TCVN11297:2016

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11297:2016 về Cầu đường sắt - Quy trình kiểm định TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 11297:2016 CẦU ĐƯỜNG SẮT - QUY TRÌNH KIỂM ĐỊNH Ra i lway bridges - Inspection procedure Lời nó i đầu TCVN 11297:2016 biên soạn trên cơ sở 22TCN 258-99 - Quy trình kỹ thuật kiểm định cầu đường sắt. TCVN 11297:2016 do Cục Đường sắt Việt Nam biên soạn, Bộ Giao thông vận tải đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố. C Ầ U ĐƯỜNG SẮT - QUY TRÌNH KIỂM ĐỊNH Ra i lway bridges - Inspection procedure 1. Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn này áp dụng để kiểm định các cầu đường sắt xây dựng mới hoặc đang khai thác được thiết kế theo phương pháp trạng thái giới hạn trên các tuyến đường s ắ t quốc gia và đường sắt chuyên dùng. Tiêu chuẩn này không được áp dụng cho các cầu hệ dây. 2. Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau đây rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với cá c tài liệu viện dẫn ghi n ă m công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố th ì áp dụng phiên b ả n mới nh ấ t, bao gồm c ả các sửa đổi. TCVN 5709-2009, Thép các bon c á n nóng dùng cho xây dựng - Yêu cầu kỹ thuật; TCVN 1651-2008, Thép cốt bê tông. TCVN 3994-85, Chống ăn mòn trong x â y dựng kết cấu bê tông cốt thép - Phân loại môi trường xâm thực. TCVN 4117:1985, Đường sắ t kh ổ 1435mm - Tiêu chuẩn thiết kế và phiên bản chuy ể n đổi mới nh ấ t của Tiêu chuẩn này; TCVN 3104:1979, Thép kết cấu hợp kim th ấ p - M á c thép và yêu cầu kỹ thuật ; 3. Thuật ngữ, ký hiệu và định nghĩa 3.1. Các thuật ngữ và định nghĩa chung Trong tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau: 3.1.1. Kiểm định I (Inspection) Là hoạt động kiểm tra, đánh giá chất lượng hoặc nguyên nhân hư h ỏ ng, giá trị, thời hạn sử dụng và các thông số kỹ thuật khác của bộ phận công trình hoặc toàn bộ công trình thông qua quan trắc, thí nghiệm kết hợp với việc tính toán, phân tích. 3.1.2. Đoàn tầu đơn v ị (T-1) / (Standar train (T-1)) Là đoàn tầu lý thuyết có sơ đồ tải trọng như h ì nh dưới đây: TH1 - khi xét với đường ảnh hưởng dài - Đoàn tầu gồm đầu máy (5 trục, mỗi trụ 1 Tấn, cách đều nhau 1,5m) vào đoàn toa (cách trục cuối đoàn tầu 1,5m và có tải trọng rải đều 0,36 Tấn/m với chiều d ài không hạn chế); TH2 - khi xét với đường ảnh hưởng ngắn - Đoàn tầu chỉ gồm đầu máy (3 trục, m ỗ i trụ 1,1 T ấ n, cách đều nhau 1,5m). Các thông tin chi tiết hơn về đoàn tầu đơn vị (T-1) xem thêm trong phần Phụ lục A của Tiêu chuẩn này. 3.1.3. Đẳng cấp bộ phận kết cấu nhịp / (Grade o f member of super-structure) Đẳng cấp của một bộ phận kết cấu nhịp theo một điều kiện tính toán nào đó (cường độ, ổn định, m ỏ i) là tỷ số giữa nội lực lớn nhất d o hoạt tải mà bộ phận đ ó có thể chịu đựng được với nội lực do tải trọng hoạt tải đoàn tầu đơn vị (T-1) phát sinh trong bộ phận kết cấu đó. 3.1.4. Đẳng cấp kết cấu nhịp / (Grade of super-structure) Trị số nhỏ nhất trong các số đẳng cấp của các bộ phận kết cấu nhịp. 3.1.5. Đẳng c ấ p hoạt tải / (Grade o f live load) Tỷ số giữa hoạt tải tương đương của đoàn tàu đang xét với hoạt tải rải đều t ương đương của đoàn tàu đơn vị chuẩn T-1, được xét trên cùng một đường ảnh hưởng nội lực đang xét của cấu kiện cầu. 3.1.6. Kiểm định kết cấu ph ầ n dưới / (Inspection sub-structure) Đối với kết cấu phần dưới (mố, trụ, móng, cọc,...): Không áp dụng tính toán đẳng cấp mà chỉ tiến hành tính toán theo các trạng thái giới hạn. Các thông tin chi tiết hơn về kiểm toán kết cấu mố trụ và móng xem th ê m trong phần 9 của Tiêu chuẩn này. 3.2. Các ký hiệu, viết tắt và thông số 3.2.1. Các đặc trưng kết cấu BTCT Bê tông cốt thép; BLCĐC Bu lông cường độ cao; BLT Bu lông thường; 3.2.2. Các đặc trưng hình học A Diện tích mặt cắt nguyên; A th Diện tích mặt cắt thu hẹp; l Chiều dài nhịp, chiều d à i cấu kiện; d Chiều dài khoang d àn; l 0 Chiều dài tự do cấu kiện; I Mô men quán t í nh của tiết diện; I 0 Mô men quán tính lấy với tr ọ ng tâm của tiết diện; S Mô men tĩnh của tiết d iện; W Mô men kháng uốn của tiết diện; y Khoảng cách đến trục trung hoà; e Độ lệch tâm của lực dọc trục đối với trọng tâm tiết diện; l Độ m ả nh, chiều dài xếp t ả i; b Bề rộng phần kết cấu; h Chiều cao phần kết cấu; t , d Chiều dày phần kết cấu; B Khoảng cách tim 2 mặt phẳng dàn chủ; Khoảng cách tim 2 dầm chủ. 3.2.3. Các hiệu ứng tải k i Tải trọng t ư ơng đương đoàn tầu theo sơ đồ T i ; N Lực dọc trục; Q Lực cắt; M x , M y Mô men uốn theo phương x, y; M z Mô men xoắn; s Ứng suất pháp; t Ứng suất tiếp; D Chuyển vị; h Hệ số tổ h ợ p tải trọng; e Hệ số phân bố ngang; g Hệ số giảm cường độ tính toán; q Hệ số giảm tác động xung kích; j Hệ số uốn; f Hệ số ma sát; x Hệ số ảnh hưởng của lực hãm. 3.2.4. Các đặc trưng vật liệu R 0 Cường độ nén dọc trục; R u Cường độ ch ị u nén khi uốn; E Mô đun đàn hồi. 3.2.5. Các thông số khác v Vận tốc tính toán của đoàn tầu; W Diện t í ch phần đường ảnh hưởng; m Hệ số điều kiện làm việc; r Đặc trưng chu kỳ ứng suất thay đổi, 4. Các quy định chung của công tác kiểm định cầu 4.1. Triết lý tính toán Các nội dung tính toán khi kiểm định được đề cập trong tiêu chuẩn n à y xây dựng tr ê n cơ s ở phương pháp tính toán, thiết kế theo phương pháp trạng thái giới hạn. Trong trường hợp cầu kiểm định được thiết kế theo tiêu chuẩn có triết lý thiết kế khác với triết lý thiết kế theo phương pháp trạng thái giới hạn hoặc không được đề cập chi tiết hoặc kh ô ng nằm t ro ng phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn này thì khi tính toán, kiểm định cần tham khảo áp dụng hướng dẫn ở Phụ Lục V và các chỉ dẫn tính toán riêng biệt được áp dụng của công trình đó. 4.2. Đơn vị đo Trong ti ê u chuẩn này sử dụng hệ đơn vị đo MKS (The Meter-Kilogram-Second System of Units). Trong đó, Đơn vị chiều dài: m, cm, mm; Đơn vị khối lượng: T, kg; Đơn vị lực: kG; Đơn vị ứng suất: T/m 2 , kG/cm 2 ; Đơn vị đo diện tích: m 2 ; đ ơ n v ị đo thời gian: s (gi â y). Trường hợp đơn vị của các đại lượng khác hệ đơn vị đo MKS thì cần đổi đơn vị theo Phụ lục W với lưu ý giá trị các đại lượng phải lấy tương ứng với đơn vị được chỉ ra cụ thể trong các công thức của tiêu chuẩn này. 4.3. Tổng quan về công tác kiểm định cầu 4.3.1. Các trường hợp cần ki ể m định cầu Công tác kiểm định cầu được thực hiện trong các trường hợp sau: - Khi cần đánh giá tổng thể chung trạng thái của cầu trên một đoạn tuyến. - Khi cần xét khả năng thông xe cá biệt qua cầu đối với một loại hoạt tải khác thường so với các hoạt tải khai thác thường xuyên (về tải trọng trục, cự ly trục, tốc độ.v.v...) - Khi có nghi vấn về khả năng khai thác cầu sau thiên tai (lụt, bão, động đất.v.v...) hoặc tai nạn nào đó (cháy, nổ, va xô.v.v...) làm ảnh hưởng xấu đến cầu. - Khi phát hiện cầu hoặc bộ phận cầu có những hư h ỏ ng có thể ảnh hưởng đến khả năng khai thác của cầu (tuổi thọ, độ bền.v.v...). - Khi định kỳ sau một số năm cần đánh giá lại cầu về mọi mặt. - Khi sửa chữa tăng cường cầu. - Sau khi kết thúc xây dựng cầu, đ ể đánh giá tổng thể trước khi đưa công trình vào khai thác sử dụng theo yêu cầu của cơ quan có th ẩ m quyền. 4.3.2. Các công việc chính của đơn vị kiểm định Các công việc chính của đơn vị kiểm định cầu bao gồm: - Xây dựng và trình duyệt nhiệm vụ, phương án kỹ thuật kiểm định cầu. - Thu thập và nghiên cứu hồ sơ cũ (của cầu cần kiểm định). - Điều tra, đo đạc, khảo sát hiện trạng, thí nghiệm vật liệu cầu cũ. - Tính toán kiểm định và tính toán phục vụ thử tải nếu cần thiết. - Thử tải (nếu cần thiết) - Th í nghiệm trong phòng. - Tính toán đánh giá năng lực chịu tải của cầu. - Lập hồ sơ và kết luận. Tùy từng trường hợp cụ thể giản lược một số giai đoạn hoặc nội dung từng giai đoạn, ví dụ như có thể không thử mà ch ỉ kiểm toán kết cấu dựa trên các số liệu đo đạc cần thiết (tuân theo nhiệm vụ và phương án kỹ thuật kiểm định được c ấ p có thẩm quyền - ch ủ đầu tư dự án, đơn vị quản lý hạ tầng đường sắt, đơn vị khai thác tuyến đường sắt - phê duyệt). Các đề mục sau (từ 4.3.3 đến 4.3.9) sẽ lần lượt trình bầy tổng quan về nội dung từng công việc ch í nh của đơn vị kiểm định cầu. 4.3.3. Thu thập và nghiên cứu hồ sơ cũ Phải thu thập mọi hồ sơ kỹ thuật có liên quan đến cầu được kiểm định: hồ sơ thiết kế, hồ sơ hoàn công, hồ sơ quản lý khai thác, hồ sơ các đợt kiểm định, sửa chữa gia cố trước đây, thông tin về thiên tai bão lụt, chiến tranh và các tai nạn khác c ó liên quan đến cầu. Cần thu thập và nghiên cứu các hồ sơ của các cầu lân cận hoặc cùng loại trên đoạn tuyến đang xét để đối chi ế u tham khảo. Nh ữ ng trường hợp có điều kiện thủy văn phức tạp cần thu thập và nghiên cứu các hồ sơ về mức nước lũ, lượng mưa và các tham số cần thiết khác lấy từ trạm thủy văn khí tượng của khu vực có cầu. Đ ể phân tích về tải trọng cần có hồ sơ liên quan đến các đoàn tàu thường xuyên qua c ầ u, số đ ô i tàu trong một ngày đêm, tải trọng đầu máy toa xe, tốc độ trung bình và tốc độ l ớn nh ấ t cho phép đang khai thác khi tàu qua cầu. Việc thu thập nghiên cứu hồ sơ cũ là rất quan trọng, đặc biệt đối với phần công trình nằm dưới mặt đất hoặc dưới mức nước quan sát được cũng như các bộ phận kết cấu BTCT. Nội dung, danh sách các hồ sơ tài liệu cần thu thập phục vụ công tác kiểm định và phương pháp thực hiện tham khảo tại điều 5 của tiêu chuẩn này. 4.3.4. Điều tr a thị sát Phải tiến hành điều tra th ị sát và ghi chép các mẫu biểu quy định thống nhất. Kết hợp sử dụng phương tiện chụp ảnh, ghi âm nhận xét ở hiện trường để hỗ trợ cho các tài liệu điều tra th ị sát. Công tác này cần được tiến hành định kỳ như kiểm tra định kỳ của đơn vị quản l ý cầu và khi cần kiểm định cầu thì phải do các kỹ sư và kỹ thuật viên được đào tạo thực hiện. Mục đích của công tác điều tra thị sát là nắm được tình trạng m ọ i mặt của cầu: thủy văn, thủy lực, địa hình, mức độ ảnh hưởng của khí hậu m ô i trường, tình trạng hư hỏng thực tế, nhận xét quá trình làm việc của công trình ngay cả khi có hoạt tải qua cầu và khi không có hoạt tải qua cầu. Hồ sơ điều tra khảo sát bao gồm bản vẽ, ả nh chụp bản thuyết minh và nhận xét phân tích các nguyên nhân hư hỏng, dự đoán và đề ngh ị về việc thực hiện các giai đoạn tiếp theo của công tác kiểm định. Nội dung của công tác điều tra thị sát công trình được quy định chi tiết tại điều 5 của tiêu chuẩn này. 4.3.5. Đo đạc các thông số kỹ thuật của cầu Trong hoặc sau khi thị sát cần tiến hành công tác trắc đạc tổng thể cầu các bộ phận kết cấu nhịp, mố trụ để lập bản vẽ tổng thể và bản vẽ các kích thước cấu tạo thực tế của c ầ u làm cơ sở đối chiếu với hồ sơ cũ và số liệu ban đầu để phục vụ cho việc tính toán lại. Trường hợp điều kiện thủy văn thủy lực của công trình ph ứ c tạp cần tiến hành khảo sát như đối với công trình chuẩn bị được thiết kế m ớ i. Trong đó đặc biệt ch ú ý đến tình hình thủy văn, thủy lực đã thay đổi nhiều so với thời điểm xây dựng tuyến đường (rừng bị chặt phá đi nhiều, các công trình thủy lợi, thủy điện.v.v... xây dựng sau này). Cần thiết phải đo đạc tùy thuộc vào tình trạng hư hỏng thực tế của cầu và điều kiện cho phép, trong mọi trường hợp, cũng phải dùng máy trắc đạc có độ chính xác theo yêu cầu để đo; c ầ n phải đo thử cường độ bê tông thực tế bằng các phương pháp phá hoại hoặc không ph á hoại mẫu v.v.. Các loại máy đo khác có thể được sử dụng khi cần thiết theo yêu cầu của kỹ sư phụ trách: - Đo chiều dày lớp bê tông bảo vệ và đo vị trí, số lượng, đường kính cốt thép trong bê lông. - Đo chiều dày lớp sơn ph ủ kết cấu thép. - Đo độ sâu lớp nứt bê tông. - Đo độ sâu và mức độ cacbonat hóa bê tông. - Đo vết nứt kim loại. - Đo chiều dày bản thép. - Kiểm tra độ chặt của đinh tán, chốt. - Đo độ võng của kết cấu nhịp cầu. - Đo mức độ gỉ của một số chi tiết thép điển hình (để có đủ thông tin để tính và chuẩn đoán ở bước sau). - Xác định mức độ xói l ở , các hư hỏng do va xô, v.v. .c ủa phần công trình trong nước. - Các nội d ung đo đạc khác. Nội dung của công tác đo đạc các thông số kỹ thuật công trình được quy định chi tiết tại điều 5 của tiêu chuẩn này. 4.3.6. Thí nghiệm vật liệu Để phục vụ tính toán cần có các thí nghiệm mẫu thử vật liệu bê tông, thép, cốt thép lấy ra từ kết cấu thực của cầu. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các cầu lớn, cầu quá cũ. Các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm nhằm xác định các đặc trưng cơ lý của vật liệu. Khi cần thiết có thể làm các thí nghiệm về ăn mòn và các thí nghiệm kim tương. 4.3.7. Tính toán kiểm định và phục vụ thử tải (nếu c ầ n thi ế t) trước và sau khi thử cầu Việc tính toán bao gồm hai giai đoạn: a) Tính toán trước khi đo thử cầu Căn cứ theo các số liệu điều tra khảo sát để tính toán về cầu theo hạng mục sau: - Tính toán thủy văn, thủy lực ( nếu cần thiết); - Tính toán ứng suất và bi ế n dạng của các chi tiết ch ủ yếu của kết cấu nhịp hoặc của các bộ phận có hư hỏng. K ế t quả này sẽ dùng để so sánh với kết quả đo thử tải sau này; - Tính toán các ứng suất, biến dạng của các bộ phận mố trụ (lún, nghiêng, lệch, v.v...); - Tính toán chu kỳ dao động của kết cấu nhịp. Khi tính toán có th ể xét với nhiều hoạt tải khác nhau trong đó chú trọng xét hoạt tải đoàn tàu thực tế. Gi ả thiết kết cấu làm việc trong giai đoạn đàn hồi, hệ số xung kích (1+ m ) và hệ số phân bố ngang tạm thời lấy theo Quy trình được áp dụng để thiết kế xây dựng công trình. Diện tích chịu lực đã tr ừ diện tích ăn mòn của các bộ phận thép, bê tông và cốt thép - trường hợp bị lộ, ăn mòn cốt thép - được lấy theo điều tra khảo sát. Khi nghi ng ờ có thể đưa ra vài giả đ ị nh khác nhau để tính toán xem xét chung. b) Tính toán sau khi đo thử cầu Sau khi đo thử cầu phải phân tích số liệu đo để rút ra các trị số thực tế và hệ số phân bố ngang hoạt tải, hệ số xung kích (1+ m ) ...Tiến hành tính toán lại với các trị số thực này. So sánh các trị số ứng suất, biến dạng, chuyển vị tính toán với số thực đo dưới cùng loại hoạt tải để phân tích hiệu chỉnh lại các giả thiết tính toán (đặc biệt là diện tích chịu lực của cấu kiện) cho kết quả tính toán lại phù hợp với kết quả đo ở mức độ nhất định. Việc hiệu chỉnh các giả thiết này phải dựa trên cơ sở đánh giá toàn diện các mặt. Có thể t í nh với vài phương án giả thiết khác nhau để phân tích xem xét và kết luận. Sau khi tính lại với tải trọng khai thác thường xuyên hoặc tải trọng thử cầu đ ể hiệu chỉnh các giả thiết và số liệu tính toán, cần tiến hành tính toán theo các trạng thái phá hoại về cường độ, về m ỏ i, về ổn định v ị tr í và ổ n định hình dáng để đánh giá khả năng chịu lực giới hạn của cầu. So sánh chúng với các nội lực đo tải trọng cần xét gây ra để kết luận về khả năng th ô ng xe của cầu. Một số trường hợp phải xét các bài toán riêng v ề tính toán động học, về tính toán trượt sâu của móng mố trụ cầu, v.v... 4.3.8. Thử tải c ầ u Có hai trường hợp thử tải cầu: a) Đo thử tải cầu với hoạt tải tầu khai thác qua cầu Đ â y là trường hợp khi đi điều tra khảo sát với một s ố loại máy móc đơn giản để tiến hành đo thử một vài tham số kỹ thuật chủ yếu dưới hoạt tải khai thác thường xuyên m à không ảnh hưởng đến thông xe bình thường: Đo d ao động, ứ ng suất... Phương pháp đo là đặt các máy đo để đo với một hoạt tải ngẫu nhiên qua cầu làm số liệu tham khảo kiểm chứng kết qu ả đo tĩnh sau này hoặc là xác định các đáp ứng của cầu như tần số riêng của kết cấu nhịp... Những tham số đo là những tham số phải được tính toán bao gồm các ứng suất, biến dạng, đặc trưng dao động, chuyển vị của các bộ phận kết cấu nhịp và mố trụ. Mục tiêu của việc đo thử tải cầu trong điều kiện hoạt tải tầu đang khai thác qua cầu là để xác định các thông tin về: dao động, ứng suất,... qua đó đánh giá c ó phải b ắ t buộc phải đo thử tải cầu với hoạt tải riêng biệt như quy đ ị nh tại mục b dưới đây hay không. Kết quả tính toán sẽ được so sánh với kết quả đo đạc để tổng hợp, phân tích đánh giá trạng thái cầu dưới tải trọng tầu khai thác qua cầu. b) Đo thử tải cầu với hoạt tải dự kiến riêng để thử cầu Đây là trường hợp khi có yêu cầu đặc biệt hoặc khi thử tải cầu trong trường hợp quy định ở mục a trên đây mà kết luận phải tiến hành cần thử t ả i cầu với hoạt tải dự kiến riêng. Để dùng cách đo này phải tổ chức hoạt tải thử cầu có các tham số kỹ thuật được dự kiến trước và khi thử cầu sẽ ảnh hưởng đến biểu đồ chạy tàu khai thác trên tuyến. Hoạt tải thử cầu phải được giả thiết và tính toán trước sao cho phù hợp với trạng thái kỹ thuật thực tế của cầu. Đ ể đảm bảo an toàn cho cầu cũng như đảm bảo mức độ chính xác đo đạc, cũng như phù hợp với các trường hợp thử tải, tải trọng thử sẽ được xác định như sau: - Trường hợp cầu đang khai thác: hoạt tải thử cầu phải chọn để gây ra nội lực trong khoảng từ 70% đến 80% nội lực do hoạt tải đang được cho phép khai thác qua cầu. - Trường hợp cầu xây dựng mới: hoạt tải thử cầu phải chọn để gây ra nội lực trong khoảng từ từ 80% đến 100% tải trọng thiết kế đối với cầu xây dựng mới (không xét hệ số tải trọng và hệ số xung kích). - Trường hợp đặc biệt: cầu phát hiện có dấu hiệu xu ố ng cấp, hư hỏng bất thường d o thiên tai, tai nạn giao th ô ng giá tr ị hoạt t ả i thử nói trên có thể điều chỉnh trên nguyên tắc không được gây ra nguy hiểm cho bất cứ bộ ph ậ n nào của cầu (t ổ ng thể và cục bộ). Nếu cần thiết, khi các c á ch tính thử không chắc chắn hoặc cầu quá yếu th ì có thể cho nâng cấp tải trọng thử dần từ thấp lên cao để có được giá trị hoạt tải thử hợp lý. Nội lực của các bộ phận chịu lực chính của cầu biết được thông qua tính toán và kiểm toán thử dựa trên số liệu h ồ sơ khảo sát cầu. Trước khi đo thử tải phải lập đề cương kiểm định và trình duyệt ở cấp có thẩm quyền xem xét phê duyệt. Quy mô của việc đo thử tải cầu được quyết định căn cứ vào trạng thái kỹ thuật của cầu và mục đích cụ thể của công tác kiểm định được thể hiện trong đề cương kiểm định cầu. Thông thư ờ ng phải đo ứng suất ở các mặt cắt nguy hiểm nhất, độ võng ở giữa nhịp, chu kỳ dao động, độ lún và chuyển vị của gối cầu, của th â n và của mũ mố trụ, độ mở rộng vết nứt nguy hiểm nhất trên kết cấu thép hoặc bê tông cốt thép, bê tông dự ứng lực. 4.3.9. Phân tích kết quả Mỗi hạng mục công tác nói trên đều phải phân tích kết quả thu được riêng rẽ và đối chiếu so sánh với nhau. Từ đó kết luận về tình trạng kỹ thuật của toàn cầu nói chung và từng bộ phận cầu nói riêng về các mặt: - Tình trạng cầu dưới tác dụng của dòng nước. - Khả năng thoát lũ của kh ẩ u độ cầu. - Khả năng thông xe của cầu: loại hoạt tải, tốc độ hạn chế. - Kiến nghị về các giải pháp kỹ thuật đ ể đảm bảo thông xe an toàn. - Kiến nghị về chế độ khai thác cầu tiếp tục. - Đề xuất giải pháp sửa chữa, tăng cường nếu cần thiết. 