pháp (đánh giá cấp thứ hai) + Đánh giá tải trọng cấp phép (đánh giá cấp thứ ba) - Mỗi quy trình có tải trọng cụ thể với hệ số tải trọng hiệu chỉnh đặc biệt nhằm đảm bảo mức độ tin cậy chấp nhận đánh giá - Với tải trọng cụ thể đánh giá tải trọng biểu thị qua hệ số đánh giá (RF) - Trình tự đánh giá: + Đánh giá theo tải trọng thiết kế HL93, đánh giá theo tải trọng thiết kế thể qua hệ số đánh giá RF  , tức cầu khai thác với HL93 khơng cần đánh giá tải trọng hợp pháp cầu khai thác với HL93 khai thác với tải trọng hợp pháp Cầu không cần cắm biển hạn chế tải trọng, cho phép tính toán đánh giá với tải trọng cấp phép cần thiết Nếu RF  chuyển sang bước + Đánh giá theo tải trọng hợp pháp: Tải trọng hợp pháp liên bang xe [3], [3-S2],và [3-3] bang cịn có tải trọng hợp pháp bang Chỉ đánh giá tải trọng hợp pháp đánh giá HL93 có hệ số đánh giá RF  cấp độ OR Nếu đánh giá theo tải trọng hợp pháp có RF  khơng cần cắm biển hạn chế tải trọng cho phép đánh giá tải trọng cấp phép có cầu đạt đánh giá tải trọng hợp pháp cho phép vượt tải Nếu đánh giá theo tải trọng hợp pháp có 0,  RF  phải tính tốn cắm biển hạn chế tải trọng Nếu đánh giá theo tải trọng hợp pháp có RF  0, phải dừng khai thác cầu + Đánh giá theo tải trọng cấp phép: Công việc thực đánh giá theo HL93 có RF  đánh giá theo tải trọng hợp pháp có RF  - Mọi cầu cắm biển hạn chế tải trọng không đánh giá tải trọng cấp phép - Trình tự đánh giá thể sơ đồ sau: 15 BÀI GIẢNG BỒI DƯỠNG NÂNG CAO NGHIỆP VỤ KIỂM ĐỊNH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐẶT BIỂN BÁO HIỆU TRỌNG LƯỢNG XE QUA CẦU ĐƯỜNG BỘ THEO QUY ĐỊNH MỚI §1.4 THÍ NGHIỆM TẢI TRỌNG - Thí nghiệm tải trọng tiến hành người đánh giá cảm thấy phương pháp phân tích khơng phản ánh phân bố tải trọng thực tế cho phận cầu Do mục đích thí nghiệm tải trọng để xác định xác phân bố tải trọng lên cấu kiện chịu lực cầu lên phận riêng lẻ cấu kiện gồm nhiều phận - Như Hoa Kỳ thí nghiệm tải trọng dùng đến đánh giá tải trọng nghi ngờ kết đánh giá chưa đủ tin cậy Ở nước ta nhiều cầu khơng cịn hồ sơ đánh giá tải trọng khó khăn nên nhiều thí nghiệm tải trọng để phục vụ cho đánh giá tải trọng 14 BÀI GIẢNG BỒI DƯỠNG NÂNG CAO NGHIỆP VỤ KIỂM ĐỊNH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐẶT BIỂN BÁO HIỆU TRỌNG LƯỢNG XE QUA CẦU ĐƯỜNG BỘ THEO QUY ĐỊNH MỚI §1.3 PHÂN TÍCH KẾT CẤU - Các phương pháp phân tích kết cấu có chương tiêu chuẩn thiết kế cầu - Có thể dùng phương pháp gần để đánh giá tải trọng cho cầu thẳng khai thác Cầu dầm hộp thép cầu thép cong mặt dùng phương pháp - Hệ số xe 1,2 với phân bố ngang LRFD cho trường hợp xếp xe khơng dùng kiểm tốn mỏi trạng thái giới hạn đặc biệt - Hệ số phân bố ngang cho tiêu chuẩn thiết kế dùng cho cầu phù hợp với quy định - Các phương pháp phân tích lựa chọn khác dùng khi: + Khoảng cách dầm chiều dài nhịp nằm khoảng giới hạn tiêu chuẩn LRFD + Cầu thay đổi góc xiên gối + Cầu cong độ cong nhỏ + Các tải trọng cho phép với bề rộng khơng tiêu chuẩn có thay đổi lớn cấu hình xe - Nhiều cầu cũ chân lan can, gờ chắn gián đoạn mối nối hở, phân tích lựa chọn muốn xem xét tham gia chúng vào làm việc cầu cần phải xem xét thí nghiệm tải trọng - Hầu hết mơ hình phân tích dựa ứng xử tuyến tính tức hiệu ứng tải trọng tỷ lệ với độ lớn tải trọng Ở trạng thái giới hạn cường độ mơ hình phân tích dựa giả thiết ứng xử phi tuyến giả thiết vật liệu đạt đến chảy dẻo Ứng xử không áp dụng trường hợp mà ổn định xảy trước vật liệu chảy dẻo toàn mặt cắt kết cấu bị phá hoại trước tính dẻo phát huy tồn mặt cắt - Việc đánh giá mỏi trạng thái giới hạn sử dụng liên quan đến phương thức phá hoại không dẻo khơng sử dụng giả thiết biểu đồ momen dẻo - Các phương pháp phân tích lựa chọn (khi kết cấu không thỏa mãn quy định cho LRFD) cần phải phản ánh đắn độ cứng tương đối phận cầu độ cứng có liên quan đến đánh giá không liên quan đến cường độ - Khi sử dụng phương pháp lựa chọn hệ số phân bố phải dựa vào báo cáo đánh giá tải trọng, có thí nghiệm tải trọng hệ số phân bố thực đo dùng tính tốn đánh giá 13 BÀI GIẢNG BỒI DƯỠNG NÂNG CAO NGHIỆP VỤ KIỂM ĐỊNH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐẶT BIỂN BÁO HIỆU TRỌNG LƯỢNG XE QUA CẦU ĐƯỜNG BỘ THEO QUY ĐỊNH MỚI + Tim tải trọng trục không gần 2ft (0,61m) đến mép xe mặt bó vỉa + Khoảng cách mép bánh xe gần xe tải không nhỏ 4ft (1,22m) + Khoảng cách mép bánh xe gần xe tải lấy 6ft (1,83m) trừ có ghi - Lực xung kích lấy bảng 1.2.5.3 Hoạt tải lề hành PL: Tải trọng người lề hành không cần xét với tải trọng xe trừ có lý chứng rỏ tải trọng người xuất đồng thời với tải trọng xe vị trí bất lợi 1.2.5.4 Tải trọng gió WL, WS: Khi đánh giá tải trọng khơng cần xét tải trọng gió trừ trường hợp đặc biệt 1.2.5.5 Hiệu ứng nhiệt TU, TG: Trong cầu thông thường không cần xét hiệu ứng nhiệt đánh giá tải trọng trừ cầu thi công phân đoạn xét hiệu ứng nhiệt TG 1.2.5.6 Hiệu ứng động đất EQ: Không cần xét hiệu ứng động đất đánh giá tải trọng 1.2.5.7 Từ biến, co ngót CR, SH: Khơng cần xem xét tác dụng từ biến, co ngót tính tốn đánh giá tải trọng cốt thép khống chế nứt cầu không dự ứng lực không phân đoạn 12 75,6 kN 75,6 kN 