4.4. Phân tích tổng th ể công trình c ầ u Sau khi thực hiện các nội dung công việc trong điều 4.3 trên, có t hể đưa ra các dự đoán về tuổi thọ còn lại của kết cấu nếu vẫn giữ nguyên điều kiện khai thác, kiến nghị về chế độ khai thác công trình một cách hợp lý, về quy mô cần đầu tư sửa chữa và gia cố cầu hoặc kiến ngh ị xây dựng mới nhằm đảm bảo Điều kiện khai thác sau n à y. 4.5. Các vấn đề c ầ n tính toán 4.5.1. Xét công trình dưới tác dụng của d òng nước Bao gồm các tính toán cơ bản sau: - Tính toán lại mức nước thiết kế, lưu lượng tính toán với tần suất p% dự kiến theo yêu cầu tuổi thọ còn lại phải có của cầu ( ví dụ: 1%, 2%, 4%, 5%, 10%...). - Tính toán lại khẩu độ thoát nước cần thiết trên cơ sở tình hình thủy văn, thủy lực đã thay đổi nhiều so với thời điểm xây dựng tuyến đường (rừng bị chặt phá đi nhiều, các công trình thủy lợi, thủy điện v.v.. xây dựng sau này) và dự kiến cho tương lai theo yêu cầu về tu ổ i thọ còn lại phải có của cầu. - Tính toán xói chung và xói cục bộ. - Trường hợp đặc biệt tính toán có thể bổ sung thêm các nội dung sau: + Ảnh hưởng của nước dềnh, ảnh hưởng của thủy triều, của đập nước phía thượng lưu hoặc hạ lưu gần cầu. + Sự thay đổi của dòng chủ. + Công trình cầu trong thời gian bão lụt gây ngập. 4.5.2. Tính toán kết cấu dưới tác dụng tải trọng khai thác và tải trọng thử cầu Tính toán dựa trên giả thiết vật liệu làm việc trong giai đoạn đàn hồi Kiểm toán các kết cấu cầu dưới các tải trọng khai thác về ứng suất, nứt, võng, dao động, chuy ề n vị tối đa và kiểm soát kết cấu về m ỏ i. So sánh kết quả tính toán trước và sau khi thử tải cầu để điều chỉnh lại các giá trị, thông số đặc trưng hoặc các giả thiết, phương pháp tính toán. 4.5.3. Tính toán các kết cấu nhịp và n ề n móng cầu dưới tác dụng của tải trọng tính toán Khi có đều kiện sưu tập các tài liệu địa chất hoặc có thể tiến hành khoan khảo sát địa ch ấ t trong quá trình kiểm định cầu, phải sử dụng các thông số địa chất này trong quá trình tính toán công trình. Khi kh ô ng có thông tin về đ ị a chất, có thể tham khảo các thông số trong các quy trình, quy phạm tham khảo hiện hành. Xét kết cấu nhịp và nền móng ở trạng thái cực hạn về ổn định vị trí, ổn định hình dáng, về cường độ theo các yếu tố lực do các tổ hợp tải trọng tính toán gây ra. Xác định nội lực giới hạn và tải trọng giới hạn lớn nhất đối với kết cấu nhịp hoặc nền móng của cầu. Trong các tính toán có xét đến đầy đủ các hệ số về tải trọng, về vật liệu, các hệ số điều kiện làm việc. 4.5.4. Tác động xâm thực của môi trường Các tính toán này phải dựa trên các kết quả thí nghiệm hiện trư ờ ng và trong phòng về tốc độ ăn mòn vật liệu thép và bê tông, bê tông cốt thép trong môi trường xâm thực của cầu, tốc độ cacbonat hóa bê tông. Mục đích của tính toán này là dự báo về tuổi thọ còn lại của các bộ phận kết cấu cầu bị ảnh hưởng nghiêm trọng nhất về ăn mòn, kết cấu nhịp thép, bê tông cốt thép, kết cấu mố trụ, cọc thép trong móng mố trụ cầu. Từ các số liệu thí ngh i ệm tính toán, đề xuất các giải pháp sửa chữa, tăng cường cầu nếu cần. Những cầu hoặc bộ phận cầu đã chịu ảnh hưởng của tai nạn cháy, nổ và chiến tranh cần tính toán để cung cấp thêm các căn cứ đánh giá trạng thái kỹ thuật của cầu cũng như dự báo tuổi thọ còn lại của cầu. 4.5.5. Tính toán đẳng c ấ p của cầu và đoàn tàu Để có nhận xét chung về khả năng thông tầu của c ả một đoạn tuyến đường sắt cần tính toán đẳng cấp tất cả các cầu trên đoạn tuy ế n đó. Căn cứ vào việc so sánh giữa đẳng cấp của cầu và đẳng c ấ p của hoạt tải thực tế đ ể kết luận về khả năng thông xe qua cầu của hoạt tải thực tế đó. 4.5.6. Kết cấu tầng trên của đường sắt Các bộ phận ray, t à vẹt, liên kết ray với tà vẹt, bản bê tông cốt thép mặt cầu trần hoặc mặt cầu máng đá ba lát đặt trên các kết cấu nhịp thép và bê tông cốt thép nói chung không cần kiểm định nếu đã dùng các cấu tạo được tiêu chuẩn hóa. Trong trường hợp kết cấu tầng trên của cầu không đảm bảo quy trình thiết kế hiện hành hoặc không đảm bảo điều kiện khai thác an toàn th ì cần chỉ rõ những vi phạm và đưa ra những ki ế n nghị sửa chữa tương ứng. Trường hợp đặc biệt cần kiểm định th ì phải theo nguyên tắc chung như đối với đường sắt trên tuyến ở phạm vi ngoài cầu. 4.5.7. Kết cấu mặt đường ô tô Kết cấu bản bê tông cốt thép hoặc kết cấu gỗ đặt trên kết cấu nhịp thép, kết cấu bê tông cốt thép hoặc thép dùng làm mặt cầu cho ô tô chạy được kiểm định theo quy định của Tiêu chuẩn / Quy trình kiểm định cầu ô t ô có hiệu lực hiện hành. 4.6. Tổ chức công tác kiểm định c ầ u 4.6.1. Các dạng công tác kiểm định Tùy theo trạng thái thực tế của công trình và yêu cầu thông xe có thể chọn mức độ và quy mô kiểm định như sau: - Điều tra khảo sát (bao gồm cả đo đạc các thông số kỹ thuật cầu), thu thập hồ sơ cũ. - Tính toán khả năng chịu t ả i của cầu. - Hoặc bao gồm hai nội dung đầu, bổ sung thêm việc thử tải của cầu dưới tải trọng khai thác thường xuyên. - Hoặc bao gồm hai nội dung đầu, bổ sung thêm việc thử tải cầu dưới dạng hoạt tải dành riêng để thử cầu. 4.6.2. Tổ chức đoàn hoạt tải dành riêng để thử tải Tổ chức đoàn hoạt tải dành riêng để thử tải cầu cần lưu ý: - Đầu máy và từng toa xe phải có s ố l iệu về các tải trọng trục, cự ly trục. - Các yêu cầu về an toàn trong khu gian lúc thử cầu. Mỗi sơ đồ đặt hoạt tải đứng yên trên cầu được thực hiện lặp 3 lần. Mỗi tốc độ qua cầu thực hiện tối thiểu 1 lần phục vụ cho việc đo động. 4.6.3. Các thiết bị cần thiết đ ể kiểm định c ầ u Các thiết bị, máy móc s ử dụng đo đ ạc kiểm định cầu phải được căn chỉnh chính xác thường xuyên và được chứng nhậ n đảm bảo chất lượng, được phép sử dụng theo quy định hiện hành trước khi kiểm định. Danh điều các thiết bị thường có cho một đợt kiểm định thông thường ở hiện trường: - Thiết bị đo chuyển vị- độ chính xác 0,01 mm và 0,1 mm. - Tenxomet cơ học c ó cơ sở đo 100 mm, 200 mm v à 300 mm. - Thiết bị đo biến dạng tĩnh và động. - Súng bật nảy thử cường độ bê tông. - Thiết bị siêu âm dò khuyết tật bê tông, kim loại . - Thiết bị đo dao động. - Thước thép 50 m, 30 m, 10 m, 5 m, 3 m, 2 m. - Dụng cụ đo chiều dày bản thép. - Kính lúp đo độ phóng đại đạt yêu cầu. - Các thiết bị cần thiết khác do Chủ đầu tư yêu cầu được thể hiện trong đề cương kiểm định và phương án kỹ thuật kiểm định được phê duyệt. 4.7. Yêu cầu về nội dung và kết luận của hồ sơ kiểm định 4.7.1. Các căn c ứ để kết luận Kết luận kiểm đ ị nh được đưa ra trên cơ sở phân tích so sánh chung các kết quả của tất cả các hạng mục công tác đã thực hiện: thị sát, điều tra, đo đạc, tính toán lại, đo thử tải cầu, thí nghiệm hiện trường và thí nghiệm trong phòng. Trong đó coi trọng kết quả điều tra, đo đạc thử tải và thí nghiệm. Nếu kết quả công tác điều tra, thử tải, thí nghiệm mẫu với kết quả tính toán lại và các điều kiện thí nghiệm thử tải đảm bảo chính xác và hợp lý th ì kết luận dựa trên kết quả đi ề u tra, thử tải và thí nghiệm. 4.7.2. Các v ấ n đề cần ph ả i kết luận và đề nghị Được sắp xếp theo thứ tự ưu tiên như sau: - Khả năng thông xe của đoàn hoạt tải yêu cầu xét (nêu trong nhiệm vụ kiểm định cầu) tốc độ cho phép. - Những hậu quả cần lưu ý nếu cho thông xe loại tải trọng trên. Sự tiến triển dự đoán của các hư hỏng đã có và có thể xuất hiện khi thông xe. - Những yêu cầu phải thực hiện về tổ chức khai thác để đảm bảo thông xe loại hoạt tải nói trên. - Đẳng cấp của các bộ phận kết cấu và đẳng cấp của cầu (có th ể vẽ biểu đ ồ nếu có yêu cầu). Đẳng cấp của hoạt tải được xét. - Tình trạng tổng thể cầu dưới tác dụng của dòng nước. - Khả năng thoát lũ của khẩu độ cầu. - Phân loại đẳng cấp của các bộ phận của cầu. 5. Điều tra và đo đạc cầu cần kiểm định 5.1. Mục đích, nội dung công tác điều tra và đo đạc c ầ u Công tác điều tra và đo đạc công trình cầu cần kiểm định nhằm mục đích thu thập, tổng hợp các dữ liệu về công trình để làm cơ sở cho các công việc tính toán các bộ phận của công trình hay t ổ ng th ể công trình dưới tác dụng của các tác động hiện hữu và lịch sử. Từ đó đưa ra phân tích mọi mặt , đánh giá chi tiết và tổng quan nhằm đưa ra những đề xuất ban đầu phục vụ cho c ô ng t ác kiểm định, thử tải cũng như những y ê u cầu sửa chữa cần thiết để đảm bảo khả năng khai thác công trình an toàn và bền vững. Nội dung công tác điều tra và đo đạc cầu bao gồm: - Điều tra, thu thập, nghiên cứu các số liệu, tài liệu có liên quan. - Điều tra tổng thể cầu. - Đo đạc hình học: + Đo vẽ mặt bằng. + Đo cao độ; + Điều tra, đo đạc kết cấu phần dưới; + Điều tra, đo đạc kết cấu phần trên và hệ mặt cầu; + Điều tra kiến trúc tầng trên trên cầu ; + Điều tra, đo đạc liên kết; + Điều tra, đo đạc gối cầu; + Điều tra khe co giãn; + Điều tra đường đầu cầu; - Điều tra, đo đạc, đánh giá chi tiết tình trạng hư hỏng, khuyết tật các bộ phận công trình. - Xác định hệ số phân phối ngang. - Điều tra, đo đạc biến dạng, chuyển vị, dao động kết cấu. - L ấ y mẫu và thí nghiệm vật liệu. - Điều tra, khảo sát địa chất (nếu cần). - Điều tra ảnh hưởng của môi trường. - Phân cấp sơ bộ trạng thái kỹ thuật cầu. 5.1.1. Điều tra, thu t hập, nghiên cứu các số liệu, tài liệu có liên quan Yêu cầu thu thập tối đa mọi hồ sơ lưu trữ có liên quan đến lịch sử xây dựng cầu như sau: - Hồ sơ thiết kế: + Những thông tin về quy trình thiết kế và nội dung thiết kế (quy mô, m ụ c tiêu, tiêu chuẩn kỹ thuật, giải pháp thiết kế v.v...). + Hồ sơ khảo sát địa hình, địa chất. + Những mô tả, đánh giá hiện trạng công trình trước khi thiết kế. + Các bản vẽ thiết kế. + Các bảng tính thủy văn, khẩu độ. + Các bảng tính kết cấu nhịp, mố trụ. + Các biên bản kiểm tra xử lý hiện trường, biên bản bàn giao công trình đưa vào sử dụng. - Hồ sơ hoàn công: + Các hồ sơ hoàn công của những lần xây dựng, gia cố sửa chữa đã có. + Sổ nhật ký thi công. + Bản vẽ hệ thống cọc mốc. + Các văn b ả n nghiệm thu chất lượng thi c ô ng, đặc biệt đối với các bộ phận công trình ẩ n giấu trong đất, trong nước, trong bê tông, mác bê tông, mác thép. - Thu thập các tài liệu về mố, trụ, cọc, d ầm qua các thời kỳ gia cố sửa chữa (duy tu, bảo dưỡng sửa chữa thường xuyên, sửa chữa vừa, sửa chữa lớn) và nâng c ấ p. - Thu thập tài liệu, sổ sách theo dõi, quản lý của các cơ quan có thẩm quyền. Điều tra những hư hỏng về kết cấu do chiến tranh, lũ lụt, trong quá trình sử dụng, các sự cố công trình và giải pháp khắc phục. - Hồ sơ thử tải cầu lúc mới xây dựng xong (nếu có) và các tài liệu kiểm định thử tải cầu k ỳ trước, các kết luận. Đặc biệt chú ý đến các bộ phận công trình ẩn dấu trong đất, trong nước, trong lòng bê tông. - Các loại đầu máy, toa xe và đoàn tàu đã được cho qua cầu trong những khoảng thời gian khác nhau. Vẽ lại sơ đồ đặt tải trọng đó. - Tốc độ khai thác lớn nhất và bình quân của các loại hoạt tải n ó i tr ê n. Khi điều tra về lịch sử khai thác cầu, cần đặc biệt lưu ý điều tra về các tai nạn nói trên: thời gian xảy ra, nguyên nhân, diễn bi ế n, hậu quả hư hỏng, các công tác khắc phục đã làm. Trên cơ sở đó kết hợp phân tích các nguyên nh â n hư hỏng của những phần quan sát được và ngoại suy về các hư hỏng có thể có của những phần ẩn dấu trong đất, trong nước do hậu quả của những tai nạn n ó i trên và định hướng đo đạc tiếp hoặc kiến nghị về điều kiện khai thác tiếp cầu. Đối với các cầu nằm ở trong khu vực đã từng xảy ra động đất cần điều tra về hậu quả của động đất đối với cầu và các công trình g ầ n đó. Khi điều tra thấy có nghi ngờ cần thu thập thêm các số liệu đặc biệt phục vụ việc kiểm toán cầu dưới tác dụng của động đất, sụt lở núi l ớn. Sau khi thu thập, phải tiến hành tổng hợp dữ liệu về cầu cần kiểm định, đưa ra những kiến nghị cho công tác kiểm định thử tải công trình. 5.1.2. Điều tra tổng thể c ầ u Quá trình điều tra cầu được chia làm hai giai đoạn: - Giai đoạn điều tra sơ bộ (thị sát) : chủ yếu bằng mắt thường quan sát và nhận xét, có thể kết hợp với một số phép đo đơn giản, dễ thực hiện. - Giai đoạn điề u tra chi tiết : Nếu kết quả điều tra ở giai đoạn đầu cho thấy cầu đã bị hư hỏng hoặc cần thiết phải điều tra kỹ hơn thì lập kế hoạch và tiến hành giai đoạn điều tra chi tiết, có sử dụng các loại máy đo chuyên dụng chính xác. Công tác điều tra tổng th ể cầu có liên quan đến t ấ t cả các th ô ng tin thu thập được trong giai đoạn thị sát cũng như trong giai đoạn điều tra chi tiết về lịch sử xây dựng và khai thác cầu. Kết quả của việc điều tra tổng thể cầu là các nhận xét chung về chất lượng cầu, đặt ra những nội dung nào cần điều tra kỹ hơn, kế hoạch điều tra chi tiết, các nội dung cần tính toán đo đạc. 5.1.3. Đo đạc hình học Đo đạc và lập lại các bản vẽ mặt bằng, trắc dọc cầu, sơ đồ võng tĩnh kết cấu, các mặt cắt ngang thực tế của c ầ u nói chung, cấu tạo của từng bộ phận trong kết cấu nhịp, mố trụ, móng, đường đầu cầu, các công trình phụ khác. Phải so sánh các tài liệu mới đo vẽ này với các tài liệu thiết kế hoặc hoàn công, các tài liệu kiểm định cũ để đánh giá v ị trí chính xác của các bộ phận cầu trong không gian, chất lượng cầu, các nguyên nhân hư hỏng, sự chuyển v ị hay biến dạng của các bộ phận cầu theo thời gian. Các số liệu đo đạc sẽ dùng cho việc tính toán lại các bộ phận của cầu. 5.1.3.1. Đo vẽ mặt bằng Đo vẽ mặt bằng t ổ ng th ể công trình Yêu cầu đo vị trí các điểm đặc trưng để có thể đo vẽ đúng hình dạng thực tế cơ bản của từng mố trụ trên mặt bằng. Kh i đo vẽ cần đối chiếu với các hồ sơ lưu trữ để nhận xét. Đối với đường đầu cầu chỉ cần vẽ sơ họa và mô t ả , nếu có đường cong cần thể hiện đầy đủ các yếu tố đường cong và lý trình các điểm tiếp đầu, tiếp cuối đường cong. Đường tim dọc của mố trụ phải được đánh dấu sơn lên 2 mép mũ của chúng và phải đo được cự ly chênh lệch g i ữa chúng và tim kết cấu nhịp theo phương dọc và phương ngang cầu (đồng thời thể hiện lên bản vẽ điều tra đo đạc cầu). Đo vẽ tổng thể để xác định được vị trí của các bộ phận cầu, và các bộ phận khác qua cầu ( như đường ống nước... có ảnh hưởng đến sự làm việc của kết cấu) trên mặt bằng. Đo vẽ mặt bằng m ố , trụ cầu. Đo vẽ, thể hiện vị trí các công trình l â n cận có ảnh hưởng đ ế n công tr ì nh. Đo vẽ, thể hiện vị trí đường bộ, đường dân sinh dưới cầu, chú ý ghi chú rõ nếu có hiện tượng hư hỏng của kết cấu cầu dưới tác động của các phương tiện giao thông đường bộ. Đo vẽ mặt bằng kết cấu nhịp Để đo vẽ mặt bằng kết cấu nhịp và đường ray tr ê n đó cũng như của mố trụ và đường đầu cầu phải dùng máy kinh vĩ có sai s ố không quá ± 15 ” 0, thước thép, máy đo dài kiểu ánh sáng.... Quy ước coi trục dọc kết cấu nhịp là đường đi qua điểm giữa hai dầm ngang đầu nhịp. Tuy nhiên v ẫ n phải thể hiện điểm giữa hai dầm ngang còn lại, tim các dàn chủ thượng lưu, hạ lưu, tim các cuống dầm BTCT. Đo vẽ chiều dài cầu (khoảng cách đuôi tường cánh 2 mố, đuôi tư ờ ng che 2 mố, mép trước che 2 mố, tim 2 gối mố, đầu dầm trên 2 mố, khe hở đầu dầm và tường che các mố). Phải xác định lý trình mép trước tường che 2 mố. Đo vẽ chiều d à i kết cấu nhịp của mỗi nhịp, cự ly đầu nhịp đến tim trụ đỡ nh ị p ấy. Đo vẽ chiều dài nhịp tính toán của mỗi nhịp, cự ly đầu nhịp đến tim gối tại đầu ấy. M ặ t bằng của kết cấu nhịp d àn thường được vẽ theo vị trí tâm các nút dàn ở cao độ có mặt phẳng phần xe chạy. Khi có điều kiện nên đo c ả hai mặt bằng của hai mặt ph ẳ ng biên trên và biên dưới của d àn. Từ đó sẽ phân tích mức độ biến dạng ngang của kết cấu dưới tác dụng của tĩnh tải. Sau khi đo vẽ mặt bằng của dầm chủ nếu phát hiện thấy các chỗ sai lệch đột ngột của các nút dàn riêng l ẻ nào đó so với vị trí thiết kế của nó thì cần điều tra kỹ, bổ sung ngay về tình trạng hệ liên kết d ọc và hệ liên kết ngang của dàn chủ. Khi điều tra phát hiện ra các sai lệch lớn của vị trí các bộ phận kết cấu nhịp trên mặt b ằ ng th ì cần kiểm toán sự ảnh hưởng của các sai lệch đó đến điều kiện chịu lực (sự quá tải) của các bộ phận kết cấu. Riêng đối với cầu dàn đường xe chạy dưới thì phải kiểm tra thêm về khổ giới hạn xe chạy. Đo vẽ xác định vị trí của các bộ phận khác như tim đường người đi, sàn tránh tàu, đường ống nước... trên cầu để thể hiện lên mặt bằng kết cấu nhịp. 5.1.3.2. Đo cao độ Phải đo đạc bằng các loại máy cao đạc có độ chính xác cao và đảm bảo sai số quy định của quy trình khảo sát hiện hành. Những cầu qua điều tra phát hiện đang c ó biến dạng lớn và có nhiều nghi vấn về nghiêng lún, dịch chuyển, vặn xoắn v,v... c ầ n dùng máy cao đạc có độ chính xác cao v ớ i sai số trung phương không quá ± 5 mm trên 1 km để cao đạc. Phải có ít nhất 2 lần từ các c ọ c mốc khác nhau để giảm sai số. Trong sổ cao đạc c ầ n ghi rõ điều kiện đo: thời tiết, nhiệt độ, khí quyển.v.v... Các vị trí đặt mia phải được đánh dấu sơn đỏ và ghi chú trong bản vẽ cũng như bản thuyết minh công tác cao đạc. M i a phải được gián dấy kẻ ly. Đối với dàn ch ủ cần cao đạc ở dàn thượng lưu, dàn hạ lưu. Mia phải được đặt tại các vị trí tương ứng của nút dàn đánh dấu trước bằng sơn đỏ. Ví dụ cùng đặt m i a trên các tấm nằm ngang của bản cánh các dầm ngang bản nút dàn. Đối với dầm bê tông cốt thép í t nhất cao đạc tại 3 mặt cắt đặc trưng (giữa nhịp, trên gối). Trong mỗi mặt cắt phải cao đạc 2 điểm trên mặt dầm của phía thượng lưu và phía hạ lưu. Nếu tại các chỗ dự định đặt mia trên kết cấu nh ị p thép mà số lượng tấm b ả n thay đổi khác nhau hoặc có bản đệm khác nhau thì phải ghi chú để xử lý kết quả đo sẽ quy đổi theo cùng một mức chuẩn. Phải cao đạc mọi dàn chủ, dầm phần xe chạy, bệ k ê gối, đỉnh hai ray chính ở các điểm đặc trưng phía thượng lưu và phía hạ lưu được chọn trước. Kết quả cao đạc phải được vẽ thành bản vẽ tr ắ c dọc. Phải vẽ chập từng cặp các bộ phận giống nhau của ph í a hạ lưu và phía thượng lưu để phân biệt nhận xét sự biến dạng của kết cấu. Căn cứ vào trắc dọc v à mặt bằng đã đo vẽ được có thể đưa ra những nhận xét trên cơ sở những gợi ý sau đây: - Hình dạng đều đặn của trắc dọc có độ vồng x â y dựng chứng tỏ là kết cấu nhịp chất lượng tốt. - Hình dáng nhấp nhô, gãy kh ú c của trắc dọc có thể là do sai sót lúc thi công chế tạo và lúc lắp dựng kết cấu nhịp, hoặc do biến dạng quá mức trong quá trình khai thác cầu. Nếu có các tài liệu đo vẽ cũ tương tự thì phải so sánh để xem n ế u có sự chênh lệch qu á lớn giữa các lần đo th ì cần tìm nguyên nhân và đề xuất cách khắc phục. Nếu chênh lệch ít cũng cần phân tích nguyên nhân và đánh giá khả năng khai thác cầu tiếp tục. 5.1.4. Điều tra, đo đạc kết cấu phần dưới Đo vẽ cấu tạo mố, trụ, móng. Điều tra đánh giá các hư hỏng, vết nứt, nghiêng lún, xói l ở , khuyết tật. So sánh kết quả đo vẽ với các hồ sơ, tài liệu đã thu thập đ ược. Điều tra và phân tích đánh giá nguyên nhân hư hỏng. 5.1.5. Điều tra, đo đạc kết cấu ph ầ n trên và hệ mặt c ầ u Phải đo vẽ kích thước tổng thể và cấu tạo các bộ phận của kết cấu nhịp bằng bất cứ vật liệu nào. Nhiệm vụ của công tác đo vẽ là phải đủ dữ liệu để thể hiện được các kích thước tổng thể như: chiều dài tính toán, chiều cao dầm, dàn, bề rộng, chiều d à i khoang, vị trí dầm ngang, dầm ngang, các chi tiết liên kết đơn gi ả n, các mặt cắt quan trọng (v ị trí có nội lực lớn, vị trí tiết diện thay đổi, vị trí mối n ố i, liên kết, các vị trí hư hỏng, khuy ế t tật đặc biệt...); không yêu cầu phải đo vẽ tỷ mỷ toàn bộ kết cấu nhịp như yêu cầu của công tác khảo sát xây dựng. Đối với dạng mặt cầu trần, việc điều tra hiện tượng ray, tà vẹt, liên kết ray với tà vẹt v.v...Có thể thực hiện ngay trong giai đoạn thị sát. Đối v ớ i dạng mặt cầu có ray đặt trực tiếp lên bản bê tông cốt thép (không có ba lát) c ầ n điều tra kỹ tình trạng các liên kết ray với bản b ê tông cốt thép. Các liên kết này thường hư hỏng sớm, bản đệm đàn hồi sớm bị hóa già và mủn rách. Khoảng cách hai ray không được giữ đúng như quy định. Tác dụng động của lực đoàn tàu tăng lên và có nguy cơ tàu bị trật bánh tr ê n cầu. Đối với các dạng mặt cầu có máng ba lát, việc điều tra phần ray và tà vẹt giống như ở tr ê n đường nhưng điều quan trọng hơn là phải điều tra tình trạng lớp phòng nước, ống thoát nước bên dưới ba lát. Khi đó phải cào đ á ba lát ra để quan sát từng phần vào lúc không có tầu qua cầu Các bộ phận kết cấu bằng thép, đặc biệt là dàn thép, phải đo đạc mặt cắt ngang thực tế của các bộ phận chịu lực, các thanh dàn chủ, dầm dọc, dầm ngang, hệ liên kết, gối cầu v.v...Chú ý ghi rõ chiều d ày thép còn lại sau khi b ỏ phần g ỉ . Trường hợp có đủ hồ sơ cũ thì chỉ cần đo vẽ một số bộ phận nghi ngờ hoặc g ỉ nặng để kiểm tra các kích thước trong hồ sơ cũ. Nếu chúng gi ố ng nhau về cơ bản thì không c ầ n đo t ỷ mỷ. Đo vẽ kích thước cơ bản, cách liên kết, số đinh liên kết giữa d ầm dọc với dầm ngang. Đ ố i với kết cấu nhịp bằng bê tông, đá xây, bê tông cốt thép chỉ đo ở các mặt cắt đặc trưng đại diện, nhưng í t nhất phải đo ở mặt cắt giữa nhịp, mặt cắt 1/4 mặt cắt gối. Ngoài ra cần đo ở mặt cắt nào có hư hỏng đến mức có thể ảnh hưởng đến khả năng chịu t ả i của kết cấu (phải xác định mặt cắt đó trên bản vẽ). Các bộ phận bằng thép đã b ị cong vênh phải dùng một dây thép căng thẳng giữa hai bộ phận đ ó rồi đo khoảng cách từ các điểm đặc trưng tr ê n đoạn cong vênh đến dây thép căng đó để phục vụ cho việc tính toán lại bộ phận này. Sai số cho phép như sau: - Đối với kết cấu thép ± 5 mm. - Đối với kết cấu đá xây, b ê tông, b ê tông cốt thép ± 5 mm. Phải đo lặp í t nhất hai lần, nếu không đạt sai số nói trên thì phải đo tại. Kết quả đo phải được thể hiện trên các bản vẽ chi tiết, kèm theo lời chú thích. Những chỗ sai lệch lớn về kích thước, cong vênh phải được đánh dấu bằng sơn đ ỏ lên kết cấu và ghi rõ trên bản vẽ. Phải vẽ riêng biệt dàn ch ủ thượng lưu và dàn chủ hạ lưu, bao gồm: mọi thanh dàn, quy cách các thép h ì nh, thép bản, dạng mặt cắt t ổ hợp của chúng, vị trí các chi tiết dàn thép bị cắt đứt, vị trí và quy cách kích thước các b ả n phủ nối (thép góc nối) cự ly các đinh tán, cấu tạo bản nút dàn. Đối với dàn thép đặc bụng cũng yêu cầu tương tự. Dầm bê tông cốt thép ngoài các kích thước hình học của mặt cắt ngang, còn cần ghi chú hoặc vẽ cấu tạo cốt thép bên trong (căn c ứ điều tra bằng cách đục r ã nh thăm d ò hoặc dùng máy nội soi, nếu có hồ sơ lưu trữ cần ghi rõ). Cần thể hiện đủ các hình vẽ trên mặt chiếu đứng, mặt bằng và mặt cắt ngang sao cho đ ủ số liệu cần tính toán và đánh giá năng lực chịu tải của chúng. Phải v ẽ (xác định) trục trong và trục ngoài mặt phẳng dàn của mặt cắt ngang các thanh dàn. Các thanh trong hệ liên kết d ọc và hệ liên kết ngang đo vẽ các thanh dàn chủ nhưng có thể ở mức độ đơn giản hơn. 5.1.6. Điều tra kiến trúc t ầ ng trên trên cầu. Điều tra, thống kê, ghi chép tổng quát kiến trúc tầng trên đường sắt để có cơ sở xác định tải trọng tác dụng lên kết cấu khi tính toán. Không yêu cầu đo vẽ, kiểm đ ế m chi ti ế t và điều tra hư hỏng. 5.1.7. Điều tra, đo đạc liên kết Các dạng liên kết thường gặp trong cầu thép là liên kết đinh tán, bu l ô ng, hàn, bu lông cường độ cao. Các dạng liên kết thư ờ ng gặp trong cầu bê tông c ố t thép chờ, bản thép chờ rồi đổ bê tông bịt mối nối. Khi điều tra cần lưu ý xem xét các li ê n kết này vì đó là nơi dễ phát sinh hư hỏng nh ấ t do các lỗi thi ế t kế cũng như lỗi thi công và khai thác (Ví dụ: hàn kém, bê tông b ị t mối nối bị co ngót gây nứt). 