35,6 kN 53,4 kN 35,6 kN BÀI GIẢNG BỒI DƯỠNG NÂNG CAO NGHIỆP VỤ KIỂM ĐỊNH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐẶT BIỂN BÁO HIỆU TRỌNG LƯỢNG XE QUA CẦU ĐƯỜNG BỘ THEO QUY ĐỊNH MỚI SU5 R = 275,90 kN 3.048 1.219 1.219 1.219 35,6 kN 75,6 kN 75,6 kN 35,6 kN 35,6 kN 51,175 kN 6.705 R = 389,275 kN SU6 3.048 1.219 1.219 1.219 1.219 35,6 kN 35,6 kN 75,6 kN 75,6 kN 35,6 kN 35,6 kN 51,175 kN 7.924 R = 344,875 kN SU7 3.048 1.219 1.219 1.219 1.219 1.219 9.143 + Tải trọng cho phép: Các xe tải xin cấp phép - Các hệ số tải trọng hoạt tải lấy theo bảng tùy theo trạng thái giới hạn tùy theo loại cầu - Bố trí xe cầu: + Số lượng xe theo vạch sơn cầu + Bề rộng mặt đường từ 18 – 20 ft (5,49m / 6,10m) có hai xe, 1/2 bề rộng mặt đường xe chạy + Bề rộng mặt đường nhỏ 18ft (5,49m) có xe 11 BÀI GIẢNG BỒI DƯỠNG NÂNG CAO NGHIỆP VỤ KIỂM ĐỊNH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐẶT BIỂN BÁO HIỆU TRỌNG LƯỢNG XE QUA CẦU ĐƯỜNG BỘ THEO QUY ĐỊNH MỚI 1.049 75.65 kN 68,975 kN 1.219 320,40 kN 68,975 kN 44,50 kN 68,975 kN 4.572 5.791 68,975 kN Xe [3] 75.65 kN 71,2 kN 222,5 kN [3], [3-S2] [3-3] Hoa Kỳ (Tuy nhiên hình vẽ lại khơng phản ánh số trục xe thí dụ xe thân liền (3 hay trục) hình vẽ tượng trưng hai trục Xe [3_S2] 2.252 3.353 1.219 6.706 1.219 62,3 kN 62,3 kN 71,2 kN 356 kN 53,4 kN 53,4 kN 53,4 kN 12.497 Xe [3_3] 1.189 4.572 1.219 4.572 4.877 1.219 75,65 kN 53,4 kN 35,6 kN 75,65 kN 16.459 R = 240,30 kN 3.048 1.219 1.219 SU4 5.486 10 BÀI GIẢNG BỒI DƯỠNG NÂNG CAO NGHIỆP VỤ KIỂM ĐỊNH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐẶT BIỂN BÁO HIỆU TRỌNG LƯỢNG XE QUA CẦU ĐƯỜNG BỘ THEO QUY ĐỊNH MỚI 1.2.4 ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG CẤP PHÉP: - Đây cấp đánh giá thứ ba áp dụng cho cầu có lực chịu tải phù hợp với tải trọng hợp pháp - Đáng giá tải trọng cấp phép kiểm tốn an tồn khả cầu xem xét đơn xin cấp phép qua cầu cho phương tiện có tải trọng vượt giới hạn cho phép thiết lập - Khi đánh giá hệ số tải trọng điều chỉnh theo loại cấp phép, cần phải rõ điều kiện giao thông cầu (cấm xe khác qua cầu, hạn chế tốc độ, ) để tính tốn hiệu ứng tải trọng gây 1.2.5 CÁC TẢI TRỌNG ĐỂ ĐÁNH GIÁ: Nói chung tải trọng thường xuyên hoạt tải xem xét đánh giá tải trọng Các tải trọng môi trường gió, nhiệt độ, dịng chảy, động đất thường khơng xem xét trừ trường hợp bất thường 1.2.5.1 Các tải trọng thường xuyên hệ số tải trọng: - Tải trọng thường xuyên bao gồm: + DC: Cấu kiện thiết bị phụ; + DW: Cớp phủ mặt cầu tiện ích; + P: Tải trọng thường xuyên khác DC DW - Xác định