5.1.7.1. Điều tra liên kết đinh tán Dạng thường gặp nhất là l ỏ ng đinh tán: Khi điều tra cần lưu ý sự lỏng đinh tán do hiện tượng trượt tương đối giữa các bộ phận được ghép nối với nhau bằng đinh tán. Mức độ trượt trên các mặt tiếp x ú c phụ thuộc vào cường độ vận chuyển của các đoàn tàu, trạng thái ứng suất trong liên kết, đặc điểm tác dụng động vào đoàn tàu. Mức độ lỏng đinh tán còn phụ thuộc các đặc điểm cấu tạo liên kết, đặc điểm môi trường, chất lượng chế tạo đinh và chất lượng đinh tán. Khi phát hiện th ấ y lỏng đinh tán ở một số đinh trong vùng điều tra cần coi đó là một hư hỏng nghiêm trọng v ì nó sẽ làm tăng tác dụng động lên các bộ phận được nối ghép, làm tăng biến d ạ ng của liên kết và kết cấu nhịp nói chung, ứ ng suất tập trung quanh mép lỗ đinh có th ể bị tăng đến vài lần so với ứng suất trung bình. Do đó sẽ tăng nguy cơ xuất hiện vết nứt do m ỏ i, đặc biệt là ở các kết cấu chịu lực đ ổ i d ấ u do tải trọng lặp hoặc chịu ứng suất lực kéo thay đổi. Như vậy điều tra thấy lỏng đinh tán phải dự kiến đến sự phá hoại nơi cấu kiện được nối ghép bởi các đinh tán đã l ỏ ng đó. Các cầu càng lâu năm thì số lượng đinh t á n b ị lỏng càng nhiều. Trong liên kết có đinh tán l ỏ ng thì đặc điểm truyền ứng lực cũng bị thay đổi. Do l ỏ ng đinh tán m à mép l ỗ đinh bị khí ẩm xâm thực vào cùng các loại chất ăn mòn gây ra gì và làm t ă ng sự phát triển của các vết nứt do mỏi và vết nứt m ỏ i - gỉ ở các mép l ỗ đinh . Cần kính lúp để tìm các vết nứt đó. Đối với các dàn chủ tán đinh nên tìm các đinh tán lỏng ở liên kết của các thanh chéo (đặc biệt là các thanh chéo ở khoảng giữa nhịp) và của các thanh treo n ố i vào bản nút t rên, ở liên kết của các thanh trong hệ giằng liên kết dọc hoặc hệ giằng liên kết ngang giữa các dàn ch ủ , ở các chỗ giao nhau của các thanh bụng của dàn chủ và của hệ giằng liên kết. Đối với các dầm hệ mặt cầu nên tìm đinh tán lỏng ở chỗ li ê n kết dầm dọc với dầm ngang, (đặc biệt là nếu ở đ ó không có bản cá), ở chỗ liên kết thép góc cánh trên với bản bụng của dầm dọc, ở các thanh của hệ giằng liên kết dọc giữa hai dầm dọc. Cần chú ý phát hiện mức độ l ỏ ng không đều giữa các đinh trong nhóm đinh. Các đinh ở h à ng đinh ngoài cùng chịu lực nhiều nhất sẽ bị yếu trước. Các đinh tán chịu cắt một mặt thường sớm bị l ỏ ng hơn các đinh tán chịu cắt hai mặt. Để phát hiện đinh tán l ỏ ng thoạt tiên quan sát, sau đó nếu nghi ngờ thì dùng búa gõ: - Nếu nhìn kỹ thấy vết gỉ dưới mũ đinh hoặc ở chỗ tiếp xúc các bộ phận nối ghép có thể nghi ngờ đinh l ỏ ng. - Dùng búa 0,2 kg gõ nhẹ đầu mũ đinh, nếu nghi ngờ th ì đặt đầu ngón tay ở mũ đinh đối diện và gõ búa lại lần nữa. Nếu đinh tán l ỏ ng thì sẽ c ả m nhận đầu mũ đinh bị lắc ngang nhẹ bên dưới ngón tay. - C ũ ng có thể kết hợp âm thanh xuất hiện khi đập búa nhẹ vào đinh, nếu đinh l ỏ ng th ì nghe âm thanh đục. Sau khi phát hiện các đinh tán bị lỏng yếu, phải đánh dấu sơn và ghi vào phiếu theo dõi, yêu cầu thay ngay các đinh đ ó bằng bu lông cường độ cao có kích thước tương ứng, như vậy giảm được ứng suất tập trung quanh lỗ đinh và làm chậm lại quá trình l ỏ ng dần đi các đinh khác xung quanh. Trong b ả ng 1 và hình vẽ 1 mô t ả tóm tắt các hư hỏng đinh tán thường gặp và mức sai hỏng cho phép, nguyên nhân xuất hiện để gợi ý cho cán bộ điều tra. Hình 1. Các hư h ỏ ng đinh tán thường gặp Bảng 1. Mô tả các hư hỏng đinh tán thường gặp Mô tả hư hỏng H ì nh vẽ Sai số cho phép Nguyên nhân Đinh tán y ế u, bị rung lắc khi đập búa 0,2 kg 1 Không Lực tán đinh yếu, nhiệt độ nung nóng đinh không đ ủ , các tập bản cánh chưa được ép chặt khít khi tán đinh Mũ đinh bị nứt 2 Không Đinh b ị đốt nóng quá khi tán Chất lượng thép của đinh tán xấu Mũ đinh không tỳ sát vào bề mặt bản thép 3 d ≤ 0,2 mm Ép búa đỡ không chặt khi tán đinh. Có gờ vướng ở chỗ đáy mũ đinh Mũ đinh có chỗ không tỳ sát vào bề mặt bản thép 4 d ≤ 0,2 mm Như trên Ép búa đỡ không đúng trục đinh lúc tán đinh Mũ đinh bị vẹo 5 Không Như trên Mũ đinh bị khuyết hết xung quanh 6 a+b ≤ 0,1b Ép búa không đúng Chiều dài thân đinh không đủ Mũ đinh bị khuyết một phần 7 a+b ≤ 0,15d Ép búa không đúng Chiều dài thân đinh không đ ủ Mũ đinh bị lệch tâm 8 15da ≤ 0,1d Ép búa không đúng khi tán đinh Mũ đinh quá bé 9 a+b ≤ 0,1d c ≤ 0,5d Chiều dài phôi đ i nh thiết L ự c ép búa yếu Có gờ xung quanh mũ 10 a ≤ 3 mm d = 1-3 mm Chiều dài phối đinh quá th ừ a Vết rạch mặt kim loại 11 d ≤ 0,5 mm Kỹ thuật tán đinh kém Mũ đinh b ị rạch vết 12 d ≤ 0,2 mm Kỹ thuật tán đinh kém 5.1.7.2. Điề u tra l i ên kết bu lông thường Liên kết bu lông thô có độ chênh đến 1 mm giữa đường kính lỗ và đường kính bu lông nên bị biến dạng trượt lớn và ch ỉ có ở các kết cấu phụ hoặc kết cấu tạm thời. Việc điều tra các liên kết này chủ yếu là xem tình trạng l ỏ ng đai ố c và gỉ ăn mòn bu lông. Đối với liên kết bằng bu lông tinh chế và chốt (hiện có ở các dàn T66, VN64, VN71) cần điều tra theo các nội dung như đối với liên kết đinh tán và th ê m nội dung điều tra về đai ốc, mức siết chặt đai ốc, mức độ gỉ của bu lông và chốt. 5.1.7.3. Điều tra bu lông liên kết cường độ cao Cần điều t ra mức độ ép chặt khít giữa các tập bản thép bằng bộ thước thép lá do khe hở và quan sát. Kiểm tra trạng thái các bu lông, đai ốc và vòng đệm. Chú ý tìm các hư hỏng điển hình như: - Mất bu lông. - Các tập bản không được ép khít với nhau. - Lực căng bu lông kh ô ng đ ủ yêu cầu của đồ án. - Có vết nứt trong bu lông và đai ốc. - Có vết dập của vàng đệm và đai ốc. - Chiều dài ren răng của bu lông thiếu ( d o thi công dùng bu lông sai quy cách). Để kiểm tra lực căng của bu lông cường độ cao phải dùng loại cờlê đo lực có gắn đồng hồ chuyên dụng. Nếu liên kết ít hơn 5 bu lông thì kiểm tra tất c ả , nếu có từ 5 đến 20 bu lông thì kiểm tra 5 bu lông. Nếu số bu lông trong liên kết nhiều hơn 20 bu lông th ì số bu lông được chọn kiểm tra là 25% số lượng bu lông đó. Các hư hỏng khác được quan sát và ghi nhận xét tại hiện trường. 5.1.7.4. Điều tra liên kết hàn Trên đường sắt có nhiều cầu cũ mà trong chiến tranh đã được sửa chữa khôi phục tạm thời bằng liên kết hàn. Nhiều cầu mới làm cũng có sử dụng các liên kết hàn. Nhưng do công nghệ hàn và kiểm tra mối hàn chư a tốt nên có thể xuất hiện các vết nứt mối hàn. Khi điều tra cầu thép cũ có l iên kết hàn cần đặc biệt chú ý phát hiện vết nứt hàn nói trên. Các v ị t rí thường xuất hiện các v ế t nứt m ỏ i trong các mối hàn cầu thép là: - Mối hàn liên kết các sườn tăng cứng với bản b ụ ng của dầm đặc. - Các mối hàn đối đầu. - Các mối hàn chồng, mối hàn có bản kẹp nối hai phía. Cần đặc biệt điều tra các dầm thép hình I, đã được dùng làm dầm liên hợp, dầm l chồng và thép bản đã dùng để hàn v á cấu kiện cầu. Có thể chúng được cấu tạo bằng loại thép sôi, không chịu hàn, dễ b ị phá hoại giòn ở mối hàn. Hư hỏng này nguy hiểm bởi v ì nó xuất hiện ngay khi biến dạng còn nh ỏ trong phạm vi làm việc đàn hồi. Tr ê n h ì nh 2 là các dạng hư hỏng điển hình của mối hàn cần phát hiện và phân loại khi đi điều tra và các dạng hư hỏng, khuyết tật thường gặp của mối nối hàn có thể tham khảo tiêu chuẩn TCVN 6115-1:2005: Hàn và các quá trình liên quan - phân loại khuyết tật hình học ở kim loại. Hình 2. Các dạng hư hỏng mối hàn Các v ế t nứt trong mối hàn và trong thép kết cấu quanh: đó có thể xuất hiện do chất lượng xấu của thép hàn, do b ẩ n các mép chuẩn bị hàn với nhau, do xỉ hàn lẫn vào mối hàn. Các vết nứt thường ở gần rãnh cắt, gần chỗ mà mối hàn không thấu, ở các chỗ thay đổi mặt cắt đột ngột. Khi điều tra thấy vết nứt ở mối h à n phải đánh dấu sơn và yêu cầu m à i tẩy mối hàn đi rồi hàn lại đảm bảo ch ấ t lượng. Những chỗ mối hàn không thấu: (Hình 2-c) l à nơi có hiện tượng không nóng chảy cục bộ. Giữa những mối hàn và thép kết cấu hoặc giữa các lớp mối hàn khi hàn lần lượt nhiều lớp. Hư hỏng này có thể làm giảm yếu mặt cắt mối hàn đến hơn 50% và cần điều tra kỹ lấy số liệu cho việc tính toán lại kết cấu cũng như kiến nghị việc sửa chữa. Một nguyên nhân của hư hỏng này l à do không làm sạch kỹ các mép chuẩn bị hàn hoặc do hàn quá nhanh. Các rìa xờm m ố i hàn: (Hình 2-d) Nguyên nhân l à do kim loại bị nóng chảy tràn khỏi vị trí mối h à n rồi lan ra phần thép kết cấu chưa bị nung nóng lên quanh mối hàn. Cần kiểm tra kỹ các rìa x ờ m mối hàn v ì chúng thường kèm theo hiện tượng hàn không thấu và các rãnh cắt. Khi que hàn nóng chảy quá nhanh th ì một vài chỗ thép kết cấu chưa kịp nóng chảy v à bị các rìa xờm mối hàn che lấp các chỗ h à n kh ô ng thấu ở mép c ấ u kiện. Hiện tượng này cũng có thể do que hàn di động lệch ra trục m ố i hàn, lượng kim loại nóng ch ả y th ừ a và xỉ hàn sẽ lẫn vào mối hàn. Khi điều tra phát hiện và yêu cầu hàn lại cần nhắc nh ở việc chọn đúng nhiệt độ khi hàn. Để tạo ra sự chuyển tiếp đều đặn phải mài hết các rìa xờm ở mối hàn, khi nó dày hơn 3mm phải yêu cầu đục t ẩ y đi mà quan sát tiếp phía dưới. Các r ã nh cắt: (H ì nh 2e) Xuất hiện khi hàn với dòng điện quá mạnh và điện áp quá cao khiến cho thép kết cấu bị đ ố t quá nóng. Các rãnh cắt này nguy hiểm vì gây ra ứng suất tập trung và giảm yếu mặt cắt. Khi điều tra nếu thấy rãnh cắt không quá 0,5 mm đối với b ả n thép kết cấu dầy đến 10 mm, và không quá 1mm đối với bản thép dầy hơn 10 mm, thì ch ỉ đánh d ấ u sơn và ghi lại trong sổ điều tra theo dõi tiếp. Nếu thấy rãnh cắt sâu hơn nữa phải yêu cầu hàn lại ngay. Các lỗ rỗng và các chỗ lẫn xỉ hàn vào mối h à n đều làm giảm mặt cắt mối hàn, gây ra ứng suất tập trung cục bộ. Khi điều tra cần tìm nguyên nhân. Có thể lỗ rỗng là do dùng thép hàn chất lượng xấu do mép chuẩn bị hàn bẩn, do hàn quá nhanh hoặc do thép kết cấu là loại thép không chịu hàn. Nguyên nhân lẫn xỉ hàn là do chọn sai chế độ hàn, sai loại que hàn và thuốc hàn, tay nghề thợ hàn thấp. Để phát hiện chỗ mối hàn không thấu thường phải quan sát những chỗ mặt cắt mối hàn không đều và có vẩy hàn rõ rệt. Các mối hàn tốt thường có chiều rộng không đổi và các vẩy hàn nhỏ mịn, bề mặt đều đặn, không có rìa xờm là vết cháy. Để kiểm tra kích thước m ố i hàn, lấy số liệu cho việc tính toán lại kết cấu, ph ả i dùng các bộ thước thép lá và bộ thước đo đặc biệt. Trong các mối nối cấu kiện chịu kéo hoặc chịu kéo - nén thì chiều cao lồi l ê n của mối hàn không được lớn hơn 1/10 chiều rộng mối hàn và không được lớn hơn 3 mm. Còn trong các cấu kiện chịu nén th ì phần lồi lên của mối hàn không được quá 1/5 chiều rộng mối hàn và không quá 4 mm. Khi điều tra cần nhận xét dạng mối hàn góc ch ú ng phải có bề mặt cong nổi l ên. B ề mặt lồi là cho phép trong phạm vi 1,5 mm khi mối hàn dày đến 8mm, ở trong phạm vi 3 mm khi mối hàn dày đến 13-16 mm, nếu th ấ y mối hàn có phần kim loại th ừ a ra quá nhiều phải yêu cầu mài đi để đảm bảo chuyển tiếp êm thuận từ mối hàn sang thép kết cấu quanh n ó . 5.1.8. Điều tra, đo đạc gối cầu 5.1.8.1. Các loại g ố i được đề cập bao g ồ m gối thép Khi điều tra cần phải phát hiện xem các dạng hư hỏng điển hình sau đây hay không: - Các mặt tựa không chặt khít. - Sai vị trí của các bộ phận chi tiết trong g ố i cầu ( nghiêng lệch các con lăn, con quay lệch khỏi vị trí thiết kế). - Gỉ mòn các con lăn và bề mặt tiếp xúc với chúng của các thớt gối, của con quay. - Các vết nứt trong các bộ phận gối cầu. - Các liên kết giữa các bộ phận của gối cầu bị yếu hoặc bị hư hỏng. - Hộp sắt che bảo vệ gối bị hư hỏng. - Vị trí tiếp xúc giữa bề mặt gối với thớt gối và bản kê gối bị biến dạng, tách rời. 5.1.8.2. Kiểm tra vị tr í các th ớt gối Công tác điều tra gối cầu bằng việc kiểm tra vị trí các thớt gối trên mặt bằng, c ầ n phải đo khoảng cách từ tim d ọc cầu và tim ngang của mố và trụ đến các điểm đặc trưng của thớt g ố i (các góc, các điểm giao giữa các trục của thớt gối v.v...) V ị trí của con quay cũng được kiểm tra bằng cách tương tự. Cao độ các bề mặt thớt gối được kiểm tra bằng máy cao đạc. Căn c ứ vào nhận xét vị trí tương đối giữa các bộ phận của gối có thể phát hiện độ xê d ịch của các tâm của chúng, sự nghiêng lệch và các đặc điểm khác nữa. Trong bản báo cáo điều tra cần ghi rõ các điều kiện đo: nhiệt độ không khí v.v... Nên đo kiểm tra các gối cầu vào lúc trời râm mát v ì lúc đó cá c bộ phận kết cấu nhịp có nhiệt độ gần giống nhau. Sơ đồ xác định độ xê dịch của con quay so với thớt gối dưới theo hướng dọc cầu được vẽ trên Hình 3. Chuyển vị D n ở nhiệt độ t là: D n =(t - t 0 )l. a (1) Trong đó: a - Hệ s ố nở dài bằng 0,0000118 đối với thép, bằng 0,00001 đối với bê tông l - Chiều d ài nhịp tính toán nhiệt độ của kết cấu nhịp. t 0 - Nhiệt độ ứng với lúc mà trục con quay và trực thớt gối cần phải trùng nhau. (2) t tb - Nhiệt độ trung bình đại số giữa nhiệt độ cao nhất và nhiệt độ thấp nhất trong năm. D k - Chuyển vị dọc d o hoạt tải (đối với kết cấu nhịp thép lấy » 14) D ấ u của số hạng thứ hai trong công thức trên được lấy tùy theo hướng chuyển vị của con quay do hoạt tải (dấu + khi chuyển vị về phía đầu nhịp, dấu - khi chuyển v ị về phía giữa nhịp). Khi tính toán t t b thì nhiệt độ hàng năm được xét với dấu của nó. Mức độ lệch bình thường của tâm các con lăn so với trục thớt gối dưới lấy bằng D n /2. Sự chênh lệch giữa các chuyển v ị được đo thực tế và chuyển vị tính toán của trục con quay đối với thớt gối bằng chuyển vị bổ sung, có thể xảy ra do hậu quả của sai sót thi công đặt gối hay do chuyển vị của mố trụ trong quá trình khai thác cầu. Hình 3. Ví dụ sơ đồ xác định độ xê dịch của con quay (con l ăn) so v ớ i thớt gối theo phương dọc cầu (gối con lăn) 5.1.8.3. Đ ối với các kết cấu nhịp dàn trong trường hợp đặc biệt Đối với các kết cấu nhịp dàn nằm dọc theo hướng Bắc- Nam như trên tuyến đường sắt Hà Nội - TP Hồ Chí Minh cần lưu ý là chuyển vị của gối cầu và các hư hỏng của gối cầu đều chịu ảnh hưởng của hiện tượng nung nóng không đều các dàn ch ủ do bức xạ mặt trời. Do đó toán kết cấu nhịp dàn có thể bị uốn trong mặt phẳng nằm ngang. Hậu qu ả là các gối cầu cản trở sự chuyển quay của kết cấu nhịp dàn trong mặt bằng làm xuất hiện các hiện tượng xô lệch, cong vênh, các vết nứt trong khối xây dựng trụ mố và các hư hỏng khác nữa. 5.1.8.4. Điều tra nguyên nhân h ư hỏng gối cầu Để t ì m ra nguyên nhân thực tế của các hư hỏng gối cầu phải phân tích tài liệu điều tra. Đôi khi phải theo dõi quan sát lâu dài và định kỳ đo lại vị trí các gối cầu, các mố trụ và các kết cấu nhịp, so sánh với các số liệu của các lần đo với nhau. 5.1.8.5. Khi con lăn bị xô lệch Khi phát hiện thấy con lăn bị xô lệch phải đề nghị kích nâng kết cấu nhịp lên một đầu để sửa lại con lăn kịp th ờ i. Nếu phát hiện các bề mặt lăn bị mài mòn không đều, lõm xuống quá 1,0mm phải đề nghị rà lại cho phẳng. 5.1.8.6. Tình trạng g ố i cập kênh, không chặt khít Cần phát hiện xem có tình trạng gối bị cập kênh và gối không bị chặt khít lên bệ kê gối hay không. Hư hỏng loại này sẽ làm tăng tác đ ộng xung kích lên kết cấu khi tầu qua cầu, bệ kê gối có thể bị nứt, thớt gối và khối xây trên mố trụ cũng có thể bị nứt. Khi phát hiện hư hỏng này cần kiến nghị sửa chữa chêm chèn các bản đệm chì hoặc bơm ép vữa xi măng vào khe hở v.v... 5.1.9. Điều tra bản chắn đá ba lát đ ầu dầm Nội dung điều tra chủ yếu là quan sát và đánh giá mức độ g ỉ hỏng của các chi tiết. 5.1.10. Điều tra hiện trạng đường đầu cầu Công việc này chỉ thực hiện ở giai đoạn điều tra th ị sát và mang tính khái quát về tình trạng đường đầu cầu đảm bảo mức độ ê m thuận cho tàu ra vào cầu như thế nào. 5.2. Nội dung cơ bản của các bản vẽ kết quả đo đạc 5.2.1. Bản vẽ bố trí chung mặt đứng Yêu cầu thể hiện rõ: - Dạng kết cấu nhịp thép, bê tông cốt thép, đá xây, bê tông.v.v... - Dạng mố, trụ. - Mặt cắt lòng sông có thể hiện các đường xói l ở qua các đợt đo khác nhau. Các kích thước chủ yếu: - Chiều dài cầu (khoảng cách đuôi tường cánh 2 mố, đuôi tường che 2 mố, mép trước che 2 mố, tim 2 gối mố, đầu dầm trên 2 mố, khe hở đầu dầm và tường che các mố). Phải xác định lý trình mép trước tường che 2 mố. - Chiều dài kết cấu nhịp của mỗi nhịp, cự ly đầu nhịp đến tim trụ đỡ nhịp ấy. - Chiều dài nhịp tính toán của mỗi nhịp, cự ly đầu nhịp đến tim gối tại đầu ấy. - Khẩu độ thoát nước (khoảng cách tường trước của 2 mố). - Chiều cao các thanh đứng của d à n (tim nút mạ hạ đến tim nút mạ thượng) và cự ly từ tim nút đến biên thanh mạ theo phương thẳng đứng. - Cao độ đ ỉ nh dầm dọc ở hai đầu , sát với dầm ngang của mỗi khoang dàn chủ. - Cao độ tại tại các điểm mạ hạ (hoặc mạ thượng) của dàn thượng lưu và dàn hạ lưu ( ở hai đầu d ầm ngang sát nút bản dàn). - Cao độ đ ỉ nh ray tại các điểm phía trên các dầm ngang. - Cao độ tim gối và cao độ đá kê gối. - Cao độ các đ ỉ nh mũ mố, trụ, độ dốc ở đó. - Cao độ đỉnh tường che và đ ỉ nh tường cánh mố. - Cao độ vai đường hai đường đầu cầu (chiều dài đoạn đo theo đề cương cụ thể). - Cao độ đỉnh chóp nón hai mố. - Chiều dài mố. - Độ dốc nón hai m ố , vị trí chân nón mố. - Cao độ mức nước cao nhất, thấp nhất trong ngày điều tra. - Cao độ mức nước l ũ cao nhất lịch sử. - Loại ray, loại tà vẹt trên cầu. Ghi chú về mốc cao đạc và các mốc định v ị đã dùng để cao đạ c . 5.2.2. Bản vẽ bố trí chung mặt bằng Yêu cầu thể hiện: - Sơ họa đường ray hai đầu cầu. - Đường tim dọc hai mố. - Đường tim gối ( d ọc cầu) lấy đường tim hai mố làm chuẩn để so sánh. - Đường tim các dầm dọc. - Đường tim các dàn chủ (mạ hạ và mạ thượng). - Đường t i m hai ray. - Sơ họa dàn ch ủ , dầm dọc, dầm ngang, dầm dọc cụt, hệ l iên kết dọc. 5.2.3. Bản vẽ mặt cắt ngang các kết cấu nhịp Yêu cầu thể hiện: - Cấu tạo mặt cắt ngang ở vị trí đầu và giữa kết cấu nhịp, vị trí có chốt của nhịp đeo. - Khoảng cách hai dàn chủ, bề rộng thanh đứng, bề rộng các thanh biên d àn, khoảng cách cá c dầm dọc. Kết cấu nhịp bê tông cốt thép, bê tông, đá xây phải vẽ các mặt cắt đại diện đã nêu ở điều 5.4.1.2. 5.2.4. Các bản vẽ cấu tạo tổng quát và kích th ướ c các bộ phận kết cấu nhịp 5.2.4.1. Bản vẽ gối cầu Yêu cầu thể hiện: - Kích thước chi tiết mặt bằng các thớt gối. - Chiều dày các thớt gối. - Chiều dài và đường kính các chốt gối. - Chiều dài và đường kính các con lăn, bề rộng con lăn cắt vát (nếu có). - S ố lượng và khoảng cách giữa các con lăn. - Mô tả tình trạng làm việc và hư h ỏ ng của gối cầu . - Cấu tạo gối cao su- thép (nếu có). - Các kích thước của các bệ kê gối (trong đó có tọa độ tim gối tức là tim của nút đầu dàn). 5.3. Điều tra, đo đạc, đánh giá chi tiết tình trạng hư hỏng, khuy ế t tật bộ phận công trình Trong giai đoạn th ị sát cũng như trong các đợt điều tra chi tiết sau đ ó cần phải điều tra các hư hỏng, khuyết tật của các kết cấu nhịp và mố trụ, phân tích các nguy ê n nhân g â y nên. Ở hiện trường phải dùng các biện pháp ghi chép mô tả, chụp ảnh từ các phía khác nhau, về văn phòng phải x ử lý lại các thông tin đó để vẽ lên bản vẽ điều tra hư hỏng v à thuyết minh điều tra. Công tác điều tra bao gồm các việc sau: - Kiểm tra hoặc đo vẽ lại bản vẽ các bộ phận cầu (nếu đ ã mất tài liệu gốc) bằng các máy trắc đạc, thước thép, thước cặp nội dung n à y đ ã nêu ở điều 5.4. - Phát hiện và ghi lại các hư hỏng, khuyết tật hiện c ó , nhận xét đặc điểm, k ích thước, vị trí của chúng, đánh giá tình trạng chịu lực chung của cầu theo kinh nghiệm và kiến thức của người điều tra. - Xác đị nh cường độ thực tế của bê tông ở từng bộ phận, đặc trưng của thép, của c ố t thép. - T ì m hiểu cách bố trí cốt thép thực tế trong bê tông. - Điều tra các phần nằm dư ớ i mặt nước của mố trụ (chủ yếu là quan sát bằng cách lặn xuống). 5.3.1. Đối với các phần bằng kim loại Các hư hỏng khuyết tật của kết c ấ u nhịp thép được phân nhóm theo các dấu hiệu sau: - Dạng bề ngoài của hư hỏng. - Dự đoán tốc độ phát triển của hư hỏng cho đến lúc phá hoại kết cấu. - Mức độ nguy hi ể m của hư h ỏ ng. - Vị tr í của hư hỏng. - Sự phân b ố của các hư hỏng (mật độ xuất hiện của chúng). 