DC, DW dựa vào kích thước đồ án thiết kế có đo đạc kiểm tra ngồi trường kích thước thực đo khơng có hồ sơ thiết kế Trọng lượng riêng vật liệu lấy theo bảng quy trình khơng có thơng tin - Tải trọng thường xuyên khác tĩnh tải hiệu ứng thứ cấp dự ứng lực kéo sau (trong cầu dự ứng lực kéo sau mômen thứ cấp xem tải trọng thường xuyên) - Các hệ số tải trọng, lấy theo bảng Nếu chiều dày lớp phủ đo thực tế trường DW = 1,25 thay cho 1,5 Hiệu ứng thứ cấp dự ứng lực kéo sau có hệ số tải trọng P =1 - Hiệu ứng tải trọng thường xuyên: DL  DC. DC  DW. DW  P. P 1.2.5.2 Hoạt tải (LL): - Hoạt tải LL tiêu chuẩn (hay gọi danh định) dùng để đánh giá cầu bao gồm: + Tải trọng thiết kế HL93 (bao gồm xe tải thiết kế 325kN, xe trục 220kN tải trọng 9.3 kN/m) + Tải trọng hợp pháp, Hoa Kỳ xe [3], [3-S2] [3-3] SU4, SU5, SU6, SU7 Ở ta xe thân liền, rơmi rơmoóc xe kéo moóc hiểu tương ứng xe BÀI GIẢNG BỒI DƯỠNG NÂNG CAO NGHIỆP VỤ KIỂM ĐỊNH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐẶT BIỂN BÁO HIỆU TRỌNG LƯỢNG XE QUA CẦU ĐƯỜNG BỘ THEO QUY ĐỊNH MỚI §1.2 ĐÁNH GIÁ CẦU THEO HỆ SỐ SỨC KHÁNG VÀ HỆ SỐ TẢI TRỌNG 1.2.1 NỘI DUNG ĐÁNH GIÁ: Đánh giá cầu theo hệ số tải trọng hệ số sức kháng bao gồm nội dung riêng biệt - Đánh giá tải trọng thiết kế - Đánh giá tải trọng hợp pháp - Đánh giá tải trọng cấp phép 1.2.2 ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG THIẾT KẾ: - Đánh giá tải trọng thiết kế cấp đánh giá dựa vào tải trọng HL93 tiêu chuẩn thiết kế LRFR - Khi đánh giá dựa vào kích thước, đặc trưng hình học đặc trưng học theo tình trạng - Kiểm tra trạng thái giới hạn cường độ với: + Độ tin cậy cấp độ thiết kế Inventory Rating viết tắt IR, cấp độ IR sử dụng cầu an toàn tuổi thọ thiết kế + Độ tin cậy cấp thấp Operating Rating viết tắt OR đánh giá với hoạt tải cho phép lớn qua cầu Khi khai thác khơng giới hạn cấp độ OR làm giảm tuổi thọ cầu - Việc đánh giá xem xét với trạng thái giới hạn sử dụng áp dụng - Đánh giá tải trọng thiết kế xem trình kiểm tra xem cầu khai thác với tải trọng hợp pháp - Các cầu đạt với kiểm toán hoạt tải thiết kế (hệ số đánh giá RF≥1) cấp độ IR (độ tin cậy thiết kế) đạt đánh giá cho tải trọng thiết kế cấp OR tải trọng hợp pháp 1.2.3 ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG HỢP PHÁP: - Đánh giá cấp hai xem xét đến khả chịu tải an toàn riêng lẻ (cho xe với số trục, khoảng cách trục, tải trọng trục sau gọi tắt cấu hình cụ thể) - Trạng thái giới hạn cường độ trạng thái giới hạn sử dụng để đánh giá - Kết đánh giá tải trọng hợp pháp sở để cắm biển tải trọng tăng cường