5.3.1.1. Nhận dạng các h ư h ỏ ng Theo dạng bề ngoài các hư hỏng cần phân biệt: - L ỏ ng các đinh tán. - Hư hỏng m ỏ i, thể hiện qua các vết nứt trong các bộ phận. - G ỉ thép. - Mất ổ n định cục bộ hoặc ổn định chung của các bộ phận riêng lẻ hoặc các phần của chúng. - Các vết nứt. - Theo tốc độ phát triển đến giai đoạn nguy hiểm, cần phân biệt: - Các hư hỏng phát triển một cách tức thời đột ngột (các vết nứt khi ph á hoại giòn, sự mất ổ n định v.v...). - Các hư hỏng phát triển nhanh (ví dụ các vết nứt do m ỏ i). - Các hư hỏng phát triển dần dần (lỏng bulong lỏng đinh tán, gỉ). Theo mức độ nguy hiểm của hư hỏng, cần phân biệt rõ các loại: - Hư hỏng rất nguy hiểm: đó là các hư hỏng có thể gây ra ngừng khai thác cầu hoặc phá hoại cầu (các vết nứt, mất ổn định các bộ phận riêng l ẻ của kết cấu nhịp v.v...). - Hư hỏng ít nguy hiểm: các hư hỏng này làm xấu đi các điều kiện khai thác của kết cấu, có ảnh hư ở ng xấu đến mức độ nào đó đến sự phát triển của các hư hỏng khác (ví dụ sự chênh lệch các con lăn gối cầu). Theo tầm quan trọng của bộ phận hư hỏng: cần điều tra xem hư hỏng là ở bộ phận nào: - Dầm d ọc, dầm ngang. - Dầm chủ hoặc d àn chủ. - Hệ liên kết dọc, hệ liên kết ngang. Theo mức độ phổ cập của hư hỏng: cần phân biệt, phát hiện: - Hư hỏng có tính chất hàng loạt. - Hư hỏng thường g ặ p. - Hư hỏng ít khi gặp. Khi điều tra và phân tích hư hỏng cần phải dựa theo các gợi ý sau đây về các nguyên nhân hư hỏng: - Chất lượng thép xấu. - Chất lượng chế tạo cấu kiện xấu. - Các lỗi về mặt thiết kế cấu tạo. - Sự không phù hợp giữa các giả thiết tính toán và điều kiện làm việc thực tế. - Công tác duy tu bảo dưỡng không được thực hiện t ố t. - Điều kiện khí hậu khắc nghiệt bất lợi. - Tải trọng quá tải qua cầu. - Khổ giới hạn trên cầu không đủ. Đặc điểm tác động bất l ợi của hoạt tải đoàn tàu. 5.3.1.2. Điều tra các hư hỏng do m ỏ i Phá hoại mỏi xảy ra do sự phát triển dần dần các vết nứt trong thép. Cần chú ý phát hiện các vết nứt mỏi ở các vùng chịu lực cục bộ, nơi c ó ứng suất tập trung lớn nhất. a. Các hư hỏng nặng nhất thường xuất hiện ở các thanh chéo gần giữa nhịp của các loại thanh dàn chủ tán đinh. Tại đó cần t ì m vết nứt mỏi bắt đầu từ vùng ứng suất tập trung cao nhất ở hai mép lỗ hàng đinh thứ nhất và hàng đinh thứ hai đếm từ thanh chéo của d àn. Thông thường vết nứt s ẽ phát triển theo hướng ngang tới trục dọc của thanh d à n, vết nứt sẽ đi qua lỗ đinh. Đôi khi đầu vết nứt ở vị trí 1/5 đường kính lỗ đinh dọc theo trục của thanh chéo, hướng về đầu thanh. Để điều tra về nứt m ỏ i phải kết hợp với việc phát hiện các đinh tán b ị h ỏ ng. Sự xu ấ t hiện các vết nứt mỏi luôn luôn được báo trước bằng hiện tượng lỏng đinh tán nối các cấu kiện đó (các thanh chéo và thanh đứng có các đinh t á n chịu cắt hai mặt thì ít phát hiện thấy hư hỏng m ỏ i ở liên kết). b. Các thanh của hệ liên kết giữa các dầm chủ nên t ì m vết nứt m ỏ i tại các mép lỗ đinh liên kết chúng vào bản nút. Các hư hỏng này làm cho dao động của hệ liên kết tăng thêm rõ rệt khi tàu chạy qua cầu và người điều tra có th ể dễ dàng phát hiện. c. Các dầm hệ mặt cầu hư hỏng do mỏi là một trong những hư hỏng phổ biến nhất và phát triển mạnh nhất trong dầm dọc, dầm ngang và liên kết của ch ú ng với nhau. Vết nứt thư ờ ng gặp là vết nứt ở cánh nằm ngang của thép góc cánh trên các dầm dọc, nó xuất hiện lúc đầu ở bên dưới tà vẹt gần s ố ng thép góc này và phát triển theo sống đó rồi thay đổi hướng đi ngang với dầm dọc, làm cánh thép góc dưới tà vẹt bị cong vênh rõ rệt. Cần phát hiện các hư hỏng như vậy ở thép góc ph í a trong và phía ngoài của dầm dọc có tà vẹt đè l ê n trên (loại dầm dọc không có t ấ m bản thép cánh n ằ m ngang, chỉ có thép góc cánh) và các thanh biên trên của những dàn mà tà vẹt kê trực tiếp l ê n thanh đó. Loại vết nứt mỏi cũng xuất hiện ở bản bụng dọc theo hướng nghiêng đi từ mép lỗ đinh của các hàng đinh thứ hai, thứ ba, thứ tư (đếm từ đỉnh dầm dọc xuống) tán ở liên kết bụng dầm với thép góc nối thẳng đ ứ ng. Đó là hậu quả của s ự l ỏ ng đinh tán liên kết bụng dầm với thép góc gây ra ứng suất tập trung cao ở mép lỗ đinh. Khi tải trọng tác dụng nhiều l ầ n, ở mép lỗ xuất hiện các vết nứt mỏi trong bụng d ầm. Đối với kiểu cấu tạo dầm dọc x ế p chồng l ê n tr ê n d ầ m ngang (đây là kiểu cấu tạo có tuổi thọ thấp và độ chịu mỏi thấp) chú ý phát hiện vết nứt mỏi ở cánh của thép góc cánh trên, trong đoạn tựa của dầm dọc lên dầm ngang và đoạn tựa của dầm ngang lên dàn chủ (như ở dàn VN64). Các d ầm liên kết bằng bu lông cường độ cao phát hiện vết nứt ở liên kết dầm dọc với dầm ngang, đặc biệt là khi cấu tạo không có bản cá. Các đinh tán và bu lông cư ờ ng độ cao có thể bị phá hoại ở các hàng đinh, bu lông phía trên và phía dưới của thép góc liên kết với bụng dầm ngang (đinh bị nhổ đầu do momen uốn tác dụng trong liên kết). d. Khi điều tra các kết cấu nhịp hàn và các kết cấu nhịp t ă ng cường bằng hàn (đặc biệt hàn vá táp trong thời gian chiến tranh) cần lưu ý t ì m vết nứt do mỏi xuất hiện trong mối hàn và trong thép cơ bản quanh đó, đặc biệt là mối hàn ở vùng ứng suất tập trung cao do ngoại t ả i và nơi có ứng suất dư do hàn gây ra. Tìm vết nứt mỏi ở chỗ có thay đổi đột ngột mặt cắt như do cắt bớt tập bản thép, do hàn táp thêm bản thép, do hàn sườn tăng cường đứng, hàn dầm ngang, các vị trí có lỗ thủng, lỗ khoét, các đầu mối hàn. e. Đối với bản cá cần tìm vết nứt mỏi d o ứng suất pháp quá lớn gây ra bởi momen uốn trong liên kết dầm dọc với dầm ngang. Các vết m ỏ i này thường gặp ở mép lỗ đinh hàng thứ nhất hay hàng thứ hai, đếm từ dầm ngang. Biểu hiện báo trước sự xuất hiện của chúng là sự lỏng các đinh tán liên kết bản cá. Như vậy quá trình điều tra cần xem xét toàn diện các bộ phận kết cấu và kết hợp với việc kiểm tra đinh tán, bu lông v.v... f. Thép góc cách dưới và giữa bụng dầm dọc cần phát hiện các vết nứt mỏi đi t ừ mép l ỗ đinh hoặc ở vùng tập trung ứng suất khác mà có hiện tượng gỉ rõ rệt hoặc có các hư hỏng về mặt cơ học. g. Thép góc cánh dưới và bụng dầm dọc c ầ n phát hiện các vết nứt mỏi ở góc của nó, đặc biệt là nếu kh ô ng có bản cá hoặc bản c á quá yếu. Nguyên nhân vết nứt mỏi này là do thép góc liên kết b ị truyền lực dọc quá l ớ n từ các dầm dọc đến, trong khi các dầm dọc làm việc chung với các thanh biên của d àn chủ. Một nguyên nhân khác là do mô men lớn ở chỗ li ê n kết với dầm ngang. h. Đối với các kết cấu nhịp dài trên 80 m nên t ì m thêm các vết nứt mỏi trong thép góc cánh d ư ớ i của dầm ngang đầu nhịp. Nguyên nhân cơ bản của nứt là do quá tải về mức độ làm việc chung của dầm hệ mặt cầu với thanh biên dàn chủ. Hiện tượng n à y thư ờ ng gặp ở các kết cấu nhịp nào không có chỗ cắt đứt dầm d ọc. i. Các thanh đứng của dàn và các kết cấu chịu tải trọng cục bộ mức độ tăng của các hư hỏng mỏi sẽ nhanh hơn so với các cấu kiện khác. Lý do là ch ú ng phải chịu nhiễu chu kỳ thay đổi ứng lực hơn khi có một đoàn tàu chạy qua cầu. Khi tăng tải trọng trục của đầu máy toa xe qua cầu th ì gây ra hiện tượng mài mòn nhanh hơn của các đinh tán và bu lông trong hệ d ầm mặt cầu, đặc biệt là ở hai bên liên kết dầm dọc với dầm ngang. (=Như vậy khi điều tra xét khả n ă ng cho đoàn tàu nặng qua cầu phải lưu ý rằng càng tăng tải trọng trục xe th ì càng làm giảm nhanh tuổi thọ của các cấu kiện chịu tải trọng cục bộ. j. Dấu hiệu bề ngoài để dễ nhận biết vết nứt mỏi là các vết gỉ màu nâu đen và vết rạn nứt của lớp sơn ph ủ . Dùng máy dò siêu âm (hoặc m á y bơm Rơn ghen, máy đo kiểu điện-từ) để dò các vết nứt này. Trong khi thị sát dùng các dụng cụ đơn giản: Trên đoạn mà quan sát thấy nghi ng ờ thì cần cạo sạch sơn và vết g ỉ , đánh sạch bằng giấy nhám rồi bôi nhanh dung dịch 10-15% axit nitoric lên bề m ặ t, sau đó rửa b ề mặt bằng nước, làm khô rồi dùng kính l úp phóng đại để t ì m và đo vết nứt. Đôi khi có thể d ù ng đục nhỏ sắc để bạt đi một lớp phôi m ỏ ng trên bề mặt dọc theo đường nứt bằng một mũi kim nhọn, cứng hoặc dùng dung dịch chất nh ớ t màu đỏ r ỏ vào vùng nghi ngờ, dung dịch này sẽ thấm sâu vào kim loại và đi lan theo vết nứt làm lộ rõ vết nứt để phát hiện. 5.3.1.3. Điều tra các hư hỏng do g ỉ a. Cần phân biệt hai dạng gỉ là - Gỉ bề mặt: vết g ỉ phân bố tương đối đ ồ ng đều trên bề mặt cấu kiện thép. - Gỉ cục bộ; vết g ỉ xuất hiện cục bộ và phát triển sâu. Loại g ỉ bề mặt thường c ó chủ yếu ở thanh biên dàn chủ và b ả n cánh các dầm dọc, dầm ngang, các thanh của hệ liên kết giữa các dàn chủ hoặc giữa các d ầ m dọc. Chú ý phát hiện các vết gỉ cục bộ ở các cấu kiện nằm dọc vệt nước th ả i của đoàn tầu, đối với dầm dọc thì nên tìm vết gỉ cục bộ ở bản nằm ngang cánh trên hoặc nằm cánh ngang của thép góc c á nh trên tại chỗ chúng tiếp xúc với tà vẹ t . Nơi đó lớp sơn thường bị hỏng sớm và có độ ẩm lưu cữu. b. Khi điều tra các kết cấu nhịp có đường xe chạy trên, các thanh và nút dàn này thường bị nhiễm rác bẩn và bị g ỉ nặng hơn so với các kết cấu nhịp có đường xe chạy dưới (cùng c ó một mặt cầu trần). Chú ý trong kết cấu nhịp chạy dưới có mặt cầu trần th ì các bộ phận ở thấp hơn mặt xe chạy thường bị gỉ nặng hơn. c. Trong các nút của hệ liên kết dọc nối v ớ i thanh biên dàn ch ủ và với dầm dọc thường có vị trí gỉ bẩn, rác, đất. Cần điều tra mức độ gỉ của các dầm ngang theo các vị trí thư ờ ng xuyên xuất hiện là: - Ở bản cánh trên và bản cánh dưới trên đoạn nối dầm ngang với bản nút nằm ngang của hệ liên kết d ọc giữa hai thanh d àn ch ủ . - Ở bên dưới vị trí cống nước thải từ toa tàu. Đôi khi tại các vị trí đó có vết gỉ ăn thủng hết độ dày bản thép. d. Trong kết cấu có bước đinh tán liên kết hơn 160-200 mm th ì giữa các bộ phận không được liên kết chặt chẽ khiến cho g ỉ dễ dàng xuất hiện và phát tri ể n, đôi khi g ỉ nặng đến mức các bộ phận gỉ trương nở ra làm cong phình một số đoạn chi tiết thép góc, làm đứt đầu đinh tán. Khi điều tra cần tìm và mô tả loại hư hỏng nói trên. e. Trong các kết cấu nhịp dàn chạy dưới cần xem xét phát hiện các vết gỉ ở các thanh của hệ lên kết dọc trên giữa hai dàn chủ. f. Cần lưu ý sự phát triển của gỉ trên các bề mặt tiếp xúc có thể ăn mòn, làm mủn các cấu kiện được nối với nhau. Nguyên nhân là d o các sai sót về cấu tạo ở các loại dàn cũ như: các khe hở quá nhỏ, c ó các hốc lõm ch ứ a rác b ẩ n và đọng nước, bước đinh quá d ài. Đối với loại dàn cũ có các thanh chéo bằng thép hoặc thép góc mà đầu của chúng kẹp hai bên sườn đứng của thanh biên dàn thường b ị g ỉ ở chỗ nối vào sườn đứng đó. Hư hỏng g ỉ loại này cũng có thể t ì m thấy ở các thanh biên dưới của dàn chủ, ở đó trong các tập bản thẳng đứng c ó các đinh tán cách xa nhau và trong thanh chéo của hệ liên kết dọc gồm hai thanh thép góc cũng thường có bư ớ c đinh quá dài. Các đàn Pigeau cũ do Pháp để lại thường có vết gỉ này. g. Yêu cầu khi điều tra các chỗ gỉ phải ghi chép mô tả, thể hiện trên bản vẽ sơ họa, đo chiều dày bằng thép còn lại sau khi đập bỏ vết gỉ lấy số liệu phục vụ tính toán lại kết cấu. Khi cần thiết có th ể lấy mẫu sản phẩm gỉ đem về phòng thí nghiệm để phân tích hóa học. 5.3.1.4. Đi ề u tra các hư hỏng về mặt cơ học và phá hoại dàn Các hư hỏng thường xuất hiện trong thời gian khai thác cầu do tàu xe va quệt vi khổ giới hạn thiếu. Cũng c ó thể do lỗ chế tạo và lắp d ựng. R ấ t nhiều hư hỏng cơ học là do bom đạn gây ra trong chiến tranh. Khi điều tra cần phân biệt các dạng hư hỏng cơ học sau đây: - Đứt các bộ phận đơn l ẻ . - Cong vênh, méo cục bộ. - Các lỗ th ủ ng, vết lõm, vết đập. Phải điều tra kỹ mọi bộ phận có hư hỏng cơ học. Mức độ nguy hiểm của chúng được đánh giá tùy trường hợp cụ thể theo kích thước hư hỏng, trạng thái ứng suất và sự thay đổi trạng thái ứng suất do có hư hỏng. a. Đối với các bộ phận bị va đập phải điều tra kỹ tìm vết nứt ở vùng b ị va đập trực tiếp và vùng biến dạng cưỡng bức. Trong các bộ phận bị cong vênh thư ờ ng c ó ứng suất dư, nếu đó là bộ phận chịu nén mà lại bị cong vênh th ì khả năng chịu lực sẽ bị giảm nhiều do chịu uốn dọc. Các chỗ cong vênh được đo theo chỉ dẫn ở điều 5.4.4 Nếu đường tên ở chỗ cong vênh của cấu kiện bị nén lớn hơn 1/7 bán kính quán tính mặt cắt trong mặt phẳng cong vênh, còn trong cấu kiện chịu kéo mà đại lượng nói trên lớn hơn 1/10 chiều cao mặt cắt thì phải tính toán lại xem có cho phép để nguyên sự cong vênh mà vẫn cho thông xe hay không. N ế u không được thì cần kiến nghị về việc tăng cường sửa chữa và theo dõi đặc biệt ngay. b. Cần đặc biệt lưu ý các thanh bị nén có mặt cắt tổ hợp m à bị hư hỏng cong vênh đồng thời ở hệ thanh giằng, bản giằng giữa các nhánh của cấu kiện. Phải t í nh toán lại ngay nếu cần phải gia cố ngay. Các hư hỏng do phá hoại giòn r ấ t ít gặp ở nước ta v ì kh ô ng có nhiệt độ âm nhưng khi điều tra các kết cấu thép được hàn nối hoặc hàn vá có thể phát hiện vết nứt do công nghệ hàn kém chất lượng, đặc biệt là do dùng thép hình, thép bản chế tạo từ loại thép sôi của Liên Xô cũ. Loại thép này không chịu hàn. Sự phá hoại giòn xảy ra là do phát triển t ứ c thời các biến dạng dẻo không thể hiện rõ rệt. 5.3.2. Đối với dầm thép liên hợp b ả n bê tông cốt thép Khi điều tra dầm thép liên hợp bản bê tông cốt thép ngoài vấn đề như đối với dầm thép, cần điều tra trạng thái liên kết giữa bản bê tông cốt thép với thép, các chỗ sứt vỡ, nh ũ vôi ở bề mặt đáy bê tông cốt thép và các hư hỏng khác. Đối với các dầm có chiều cao lớn, có th ể xuất hiện các ch ỗ phình cong ở bản bụng do biến dạng khi chế tạo. Nếu điều tra thấy đường tên của chỗ ph ì nh này lớn quá 15-20 mm th ì phải l àm thêm các sườn tăng cường ngay. 5.3.3. Đối với kết cấu nhịp bằng đá xây, bê tông, bê tông cốt thép Các dạng hư hỏng thường gặp cần phải được điều tra là: các vết nứt, sứt vỡ bê tông, bong vỡ l ớp bê tông b ả o hộ cốt thép, rỗ bề mặt bê tông, hỏng lớp cách nước.v.v... Trong kết cấu bê tông cốt thép thường, cần t ì m vết nứt ở vùng chịu kéo khi ứng suất lớn hơn cường độ chịu kéo tính toán của bê tông, lưu ý rằng độ rộng vết nứt đến 0,2 mm là đ ã được Quy trình thiết kế cho phép. Các vết nứt trong dầm bê tông cốt thép dự ứng lực cần được lưu ý hơn, đặc biệt nếu d ầm có cốt thép dự ứng lực dạng bó sợi thẳng, bó sợi xoắn, b ó sợi đơn hoặc cáp. Nói chung khi dầm bê tông cốt thép có vết nứt nhìn thấy đư ợ c bằng mắt thường thì đều có thể làm giảm năng lực chịu tải và ảnh h ư ở ng đến độ bền dài hạn của cầu do tác động ăn mòn: ví dụ các vết nứt xi ê n trong bụng d ầ m hay vết nứt dọc ở chỗ tiếp giáp bụng dầm với đáy b ả n máng ba lát. Hình 4. Các dạng vết nứt trong kết cấu nhịp dầm Phải phân tích các vết nứt đã phát hiện được để xác định ảnh hưởng của vết nứt đến năng lực chịu tải và tuổi thọ của kết cấu có xét đ ế n khuynh hướng phát triển của chúng. 5.3.3.1. Phân loại các vết nứt a. Vết nứt co ngót: (H ì nh 4.a) Thường xuất hiện trong lớp bề mặt của bê tông do quá trình co ngót không đều. - Nguyên nhân là do hàn lượng xi măng quá nhiều trong hỗn hợp bê tông, cách bố trí cốt thép không hợp lý, đặc điểm của dạng kết cấu.v.v.... - Dấu hiệu đặc trưng của vết nứt do co ngót là ch ú ng phân bổ ngẫu nhiên, không định hướng, chiều dài ngắn và nhỏ li ti. - Các vết nứt co ngót có thể phát triển thành vết nứt d o lực. b. Vết nứt nghiêng: (Hình 4.b) - Xu ất hiện ở bụng dầm d o ứng lực kéo ch ủ quá lớn. - Đặc biệt nguy hi ể m trong các kết cấu dự ứng lực vì có thể giảm nhiều năng lực chịu tải. - C ầ n đánh giá sự gi ả m năng lực chịu tải bằng cách tính toán . c. Vết nứt dọc: (Hình 4.c) - Xuất hiện ở chỗ tiếp giáp đ á y bản máng ba lát với bụng d ầ m, được coi là nguy hiểm vì làm giảm đáng kể năng lực chịu tải của kết cấu nhịp. - Nguyên nhân chính l à do sai sót công nghệ chế tạo kết cấu nhịp. d. Vết n ứ t ngang trong bản máng ba lát (Hình 4.d) - Nguyên nhân là mô men uốn âm tạo ra quá l ớ n lúc cẩu dầm để lắp ghép, hoặc do dự ứng lực nén quá mạnh. - Ở các dầm giản đơn thì trong quá trình khai thác, các vệt nứt n à y có thể bị khép lại. e. Vết nứt ngang trong bầu dưới ở vùng chịu kéo chứa cốt thép dự ứng lực: ( Hình 4.e) - Vết nứt này chứng t ỏ thiếu dự ứng lực, mất mát dự phòng ứng suất quá nhiều do có co ngót, từ bi ế n bê tông và mấu neo làm việc không bình thường. - Các vết nứt này không làm giảm khả năng chịu tải tính toán của kết cấu nhịp nhưng có thể tạo Điều kiện cho g ỉ ăn mòn cốt thép dự ứng lực và giảm dần tuổi thọ của nó. f. Vết nứt dọc trong bầu d ầm chứa cốt thép dự ứ ng lực: (H ì nh 4.f) - Xuất hiện ngay trong những năm đầu kh a i thác cầu. - Nguyên nhân là do các biến dạng ngang lớn khi dự ứng lực nén mạnh bê tông v à do co ngót b ị c ả n tr ở . - Hậu quả là gỉ nhanh và trầm trọng ở cốt thép dự ứng lực, các sản phẩm do gỉ tạo ra sẽ trương n ở làm vỡ to thêm vết nứt khiến cho gỉ càng nhanh hơn và sớm phá hoại kết cấu nhịp. g. Vết nứt nằm ngang ở đoạn đầu kết cấu nhịp: (H ì nh 4.g) - Xuất hiện do ứng suất cục bộ quá lớn dưới mấu neo cốt thép dự ứng lực. - Ph á t triển trong thời kỳ đ ầ u khai thác cầu. h. Vết nứt ở bên trên thớt gối: ( H ì nh vẽ 4.h) - Nguyên nhân là do cấu tạo cốt thép đặt đầu dầm không đủ và cấu tạo dầm không hợp lý (neo đặt quá sát nhau, thớt gối ngắn.v.v...) - Sự làm việc của gối cầu có ảnh hưởng lớn đến loại vết nứt n à y. - Nếu g ố i di động bị kẹt, không hoạt động tốt s ẽ gây ra các ứng lực phụ làm tăng các vết nứt này. - Cũng có thể do kết cấu nhịp không tựa khít đều l ê n gối cầu làm cho tác động xung kích của tàu chạy qua cầu bị tăng lên. i. Vết nứt ở mối n ố i dầm ngang: (H ì nh vẽ 4.i) - Xuất hiện trong cầu lắp gh é p có dầm ngang với mối nối ướt, có đổ bê tông bịt mối nối. - Nguy ê n nhân do sai sót khi thi công. - Có thể gây ra sự phân bố nội lực không đồng đều giữa hai dầm chủ và d ần dần làm giảm dần tuổi thọ cũng như năng lực chịu t ả i của kết cấu nhịp. j. Các vết nứt khác - Xuất hiện trong các cột, thân vòm trong cầu vòm bê tông cốt thép. - Trong các cầu đá xây và c ầ u bê tông kiểu vòm thường có vết nứt ở chân vòm và đỉnh vòm. Trong các hệ siêu tĩnh ngo à i bằng bê tông cốt thép hay đá xây còn c ó các vết nứt do lún hay biến dạng của mố trụ. 5.3.3.2. Đánh giá ảnh hưởng của vết nứt Để đánh giá ảnh hưởng của vết nứt đến n ă ng lực chịu tải của tuổi thọ của kết cấu, làm rõ nguyên nhân xuất hiện vết nứt, cần phải có các số liệu điều tra về độ rộng vết nứt và sự biến đổi độ rộng đó, đặc điểm bố trí vết nứt, chiều dài vết nứt, trạng thái chung của cả công trình và lập thành bản vẽ điều tra. Có thể phát hiện vết nứt ngầm bằng máy dò siêu âm. Cần đánh dấu các đầu vết nứt lên bề mặt bê tông bằng sơn, ghi rõ ngày điều tra và ghi chép vào sổ theo dõi, chụp ảnh chi tiết. Độ rộng vết nứt được đo bằng kính phóng đại có vạch chia độ. Vị trí đo phải đánh dấu cố định để theo dõi lâu d à i và đo lại khi cần thiết. Cần quan sát tiến triển của vết nứt trên kết cấu như sau: - Đo lại một cách định kỳ. - Ghi chép đặc điểm vào sổ theo dõi vê nứt, có ghi chú về nhiệt độ, thời t iế t và t ải trọng lúc đó. - Dán băng thạch cao băng qua vết nứt đang tiến triển. Khi vết nứt tăng lên sẽ làm nứt băng thạch cao đó và dễ phát hiện. - Dấu hiệu bên ngo à i của vết nứt nguy hiểm đang phát triển là vết gỉ đậm màu trên bề mặt bê tông, lúc đ ó cốt thép đã bị g ỉ nặng. - Nếu thấy vết nhũ trắng là dấu hiệu cho biết đá xi măng đã bị khử ki ề m trong vùng bị nước thấm qua bê tông. Khi điều tra bê tông cốt thép, bê tông, đá xây cần đặc biệt xem xét đánh giá chất lượng chế tạo kết cấu. 5.3.3.3. Các h ư h ỏ ng không nhìn thấy đ ượ c Các hư hỏng không nh ì n thấy được (rỗng, rỗ trong lớp bảo hộ...) có thể phát hiện bằng phương pháp đơn gi ả n là dùng b ú a gõ. Nếu b ú a đập vào bê tông tốt th ì âm thanh đanh, vang dội. Nếu đập vào bê tông có rỗng, xốp, phân lớp th ì có tiếng đông đục, tắt ngay. 5.3.3.4. Khi điều tra cần xem xét tình trạng hệ thống thoát nước và lớp cách nước mặt cầu. Nếu chúng c ó ch ấ t lượng còn t ố t th ì đảm bảo được tuổi thọ. N ế u ngược lại thì nước sẽ thấm qua bê tông, kiềm hóa đá, xi măng và gây rỉ cốt thép. D ễ dàng phát hiện các vùng hư hỏng lớp cách nước nhờ các nhũ vôi xuất hiện trên bề mặt đáy bản máng ba lát hay bề mặt bụng dầm. Biến d ạ ng của kết cấu nhịp dự ứng lực chịu ảnh hưởng của co ngót và từ biến bê tông, sự có mặt của v ế t nứt, sự hư hỏng ở mấu neo cốt thép dự ứng lực v.v... Muốn đánh giá đúng các ảnh hưởng này ph ả i định kỳ cao đạc lại kết cấu nhịp, so s á nh các kết quả cao đạc và kết quả điều tra định kỳ có thể r ú t ra được thông tin quan trọng về sự thay đổi tình trạng chịu lực mà đánh giá độ tin cậy và tu ổ i thọ kết cấu. Th ờ i gian định k ỳ là 1 năm có 1 lần đo vào sau mùa lũ. Trường hợp cầu có vấn đề đặc biệt thì đo kiểm tra theo yêu cầu của cơ quan quản lý Nh à nước. 5.3.4. Điều tra mố trụ và móng Khi điều tra mố trụ cần lưu ý phát hiện các dạng hư hỏng điển h ì nh gồm: - Các vết nứt. - Sứt vỡ khối đá xây. - Chuyển vị và biến dạng của bản thân mố trụ như: lún, nghiêng lệch, trượt. - Hiện tượng trượt sâu của cả mố t rụ cùng với nền. Cần phân biệt các dạng vết nứt như sau: - Vết nứt bề mặt. - Vết nứt sâu. - Vết nứt xuy ê n. 5.3.4.1. Điều tra v ế t nứt Căn cứ dạng bề ngoài của vết nứt có thể xác định nguyên nhân xuất hiện và phát triển của nó. a. Nguyên nh â n các vết nứt nh ỏ ngẫu nhiên phân bố tr ê n b ề mặt bê tông thường là do ứng suất nhiệt độ, xuất hiện khi thay đổi đột ngột nhiệt độ khí quyển hoặc do đặc điểm của quá trình h ó a học diễn ra khi bê tông đang hóa cứng. Các vết nứt thẳng đ ứ ng, rộng ở ph í a dưới và hẹp dần ở phía trên thường là dấu hiệu c ủ a mố trụ b ị lún không đều hoặc tình trạng khả năng chịu lực của đ ấ t nền không đủ. b. Nếu gối cầu bị kẹt, không đảm bảo cho kết cấu nhịp chuyển vị tự do theo sơ đ ồ tính toán th ì xuất hiện lực đẩy ngang lớn có thể gây ra vết nứt thẳng đứng phân tách phần tường trước m ố với phần tường cánh, vết nứt này to ở phía trên và hẹp d ần ở ph í a dưới, bắt đầu từ mép tr ê n của mố. Nếu áp l ực đất sau mố tăng lên do đất bị no nước hoặc do hoạt tải tăng có thể gây ra các vết nứt thẳng đứng như trên và cả các vết nứt n ằ m ngang ở tường trước hay tường cánh mố. Các khối xây đá của mố trụ cũ có thể nứt v ỡ ở vùng đặt đá kê gối. Khi điều tra nên dùng búa gõ nhẹ để kiểm tra các chỗ mạch vữa xây b ị hỏng. Trên các sông có nước chảy mạnh thường có hiện tượng mài mòn và làm hỏng mạch vữa xây đá, ăn mòn phần mố trụ bị ngập nước, c ó th ể tạo ra các hốc lõm nguy hiểm làm giảm yếu tố mặt cắt thân mố trụ. Tr ê n đ ỉ nh tường đ ầ u của mố nếu chất lượng bê tông hay khối đá xây kém và trên đó lại đặt mối nối ray th ì có thể xuất hiện các vết nứt thẳng đứng đi từ đỉnh tư ờ ng đầu mố xu ố ng. c. Trong mố trụ bằng bê tông đôi khi có thể thấy vết nứt nằm ngang do lỗi thi công khiến cho các khe nối giữa các đợt đổ bê tông không được liên kết tốt. Ở các mố trụ khối lượng l ớ n cũng có thể thấy các vết nứt thẳng đ ứ ng phân bố ngẫu nhiên do nhiệt tỏa ra không đều trong quá tr ì nh bê tông hóa cứng. d. Đối với các thân trụ mố kiểu cột tròn hay lăng trụ cần điều tra t ì m các vết nứt thẳng đứng cũng như tình trạng gỉ cốt thép nặng làm vỡ tung lớp bê tông bảo hộ ở đoạn có độ ẩm ướt thay đ ổi do mức nước lên xuống. Đối với các xà mũ bê tông cốt thép của mố trụ nên t ì m các vết nứt thẳng đứng và vết nứt xiên do các yếu tố lực g â y ra (do lún mố trụ không đều, do bố trí các cọc cột không đúng vị trí cần thiết, do hư hỏng gối cầu vv ...). Cũng cần điều tra kỹ ở chỗ cột ngàm vào x ả mũ là nơi có thể bị nứt vòng quanh. 5.3.4.2. Điều tra về chuy ể n vị Các nguyên nhân gây chuyển vị quá mức ở mố trụ cụ thể là: - Xói quá sâu ở móng mố trụ. - Khả năng chịu lực của đ ấ t nền không đ ủ . - Áp lực ngang của đất t ă ng lên. - Hiện tượng trượt sâu. Khi điều tra cần nhận xét sự x ê dịch của các gối di động, sự mở rộng hay co hẹp lại của các khe hở giữa đầu kết cấu nhịp với mố để phát hiện các chuyển vị quá mức . Nếu phát hiện được hoặc nghi ngờ cần tiến hành đo đạc chi tiết b ằ ng máy cao đạc và máy kinh vĩ. Cần nhận xét hiện trạng nối tiếp cầu vào đường. Nếu mái dốc nón mố quá dốc thì dễ xảy ra sụt l ở , lún tà vẹt, lún ray, biến dạng và ứng suất trong ray tăng lên có thể đến mức nguy hiểm. 5.3.5. Yêu cầu điều tra hồ sơ các hư hỏng và khuyết tật Mọi kết quả điều tra các hư hỏng và khuyết tật được thể hiện bằng hình vẽ sơ họa về vị trí, hình dạng độ lớn các hư hỏng khuyết tật, b ằ ng các ảnh chụp và bản thuyết minh mô tả của từng hư hỏng theo thứ hạng đã quy định. Đối với từng kết cấu nhịp, từng mố trụ, các kết quả điều tra được tập hợp riêng. Sau đó ghép lại thành bộ hồ sơ chung có phần tổng quan nhận xét và các đề nghị chung với toàn cầu. 5.4. Xác định hệ s ố phân bố ngang Cần phải đặt máy đo độ võng ở đáy các dầm chủ (dàn chủ) hoặc các dầm dọc tại mặt cắt giữa nhịp đ ể đo các độ võng fi tại mỗi điểm. Hệ số phân bố ngang thực tế ứng với cách xếp tải đ ã chọn thực tế của dầm (dàn) thứ i được tính theo công thức tổng quát: (3) Trong đó: n- số lượng dầm dàn cùng chịu lực, được đặt máy đo độ võng. 5.5. Điều tra, đo đạc biến d ạng, chuyển vị, dao động kết cấu. 5.5.1. Đo biến dạng Dụng cụ đo ứng biến trên kết cấu thép, bê tông có thể là các tenxơm é t kiểu cơ khí hoặc m á y đo điện với các lá điện trở dán trên bề mặt kết cấu, có cấu tạo và độ chính xác phù hợp với dạng vật liệu kết cấu. Mọi phép đo phải lặp tại ít nhất 3 lần để c ó được một nhóm kết quả đo tương ứng. Đ ể đo biến dạng của cốt thép chịu kéo trong lòng b ê tông, nhất thiết phải đục b ỏ tạm thời một đoạn lớp bê tông bảo hộ đ ủ để gắn thiết b ị đo trực tiếp vào cốt thép. Sau khi kết thúc quá trình đo, hoàn tr ả lớp bê tông bảo vệ bằng keo epoxy. Không được suy diễn từ biến dạng của bê tông vùng chịu kéo ra biến dạng của cốt thép trong vùng chịu kéo tương ứng. Các điểm đo biến dạng phải được ghi rõ trong đề cương kiểm định cầu. Trên mỗi mặt cắt được đo cần bố trí các điểm đo biến dạng sao cho có thể dựa vào kết quả đo để sơ họa biểu đồ biến dạng trong mặt cắt tương ứng và tìm được vị trí thực tế của Trục trung hòa trong mỗi trường hợp đặt tải thử nghiệm. Các phép đo phải do các nhân viên kỹ thuật có tay nghề cao của các cơ quan có đủ năng lực thí nghiệm đảm nhận tổ chức thực hiện. 5.5.2. Đo chuyển v ị Các chuyển vị cần đo chủ yếu là: - Độ v õ ng của các điểm đặc trưng của mỗi kết cấu nhịp ( tại mặt cắt 1/4, 1/2.v.v..) . - Độ võng tĩnh của kết cấu nhịp dưới tác dụng của tải trọng bản thân được đo đạc khi không có hoạt tải trên cầu được xác định bằng cách đo đạc chính xác bằng thiết bị cao đạc đ ể xác định cao độ đáy dầm... - Độ võng động do các đoàn hoạt tải được xác định bằng các thiết bị đo chuyển vị chuyên dụng được nêu trong đề cương kiểm định được chủ đầu tư phê duyệt. - Độ lún của mặt cắt trên gối của kết cấu nhịp (đo ở đáy kết cấu nhịp). - Độ lún ở các góc đặc trưng của mỗi mố trụ (đo tại cao độ đá k ê gối, tường đ ỉ nh m ố và bệ móng). Trong trường hợp các điểm đo trên b ị ngập nước, chôn vùi dưới đất... làm cho việc đặt thiết bị đo đạc khó khăn không thực hiện được thì có thể lựa chọn đo tại các vị trí lân cận, đảm bảo giá trị đo tin cậy và phải được tư vấn giám sát hiện trường chấp thuận. - Độ nghiêng lệch so với phương thẳng đ ứ ng của đường trục thẳng đứng của trụ, của các bề mặt đứng mố trụ. - Các chuyển vị nằm ngang d ọc cầu của tâm bệ kê gối trên đỉnh mố trụ, của tâm gối, của đầu kết cấu nhịp (đặc biệt ở ở nơi c ó gối di động). - Các chuyển vị nằm ngang của điểm đặc trưng của mặt cắt giữa nhịp (nếu cần thiết). Chuyển v ị được nêu ở đây bao gồm: Chuyển v ị của kết cấu nhịp dưới tác dụng của tải trọng bản thân, chuyển vị do tải trọng thử, tải trọng đặc biệt hoặc tải trọng khai thác. Kết quả đo các chuyển vị được thể hiện trong báo cáo kết quả kiểm định công trình, đưa ra những nhận xét đánh giá làm cơ sở kết luận tình trạng kỹ thuật hiện tại của công trình và là dữ liệu quan trọng phục vụ tính toán kiểm định công trình. Trong những trường hợp mà qua giai đoạn thị sát phát hiện những nghi ngờ thì cần tiến hành các phép đo tương ứng do người điều tra đề nghị. Có thể đo độ lún bằng máy cao đạc độ chính xác cao như Ni-004, máy đo độ v õ ng, trường hợp lấy số liệu sơ bộ có thể đo bằng máy cao đạc thông thường với mia có dán thêm giấy kẻ ly để đọc được đến 0,5 mm. 5.5.3. Đo độ mở rộng v ế t nứt Để theo dõi sự mở rộng vết nứt một cách định kỳ có thể dán các băng thạch cao ngang qua vết nứt đang ở giai đoạn phát triển rồi đ ị nh kỳ quan sát và thay bằng thạch cao khác nếu cái cũ đã bị nứt đứt. Khoảng thời gian đo định kỳ hàng tuần hay hàng ngày tùy theo mức độ phát triển và tầm quan trọng nguy hiểm của vết nứt. Đ ể đo độ mở rộng của vết nứt tĩnh phải dùng k í nh lúp có độ phóng đại 20 lần và vạch chia độ đến 0,05 mm. Để đo độ mở rộng của vết nứt dưới hoạt tải nên dùng đồng hồ chuyển vị c ó vạch chia độ đến 0,01 mm và có các bộ gá chuyên dùng gắn vào hai bên mép vết nứt, đồng hồ ở vị trí vuông góc với vết nứt. Đối với các vết nứt xuyên dài, nguy hiểm, cần phải đặt một số đồng hồ đo cách nhau dọc theo vết để đo lấy số liệu phân tích. 5.5.4. Đo chu kỳ dao động, hệ số xung kích Phép đo thực hiện bằng máy đo dao động được chấp nhận theo đề cương kiểm định. Điểm đo thường là giữa nhịp và ở phía dàn chủ hay dầm ch ủ nào chịu tải nhi ề u hơn. Việc đọc và phân t í ch biểu đồ ghi của máy đo phải được làm bởi ít nhất hai người khác nhau một cách riêng rẽ rồi so sánh các nhận xét để tránh việc phân tích sai do biểu đồ ghi trên bảng gi ấ y hay tr ê n phim quá nh ỏ . Khuyến khích việc dùng các máy đo hiện đại c ó ghi các số liệu l ê n đĩa từ hoặc băng từ và xử lý kết quả bằng máy tính. Hiện nay sử dụng phổ bi ế n máy đo dao động bằng đầu đo 3 chiều kết nối trực tiếp với máy t í nh để ghi, phân tích kết quả đo tương ứ ng từng trường hợp t ả i. Để theo dõi sự biến đổi ứng suất trong cấu kiện dư ớ i tác dụng của đoàn tàu di động qua cầu có thể dùng các lá điện trở và hệ thống máy đo điện nối với thiết bị xử l ý để ghi dữ liệu. Trong trường hợp những cầu có chiều cao mố trụ không lớn, có thể coi mố trụ có độ cứng lớn dẫn đến chuyển vị của mố trụ là 1 bậc tự do, điểm đo dao động đối với mố trụ là tại đ ỉ nh bệ móng. Trường hợp kh ó khăn khi các điểm đo tr ê n bị ngập nước, chôn vùi dưới đất... làm cho việc đặt thiết bị đo dao động tại đ ỉ nh bệ móng không thực hiện được th ì c ó thể lựa chọn đo tại các vị trí lân cận, đảm bảo giá trị đo tin cậy và phải được tư vấn giám sát hiện trường chấp thuận. Riêng với trường hợp những cầu có chiều cao trụ lớn, cần thiết phải có các hồ sơ phân tích dao động riêng biệt, độc lập với các các phân tích, kết quả đo đạc được chỉ ra trong tiêu chuẩn này. 5.6. Lấy m ẫ u và thí nghiệm vật liệu Khi điều tra nhất thiết phải t ì m cách xác định một số đặc trưng cơ lý chủ yếu của vật liệu bằng các phương pháp kh ô ng phá hoại hoặc có phá hoại mẫu. Các thí nghiệm này được thực hiện trên kết c ấ u ở hiện trường và trên các mẫu lấy từ kết cấu thực tế đưa về phòng thí nghiệm. 5.6.1. Đặc trưng cơ lý của bê tông đá x â y 5 .6.1.1. Ch ỉ tiêu cơ bản cần xác định: Chỉ tiêu cơ bản cần xác định là mác bê tông thực tế của từng bộ phận kết cấu chịu lực: bản bê tông cốt thép, sườn dầm bê tông cốt thép, vành vòm đá xây, thân mố tr ụ , cọc bê tông cốt thép v.v... Phương pháp phổ biến ở nước ta hiện nay là d ùng súng bật nảy kết hợp máy siêu âm. Nội d ung phương pháp là dùng phương pháp không phá hoại sử dụng kết hợp máy đo siêu âm và súng bật nảy để xác định cường độ nén bê tông nặng. Được phép chỉ d ùng súng bật nảy trong giai đoạn điều tra thị sát. Ở giai đoạn điều tra chi tiết phải kết hợp cả súng bật nảy và máy siêu âm. Những trường hợp đặc biệt có thể phải khoan lấy mẫu đưa về nén thử trong phòng th í nghiệm, nếu được phép của cấp có thẩm quyền. Các kết quả đo phải được xử lý bằng các chuyên gia có đủ kinh nghiệm và th ẩ m quy ề n. Số liệu đo gốc và kết quả xử lý thống kê được ghi trong phụ lục của hồ sơ kiểm định cầu. Số liệu này d ùng để tính toán lại kết cấu. Các phương pháp thử cường độ bê tông có phá hoại bề mặt kết cấu, thử độ dính bám.v.v... yêu cầu phải có các thiết bị đặc biệt và tài liệu chỉ dẫn riêng, được cấp có thẩm quyền cho phép mới được áp dụng. M ô đun đàn hồi của bê tông, hệ số tỷ lệ mô đun đàn hồi của thép và của bê tông, d ùng trong kiểm toán kết cấu được lấy theo đề nghị ở điều kết cấu bê tông cốt thép dựa theo số liệu mác bê tông thực tế đã thí nghiệm được. 5.6.1.2. Đối với đá xây Nhận xét đánh giá bằng mắt thường về loại đá, điều tra hư hỏng mạch vữa, các vết nứt để tra bảng trong tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông, khối xây và đá xây (tham khảo phụ lục X) chọn cường độ tính toán dùng trong lúc kiểm toán kết cấu. Khi cần có số liệu đo đạc chính xác hơn, cần lấy mẫu trực tiếp và thí nghiệm xác đ ị nh cường độ trong phòng thí nghiệm. 5.6.2. Đặc trưng cơ lý hóa của thép và cốt thép Chỉ cần thí nghiệm trong một số trường hợp cụ thể do thẩm quyền yêu cầu. Các đặc trưng của thép làm cầu do Pháp để lại trước năm 1954 có thể tham khảo tiêu chuẩn này. Các đặc trưng của thép làm cầu do nước ngoài sản xuất nhập vào Việt Nam sau 1954 có thể tham khảo ở các tài liệu phù hợp như hồ sơ thiết kế lưu trữ, hồ sơ hoàn c ô ng lưu trữ, catalogue của nh à sản xuất công bố trên thị trường,.... Đối với mọi trường hợp không rõ mác cốt thép thì phải lấy mẫu thí nghiệm mang về phòng thí nghiệm. 5.6.3. Yêu cầu v ề thiết bị, cấp độ chính xác của các phép đo và thí nghiệm 5.6.3.1. Các dụng cụ thiết bị chuyên dùng tối thiểu cần phải có trong giai đoạn thị sát Gồm có: - Máy ảnh c ó cấu tạo phù hợp có thể chụp gần các vết hư hỏng và chụp từ xa. - Ố ng nhòm. - Kính lúp có vạch chia độ đến 0,05 mm để đo độ rộng vết nứt. - Máy ghi âm. - Nếu có Điều kiện thì mang theo máy quay camera để có thể ghi được đầy đủ tình trạng hư hỏng một cách chi tiết cũng như toàn cảnh của cầu. Khi về nhà có thể làm tài liệu để thảo luận phương án sửa chữa kỹ lưỡng hơn với người ở nhà. - Đồng h ồ đo chuyển vị có vạch chia độ đến 0,01 mm kèm theo các bộ gá vạn năng. - Súng bật n ả y có thể thử cường độ bê tông. - Bộ thước thép là đo khe hở, các thước thép 2 m và 20 m. Ngoài ra cần một số dụng cụ cơ khí khác thông dụng như búa gõ gỉ, bàn chải sắt, bàn cạo g ỉ , đục sắt, dùi nhọn, búa gỗ thử đinh tán v.v... 5.6.3.2. Các dụng cụ thiết bị chuyên dùng tối thiểu ph ả i có trong giai đoạn điều tra chi tiết Gồm có: - Các dụng cụ và thiết bị cần phải có như ở giai đoạn thị sát. - Các máy móc trắc đạc: kinh vĩ, máy cao đạc, thước thép, mia, dây d ọ i v.v.. - Máy siêu âm thử cường độ bê tông và dò vết nứt bê tông. - Các đồng hồ đo chuyển vị. - Máy đo độ võng. - Máy đo ứng - biến và các phụ tùng. - Các tenxomet kiểu cơ khí. - Máy đo chiều dày bê tông bảo hộ và đo đường kính cốt thép trong bê tông. - M á y đo dao động. Tất cả các máy đo đều phải được chuẩn lại chính xác trước mỗi đợt đi đo đạc lại hiện trường. 5.6.3.3. Các thí nghiệm ở hiện trường và trong phòng thí nghiệm Các thí nghiệm phải được thực hiện theo các Tiêu chuẩn kỹ thuật và phương pháp đo đạc đã được cấp có thẩm quyền cho phép ban hành áp dụng. 5.6.3.4. Xử l ý th ố ng k ê các kết quả thí nghiệm Kết quả thử cường độ bê tông bằng s ú ng bật nảy và máy siêu âm phải được xử lý bằng phương pháp xác suất thống kê. Các kết quả thí nghiệm khác có thể lấy theo giá trị trung bình cộng. 5.7. Đặc trưng đất nền, khảo sát địa chất công trình (nếu c ầ n) Đối với các cầu cũ mà qua điều tra theo dõi duy tu hằng năm không phát hiện thấy các hư hỏng chuyển vị nghiêm trọng thì không cần khảo sát địa chất. Trong mọi trường hợp cần thu thập các hồ sơ khảo sát địa chất cũ của cầu Đối với những cầu đ ã phát hiện thấy dấu hiệu nghiêng lún mố trụ rõ rệt hoặc hiện tượng trượt sâu, hoặc cầu n ằ m trong vùng đất yếu, theo yêu cầu của cấp c ó thẩm quyền, có thể tiến hành khảo sát địa chất và thí nghiệm bằng các phương pháp từ đơn giản đến phức tạp: phương pháp xuyên tĩnh, phương pháp khoan lấy mẫu v.v...theo các tiêu chuẩn đã ban hành về công tác khảo sát địa chất. 5.8. Điều tra ảnh hưởng của môi trường Công tác điều tra này chủ yếu nhằm đánh giá ảnh hưởng của môi trường nước và khí quyển đến sự ăn mòn thép, cốt thép, bê tông, khối xây đá, vữa xây. Khi điều tra về các cầu ở vùng ven biển, vùng công nghiệp tập trung mang các yếu tố của môi trường ăn mòn cần áp dụng các quy định của Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3994-85 về phân loại môi trường xâm thực. 5.8.1. Ảnh hưởng môi trường đến hiện t ượ ng g ỉ thép và cốt thép Để đánh giá ảnh hưởng môi trường cần điều tra các số liệu sau: - Nồng độ các chất ăn mòn trong nước: + Mg 2 + (đơn vị đo mg/l); + N H 4 2+ (đơn vị đo mg/l); + C O 2 (đơn vị đo mg/l); + Tổng hàm lượng các mu ố i khi có bề mặt bay hơi (g/l); + Độ pH của nước; + Độ cứng của nước. - Nồng độ các chất ăn mòn có trong khí quyển (chia làm 3 nhóm khí theo TCVN 3994-85). - N ồ ng độ các chất ăn mòn trong đất (sun f at S O 4 2- ) tính b ằ ng mg trong 1 kg đất. - Độ ẩ m bình quân hàng năm ở khu vực cầu, số tháng có độ ẩm lớn hơn 70%. - Hướng gió ch ủ y ế u trong năm. - Nhiệt độ bình quân hàng năm, hàng tháng. - Tốc độ gỉ thép bình quân hàng năm đối với mẫu thép ngoài trời ở khu vực cầu hoặc gần đó. - Nhận xét chung về tình trạng g ỉ thép và cốt thép của cầu cũng như các công trình xây dựng khác trong khu vực có cầu. Đ ặc biệt điều tra kỹ đối với công trình có cọc thép đóng trong vùng có mức nước lên xuống gần biển. 5.8.2. Tình trạng cacbonat hóa b ê tông và ă n mòn đối với bê tông 5.8.2.1. Hiện tư ợ ng cacbonat hóa Cần phải điều tra, mô tả vị trí và mức độ cacbonat hóa bê tông của kết cấu nhịp và mố trụ. Dùng phenoltalein làm chất chỉ thị mầu để bôi lên mặt bê tông cần điều tra. Nếu độ pH>8,3 th ì bề mặt vết bôi dung d ị ch sẽ có mầu đ ỏ chứng tỏ bê tông còn khả năng bảo vệ cốt thép chống g ỉ . Có thể dùng máy khoan hoặc máy mài tròn cầm tay để tạo ra một lỗ sâu hay vết rạch sâu 1-3 cm trên bề mặt bê tông, sau đ ó nhỏ dung d ị ch phenoltalein vào vết đó rồi nhận xét màu sắc suy ra mức độ cacbonat hóa theo chiều sâu từ bề mặt bê tông vào phía trong, cần phân biệt rõ hai vùng có màu sắc khác nhau: vùng đã bị cacbonat hóa và vùng còn nguyên. Đường mép ranh giới này không đều đặn mà mấp mô răng cưa, vị trí đỉnh răng cưa gần cốt thép ch í nh là nơi nguy cơ gỉ cốt thép. Khi điều tra cần nhận xét tình trạng bề mặt của bê tông. Chất lượng bề mặt xấu, gồ ghề l à một trong các nguyên nhân chính làm t ă ng nhanh quá trình cacbonat h ó a (các cầu cũ thường được thi c ô ng bằng ván khuôn gỗ không được bào nhẵn, không bôi trơn, ghép ván khuôn không được ph ẳ ng đều). 5.8.2.2. Hiện tượng kiềm hóa bê tông Biểu hiện của hiện tượng này là các nhũ vôi trắng xuất hiện trên bề mặt bê tông. Nơi thường gặp nhũ vôi này là đáy bản máng ba lát đã b ị nước thấm qua bê tông bản. Nguyên nhân là do hoạt chất Si O 2 ( 2 - ) có trong cốt liệu gặp nước mưa thấm vào bê tông của máng balat cùng tác dụng hóa học với xi măng có chứa các chất ki ề m. S ả n phẩm của phản ứng này được nước mưa thấm qua bản bê tông cốt thép đưa theo ra bề mặt đáy bản tạo ra các nhũ vôi, khi đó chứng tỏ bê tông b ả n đã b ị rỗng xốp, có thể giảm cường độ. 5.8.2.3. Dự báo Việc điều tra mức độ cacbonat hóa bê tông và kiềm hóa bê tông nhằm đưa ra những nhận xét sau: - Những nhận xét về tình trạng ăn mòn bê tông và ảnh hưởng của nó đến mức độ ăn mòn cốt thép trong bê tông (nhận xét định t ính). - Nhận xét chung về mức độ giảm cường độ bê tông trong lòng kết cấu đã bị rỗng xốp nếu phát hiện thấy nhũ v ô i ở bề mặt ngoài. - Tính toán định lượng về số năm mà quá trình cacbonat hóa diễn ra sâu đến sát cốt thép và đoán thời điểm bắt đầu gỉ cốt thép. Từ đó kết hợp với các biện pháp khác về đánh giá tốc độ gỉ thép mà mức giảm diện tích chịu lực cốt thép. 5.9. Phân cấp sơ bộ trạng thái kỹ thuật cầu Sau khi điều tra thị sát cũng như sau khi điều tra chi tiết cần phải phân cấp hạng trạng thái kỹ thuật của cầu để định hướng cho công tác sửa chữa gia cố nếu cần thiết. Phân cấp trạng thái kỹ thuật của cầu như sau: Cấp 0: Công t rình không cần sửa chữa v à chỉ có các hư hỏng nh ỏ cá biệt. Cấp I : Công trình có hư hỏng nhưng có thể khắc phục hoặc ngăn ngừa phát triển b ằ ng việc bảo dưỡng thường xuyên hoặc bằng việc sửa chữa đơn giản (sơn sửa lớp phong nước, sửa mặt cầu). C ấ p II : Công trình có hư hỏng ở mức độ phải tiến hành công tác sửa chữa vừa và sửa chữa lớn. Cấp III : Công trình có các hư hỏng không thể khai thác bình thường đ ư ợc nữa, yêu cầu phải sửa chữa ngay lập tức. Việc phân hạng trạng thái kỹ thuật cần được đề nghị tương ứng với các hư hỏng ở bảng 2 như sau: Bảng 2. Phần cấp sơ bộ c ấ p hạng kỹ thuật cầu Cấp hạng kỹ thuật Các hư hỏng đặc trưng ● Kết cấu nhịp thép 0 Lớp sơn các cấu kiện dàn chủ bị hỏng ở vài chỗ riêng l ẻ , cấu kiện hệ liên kết bị cong cục bộ. I G ỉ ít ở các cấu kiện dàn chủ, phần xe chạy bán nút, cấu kiện hệ liên kết, một số đinh tán bị l ỏ ng yếu một cách cá biệt, một số cấu kiện riêng lẻ bị biến dạng. II Gỉ nặng phần xe chạy, bản nút, cấu kiện hệ liên kết. G ỉ ít ở cấu kiện chính của dàn, các nhóm đinh nối các cấu kiện ch í nh b ị l ỏ ng y ế u. Một vài cấu kiện liên kết cá biệt bị đứt. III Gỉ nặng các cấu kiện dàn chủ, phần xe chạy, bản nút và cấu kiện hệ liên kết, gây ra giảm yếu mặt cắt thép chịu lực không quá 10% lỏng đinh tán, có vết nứt m ớ i ở cấu kiện dàn chủ, biến dạng và đứt thanh chéo dàn do hư hỏng cơ học vì tàu xe đ â m va.... ● Kết c ấ u nhịp bê tông cốt thép 0 Các vết nứt cá biệt trên bề mặt bê tông có độ rộng ≤ 0,2 mm, vỡ lớp bảo hộ ở vài chỗ nhưng không để lộ cốt thép. I Nhiều vết nứt trong bê tông c ó độ rộng ≤ 0,2 mm, vỡ bê tông bảo hộ lõi cốt thép ở một số chỗ riêng lẻ, có hiện tượng khử kiềm bê tông và xuất hiện nhũ vôi ở một số chỗ riêng lẻ trên bề mặt bê tông. II Các vết nứt riêng lẻ có độ rộng >0,3 mm, trong đó có các vết nứt xuyên, vết nứt nghiêng ở sườn d ầ m, hư hỏng nặng bê tông bản do sự khử kiềm. Hư hỏng nặng lớp bê tông bảo hộ và gỉ cốt thép . V ết nứt trong kết cấu dự ứng lực quá 0,1-0,15mm. Hư hỏng liên kết ngang giữa các dàn chủ. III Nhiều vết nứt lớn quá 0,3 mm. G ỉ nặng cốt thép đến mức làm yếu giảm cốt thép hơn 10%. Hư hỏng nặng bê tông trên phần lớn bản. ● Mố trụ, c ầ u đá, cầu bê tông 0 Hư hỏng vữa xây trong vài mạch xây cá biệt, sứt vỡ bề mặt khối xây ở vài chỗ cá biệt s â u đến 3 cm trong mố trụ khối nặng. Độ rộng các vết nứt cá biệt đến 0,5 mm trong mố trụ khối. I Hư hỏng vữa xây ở phần lớn các mạch xây của mố trụ. Sứt vỡ khối xây bề mặt sâu đến 3 cm có chỗ cá biệt sâu đ ế n 10 cm. Nhiều vết nứt rộng đến 0,5 mm, cá biệt rộng đến 2 mm trong mố trụ khối nặng, hoặc đạt đến các giá trị số tương ứng là 0,2 mm và 0,5 mm trong kết cấu bê tông cốt thép của mố trụ. II Hư hỏng vữa xây trong các mạch xây, cá biệt có chỗ đá xây bị trượt. Sứt vỡ sâu đến 10 cm trong khối xây, cá biệt sâu hơn 10 cm. Hư hỏng phần lớn lớp bảo vệ của kết cấu bê tông cốt thép và cốt th é p g ỉ đến 10% mặt cắt. Nhiều vết nứt quá 2 mm, cá biệt vết nứt đến 5 mm trong kh ố i xây hoặc đạt đến các trị số tương ứng là 0,5 và 1 mm trong kết cấu bê tông cốt thép của mố trụ. III Hư h ỏ ng vữa trong các mạch xây, c ả hàng đá x â y hoặc nhóm viên đá xây đã bị trượt, khối x â y có chỗ vỡ sâu quá 10 cm. Kết c ấ u bê tông cốt thép có chỗ cốt thép gỉ quá 10% và bị biến dạng cốt thép. Các vết nứt xuyên tách kết cấu thành các phần. 6. Tải trọng và hệ số tải trọng 6.1. Khái niệm chung Các tải trọng liên quan đến công tác kiểm định các cầu đường sắt Việt Nam bao gồm các nhóm: tĩnh tải, hoạt tải thẳng đứng và các động tác kèm theo, tải trọng gió, tải trọng động đất, tải trọng va xô của tàu thuyền trên sông. Các tải trọng n ó i trên được xét trong các tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn và tổ hợp tải trọng tính toán để tính toán lại kết cấu cầu và nền m ó ng theo các trạng thái giới hạn. Việc tổ hợp tải trọng khi tính toán kết cấu và nền móng cầu sẽ tuân theo quy định trong Quy trình được áp dụng để thiết k ế x â y dựng công trình. Hoạt tải đoàn tàu đơn v ị chuẩn T-1 lấy theo sơ đồ hoạt tải tương đương đoàn tàu tiêu chuẩn T-Z với trị số Z=1 T. 6.2. T ĩ nh t ả i 6.2.1. Tải trọng tiêu chuẩn thẳng đứng Tải trọng tiêu chuẩn thẳng đứng do trọng lượng kết cấu nhịp bê tông, đá xây, bê tông cốt thép, thép (bao gồm c ả hệ kết cấu tầng trên của đường sắt trên cầu: ba lát, ray, tà vẹt, phụ kiện) được xác định theo kích thước thực tế của các bộ phận kết cấu nhịp và tỷ trọng vật liệu tương ứng. 6.2.2. Tỷ trọng các loại vật liệu. Ba lát đá 1,7 T/m 3 Ba lát đá cùng với tà vẹt, ray 2,0 T/m 3 Bê t ô ng cốt thép 2,5 T/m 3 Bê tông nặng thông thường 2,35 T/m 3 Thép 7,85 T/m 3 Gỗ 0,7 T/m 3 T ĩ nh t ả i do trọng lượng bản thân kết cấu nhịp được coi là phân bố đều dọc nhịp cầu. Tỷ trọng các vật liệu khác trên đây tham khảo trong các Quy chuẩn, tiê u chuẩn, Quy trình thiết kế hiện h à nh. 6.2.3. Trọng lượng thép của kết cấu nhịp, của các thiết bị trên cầu Trọng lượng thép của kết cấu nhịp, của các thiết bị trên cầu được xác định theo kết quả đo vẽ khảo sát thực tế. Nếu không có các số liệu đo vẽ đ ủ mức tin cậy th ì có thể căn cứ vào các hồ sơ thiết kế c ầ u cũ tương ứng nhưng ph ả i xét thiên về an toàn và nêu rõ căn cứ trong b ả ng thuyết minh tính toán. 6.2.4. Phân phối tĩnh t ả i cho các bộ phận kết cấu Trong các tính toán, sự phân phối tĩnh tải cho các bộ phận kết cấu chính và kết cấu phụ được lấy theo các phương pháp tính toán hệ số phân bố ngang thông thường, phù hợp với trình tự thi công kết cấu. Ph ả i nêu rõ các căn cứ và giả thiết về sự phân bố này trong bản thuyết minh tính toán. 6.2.5. Tải trọng do áp l ực ngang của đất và nước Tải trọng d o áp lực ngang của đất và nước tác dụng lên tường ch ắ n được tính toán như đối với kết cấu cầu mới theo các quy định trong Quy trình được áp dụng để thiết kế xây dựng công trình. Các trị số góc ma sát tiêu chuẩn của đất j tc , tỷ trọng đất đắp g t c phải lấy theo số liệu điều tra khoan lấy mẫu đất thực tế sau m ố . Trường hợp không có đ ủ số liệu điều tra, được phép lấy như quy định của Quy trình được áp dụng để thiết kế xây dựng công trình. 6.2.6. Hệ số tải trọng đối với tĩnh tải Hệ số tải trọng đối với các tải trọng tĩnh (trừ các tải trọng kê dưới đây) được lấy bằng 1,1. Hệ số tải trọng đối với trọng lượng bản thân kiến trúc tầng trên đường sắt trên mặt cầu đường sắt có ba lát (bao gồm ba lát, tà vẹt, ray và phụ kiện) lấy bằng 1,3. Hệ số tải trọng đ ố i v ớ i trọng lượng tầng đệm, tầng cách nước, tầng bảo hộ và các tầng khác, trọng lượng phần mặt cầu lấy bằng 1,5. Hệ số t ả i tr ọ ng đối với trọng lượng các bộ phận bằng gỗ lấy bằng 1,2. Hệ số tải trọng đối với áp lực của đất gây ra đối với mố trụ cầu và cống lấy bằng 1,2. 6.3. Hoạt tải tàu 6.3.1. Hoạt tải của đoàn tàu thực tế Hoạt tải của đoàn tàu thực tế tương ứng với các loại đầu máy đang chạy trên tuyến được lấy theo quy định của Cơ quan có thẩm quyền trong các Công lệnh tải trọng xuất b ả n gần nhất. Trường hợp đầu máy chưa được đề cập đến trong tài liệu nói trên phải lấy theo các số liệu trong lý lịch kỹ thuật của đầu máy thực t ế về tải trọng trục và sự phân bố tải trọng các trục. Có thể tham khảo thông tin về tải trọng đoàn tầu thực tế ở Phụ Lục X. 6.3.2. Tính toán đẳng cấp của các đoàn tàu thực tế Tính toán đẳng cấp của các đoàn tàu thực tế ứng với mỗi đường ảnh hưởng nội lực các bộ phận kết cấu chịu lực, sử dụng các số liệu tải trọng rải đều tương đương đoàn t à u đơn vị chuẩn T-1 nêu trong phụ lục A-1. 6.3.3. Đoàn t ầu thử tải Hoạt tải thử cầu phải được xác định theo quy đ ị nh tại điều 4.1.8b. Hoạt tải của đoàn tàu thử tải được đề xuất trong Đề cương kiểm định cầu đảm bảo tương ứng với các tải trọng khai thác trên tuyến qua cầu: tương ứng về tải trọng trục bánh xe, hiệu ứng tải tác dụng lên kết cấu. Đoàn tầu thử tải phải được chấp thuận của cơ quan có thẩm quyền trước khi tiến hành lưu hành trên tuyến và thử tải cầu. 6.3.4. Hệ số xung kích Hệ số xung kích được dùng trong tính toán lại các kết cấu nhịp thép và bê tông cốt thép lấy theo Quy trình được áp dụng để thiết kế xây dựng công trình. Khi đó các số liệu thử tải động thực tế của cầu đang được xét thì phải tính toán theo trị số thực đo được của hệ số xung kích. 6.3.5. Trong các tính toán về m ỏ i Trong các tính toán về mỏi, hệ số xung kích (1+ m ) được giảm xuống còn bằng (1+2/3 m ) bằng cách xét thêm hệ số chuyển đổi q (Phụ l ục D). 6.3.6. Hệ số tải trọng đối với các đoàn tàu Hệ số tải trọng đối với các đoàn tàu trong mọi tổ hợp tải trọng l ấ y bằng 1,15 (không phụ thuộc chiều dài đặt t ả i), kể cả tải trọng thẳng đứng đoàn tàu, lực h ã m và lực ly tâm . 6.3.7. Tải trọng do lực ly t â m của đoàn tàu Tải trọng do lực ly tâm của đo à n tàu được tính toán khi kết cấu nhịp nằm trên đoạn tuyến cong. Quy ước coi đó là tải trọng nằm ngang rải đều q c đặt ở chiều cao 2, 0 m kể từ đ ỉ nh ray và hướng theo bán kính về ph í a tâm của đoạn tuyến cong. Khi xác định đẳng cấp của kết cấu nhịp, ảnh hưởng của lực ly tâm được tính với hệ số y c (Phụ lục R). Tải trọng do lực ly tâm lấy bằng C 0 phần trăm (nhưng không lớn hơn 15%) của hoạt tải cho phép cần tìm không k ể hệ số xung k í ch. (4) Trong đó: V Tốc độ tính toán của đoàn tàu, km/h. r 0 Bán kính đoạn tuyến cong, m. Khi tính toán kết cấu nhịp cầu trên đoạn tuyến cong, không xét đến các vấn đề sau: - Mức độ xê dịch trọng tâm đoàn tàu về phía tâm đường cong do có siêu cao. - Mức độ xê dịch thực tế của tim đường so với tim d ọc kết cấu nhịp trong những trường hợp m à tim đường cũng xê dịch về ph í a tâm đường cong. 6.3.8. Tải trọng do lực hãm hoặc lực khởi động đoàn tàu Tải trọng do lực hãm hoặc lực khởi động đo à n tàu quy ước là tải trọng nằm ngang hư ớ ng dọc nhịp cầu, đặt ở chiều cao 2, 0 m so với đỉnh ray. Khi tính đẳng cấu kết cấu nhịp, ảnh hưởng của lực hãm được xét đến bằng 10% trọng lượng hoạt tải m à không k ể đến hệ số xung kích. Trong tính toán kh ô ng xét đến mô men và á p lực thẳng đứng ở nút gối của dàn truyền lực hãm ở cao độ tim của biên dàn có đặt t ả i. Tính toán kết cấu nhịp đường sắt đôi thì tải trọng do lực hãm hay lực khởi động từ một đường sắt và hoàn toàn truyền lên biên dàn nào gần nhất do với đường sắt đó. 6.4. Hoạt tải tác dụng lên 2 bên công son 6.4.1. Cường độ tải trọng tiêu chuẩn thẳng đứng Cường độ tải trọng tiêu chuẩn thẳng đ ứ ng tác dụng trên vỉa hè cầu bê tông cốt thép đường sắt c ó máng ba lát lấy bằng 1 T/m 2 . 6.4.2. Cầu đi chung đường sắt và đường ô tô Cầu đi chung đường sắt và đường ô tô, cường độ tải trọng tiêu chuẩn thẳng đứng dưới tác dụng trên vỉa hè l ấ y bằng 0,3 T/m 2 . 6.4.3. Hệ số tải trọng đối với tải trọng tác dụng trên vỉa hè Hệ số tải trọng đối với tải trọng tác dụng trên vỉa hè của cầu lấy bằng 1,4. 6.5. Hoạt tải ô tô 6.5.1. Loại hoạt tải ô tô tiêu chuẩn Loại hoạt tải ô tô tiêu chuẩn được quy định trong nhiệm vụ kiểm định cho mỗi trường hợp hợp cầu đi chung đường sắt và đường bộ (cần kết hợp áp dụng quy định của quy trình / tiêu chuẩn kiểm định cầu đường ô tô hiện hành). 6.5.2. Đặc trưng kỹ thuật Hoạt tải ô tô trị số tải trọng rải đều tương đương và các đặc trưng kỹ thuật của hoạt tải ô tô tiêu chuẩn H10, H13, H30 và xe xích X60, xe bánh nặng XB-80 đối với công trình thiết kế theo phương pháp trạng thái giới hạn hoặc lấy theo các Quy trình Thiết kế cầu hiện hành được áp dụng để thiết kế xây dựng công trình này. Để thuận tiện trong các tính toán nên tham khảo thêm các thông tin tương ứng trong Quy trình kiểm định đường ô tô hiện hành. Tải trọng tính toán có thể được xem xét ch í nh là phương tiện giao thông thực tế chạy trên cầu. Các giá trị đặc trưng có thể tham khảo trong các Quy trình Thiết kế cầu và các dữ liệu thống kê hoặc đếm xe thực tế đối với công trình cầu tương ứng 6.5.3. Trường hợp c ầ n tính toán cầu đi chung Trường hợp cần tính toán cầu đi chung đường sắt - đường ô tô dưới tải trọng ô tô khác, cần phải tuân theo quy định riêng của cấp có thẩm quyền đối với tải trọng ô tô cụ thể áp dụng riêng cho cầu đang được xét. 6.6. Tải trọng gió 6.6.1. Áp lực tiêu chuẩn của tải trọng gió nằm ngang Áp lực tiêu chuẩn của tải trọng gi ó nằm ngang theo hướng ngang cầu (T/m 2 ) đối với các bộ phận kết cấu nhịp của đoàn tàu trên cầu là: W n = q 0 . K h . C w (5) Trong đó: q 0 Áp lực do gi ó (T/m 2 ), lấy theo các quy định của Quy trình thiết kế hiện hành. K h Hệ số, xét đến sự thay đổi áp lực gió tùy theo chênh lệch độ cao của các bộ phận kết cấu nhịp và đoàn tàu trên cầu so với cao độ mực nước thấp nh ấ t hoặc so với cao độ mặt đất. C w Hệ số kh í động học của sức cản của mặt bên đối với cấu kiện của kết cấu nhịp (dàn chủ, phần xe chạy) hoặc đối với đoàn tàu. Hệ số K h và C w theo chỉ dẫn trong Phụ lục R. Trị số của W n tính được theo công thức nói trên phải lấy không nh ỏ hơn 0,125 T/m 2 . 6.6.2. Cường độ rả i đề u dọc nhịp của tải trọng gió n ằ m ngang Cường độ rải đều theo phương dọc nhịp của tải trọng gió nằm ngang tiêu chuẩn tác dụng lên các biên dàn (T/m) là: (6) Trong đó: F v Diện tích bề mặt hứng gió tính toán (m 2 ), lấy như sau: - Đối với dàn chủ (F V 1 ): là phần diện tích được hạn chế trong đường bao lý thuyết quanh dàn, nhân với hệ số chắn gió, bằng: + 0,20, đối với dàn tam giác, dàn có thanh chéo hoặc dàn có mạng hình thoi. + 0,25, đối với dàn c ó các đôi thanh xiên bắt chéo nhau. + 0,30, đối với dàn c ó mạng các thanh xiên bắt ch é o nhau. - Đối với phần xe chạy (F V 2 ): lấy bằng bề mặt bên t ổ ng cộng của các dầm dọc mặt cầu và ray, mà không bị cá c thanh biên của dàn chủ che khuất gió. - Đối với dầm ch ủ đặc bụng: lấy bằng bề mặt của bên d ầm chủ hứng gió. - Đối với đoàn tàu (F V3 ): lấy bằng diện tích h ì nh chữ nhật cao 3m với tâm á p lực gió đặt ở chiều cao 2m so với đỉnh ray. h 0 Hệ số phân bố tải trọng gió cho các biên dàn chủ , lấy theo B ả ng 3. v Nhịp tính toán của dàn liên kết dọc trên d àn liên kết dọc dưới nằm ngang, bằng khoảng cách giữa các nút dưới của khung cổng cầu, (m) N ế u sau khi tính toán được đẳng cấp của các thanh biên, của chân khung cổng cầu dàn thép hoặc của gối cầu, tương ứ ng với cường độ tiêu chuẩn của áp lực gió, và qua so sánh thấy nhỏ hơn đẳng cấp của tải trọng thì phải xác định lại tải trọng gió theo áp lực gi ó thực tế ở cầu đang xét, áp lực gió thực tế phải lấy theo tài liệu của Trạm khí tượng khu vực cầu. B ả ng 3. Hệ s ố phân bố tải trọng gió h 0 Tải trọng Hệ s ố h 0 đối v ớ i biên d àn Có đặt t ả i Không đặt tải Áp lực gió lên: + Dàn chủ 0,60 0,60 + Phần xe chạy 0,80 0,40 6.6.3. Hệ số tải trọng đ ố i với tải trọng gió Hệ số tải trọng đ ố i với tải trọng gió lấy bằng n v = 1,5 6.7. Tải trọng va xô t ầ u, thuyền Kiểm toán lại mố trụ và n ề n móng của các cầu trên sông có vật trôi hoặc sông có thông thuyền, phải xét tải trọng va xô tàu thuyền tác dụng lên trụ cầu ở mức nước thông thuyền cao nhất. Trị s ố của tải trọng này được lấy theo Qui chuẩn, Tiêu chuẩn Việt Nam, Quy trình thiết kế được áp dụng để thiết kế xây dựng công trình, hoặc theo các quy định riêng của cấp có thẩm quyền đối với cầu đang được kiểm định. 6.8. Lực ma sát gối cầu Khi kiểm toán mố trụ cầu, lực ma sát gối cầu được lấy theo Quy trình thiết kế cầu. 6.9. Các tác động khác Các tác động khác được lấy theo Quy trình, quy phạm hiện hành. 6.10. Các hệ số Ngoài các hệ số tải trọng, hệ số xung kích, hệ số phân bố ngang, trong các tính toán phải tùy trường hợp xét đến một số hệ số dưới đây: 6.10.1. Hệ số tải trọng h Khi tính toán xét kết hợp tổ hợp tải trọng thẳng đứng của đoàn tàu với áp lực gió và lực hãm xe (hoặc ch ỉ áp dụng lực gió), phải xét hệ số tổ hợp tải trọng h như sau: - Lấy h k = 0,95 đối với tải trọng thẳng đứng d o đoàn tàu; - Lấy h k = 0,80 đối với lực hãm; - Lấy h k = 0,50 đối với tải trọng gi ó . Đối với cầu đường sắt đ ô i, khi đặt tải đồng thời lên cả hai đường sắt trên cầu th ì tải trọng đoàn tàu ở gần dàn chủ (dầm chủ) đang xét sẽ được tính với hệ số h k = 1, còn đoàn tàu thứ hai sẽ được tính với hệ số b ằ ng 0,9 nếu chiều dài đặt tải ≤ 25m. 6.10.2. Hệ số điều k i ện làm việc m Hệ số điều kiện làm việc được đưa vào các công thức tính toán cụ thể để xét đến các đặc điểm làm việc của kết cấu cụ thể để xét đến đặc điểm làm việc của kết cấu cụ thể. Bảng 4 nêu các hệ số khi t í nh kết cấu nhịp thép. Đối với kết cấu bê tông cốt thép lấy theo quy định của các Quy trình thiết kế. Bảng 4. Hệ số điều kiện l àm v iệ c m Tên bộ phận kết cấu và liên kết m 1. Các cấu kiện dàn chủ, xé mặt cắt ngang dạng II , khi tính toán về ổn định 0,95 2. Bản nút giàn, khi kiểm toán xé rách. 0,90 3. Bản cá ở dầm dọc và liên kết của nó 1,00 a. Khi nối cứng dầm ngang với thanh biên dàn chủ và nếu dầm dọc không nối trực tiếp với hệ cọc của dàn chủ khi: l ≤ 80 m 0,95 80 m <> l <100> 0,90 I > 100 m 0,90 b. Khi nối trực tiếp dầm d ọc với hệ liên kết (dù có hoặc không cắt đứt d ầm dọc phần xe chạy của dàn) c. Khi dầm ngang gối kiểu chốt lên thanh biên dàn (với mọi chiều dài nhịp I) 1,00 4. Liên kết dầm ngang vào d àn chủ khi đinh tán hoặc bu lông cường độ cao chịu kéo nhổ đầu. 0,85 5. Các bộ phận gối cầu - Các thớt gối của gối cố định và thớt tr ê n của gối di động 1,200 - Con lăn 1,00 - Chốt 1,25 Ghi chú: Đối với kết cấu nhịp thép, trong các trường hợp chưa nêu ra ở bảng này thì lấy m = 1,0 6.10.3. Hệ số uốn dọc đối với các cấu kiện thép Khi tính toán các cấu kiện chịu nén đúng t â m hoặc nén lệch tâm, phải xét hệ số uốn dọc j . Hệ số j đối với cấu kiện thép được xác định theo Phụ lục E, phụ thuộc vào độ m ả nh l 0 và độ lệch tâm tương đối tính đổi trong mặt phẳng uốn i Đối với kết cấu thép có mặt cắt đặc: (7) Trong đó: l 0 chiều dài tự do của cấu kiện r = Bán kính qu á n t í nh của mặt cắt F, I Diện tích và mô men quán tính của mặt cắt nguyên của cấu kiện Đối với cấu kiện thép có mặt cắt tổ hợp thì phải xác định độ m ả nh t í nh đổi theo chỉ dẫn ở Phần 4. Độ lệch tâm tương đối với cấu kiện đúng tâm: i=0; đối với cấu kiện nén lệch tâm và cấu kiện nén đúng tâm nhưng đã bị cong vênh, lấy: (8) Trong đó: e 0 Độ lệch tâm lớn nhất hoặc đư ờ ng tên f của đoạn cong trong mặt phẳng uốn, r Bán kính lõi, lấy theo hướng đối diện với độ lệch tâm e 0 (9) W Mô men chống uốn của mặt cắt nguyên được t í nh với thớ ngo à i cùng ở bên đối diện với điểm đặt lực qua trục trung hoà của mặt cắt, F Diện t í ch của mặt cắt nguyên của cấu kiện 6.10.4. Hệ số uốn dọc đối với cấu kiện b ê t ô ng cốt thép Hệ số uốn dọc đối với cấu kiện bê tông cốt thép lấy theo chỉ dẫn ở Phụ lục E 6.10.5. Hệ số uốn dọc đối với cấu kiện bê tông và đá xây Hệ số uốn dọc đối với cấu kiện bê tông và đá xây lấy theo chỉ dẫn ở Phụ lục E 6.10.6. Hệ số giảm cường độ tính toán theo vật liệu khi tính về mỏi g Các cấu kiện thép mà chịu nén là chủ yếu thì các hệ số g và j không được xét đồng thời (bởi vì chúng liên quan đến các trạng thái giới hạn khác nhau). 6.11. Tổ hợp tải trọng tính toán Khi tính toán ứng suất và biến dạng các bộ phận kết cấu dưới các tải trọng khai thác nhằm phục vụ ch o công tác thử tải cầu, phải xét các tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn (không nhân hệ số hoạt tải và hệ số xung kích hoạt tải). Khi tính toán đẳng cấp của cầu và tính toán lại kết cấu theo các trạng thái giới hạn và ổn định vị trí hoặc ổn định hình dáng, phải tính toán theo các tổ hợp tải trọng tính toán (có nhân các hệ số tải trọng và hệ số xung kích). Đối với cầu đi chung đường sắt và đường ô tô mà tải trọng bất lợi là đặt tải đồng thời trên c ả đường sắt và mặt cầu đường ô tô thì hoạt tải thẳng đứng tiêu chuẩn được giảm 25%. 7. Kết cấu nhịp thép 7.1. Những quy định chung 7.1.1. Mục đích và nội dung Nội dung của điều này bao gồm những chỉ dẫn tính toán nhằm: - Xác định năng lực chịu tải của các loại kết cấu nhịp thép thông dụng bằng phương pháp phân đẳng cấp. - Tính toán trạng thái ứng suất biến dạng của kết cấu nhịp thép dư ớ i tác dụng của một dạng hoạt tải đoàn tàu nào đó đã định trước (ví dụ đoàn tàu để thử cầu, các loại đầu máy, toa xe đặc biệt v.v...) 7.1.2. Các trạng thái giới hạn Năng lực chịu tải của kết cấu nhịp được xác định bằng tính toán theo hai trạng thái giới hạn. Trạng thái giới hạn thứ nhất về cường độ, độ ổn định, độ chịu m ỏ i. Trạng thái giới hạn thứ hai về biến dạng (độ võng). Không tính theo trạng thái giới hạn thứ ba về chống nứt. Đối với kết cấu nhịp dầm thép hay trong bộ phận của chúng, có vết nứt hoặc các khuyết tật khác, khi xác định năng lực tải trọng của kết cấu nhịp phải xét đến ảnh hưởng của vết nứt hoặc khuyết tật theo quy định ở Điều 7.5 của Phần n à y. 7.1.3. Tải trọng và hệ số Trong tính toán phải tuân theo các quy định về tải trọng và hệ số đã nêu ở điều 6. Đẳng cấp tải trọng của mỗi bộ phận của kết cấu nhịp, theo từng trường hợp tính toán, tính theo điều 7.1.6. Trong đó, trị số hoạt tải rải đều tương đương cho phép số xác định theo các công thức tương ứng. Đẳng cấp tải trọng của kết cấu nhịp (dầm, d àn) là đẳng cấp nhỏ nhất trong các bộ phận đối với mọi trường hợp tính toán. Khi duyệt ứng suất biến dạng của kết cấu nhịp dưới tác dụng của một đoàn tàu cho trước (đoàn tàu thử cầu hoặc đoàn tàu đặc biệt cần qua cầu) được phép dùng phương pháp tính theo ứng suất cho phép. Các tài liệu ban đầu để tính toán: Trước khi tính toán phải thu thập các số liệu ban đầu theo các quy định đã nêu của điều 5. 7.1.4. Phân loại các kết cấu nhịp thép hiện có trên đường sắt Việt Nam Các kết cấu nhịp dàn thép được phân nhóm như sau: - Nhóm 1: Dàn hở, nhịp đơn giản, do Pháp xây dựng trước năm 1954. - Nhóm 2: Dàn kín, nhịp giản đơn, do Pháp xây dựng trước năm 1954. - Nhóm 3: Dàn nhịp liên tục hoặc nhịp hẫng có nhịp đeo do Pháp xây dựng trước năm 1954. - Nhóm 4: Dàn h ở , nhịp giản đơn, do Việt Nam xây dựng sau năm 1954. (Ví dụ dàn VN-64, VN-64-71) - Nhóm 5: Dàn k í n, nhịp giản đơn, liên kết bằng đinh tán. - Nhóm 6: Dàn kín, nhịp giản đơn, liên kết bằng bu lông cường độ cao. - Nhóm 7: Dàn có đường xe chạy trên (Ví dụ: T66) - Nh ó m 8: Các loại dàn khác. Các kết cấu nhịp dầm thép được phân nhóm như sau: - Nhóm 1: Dầm thép hình I đơn hoặc I ghép (đôi, ba, chồng), có mặt cầu trần được xây dựng sau năm 1954. - Nhóm 2: Dầm I hoặc dầm II kiểu t ổ hợp từ các thép góc và thép bản bằng liên kết đinh tán, có mặt cầu trần do Pháp xây dựng trước năm 1954. - Nhóm 3: Dầm thép liên hợp BTCT. - Nh ó m 4: Dầm thép bản mặt cầu BTCT không liên hợp. Việc phân loại như trên căn c ứ vào lịch sử xây dựng của cấu tạo để thuận tiện cho việc thống nhất h ó a trong các công tác điều tra khảo sát, tính toán lại và s ử a chữ a gối cầu. 7.1.5. Các đặc trưng hình học của mặt cắt cấu kiện, của các mối n ố i và của các liên kết 7.1.5.1. Các đặc trưng hình học của mặt cắt cấu kiện thép, của m ố i n ố i v à của các liên kết (đinh tán, bu lông, mối hàn), c ó xét giảm yếu tố do gỉ và do các hư hỏng khác được ký hiệu là: G - Thông số đặc trưng hình học quy ước của cấu kiện. Trong các trường hợp cụ thể sẽ xác định như sau: - G=F - Diện tích tính toán mặt cắt ngang cấu kiện khi chịu kéo đúng tâm (m 2 ). - G=W - Mô men kháng uốn tính toán của mặt cắt ngang cấu kiện chịu uốn (m 3 ). - = Đặc trưng tính toán khi tính toán ứng suất tiếp trong bản bụng của dầm (m 2 ). d - Chiều dày bản bụng d ầm ở mặt cắt được xét (m) l p - Mô men quán tính mặt cắt nguyên cấu kiện dầm, lấy đối với trục trung hòa của nó ( m 4 ) S P - Mô men tĩnh của phần mặt cắt nguyên tính từ điểm tính ứng suất đến thớ trên hoặc thớ dưới, lấy đối với trục trung hòa (m 3 ) Cấu kiện bị giảm yếu do lỗ đinh được tính toán về cư ờ ng độ, độ bền mỏi theo mặt cắt thu hẹp, c ò n khi tính toán về ổn định thì theo mặt cắt nguyên. Cấu kiện c ó liên kết ma sát dùng bu lông cường độ cao phải tính toán v ề cường độ theo mặt cắt có xét thu hẹp còn về ổn định và về độ bền mỏi theo mặt cắt nguyên. Liên kết hỗn hợp vừa có đinh tán, vừa có bu lông cư ờ ng độ được tính toán như liên kết đinh tán. Sự giảm yếu diện tích mặt cắt có đinh tán hoặc bu lông cường độ cao b ố tr í so le được xét theo mặt cắt phá hủy dự đoán: theo mặt cắt vuông góc với trục cấu kiện hoặc mặt cắt gẫy khúc tùy theo mặt cắt nào có diện tích tính toán nhỏ hơn. Nếu các phần khác nhau của một cấu kiện bị giảm yếu khác nhau ở mặt cắt do lỗ đinh thì cần kiểm toán mặt cắt kết hợp có xét đến diện tích t í nh đổi của đinh tán (hoặc bu lông cường độ cao) bố trí trên một hàng theo mỗi n h ánh cách so l e, được tính toán có xét đến đủ các lỗ. Khi tính toán liên kết đinh tán, lấy đường kính tính toán l à đường kính lỗ đinh. Diện tích tính toán của mối nối hay của liên kết theo mặt cắt phá hoại dự đoán là: G=F ph Trong đ ó : F ph - Diện tích tính toán phần thu hẹp của cấu kiện (bản ph ủ ) trong mặt cắt phá hoại F th , hoặc diện tích tính toán quy đổi của đinh tán (bu lông cường độ cao), mối hàn liên kết F 0 . Đối với mỗi phần cấu kiện được lấy trị số nào nhỏ hơn trong hai trị số F t h và F 0 . 