cầu - Ở Hoa Kỳ tải trọng hợp pháp liên bang xe [3], [3-S2] [3-3] nhiên bang cịn có loại xe SU4 (4 trục), SU5 (5 trục), SU6 (6 trục) SU7 (7 trục), (mẫu B cầu Liên Bang) BÀI GIẢNG BỒI DƯỠNG NÂNG CAO NGHIỆP VỤ KIỂM ĐỊNH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐẶT BIỂN BÁO HIỆU TRỌNG LƯỢNG XE QUA CẦU ĐƯỜNG BỘ THEO QUY ĐỊNH MỚI - Các phận kết cấu phần không cần định kỳ kiểm tra khả chịu tải Kết cấu phần phải kiểm tra có lý để tin khả chịu lực chúng khống chế lực chịu tải cầu Khi cần kiểm tra phải kiểm tra với tải trọng thường xuyên tải trọng hãm phanh ly tâm bỏ qua tải trọng tức thời gió, nhiệt độ - Phải đặc biệt ý đến phận có dấu hiệu nguy hiểm ổn định, phá hoại gây nên sụp đổ cầu 1.1.3 HỒ SƠ ĐÁNH GIÁ CẦU: Nội dung hồ sơ đánh giá: - Báo cáo điều tra trường - Báo cáo thí nghiệm vật liệu - Báo cáo thí nghiệm tải trọng (nếu có) - Tính tốn hỗ trợ - Giả thiết dùng tính tốn đánh giá tải trọng - Mơ hình tính, file liệu đầu vào - Kết luận, kiến nghị BÀI GIẢNG BỒI DƯỠNG NÂNG CAO NGHIỆP VỤ KIỂM ĐỊNH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐẶT BIỂN BÁO HIỆU TRỌNG LƯỢNG XE QUA CẦU ĐƯỜNG BỘ THEO QUY ĐỊNH MỚI Phần 1: NỘI DUNG CỦA SỔ TAY AASHTO-2011 §1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CẦU: - Có phương pháp dùng để đánh giá tải trọng: + Đánh giá theo hệ số tải trọng hệ số sức kháng (LRFR) cầu đường Lần có sổ tay AASHTO năm 2003 ban hành vào năm sau chẳng hạn 2011, 2013 Đánh giá theo phương pháp phù hợp với tiêu chuẩn 22TCN 272-05 + Đánh giá theo ứng suất cho phép - sổ tay AASHTO 1994 + Đánh giá theo hệ số tải trọng - sổ tay AASHTO 1994 - Về nguyên tắc không ưu tiên cho phương pháp đánh giá nghĩa phương pháp dùng để đánh giá tải trọng khai thác cầu Ở Việt Nam theo phù hợp với 22TCN 272-05 nên dùng phương pháp đánh giá theo hệ số tải trọng hệ số sức kháng - Ở xét đánh giá cho tải trọng thường xuyên tải trọng xe chạy Động đất, va xơ tàu thuyền, gió, lũ, hỏa hoạn khơng xét Việc đánh giá cầu nhịp lớn, cầu di động cầu phức tạp đánh giá cần bổ sung thêm tiêu chí đánh giá cần 1.1.2 SỐ LIỆU CẦN THIẾT ĐÁNH GIÁ CẦU: - Hiện trạng cầu thông qua kết kiểm tra, khảo sát, đo đạc kích thước phận cầu để xác định đặc trưng hình học diện tích thực, diện tích ngun, mơ men qn tính thực, ngun, - Khoan lấy mẫu thực thí nghiệm không phá hủy để xác định đặc trưng học vật liệu Ở nhiều nước biết năm xây dựng cầu tra bảng để tìm đặc trưng học vật liệu chẳng hạn Fy thép, f’c bê tông - Thu thập số liệu thông qua việc thu thập hồ sơ như: + Hồ sơ thiết kế + Hồ sơ hoàn công + Hồ sơ thiết kế sửa chữa, - Điều tra tình hình khai thác, xác định lưu lượng xe qua cầu - Thí nghiệm tải trọng dùng phương pháp thay để đánh giá trực tiếp khả chịu tải cầu phương pháp phân tích để đánh giá áp dụng (do thiếu số liệu tin cậy cốt thép có bê tơng, lực kéo bó cáp dự ứng lực, có hư hỏng bên khó xác định xác) cần thiết để kiểm chứng tính tốn BÀI GIẢNG BỒI DƯỠNG NÂNG CAO NGHIỆP VỤ KIỂM ĐỊNH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐẶT BIỂN BÁO HIỆU TRỌNG LƯỢNG XE QUA CẦU ĐƯỜNG BỘ THEO QUY ĐỊNH MỚI DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: HỆ SỐ TÌNH TRẠNG KẾT CẤU c 17 Bảng 2: HỆ SỐ s CHO HIỆU ỨNG LỰC DỌC TRỤC VÀ UỐN 17 Bảng 3: HỆ SỐ SỨC KHÁNG  18 Bảng 4: CÁC TTGH VÀ HỆ SỐ TẢI TRỌNG DÙNG TRONG ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG 19 Bảng 5: HỆ SỐ HOẠT TẢI CHUNG CHO TT HỢP PHÁP AASHTO 21 Bảng 6: HỆ SỐ HOẠT TẢI CHUNG CHO CÁC XE CHUYÊN CHỞ CHUYÊN DỤNG 21 Bảng 7: CÁC HỆ SỐ TẢI TRỌNG CẤP PHÉP 23 Bảng 8: HỆ SỐ s CHO CẦU DẦM HỘP BÊ TÔNG PHÂN ĐOẠN KÉO SAU 27 Bảng 9: ĐẶC TRƯNG CƠ HỌC TỐI THIỂU CỦA THÉP KẾT CẤU 29 Bảng 10: GIỚI HẠN CHẢY NHỎ NHẤT CỦA THÉP LÀM CHỐT 29 Bảng 11: TẢI TRỌNG CẮM BIỂN CHO XE [3], [3–S2], [3–3] 42 BÀI GIẢNG BỒI DƯỠNG NÂNG CAO NGHIỆP VỤ KIỂM ĐỊNH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐẶT BIỂN BÁO HIỆU TRỌNG LƯỢNG XE QUA CẦU ĐƯỜNG BỘ THEO QUY ĐỊNH MỚI 1.8.2 CẤP ĐÁNH GIÁ: 33 1.8.3 PHƯƠNG TRÌNH ĐÁNH GIÁ: 33 1.8.3.1 Công thức chung: 33 1.8.3.2 Khả chịu tải danh định C: 34 Phần 2: ÁP DỤNG SỔ TAY AASHTO-2011 VÀO ĐÁNH GIÁ CẦU Ở VIỆT NAM VÀ CẮM BIỂN HẠN CHẾ TẢI TRỌNG THEO QCVN41:2012/BGTVT 37 §2.1 GIỚI THIỆU CHUNG 37 §2.2 TÍNH TỐN CẮM BIỂN TẢI TRỌNG THEO QCVN41:2012/BGTVT 38 2.2.1 CĂN CỨ TÍNH TOÁN: 38 2.2.2 TRÌNH TỰ TÍNH TỐN: 39 2.2.2.1 Đánh giá tải trọng thiết kế: 39 2.2.2.2 Đánh giá tải trọng hợp pháp: 39 2.2.2.3 Đánh giá tải trọng cấp phép: 43 2.2.3 NHỮNG TỒN TẠI: 43 §2.3 CÁC VÍ DỤ TÍNH TỐN 44 BÀI GIẢNG BỒI DƯỠNG NÂNG CAO NGHIỆP VỤ KIỂM ĐỊNH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐẶT BIỂN BÁO HIỆU TRỌNG LƯỢNG XE QUA CẦU ĐƯỜNG BỘ THEO QUY ĐỊNH MỚI 1.6.1 VẬT LIỆU: 25 1.6.1.1 Bê tông: 25 1.6.1.2 Cốt thép: 25 1.6.1.3 Cốt dự ứng lực: 25 1.6.2 HỆ SỐ SỨC KHÁNG: 25 1.6.3 CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN: 25 1.6.3.1 Đánh giá tải trọng thiết kế: 25 1.6.3.2 Đánh giá tải trọng hợp pháp tải trọng cấp phép: 25 1.6.4 ĐÁNH GIÁ LỰC CẮT: 26 1.6.5 CÁC HIỆU ỨNG THỨ CẤP CỦA DỰ ỨNG LỰC: 26 1.6.6 ĐÁNH GIÁ CÁC CẦU BÊ TÔNG PHÂN ĐOẠN: 26 1.6.6.1 Nội dung đánh giá: 26 1.6.6.2 Đánh giá tải trọng thiết kế: 26 1.6.6.3 Đánh giá tải trọng hợp pháp: 27 1.6.6.4 Đánh giá tải trọng cấp phép: 27 1.6.6.5 Hệ số hệ thống ∅ : 27 §1.7 ĐÁNH GIÁ CẦU THÉP 29 1.7.1 PHẠM VI ÁP DỤNG: 29 1.7.2 VẬT LIỆU: 29 1.7.2.1 Thép kết cấu: 29 1.7.2.2 Chốt: 29 1.7.3 HỆ SỐ SỨC KHÁNG: 29 1.7.4 CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN: 30 1.7.4.1 Đánh giá tải trọng thiết kế: 30 1.7.4.2 Đánh giá theo tải trọng hợp pháp tải trọng cấp phép: 30 1.7.5 ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ XUỐNG CẤP CẦU TRONG ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG: 30 1.7.6 CÁC BỘ PHẬN CHỊU KÉO: 32 1.7.7 BỘ PHẬN CHỊU NÉN KHÔNG LIÊN HỢP: 32 1.7.8 DẦM CHỮ I CHỊU UỐN: 32 §1.8 ĐÁNH GIÁ CẦU THEO HỆ SỐ TẢI TRỌNG VÀ ỨNG SUẤT CHO PHÉP 33 1.8.1 KHÁI NIỆM: 33 BÀI GIẢNG BỒI DƯỠNG NÂNG CAO NGHIỆP VỤ KIỂM ĐỊNH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐẶT BIỂN BÁO HIỆU TRỌNG LƯỢNG XE QUA CẦU ĐƯỜNG BỘ THEO QUY ĐỊNH MỚI MỤC LỤC Phần 1: NỘI DUNG CỦA SỔ TAY AASHTO-2011 §1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CẦU: 1.1.2 SỐ LIỆU CẦN THIẾT ĐÁNH GIÁ CẦU: 1.1.3 HỒ SƠ ĐÁNH GIÁ CẦU: §1.2 ĐÁNH GIÁ CẦU THEO HỆ SỐ SỨC KHÁNG VÀ HỆ SỐ TẢI TRỌNG 1.2.1 NỘI DUNG ĐÁNH GIÁ: 1.2.2 ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG THIẾT KẾ: 1.2.3 ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG HỢP PHÁP: 1.2.4 ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG CẤP PHÉP: 1.2.5 CÁC TẢI TRỌNG ĐỂ ĐÁNH GIÁ: 1.2.5.1 Các tải trọng thường xuyên hệ số tải trọng: 1.2.5.2 Hoạt tải (LL): 1.2.5.3 Hoạt tải lề hành PL: 12 1.2.5.4 Tải trọng gió WL, WS: 12 1.2.5.5 Hiệu ứng nhiệt TU, TG: 12 1.2.5.6 Hiệu ứng động đất EQ: 12 1.2.5.7 Từ biến, co ngót CR, SH: 12 §1.3 PHÂN TÍCH KẾT CẤU 13 §1.4 THÍ NGHIỆM TẢI TRỌNG 14 §1.5 CÁC QUY TRÌNH ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG 15 1.5.1 GIỚI THIỆU CHUNG: 15 1.5.2 CÔNG THỨC ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG: 16 1.5.3 ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG THIẾT KẾ: 19 1.5.4 ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG HỢP PHÁP: 20 1.5.5 ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG CHO PHÉP: 22 1.5.5.1 Giới thiệu chung: 22 1.5.5.2 Các loại giấy phép: 22 1.5.5.3 Hoạt tải hệ số: 23 §1.6 ĐÁNH GIÁ CẦU BÊ TÔNG 25 BÀI GIẢNG BỒI DƯỠNG NÂNG CAO NGHIỆP VỤ KIỂM ĐỊNH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐẶT BIỂN BÁO HIỆU TRỌNG LƯỢNG XE QUA CẦU ĐƯỜNG BỘ THEO QUY ĐỊNH MỚI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ MÔN CẦU HẦM  GV: NGUYỄN VĂN NHẬM BM: CẦU HẦM