7.1.5.2. Diện tích tính toán t í nh đổi F 0 của đinh t á n, bu lông, bu lông cường độ cao, m ố i hàn (m 2 ) là: Khi dùng liên kết đinh tán, bu lông: (10) - Khi dùng liên kết bu lông cường độ cao: (11) - Khi dùng liên kết hàn: F W = s. F mh (12) Trong đó: n 3 - Số lượng đinh t á n, bu lông. N b - Số lượng bu lông cường độ cao trong liên kết ma sát. - Diện tích tính toán quy đổi của một đinh tán, bu lông tinh ch ế (m 2 ) được xác định theo Phụ lục B theo điều kiện chịu lực của đinh tán (bu l ông): chịu cắt một mặt, chịu cắt hai mặt, chịu ép mặt, chịu nhổ đầu. Diện tích tính toán tính đổi (m 2 ) của một bu lông cường độ cao theo lực ma sát ở một bề mặt tiếp xúc trong liên kết ma sát (xem Phụ lục B). s - Hệ số để tính toán mối hàn (m 2 ) (xem Phụ lục C). F mh - Diện tích mối hàn (m 2 ) (xem Phụ l ục C). Các liên kết đinh tán cũ đã được tăng cường bằng bu lông cường độ cao sẽ được t ín h toán theo điều kiện chịu cắt hay chịu ép mặt của đinh tán c ó xét đến số lượng t ổ ng cộng của các đinh tán và bu lông cường độ cao. Khi đó diện tích tính toán t í nh đ ổ i tương ứng của các đinh tán sẽ căn cứ từ một bu lông (một đinh tán). Trong trường hợp đã thay thế mọi đinh tán bằng bu lông cường độ cao và có tháo gỡ liên kết cũ để tạo mặt ma sát tiếp xúc thì liên kết mới sẽ được tính toán như liên kết ma sát theo diện tích tính toán t í nh đổi của bu l ông cường độ cao. Các liên kết đinh tán cũ đã được tăng cư ờ ng bằng hàn chỉ được tính toán theo diện tích tính toán của riêng đinh tán hoặc của riêng m ố i hàn (trong lúc tính toán sẽ lấy tr ị số nào lớn hơn). Tuy nhiên trường hợp này chỉ sử dụng lúc cứu chữa đảm bảo giao thông sau đó phải có kế hoạch thay thế ngay. 7.1.6. Nguyên tắc tính năng lực kết cấu nhịp thép bằng phương pháp phân đẳng cấp Khi xác định năng lực chịu tải của kết cấu nhịp và điều kiện khai thác phải xét đến: - Dạng cấu tạo của kết cấu nhịp và các bộ phận; - Loại vật liệu thép và các tính chất cơ học; - Hiện trạng của kết cấu, các hư hỏng; - Chất lượng chế tạo và thi công kết cấu nhịp; - Sự là m việc thực tế của kết cấu nhịp dưới các tải trọng; - Khổ giới hạn thực tế của kết cấu nhịp; - Các kết quả thí nghiệm cầu (nếu có); - Các kết quả tính toán lại, bao gồm tính toán phân đẳng cấp. Khi tính toán phân đẳng cấp ch ỉ xét trạng thái giới hạn thứ nhất về cường độ, ổ n định hình dáng và mỏi. Đẳng cấp của một cấu kiện kết cấu nhịp được tính toán theo công thức: ( 13) Trong đó: 1+ m - Hệ số xung kích k - Hoạt tải r ả i đều tương đương cho phép (T/m) tính theo điều kiện các trạng thái giới hạn th ứ nhất. k 1 - Hoạt tải rài đều tương đương của đoàn tàu đơn vị chuẩn T-1 n - hệ số tải trọng của hoạt tải. Hệ số n được lấy theo: - Đối với tổ hợp tải trọng chính: + Do đoàn tầu đường sắt gây ra: Với l =0 thì n=1,30; với l =50 thì n=1,15; với l ≥ 150 thì n=1,10; đối với các giá trị tr ung gian, nội suy giá trị hệ số tổ hợp tải trọng n theo giá trị l . Trong đó l là chiều dài đặt tải của đường ảnh hưởng nhưng không tính chiều dài của những đoạn đặt toa xe rỗng + Do đoàn toa rỗng gây ra: n=1,0 + Do tải trọng người đi: n=1,4 - Đối với tổ hợp tải trọng phụ, hệ số tải trọng bằng 0,8n (v ớ i n là hệ số tải trọng trong tổ hợp chính) - Đối với tổ hợp tải trọng đặc biệt, hệ số tải trọng b ằ ng 0,7n ( với n là hệ số tải trọng trong tổ hợp chính) Các trị số k và k 1 được tính với cùng một đường ảnh hưởng đang được xét (cùng độ d à i và vị trí đỉnh đường ảnh hưởng). Đẳng cấp của một cấu kiện được lấy là trị số nhỏ nh ấ t trong số các trị số đẳng cấp của nó đã tính được theo các điều kiện khác nhau. Đẳng cấp của kết cấu nh ị p l ấ y theo đẳng c ấ p thấp nhất của các cấu kiện. Đẳng cấp của đoàn tàu thực tế được tính theo điều 7.7. So sánh đẳng cấp của kết cấu nhịp và đẳng cấp đoàn tàu thực tế sẽ cho phép kết luận về kh ả năng thông qua cầu của đoàn tàu thực tế đang xét. 7.2. Các đặc trưng của vật liệu kết cấu nhịp 7.2.1. Các đặc trưng cường độ cơ bản của thép Đối với mọi l oại thép mà không rõ nguồn gốc và mác thép đều phải l ấ y mẫu thép thực tế từ các bộ phận kết cấu đưa về ph ò ng thí nghiệm để thí nghiệm. Các thí nghiệm phải được làm theo quy định của các tiêu chuẩn về thí nghiệm nhằm xác định các chỉ tiêu sau đây: - Giới hạn phá hủy k é o. - Giới hạn chảy quy ước (ứng với độ giãn dài tương đối 0,2%). - Độ giãn dài tương đối sau khi kéo đến đứt. - Độ thắt tương đối sau khi kéo đến đứt. - Mô đun đàn hồi. - Độ cứng Brinel. Các thí nghiệm phải do các các ph ò ng thí nghiệm được công nhận tiến hành. Trường hợp khó khăn không có điều kiện để lấy mẫu thép th í nghiệm th ì tham chiếu Phụ l ục U. 7.2.2. Cường độ tính toán cơ bản của mối hàn Bảng 5 nêu cường độ tính toán cơ bản của mối hàn tay bằng que hàn thông thường. Riêng đối với loại mối hàn ngựa, các trị số lấy theo Bảng 5 phải giảm đi 10%. Bảng 5. Cường độ tính toán cơ bản của mối hàn Kim loại của bộ phận kết cấu đư ợ c hàn Cường độ tính toán cơ bản của mối hàn kG / cm 2 (T/m 2 ) Kéo Nén Cắt Bất k ỳ loại thép nào hiện có trên cầu 900 (9000) 890 (8900) 630 (6300) 7.2.3. Các cường độ dẫn xuất Trị số tính toán của các cường độ dẫn xuất của thép làm cầu được tính bằng cách nhân trị số cường độ tính toán cơ bản của thép R với các hệ số chuyển đổi tương ứng ghi trong Bảng 6 Trị số tính toán của các cường độ dẫn xuất của thép làm đinh tán và bu lông lấy bằng tích của cường độ tính toán cơ bản với các hệ số chuyển đổi tương ứng trong Bảng 7. B ả ng 6. Hệ số chuyển đổi đối với các cường độ dẫn xuất của thép làm kết cấu Trạng thái ứng suất khi làm việc Hệ số K 1 - Cắt - Nén theo đường kính khi lăn tự do 0,75 0,04 - Nén kéo theo đư ờ ng kính khi tiếp xúc chặt khít (ép mặt cục bộ trong các chốt hình trụ tròn) 0,75 - É p mặt ở bề mặt đầu khi có sữa rà bề mặt 1,50 B ả ng 7. Hệ số chuyển đổi đ ố i v ới các cường độ dẫn xuất của thép làm đinh t án, bu lông tinh chế và bu lông cường độ cao Trạng thái ứng su ấ t khi làm việc Hệ số K 2 - Cắt trong đinh tán và bu lông tinh chế 0,8 - Dứt đứt đầu đinh tán, đ ầ u bu lông tinh chế và bu lông cường độ cao 0,6 Chú t hí ch: K h i tính toán ép mặt đối với đinh tán (bu lông tinh chế), thành lỗ phải lấy hệ số K 2 =2,5 và nhân với cường độ tính toán c ơ bản của thép làm kết cấu (chứ không phải của thép làm đinh t á n hay bu lông) 7.2.4. Mô đun đàn hồi của thép Trị số tính toán của mô đun đàn hồi đ ố i với mọi loại thép làm cầu được lấy bằng 2.100.000 kG/cm 2 (21.000.000 T/m 2 ) 7.2.5. Cường độ tính toán của bu lông cường độ cao trong kết cấu c ầ u cũ Khả năng chịu lực của một BLCĐC trong liên kết ma sát cho một mặt tiếp xúc ứng với hệ số ma sát thấp nhất là 0,35 và hệ số đồng nhất thấp nhất là 0,678. Đối với cầu cũ, lấy hệ số ma sát là 0,3 trong tính toán. 7.3. D ầ m chủ và hệ dầm mặt c ầ u đường đơn trên đoạn tuyến thẳng 7.3.1. Các nội dung cần tính toán Đối với dầm đặc chủ và dầm trong hệ mặt cầu của cầu đường sắt đơn trên đoạn tuyến thẳng phải tính toán đẳng cấp cũng như kiểm toán dưới dạng tải trọng thử cầu theo các nội dung sau: - Tính toán theo ứng suất pháp. - Tính toán theo ứng suất tiếp. - Tính toán về cường độ của đinh tán hoặc bu lông tinh chế, của mối hàn để liên kết b ả n bụng với bản cánh của dầm. - Tính toán ổn đ ị nh chung của dầm. - Tính toán ổn định cục bộ của bản bụng dầm. - Tính toán ổn định cục bộ của bản bụng có sườn đứng tăng cường ở mặt cắt gối dầm. - Tính toán về mỏi - Tính toán mối nối (nếu có) Ngoài ra, đối với các dầm dọc và dầm ngang của hệ mặt cầu, phải tính toán thêm các nội dung sau: - Tính toán liên kết dầm dọc và dầm dọc cụt với dầm ngang. - Tính toán liên kết giữa dầm ngang và dầm chủ. 7.3.2. Tính toán về c ư ờng độ ứng suất pháp 7.3.2.1. Tính toán hoạt tải rải đều tương đương cho phép Trong tính toán, các mặt cắt phải xem xét bao gồm: - Đối với dầm chủ và dầm dọc mặt cầu: + Mặt cắt giữa dầm. + Mặt cắt chỗ cắt đứt bản phủ cánh dầm (theo hàng đinh đầu tiên) + Mặt cắt giảm yếu do khuyết tật hoặc hư hỏng. + Các mặt cắt nguy hiểm khác. + Mặt cắt nối (nếu dầm có mối nối) - Đối với dầm ngang: Mặt cắt đi qua các lỗ đinh liên kết dầm ngang với dầm dọc. 7.3.2.2. Hoạt tải rải đều tương đương cho phép khi tính theo ứng suất pháp đ ể xác định đẳng cấp của dầm theo các Công thức sau đây phải l ấ y tr ị số nhỏ nh ấ t t í nh được tại các mặt cắt quy đ ịnh ở điều 7.3.2.1 Hoạt tải rải đều tương đương cho phép (T/m) khi tính theo ứng suất pháp đối với mặt cắt vuông góc bất kỳ của dầm được tính theo Công thức: (14) Trong đó: e k - Hệ số phân bố ngang của hoạt tải đối với phiến dầm đang xét. n k - Hệ số tải trọng đối với đoàn tàu. W p - Tổng diện tích đường ảnh hưởng mô men uốn tại mặt cắt đang xét của dầm (m 2 ) W k - Phần d iện tích được xếp hoạt tải đoàn tầu tính đẳng cấp đối với đường ảnh hưởng mô men uốn tại mặt cắt đang xét của dầm (m 2 ) W hbs - Tổng diện tích đường ảnh hưởng mô men đối u ốn với hoạt tải bổ sung (ô tô, người) tại mặt cắt đang xét của dầm (m 2 ) m - Hệ số điều kiện làm việc, lấy theo b ả ng 4 thuộc điều 6.10.2. R - Cường độ tính toán cơ bản của thép (T/m 2 ) C - Hệ số xét đến sự cho phép xuất hiện biến dạng dẻo hạn chế ở các thớ biên của dầm, lấy bằng 1,1 đối với dầm ch ủ và dầm dọc mặt cầu, bằng 1 đối với dầm ngang và đối với mọi trường hợp tính toán về mỏi. W 0 - Mô men chống uốn của các mặt đang xét (m 3 ) e p - Hệ số phân bố ngang của tĩnh tải đối với các cấu kiện đang xét. e h bs - Hệ số phân bố ngang của hoạt tải bổ sung (ô tô, người) đối với các cấu kiện đang xét. S p n p - Tổng các tĩnh tải rải đều tính toán (mỗi loại tĩnh tải ứng với mỗi hệ số tải trọng) (T/m) S p’’ n hb s - Tổng các của hoạt tải bổ sung ( ô tô, người) tính toán (T/m) 7.3.2.3. Mô men ch ố ng uốn tính toán W 0 của các mặt dầm ở ngoài phạm vi mối nối được lấy bằng mô men chống uốn của mặt cắt thu hẹp W th (15) Trong đó: l th - Mô men quán tính của mặt cắt thu hẹp đối với trục trung hòa (m 4 ) Y max - Khoảng cách từ trục trung hòa đến thớ xa nhất của mặt cắt đang xét (m) Đối với các dầm đinh tán mà không có tấm nằm ngang của bản cánh, được phép lấy W th = 0,82 W p , còn đối với các dầm đinh tán có tấm nằm ngang ở bản cánh thì lấy W th =0,8W p . Trong đó W p l à mô men ch ố ng uốn của mặt cắt nguyên. Mức độ giảm yếu của bụng dầm được phép lấy bằng 15% 7.3.2.4. Mô men ch ố ng uốn tính toán W 0 của các mặt cắt dầm ở trong phạm vi mối nối được lấy như sau W 0 = ( S I 1 + S I 2 ) / Y max (16) Trong đó: S I 1 - Tổng các mô men quán tính mặt cắt thu hẹp của phần không có mối nối hoặc không bị gián đoạn tại mặt cắt được xét, lấy đối với trục trung h ò a của toàn mặt cắt S I 2 - Tổng các mô men quán tính thu hẹp của các tập bản nối, lấy đối với trục trung hòa của mặt cắt: S I n ố i , hoặc là tổng các mô men quán tính của các diện tích tính đổi của các đinh tán hay các bu lông tinh chế liên kết các nửa tập bản nối, lấy đ ố i với trục trung hòa của toàn mặt cắt I 0 : (Trong hai trị số đó lấy trị số nào nhỏ hơn) (17) Trong đó: y i - Khoảng cách từ trục trung hòa của toàn mặt cắt đến đinh tán, bu lông thứ I, liên kết nửa tập bản nối . Đ ố i với các đinh tán nằm ngang th ì y i l ấ y đến tâm l ỗ đinh, đối với các đinh tán thẳng đứng th ì y i lấy đến mặt cắt chịu cắt tương ứng của đinh. 1/ m 0 - Diện tích tính đổi của đinh tán hoặc của bu lông tinh chế lấy theo Phụ lục B. Nếu mối nối dùng liên kết hàn thì giá trị của S I 2 sẽ là mô men quán tính đối với trục trung hòa mặt cắt của diện tích tính toán mối h à n, lấy theo Phụ lục C. Khả năng chịu lực của mối nối được xác định b ằ ng khả năng của tập bản nối hoặc bằng khả năng của các liên kết của tập bản nối đó (có các đinh tán, bu lông, mối hàn). Do vậy, đối với mỗi tập bản nối của mối nối đều phải xác định số S I 2 hai lần: lần đầu theo mô men quán tính thu hẹp của các tập bản nối, lầ n sau theo m ô men quán tính của các d iện tích tính đ ổ i của các đinh tán hay bu lông liên kết. 7.3.2.5. Diện tích đường ảnh hưởng mô men u ố n tại mặt cắt đang xét của dầm tính toán theo sơ đồ d ầ m gi ả n đơn Đối với dầm chủ th ì nhịp tính toán bằng khoảng cách giữa hai tim gối I; ( l = I ) - Đối với d ầm dọc bề mặt cầu th ì nhịp tính toán bằng khoảng cách giữa hai dầm ngang hai đầu dầm được xét ( l = d). - Đối với dầm ngang nhịp tính toán bằng khoảng cách giữa hai tim dàn chủ (hoặc dầm chủ) - Đối với d ầm d ọc cụt thì phải tính toán theo sơ đồ công-xon có nhịp bằng khoảng cách từ tim dầm ngang biên đến đầu mút hẫng của dầm dọc cụt l k Các công thức tính diện tích đường ảnh hưởng mô men uốn như sau: - Đối với dầm ch ủ : W k = W p = a ( 1- a ) l 2 / 2 (18) - Đối với dầm dọc hệ mặt cầu W k = W p = a ( 1- a ) d 2 / 2 (1 9 ) - Đối với các dầm ngang phía trong ( trừ hai dầm ngang biên) W k = W p = de 0 ( 20 ) - Đối với các dầm ngang đầu (biên): W k = W p = ( ( d + l k ) 2 ). e 0 / 2 d ( 2 1) Trong đó: e 0 - Khoảng cách từ tim dầm chủ (dàn chủ) đến mặt cắt được xét của dầm ngang; e 0 phải nhỏ hơn hoặc bằng khoảng cách từ t im dầm chủ (dàn chủ) đến dầm dọc hệ mặt cầu gần đ ó nh ấ t, (m) d - Chiều dài khoang dầm dọc, (m) l k - Chiều dài dầm dọc cụt, (m) Hệ số a th ể hiện vị trí tương đối của đỉnh đường ảnh hưởng được xác định như sau: - Đối với dầm chủ: a = a 0 / l (22) - Đối với dầm dọc hệ mặt cầu a = a 0 / d (23) - Đối với dầm ngang phía trong a = 0,5 (24) - Đối với dầm ngang đầu a = 0 (25) Trong đó: a 0 - Khoảng cách từ đỉnh đường ảnh hưởng đến đầu gần nh ấ t của nó (m) 7.3.3. Tính toán c ườ ng độ theo ứng suất ti ế p 7.3.3.1. Các mặt cắt c ầ n xét - Đối với dầm chủ và dầm dọc mặt cầu: + Mặt cắt tại gối và các mặt cắt b ị giảm yếu do các lỗ đinh hoặc do các khuyết tật hư hỏng khác (th ớ qua trục trung hòa) + Cần xét thớ qua trục trung hòa của mặt cắt nói tr ê n. - Đối với dầm ngang: + Mặt cắt qua các lỗ đinh để liên kết với dầm dọc + Mặt cắt nguy hiểm đi qua các lỗ đinh để liên kết với dầm dọc + Các mặt cắt nguy hiểm khác. 7.3.3.2. Hoạt tải r ả i đều tương đương cho phép Hoạt tải rải đều tương đương cho phép d ùng để t í nh đẳng cấp của dầm theo các công thức chung ở Điều 7.1.6, phải lấy trị số nh ỏ nhất trong các trị số tính ra đối với các mặt cắt đ ã nói ở điều 7.3.3.1 mặt cắt bất kỳ tính theo công thức: (26) Trong đ ó : W k - Diện tích phần lớn nh ấ t của đường ảnh hưởng lực cắt của mặt cắt đang xét (m 2 ) W p - Tổng diện tích đường ảnh hưởng lực cắt (m 2 ) I - Mô men quán tính của mặt cắt nguyên l ấ y đối với trục trung hòa (m 4 ) S - Mô men tĩnh của nửa mặt cắt nguyên bên tr ê n trục trung hòa lấy đối với trục trung hòa, (m 3 ) 0,75 - Hệ số chuyển đổi từ cường độ cơ bản của thép sang cường độ chịu cắt. Có thể tính toán gần đúng t ỷ số l/S đối với dầm tán đinh không có tấm nằm ngang ở bản cánh (với bụng dầm cao từ 350 đến 1500 mm) bằng 0,835h b , nếu bụng có dầm cao từ 550 đến 1700mm có thể lấy l/S bằng 0,865h b . Trong đó: h b - Chiều cao bụng dầm Nếu tại mặt cắt gối không có bản đệm thẳng đứng, trong tính toán ch ỉ lấy mặt cắt bụng dầm, l ú c đó có thể lấy: I / S ~ 0,067 h b (27) 7.3.3.3. Các diện tích đường ảnh hưởng Các diện tích đường ảnh hưởng lực cắt trong công thức (26) được tính toán như sau: - Đối với dầm chủ: (28) (ứng với l = 0,5 l + C 0 và a = 0) W p = C 0 Riêng với mặt cắt gối thì: W k = W p = l /2 (29) (ứng với l = d và a = 0) Trong đó: C 0 - Khoảng cách từ giữa nhịp đến mặt cắt được xét của dầm (m) - Đối với dầm dọc hệ mặt cầu W p = C 0 ; (30) (ứng với l = 0,5 d + C 0 và a = 0) Riêng với mặt cắt gối th ì : W k = W p = d /2 (ứng với l = d và a = 0 ) - Đối với dầm ngang phía trong W k = W p = d (31) ( ứng với l = 2 d và a = 0,5) - Đối với dầm ngang đầu: (32) (ứng với l = d + l k và a = 0) Trong đó: l k - Chiều dài dầm dọc cụt, (m) 7.3.4. Tính toán theo cường độ của liên kết thép góc bản c á nh v ớ i bản bụng (bằng đinh tán, bu lông hoặc hàn) Trong các tính toán đều xét trên một đoạn bản cánh dài 1 m. Công thức t í nh hoạt tải rải đều tương đương cho phép (T/m) theo điều kiện n ó i trên như sau: - Khi t à vẹt kê trực tiếp lên bản cánh trên của dầm: (33) - Khi t à vẹt không kê trực tiếp l ê n bản cánh trên của dầm: (34) Trong đó: F 0 - Diện tích tính toán tính đổi của các đinh tán (bu lông) hoặc mối hàn liên kết bản bụng với thép góc của bản cánh hoặc với bản cánh. + Đối với đinh tán (bu lông) (35) + Đối với mối hàn: F 0 = sF mh (36) Trong đó: 1 / m 0 - Diện tích tính toán t í nh đổi của đinh tán (bu lông), xem Phụ lục B. n d - Số lượng đinh tán (bu lông) trên đoạn cánh dài 1 m đang được xét. s - Hệ số tính toán mối hàn (xem Phụ lục C) F mh - Diện tích các mối hàn trên đoạn cánh d ài 1,0 m. a p - Hệ số xét đến trọng lượng bản thân dầm: + Khi tính dầm dọc và dầm ngang hay dầm chủ ngắn hơn 20 m a p = 1,1 (37) + Khi t í nh dầm chủ có nhịp dài 20 - 45 m a p = 1,1 - 1,2 (38) + Các tr ị số trung gian lấy theo nội suy S’ - Mô men tĩnh của các mặt cắt nguyên cánh dầm (gồm bản c á nh và các thép góc cánh) lấy đối với trục trung hòa của nó (m 3 ) I - Mô men quán tính của mặt nguyên của dầm, lấy đối với trục trung h ò a của nó (m 4 ) A 3 - Tham số, xét đến áp lực tập trung do tà vẹt kê trực tiếp lên bản cánh trên của dầm, được lấy theo Bảng 8 tùy theo trị số của l và a của đường ảnh hưởng đ ặt hoạt tải đoàn tàu. Các ký hiệu khác c ó ý nghĩa giống như trong công thức (26) B ả ng 8. Hệ số A 3 l (m) A 3 (m) l ( m) A 3 ( m) l ( m) A 3 (m) a =0 a =0,5 a =0 a =0,5 a =0 a =0,5 1 0,26 0,26 7 2,06 2,96 20 5,65 6, 2 0,74 1,07 8 2,24 2,98 25 6,91 8,57 3 1,16 2,15 9 2,53 3,20 30 7,78 10,09 4 1,40 2,32 10 2,78 3,49 35 8 , 62 11,69 5 1,69 2,47 11 3,01 3,90 40 9,71 12,75 6 1,88 2,88 15 4,14 5,31 45 10,78 13,47 Các tr ị số trung gian được l ấy theo nội suy 7.3.5. Tính toán theo ổn định chung Đẳng cấp của d ầ m theo điều kiện ổn định chung được tính toán theo công thức chung đã nêu ở điều 7.1.6, trong đó trị số hoạt tải đều tương đương cho phép (T/m) được tính theo các quy định ở điều này. Phải tính toán theo điều kiện ổn định chung của dầm khi chiều d ài tự do l 0 , của bản cánh chịu nén (khoảng cách gi ữ a các n út của hệ liên kết dọc ở bản cánh này) lớn hơn 15 lần chiều rộng của nó. Không phải tính toán theo điều kiện ổn định chung của dầm nếu mặt cầu có các tà vẹt thép đã được liên kết chặt ch ẽ với dầ m thép bằng các bu lông móc hoặc neo các kiểu của đầm liên hợp thép - bê tông cốt thép. 7.3.5.1. Điều kiện ổn định chung Điều kiện ổn định chung là trị số ứng suất pháp nén lớn nhất xuất hiện trong bản cánh ch ị u nén khi khai thác, tính theo mặt cắt nguyên, không vượt quá cường độ tính toán bằng j R , như trong cấu kiện chịu nén đúng tâm. Đặc trưng hình học của mặt cắt nguyên lấy đối với th ớ chịu nén nhiều nhất là W. Từ công thức cơ bản: (39) Thay R= j R và G=W suy ra công thức (40) Hoạt tải rải đều tương đương cho phép dùng để tính đẳng cấp của dầm theo điều kiện ổn định chung t í nh theo Công thức sau: (40) Trong đó: W p = W k - Diện tích đường ảnh hưởng mô men uốn của dầm đối với mặt cắt ở giữa chi ề u dài tự do được xét của bản cánh chịu nén (m 2 ) j - Hệ số dọc, lấy theo Phụ lục E tùy theo độ m ả nh quy ước ( ở ngoài mặt phẳng dầm) của bản cánh chịu nén l 0 = I 0 / r (41) I 0 - Chiều dài tự do của bản cánh chịu n é n (m) r - Bán kính quán tính quy ước của bản cánh chịu nén (m) (42) m - Hệ số điều kiện làm việc I c - Mô men quán tính nguyên của bản cánh chịu nén, lấy đối với trục trọng tâm (m 4 ) F c - Diện tích mặt cắt nguyên của bản cánh chịu nén của dầm (m 2 ) W - Mô men chống uốn của to à n mặt cắt nguyên của dầm ứng với thớ biên chịu nén của dầm, lấy đối với trục trung hòa của dầm. Mặt cắt được xét ở đây là mặt cắt ở giữa chiều dài tự d o của bản cánh chịu nén (m 3 ) 7.3.5.2. Để xác định hệ số j trong Công thức (40) phải lấy trị số chiều d à i tự do I 0 theo các quy định - Nếu có hệ liên kết dọc ở vùng bản cánh chịu nén của dầm và có hệ liên kết ngang ở các mặt cắt gối của dầm thì I 0 bằng khoảng cách giữa các nút liên kết d ọ c (m). - Nếu chỉ có hệ liên kết dọc ở vùng bản cánh chịu kéo và cỏ hệ liên kết ngang ở trong phạm vi nhịp cũng như ở các mặt cắt của gối dầm thì I 0 bằng khoảng cách giữa các liên kết ngang (m) - Nếu không có hệ liên kết trong phạm vi nhịp thì I 0 bằng chiều dài nhịp dầm I (m) Khi tính toán dầm ngang, l 0 sẽ được lấy bằng trị số nào lớn hơn trong hai tr ị số sau: + Khoảng cách giữa các dầm dọc. + Khoảng cách từ tim dàn chủ đến d ầm dọc gần đó nh ấ t. Thành phần của mặt cắt bản cánh chịu nén được lấy như sau: + Đối với d ầm tán đinh: Bao gồm các bản cánh và các thép góc cánh, và phần bản bụng n ằ m trong phạm vi chiều cao của thép góc cánh. + Đối với dầm hàn: ch ỉ gồm các bản cánh. Đối với thanh ch ủ trong cầu dàn hở có đường xe chạy dưới, chiều dài tự do của bản cánh chịu nén được lấy theo quy định ở điều 7.4. 7.3.6. Tính toán theo đ iều kiện ổn định cục bộ của bàn bụng có sườn đứng tăng cường ở mặt cắt gối dầm Sơ đ ồ tính toán là một cột chịu nén đúng tâm bởi lực nén là ph ả n lực gối bất lợi nhấ t thẳng đứng, mặt cắt của cột quy ước này bao gồm phần b ả n bụng dầm ở trên gối và phần d iện tích mặt cắt của các sườn tăng cường đứng ở mặt cắt gối dầm. Hoạt tải rải đều tương đương cho phép, dùng đ ể tính toán đẳng cấp của dầm theo điều kiện đ ã nêu trên được tính như sau: (43) Trong đó: W P = W k - Diện tích đường ảnh hưởng ph ả n lực gối của dầm (m) j - Hệ số uốn dọc, lấy theo Phụ lục E đối với trường hợp cấu kiện chịu nén đúng tâm tùy theo độ mảnh của cột quy ước nói trên khi uốn ra ngoài mặt phẳng của dầm: chiều dài t ự do l 0 của cột quy ước lấy bằng kho ả ng cách thẳng đứng giữa tim các nút của hệ liên kết ngang nằm trong mặt phẳng của sườn cứng trên gối, nhân với 0,7. F b - Diện tích nguyên của mặt cắt ngang cột quy ước chịu nén, bao gồm các thép góc hoặc thép bản của sườn tăng cường đứng và phần bản bụng dầm c ó độ rộng 14 d t í nh về mỗi phía từ tâm của cột quy ước (tức là xét một độ rộng 28 d đo theo dọc nhịp dầm), (m 2 ) d - Chiều dày bản bụng ở mặt cắt trên gối (m) 7.3.7. T í nh to á n theo điều kiện ổn định cục bộ của dầ m bản bụng d ầ m 7.3.7.1. Phải tính toán ổn đ ị nh cục bộ của bản bụng dầm trong các trường hợp - Khi không có sườn tăng cường đứng mà h>50 d - Khi có các sườn tăng cường thẳng đứng đặt cách nhau xa quá 2h hoặc 2m. - Khi có sườn cứng thẳng đứng, đặt cách nhau ít hơn 2h hay ít hơn 2 mét, nếu h> 80 d đối với bụng dầm bằng thép than, nếu h> 60 d đối với bụng dầm b ằ ng thép hoặc hợp kim thấp Trong đó: h - Chiều cao tính toán của bụng dầm, được lấy đối với dầm hàn bằng toàn bộ chiều cao bụng d ầm, còn đối với dầm tán đinh th ì lấy bằng khoảng cách giữa các hàng đinh gần trục dầm nhất của bản cánh. d - Chiều dày bụng dầm. 7.3.7.2. Hoạt tải r ả i đề u tư ơn g đương cho phép (T/m) xét theo điều kiện ổn định cục bộ của bản bụng dầm Được t í nh như sau: a) Khi tà vẹt k ê trực tiếp lên bản cánh trên của dầm: (44) b) Khi tà vẹt không kê trực tiếp lên bản cánh trên của dầm: (45) Trong đó: - Diện tích đường ảnh hưởng mô men uốn đối với mặt cắt giữa đoạn được tách ra để xét của bụng dầm (đoạn này n ằ m giữa các thép đ ứ ng làm sườn cứng cho bụng dầm) được đặt hoạt tải đoàn tàu (m 2 ) y 0 - Khoảng cách từ trục trung hòa của dầm đến mép của phần được tách ra để xét của bụng dầm trong phạm vi chiều cao h của nó (m) w 1 - Hệ số đặc trưng cho trạng thái ứng suất bụng d ầm, được xác định theo Phụ lục H I - Mô men quán tính nguyên của mặt cắt ngang dầm (m 4 ) s 0 - Ứng suất nén pháp tuyến cực hạn trong bụng dầm (T/m 2 ) (Phụ lục H) A M - Tham số xét áp lực tập trung cho ta vẹt đặt trực tiếp lên bản cánh trên dầm, lấy theo Bảng 9, tùy thuộc theo giá trị của l và a của đường ảnh hưởng đã được đặt tải trọng thẳng đứng của đoàn tàu a p - Hệ số, xét trọng lượng bản thân dầm, bằng 1,10 khi tính toán dầm dọc và dầm ngang cũng như dầm chủ ngắn hơn 20m, bằng 1,1 ÷ 1,2 khi tính toán dầm chủ nhịp dài 20 ÷ 45 (các trị số trung gian được nội suy) p 0 - Ứng suất nén cục bộ cực hạn trong bụng dầm (T/m²) ( xem Phụ lục H) - Diện tích đường ảnh hưởng lực cắt tại mặt cắt giữa đoạn được xét, được đặt tải trọng thẳng đứng của đoàn tàu (m). Khi tính toán đoạn tách ra để xét của dầm ngang nằm giữa các d ầm dọc = 0 (46) h - Chiều cao toàn bộ của bụng dầm (m) t 0 - Ứng suất tiếp cực hạn trong bụng dầm chịu uốn (T/m 2 ) ( xem Phụ lục H) Bảng 9. Giá tr ị tham số A M l (m) A M l (m) A M l ( m) A M a = 0,0 a = 0,5 a = 0,0 a = 0,0 a = 0,0 a = 0,0 1 0,003 0,003 7 0,009 0,011 20 0,015 0,016 2 0,005 0,006 8 0,009 0,011 25 0,016 0,018 3 0,007 0,009 9 0,010 0,011 30 0,017 0,020 4 0,007 0,009 10 0,010 0,012 35 0,018 0,021 5 0,008 0,010 11 0,012 0,012 40 0,019 0,022 6 0,009 0,011 15 0,012 0,014 45 0,021 0,023 Các giá trị trung gian của tham số A M được lấy theo nội suy 7.3.7.3. Khi có các sườn tăng cường nằm ngang th ì ổn định cục bộ của bụng dầm được tính toán theo chỉ dẫn của Quy trình được áp dụng để thiết kế xây dựng công trình. Đẳng cấp của bụng dầm và đẳng cấp của tải trọng được xác định với: a =1 hay ( l =d) (47) và hay (48) 7.3.8. Tính toán theo điều kiện mỏi Năng lực chịu tải của các dầm chủ và dầm phần xe chạy theo điều kiện m ỏ i được xác định tại chỗ cắt đứt bản thép nằm ngang, cũng như các chỗ khác mà có hệ số tập trung ứng suất cao (Phụ lục G) Hoạt tải cho phép (T/m) (49) Trong đó: q - Hệ số chuyển đ ổ i (xem điều 6.3.5 và Phụ lục D) W k , W p - Các diện tích đường ảnh hưởng mô men uốn tại mặt cắt đang xét của d ầ m (m 2 ) g - Hệ số gi ả m cường độ tính toán, khi tính toán về mỏi (Phụ lục F) W 0 - Mô men kháng uốn tính toán của mặt cắt đang xét của dầm (m 3 ) p ’ = S p i - Tổng cường độ tĩnh tải tiêu chuẩn (T/m) p i - Cường độ tĩnh tải tiêu chuẩn thứ i (không xét hệ số) 7.3.9. Tính toán dầm dọc cụt Năng lực chịu tải của dầm dọc cụt xác định b ằ ng cách tính toán trực tiếp đẳng cấp mà không tính toán hoạt tải cho phép. Đẳng cấp tính được của dầm dọc cụt sẽ được so sánh v ới đẳng cấp của đoàn t à u đã được tính. 7.3.9.1. Đẳng c ấ p của dầm dọc cụt theo ứng su ấ t pháp (50) Trong đó: W th - Mô men kháng uốn của mặt cắt thu hẹp tạo vị trí ngàm của dầm dọc cụt có xét mặt cắt của bản cá (nếu có) và không xét mặt cắt của tấm bản nằm ngang cũng như các thép góc cánh (m 3 ) a - Hệ số, phụ thuộc vào s ố tà vẹt đặt trên dầm dọc cụt, lấy bằng 0,6 khi có 1 tà vẹt, bằng 0,8 khi có 2 tà vẹt. I 1 - Khoảng cách từ trục d ầ m ngang đến trục tà vẹt nằm ở đầu dầm dọc cụt (m) R - Cường đ ộ tính toán cơ bản chịu uốn của thép (T/m 2 ) 7.3.9.2. Đẳng cấp của dầm dọc cụt về cường độ theo dõi ứng suất tiếp (5 1 ) Trong đó: h - Chiều cao bụng dầm dọc cụt tại mặt cắt bên dưới tà vẹt gần dầm ngang nhất (m) d - Chiều dày tấm bản thẳng đứng của dầm dọc cụt (m) 7.3.9.3. Đẳng cấp của dầm dọc cụt theo cường độ của bản cá trên về liên kết (5 2 ) Trong đó: F p - Diện tích tính toán mặt cắt thu hẹp của bản cá F th hoặc diện tích tính toán tính đổi của các đinh tán liên kết" nửa b ả n c á ” F 0 (m 2 ), trong Công thức (52) sẽ lấy giá tr ị nào nhỏ hơn 7.3.9.4. Đẳng cấp của liên kết n ố i dầm dọc cụt với dầm ngang khi có b ả n cá trên ( theo cường độ của đinh tán nối với bụng d ầ m ngang) (5 3 ) Trong đó: F 0 - Diện tích tính toán t í nh đổi của các đinh tán liên kết thép góc nối với dầm ngang (m 2 ) (Điều 7.1.5.2) 7.3.9. 5. Đẳng cấp của liên kết nối dầm dọc cụt v ới dầm ngang khi không có bản cá tr ê n (theo cường độ của đinh tán nối với bụng dầm ngang) - Khi tính v ề cường độ: (5 4 ) - Khi tính về mỏi: (5 5 ) Trong đó: F 0 - Diện tích tính toán tính đ ổ i của đinh tán chịu dứt đầu đinh (chịu nhổ), cm 2 , được tính theo điều 7.1.5. h k - Khoảng cách giữa các đinh tán biên trong dầm ngang trong phạm vi chiều cao dầm dọc cụt, cm. q - Hệ số chuyển đổi (Phụ lục D) khi l =0. 7.3.9.6. Đẳng cấp của dầm dọc cụt theo cường độ đinh tán ở bụng dầm - Khi có b ả n cá trên: (5 6 ) - Khi không có bản cá trên: (5 7 ) Trong đó: F 0 - Diện tích tính toán t í nh đổi của đinh t á n trong b ả n thẳng đứng c ủ a dầm dọc cụt, l ấ y tùy theo sự làm việc của đinh tán chịu cắt 2 mặt hay chịu ép d ậ p (m 2 ) (Điều 7.1.5) h ’ k - Kho ả ng cách giữa các đinh tán biên trong bụng dầm dọc cụt (m) 7.3.9.7. Đẳng cấp của dầm dọc cụt đã xác định được theo các Công thức (50) đ ế n (57) được so sánh v ớ i đẳng c ấ p của tải trọng K 0 = 0,15 P 0 ( 1 + m 0 ) (58) Trong đó: P 0 - Tải trọng do trục nặng nhất của đoàn tàu đè lên ray (T) (1 + m 0 ) - H ệ số xung kích của tải trọng đó được t í nh với l = 0. 7.3.10. Đi ề u kiện tính toán liên kết dầm dọc với dầm ngang a) Theo cường độ đinh tán liên kết thép góc với dầm dọc (nếu dùng bu lông thường hoặc bu l ô ng cường độ cao th ì cũng tính toán như đối với đinh tán c ó xét đến diện t í ch tính toán tính đổi tương đương của bu lông) b) Theo cường độ đinh tán nối thép góc với dầm ngang. c) Theo độ m ỏ i của đinh tán nối thép góc với dầm ngang khi không có bản cá. d) Theo cường độ và độ m ỏ i của b ả n cá và theo cường độ của liên kết của bản cá. Các công thức để tính toán liên kết dầm dọc với dầm ngang có xét đến t í nh l iên tục của dầm dọc, độ đàn hồi thẳng đứng của dầm ngang, độ biến dạng đàn hồi của góc liên kết và độ d ã n dài của thanh treo. Mối nối các dầm dọc kiểu đặt chồng lên trên các dầm ngang, theo kiểu liên kết mặt bích được tính toán cũng giống như đối với liên kết dầm dọc với dầm ngang đặc. Các liên kết đinh tán cũ, đã được tăng cường bằng các bu lông cường độ cao, được tính toán có xét đến các chỉ dẫn bổ sung của Điều 7.1.5. Đẳng cấp theo liên kết dầm dọc với dầm ngang và đẳng cấp tương đương của tải trọng tr o ng mọi trường hợp, ngoài các trường hợp nói dưới đây, được tính v ớ i l = d và a = 0. 7.3.10.1. Khi có cả bản cá trên và bản cá dưới hoạt tải cho phép (T/m) - Theo cường độ của đinh tán liên kết thép góc với dầm dọc: ( 59 ) Trong đó: W k = W p = d /2 - Diện tích đường ảnh hưởng lực cắt ở mặt cắt gối của dầm dọc. m - Hệ số điều kiện làm việc. F 0 = n 3 / m 0 - Diện tích tính toán tính đổi của đinh tán theo cắt hai mặt hoặc ép dập (m 2 ). Số lượng đinh tán n 3 có kể đến mọi liên kết thép góc nối vào bụng dầm dọc (nếu có ghế băng th ì k ể đến các đinh liên kết các b ả n bụng của n ó ) m 0 - Hệ số lấy theo Phụ lục B . - Theo cường độ của các đinh tán liên kết nối thép góc với dầm ngang Khi nó vẫn t í nh theo Công thức (59) cho đinh chịu cắt 1 mặt hoặc chịu ép dập ở các lỗ đinh trong bụng dầm ngang. Diện tích tính toán tính đổi của các đinh tán sẽ lấy như sau (m 2 ) (60) Trong đó: n 3 - Số lượng đinh tán trong bụng dầm ngang. m 0 - Hệ số xác định theo Phụ lục B, tương ứng với điều kiện cắt một mặt hoặc ép dập tùy theo đường kính đinh và chiều dày bụng dầm ngang. Trong các tính toán về ép dập, diện tích đường ảnh hưởng lực cắt đo bằng đơn vị m, là W k = W p = d; (d - chiều d à i khoang của dầm dọc). Đẳng cấp theo liên kết của dầm dọc với d ầ m ngang t heo điều kiện ép dập ở lỗ đinh trong bụng dầm ngang và đẳng cấp tương ứng của tải trọng được tính khi: l = 2 d v à a = 0,5 - Theo cường độ của mặt cắt bản cá hoặc của liên kết của bản cá: ( 61 ) Trong đó: W k = W p - Diện tích đường ảnh hưởng mô men uốn mặt cắt gối dầm dọc (m 2 ) như = d và a = 0,5 , W k = W p = 0,075d 2 m H m H - Hệ số xét tính liên tục của dầm dọc và độ đàn hồi của mặt cắt gối của dầm dọc, lấy theo Phụ lục I. m - Hệ số điều kiện làm việc, lấy theo điều 6.10.2 tùy theo sự c ó mặt và số lượng các chỗ cắt đứt dầm dọc. F c - Diện tích mặt cắt thu hẹp của bản cá F th hoặc diện tích tính toán tính đổi của các đinh tán trong nửa bản cá F 0 (Điều 7.1.5) lấy trị số nào nhỏ hơn (m 2 ) h p - Khoảng cách giữa các trọng tâm của bản c á (m) - Theo độ mỏi của bản cá: ( 62 ) Trong đó : W k = W p h p - Có ý nghĩa như đã giải thích Công thức (61) q - Hệ số, xét sự giảm tác động xung kích của đoàn tàu khi tính toán về m ỏ i ( xem Phụ lục D) : m = 1 - Hệ số điều kiện làm việc: g B - Hệ số giảm cường độ tính toán cơ bản khi tính toán về mỏi (Phụ lục F) F - Diện tích thu hẹp mặt cắt b ả n cá (m 2 ) p ’ = S p i - Tĩnh tải khi tính toán về mỏi ( T/m đường) p i - Cường độ của mỗi tĩnh tải. Các trị số e k , n k , R, e p và p trong các công thức (59), (60), (61) như trong công thức (14). 7.3.10.2. Khi ch ỉ có bản cá trên, hoạt tải cho phép được tính nh ư sau: - Theo cường độ của đinh nối thép góc liên kết với dầm dọc: (63) Trong đó: m 1 - Hệ số xét ảnh hưởng của mô men uốn tại mặt cắt gối dầm, được xác định theo Bảng 10 tùy theo các tham số n 3 và h 3 Nếu không có vai kê trong liên kết dầm dọc với dầm ngang th ì : (64) Nếu có vai kê th ì : (65) Trong đó: h 3 - Khoảng cách giữa các đinh tán ngoài cùng trong phạm vi chiều cao dầm dọc (m) m H - Hệ số xét tính liên tục của dầm dọc và độ đàn hồi của các mặt cắt gối của nó (lấy theo Phụ lục I) n 3 - Số lượng t ổ ng cộng các đinh tán trong bụng dầm dọc và bụng gh ế băng n ’ 3 - Số đinh tán trong bụng của riêng dầm dọc Các ký hiệu còn tại như trong Công thức (59) - Theo cường độ của đinh tán T í nh theo Công thức (59) có xét đến m ỏ i chỉ dẫn của điều 7.3.10.1 - Theo cường độ của mặt cắt bản cá hoặc của l iên kết bản cá: (66) B ả ng 10. Các hệ số m 1 phụ thuộc n 3 và h 3 n 3 h 3 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 4 0,96 0,94 0,93 0,91 0,89 0,86 5 0,93 0,91 0,89 0,84 0,78 0,73 6 0,90 0,89 0,83 0,77 0,70 0,65 7 0,90 0,86 0 , 78 0,71 0,66 0,61 8 0,89 0,82 0 , 74 0,68 0,62 0,57 9 0,88 0,79 0,71 0,65 0,60 0,55 10 0 , 86 0,77 0,69 0,63 0,58 0,53 11 0,84 0,75 0,68 0,61 0,56 0,52 12 0,83 0,74 0,66 0 , 60 0,55 0,51 13 0,81 0,72 0,65 0,59 0,54 0,50 ≥ 14 0,80 0,71 0,64 0,58 0,53 0,49 Trong đó: h - Chiều cao dầm dọc (m) Các ký hiệu khác như ở các Công thức của điều 7.3.10.1 - Theo độ m ỏ i b ả n cá: (67) Trong đó: W k và W p xem Công thức (62) Các ký hiệu khác như ở các Công thức của điều 7.3.10.1 7.3.10.3. Khi không có bản cá, hoạt tải cho phép (T/m) được tính nh ư sau: - Theo cường độ đinh tán liên kết thép góc nối với dầm dọc: (68) Trong đó: m 1 - Hệ số được xác định tùy theo lượng đinh tán n 3 , liên kết thép góc nối với dầm dọc và trị số h 3 đã được tính theo Công thức (64) hoặc (65) Trong trường hợp liên kết các thép góc cánh trên và thép góc cánh dưới bằng cách tán với thép góc nối th ì hệ số m 1 được xác đ ị nh theo Bảng 11 (số ngoài d ấ u ngoặc), còn nếu không c ó các liên kết như vậy thì lấy m 1 theo Bảng 11 (số bên trong dấu ngoặc) Các ký hiệu khá c như trong Công thức (63) - Theo cường độ của các đinh tán liên kết thép góc nối với dầm ngang (trong trường hợp nếu bản cánh trên của các dầm ngang và các dầm dọc nằm trên cùng một cao độ) (69) Trong đó: W k = W p - Diện tích đường ảnh hưởng mô men uốn tại mặt cắt gối dầm dọc ( m 2 ) được tính th e o (61) m 2 - Hệ số, phụ thuộc vào số lượng đinh n ’ 3 trong bụng dầm ngang, nằm trong phạm vi chiều cao dầm dọc (Bảng 12) F 0 = - Diện tích tính toán, tính đổi của đinh tán chịu nhổ (dứt đầu) liên kết thép góc nối với dầm ngang (m 2 ) (Phụ lục B) n ’ 3 - S ố đinh tán ở bụng dầm ngang, nằm trong phạm vi chiều cao dầm dọc m 0 ( p ) - Hệ số (Lấy theo Phụ lục B) h 3 - Khoảng cách các đinh ngoài cùng ở dầm ngang trong phạm vi chiều cao dầm dọc (m). Các đinh tán ở bụng dầm ngang và chịu nhổ đầu (dứt đứt) (khi không c ó b ả n cá) không cần kiểm toán về ép d ập. Bảng 11. Hệ số m 1 (trong Công thức 7-68) n 3 h 3 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4 0,97 (0,93) 0,95 (0,88) 0,92 (0,77) 0,89 (0,67) 0,82 (0,59) 5 0,96 (0,92) 0,93 (0,83) 0,90 (0,71) 0,83 (0,61) 0,74 (0,54) 6 0,95 (0,90) 0,91 (0,80) 0,87 (0,67) 0,76 (0,58) 0,68 (0,51) 7 0,93 (0,90) 0,89 (0,77) 0,79 (0,64) 0,69 (0,55) 0,61 (0,49) 8 0,92 (0,89) 0,87 (0,74) 0,74 (0,62) 0,64 (0,53) 0,56 (0,47) 9 0,91 (0,88) 0,82 (0,73) 0,70 (0,61) 0,60 (0,52) 0,53 (0,45) ≥ 10 0,90 (0,93) 0,79 (0,72) 0,66 (0,60) 0,57 (0,51) 0,50 (0,40) n 3 = số lượng đinh tán ở bụng dầm dọc - Theo độ m ỏ i của đinh tán liên kết thép góc n ố i với dầm ngang (trong trường hợp nếu bản cánh trên của dầm dọc và của dầm ngang nằm cùng cao độ) (70) Trong đ ó : q - Hệ số, xét sự giảm tác động xung kích đoàn tàu khi tính toán về mỏi (Phụ lục D) 0,5 - Hệ số giảm cường độ tính toán cơ bản, khi tính toán về m ỏ i của đinh tán chịu nhổ đầu. p ’ = S p i - Tĩnh tải khi tính toán về m ỏ i (T/m) - cường độ tĩnh tải thứ i. Các ký hiệu khác t rong (70) như trong Công thức (69) B ả ng 12. Các hệ số m 2 (trong Công thức 7-51) n ’ 3 8 10 12 14 16 ≥ 18 m ’ 3 0,35 0,31 0,29 0,27 0,26 0,25 n ’ 3 là số lượng đinh tán Nếu trong phạm vi chiều cao dầm dọc có một hàng đinh tán nằm ngang ph í a trên liên kết thép góc nối bị thay thế hoàn toàn bằng bu lông cường độ cao th ì trong Công thức (4-51) lấy: (71) Trong đó: m 0 ( p ) - Hệ số lấy theo Phụ lục B. n b - Số bu lông cường độ cao nói trên. Trong trường hợp m ố i nối mà mặt trên dầm dọc thấp dưới mặt trên dầm ngang, ngoài các đinh tán trong bụng dầm ngang trong phạm vi chiều cao dầm dọc thì trong các Công thức (69) và ( 70 ) xét thêm các đinh tán trong một hàng đinh nằm ngang trong thép góc nối ở bên trên dầm dọc. Khi xác định hệ số m 2 không được xét h à ng đinh này. 7.3.11. Tính toán liên kết dầm ngang v ớ i dàn chủ Hình 5. Cấu tạo liên kết dầm ngang với dàn chủ A. B ả n n ố i chắp; B. B ả n nối hình thang; C. Có bản n ố i tam giác Các đinh tán được xét đến trong tính toán liên kết nối dầm ngang vào dầm chủ được ký hiệu như trên hình vẽ là (+) và ( -- ) 7.3.11.1. Nếu m ối nối cấu tạo như Hình 5.A (72) Trong đó: W k = W p - Diện tích đường ảnh hưởng của lực cắt trong mặt cắt dầm ngang, nằm trên đoạn giữa dầm dọc và dàn chủ (m 2 ) ( điều 7.3.8) m=1 - Hệ số điều kiện l à m việc. F 0 = - Diện tích tính toán t í nh đổi của các đ i nh tán n 3 chịu cắt hoặc chịu ép mặt dùng để liên kết b ả n nối đầu dầm ngang với cả hai nhánh của thanh đứng của dàn chủ (m 2 ). Hệ số m 0 được lấy theo Phụ lục B. Các ký hiệu khác trong Công thức (72) cũng giống như trong Công thức (14) và (15) Ngoài ra cần ki ể m toán cường độ mối nối bản nối đầu dầm ngang với t ấ m thẳng đứng của dầm ngang theo chỉ dẫn của điều 7.2 và 7.3 với Công thức (14) khi m = 1,0 7.3.11.2. Nếu mối nối cấu tạo nh ư Hình 5.B Khi trong m ố i nối dầm ngang v à o dàn chủ có các thép góc nối và bản hẫng thẳng đứng như Hình 5.b th ì tính toán như Công thức (72) với hệ số m = 1,0. Khi xác định diện tích tính toán tính đ ổ i F 0 được phép xét đến các đinh tán liên kết thép góc nối với dàn chủ (không kể các đinh tán trong phạm vi chiều cao thanh biên của dàn) hoặc nối với dầm ngang (không k ể các đinh tán trong phạm vi chiều cao bản nối h ẫ ng thẳng đứng nói tr ê n). Trong các tính toán sẽ l ấ y trị số F 0 nào nhỏ hơn. 7.3.11.3. Nếu mối n ố i c ấ u tạo nh ư Hình vẽ 5.C Khi c ó bản tam giác tăng cường như tr ê n Hình 5. c , cũng như khi liên kết dầm ngang b ằ ng các thép góc đặt ch ỉ trong phạm vi chiều cao dầm ngang th ì tính toán theo Công thức (72), hệ số điều kiện làm việc m = 0,85. Diện t í ch làm việc t í nh đ ổ i của đinh tán cũng được xác định giống như trường hợp có bản nối hẫng ở Hình 5.b. Các trị số của e k , n k , R , e p và p trong Công thức (72) như trong Công thức (14), hay xem điều 7.3.2.2 7.4. Dàn chủ kết cấu nhịp c ầ u đường s ắ t đường đơn trên đoạn tuyến thẳng 7.4.1. Các chỉ dẫn chung tính dàn chủ 7.4.1.1. Năng lực chịu tải của các cấu kiện dàn chủ được xác định tại các mặt cắt của chúng theo điều kiện về cường độ và độ m ỏ i, còn đối với các mối nối và các liên kết th ì chỉ theo điều kiện cường độ. Ngoài ra các cấu kiện chịu nén còn cần được phân đẳng cấp theo điều kiện ổn định. Bản nút được kiểm toán về cường độ chịu xé rách, cường độ uốn và chịu kéo lệch t â m. Các tính toán cần xét với tĩnh t ả i và hoạt tải thẳng đứng của đoàn tàu. Khi xác định năng lực chịu tải của các thanh biên dàn (nếu nhịp dài hơn 55 m) và của các cột cổng cầu (bất kể nhịp dài bao nhiêu), th ì còn phải xét đến tải trọng gió ngang, lực hãm xe (Lực hãm xe ch ỉ tính đối với các thanh biên chịu tải) với các hệ số tổ hợp tải trọng tương ứng. Kh ô ng xét áp lực gió và hãm xe trong các tính toán về m ỏ i 7.4.1.2. Hoạt tải cho phép (T/m) đối với các cấu kiện dàn chủ khi tính toán dưới tác động của t ổ hợp tải trọng gồm các tải trọng nằm ngang (lực gió, lực hãm xe), tĩnh tải và hoạt tải thẳng đứng của đoàn tàu được xác định theo công thức sau: - Về cường độ: (73) - Về ổn định: (74) Trong các công thức trên: e k , e p , e hbs - Hệ số phân ph ố i ngang của hoạt tải thẳng đứng của đoàn tàu , tĩnh t ả i hoặc hoạt tải b ổ sung (ô tô, người) cho một dàn chủ phải chịu n k , n n , n hb s - Các hệ số tải trọng đối với tải trọng thẳng đứng đoàn tàu, tải trọng gió và hoạt tải bổ sung (ô tô, người). W k , W p , W hbs - Lần lượt là diện tích đường ảnh hưởng lực dọc trục đối với hoạt tải, tĩnh t ả i và hoạt tải bổ sung của thanh đang xét. m - Hệ số điều kiện làm việc. R - Cường độ tính toán cơ bản của thép các cấu kiện chịu kéo, nén, uốn, được nêu ở điều 7.2.1 (T/m 2 ) G - Diện tích tính toán của cấu kiện (m 2 ) (Điều 7.1.5 và 7.4.2) p = S n pi p i - T ĩ nh tải dùng khi tính toán về cường độ và độ ổn định (T/m) p ’ = S n p ’i p’ i - Hoạt tải bổ sung dùng khi tính toán về cường độ và độ ổn định (T/m) Trong đó: p i - Cường độ của tĩnh tải tiêu chuẩn thứ i được tính theo điều 5 (T/m đường) n pi - Hệ số tải trọng của tĩnh tải thứ i. j - Hệ số uốn dọc (Phụ lục E) q - Hệ số, xét đến sự giảm tác động xung kích đoàn tàu khi tính toán về m ỏ i (Phụ lục D) g - Hệ số giảm cường độ tính toán cơ bản khi tính toán về mỏi (Phụ lục F) p’ = S p ’ i - T ổ ng các cường độ tĩnh tải tiêu chuẩn, dùng khi tính toán về m ỏ i (T/m) h k , h n - Các hệ số tổng hợp đối với hoạt tải thẳng đứng và tải trọng gió (Điều 6.10) x T - Hệ số xét ảnh hưởng của tải trọng h ã m đến thanh đang xét của biên chịu tải của dàn. S V - Ứng dụng lực dọc trục trong thanh biên được xét của dàn do tải trọng gió tiêu chuẩn (T) 7.4.1.3. Kh i tính toán biên không đặt tải thì trong Công thức (73) v à (74) lấy x T = 0. Trong các công thức (73), (74) phải l ấ y giá trị tuyệt đối W k , W p và S V . Dấu tr ừ (-) trong (73) và (74) được lấy khi mà W k , W p cùng dấu, còn dấu cộng (+) được lấy khi chúng khác dấu nhau. Quy t ắ c đặt tải lên đường ảnh hưởng đã được nêu trong Phụ lục J. Hệ số xét ảnh hưởng của lực hãm trong thanh thuộc biên có đặt tải của dàn: (75) Trong đó: h T - Hệ số tổ hợp với lực hãm xe (Điều 6.10.1) L T = I - a i hoặc L T = I - b i - Chiều dài đoạn mặt cầu truyền lực hãm đến thanh đang xét của biên có đặt tải của dàn, (m) l - Chiều dài nhịp tính toán của kết cấu nhịp (m) a i , b i - Các tham số lấy theo Phụ lục tùy thuộc vào cấu tạo mặt cầu (1+ m ) - Hệ số xung kích đối với tỉnh trọng ti ê u chuẩn 7.4.1.4. Ứng dụng dọc trục trong thanh biên đang xét của dàn tự do tải trọng gió tiêu chuẩn S v (T) được xác định theo các Công thức sau - Đối với thanh biên trên và thanh biên dưới của kết cấu nhịp c ó đường xe chạy trên và đối với thanh biên trên và thanh biên dư ớ i của kết cấu nhịp có đường xe chạy dưới khi cổng cầu đặt thẳng đứng, cũng như đối với thanh biên trên của kết cấu nhịp có đường xe chạy dưới khi cổng cầu đặt nghiêng: (76) - Đối với thanh biên dưới của kết cấu nhịp co đường xe chạy dưới và cổng cầu đặt nghiêng (77) Trong đó: - Cường độ rải dọc tiêu chuẩn của tải trọng gió lên biên có đặt tải hoặc biên không đặt tải của dàn (T/m) (Điều 6.6.2) Ghi chú: Được phép ch ỉ xác định chỉ số T trong thanh mạ đối với nửa dàn từ gối cố định đến giữa nhịp, sau đó dùng trị số T này cho các thanh tương ứng của nửa dàn còn lại a V - Khoảng cách từ đầu trái của dàn gió đến n ú t biên bên phải của thanh biên đang xét của dàn ( m) l V - Nhịp tính toán của dàn gió trên và dàn gió dưới, bằng khoảng cách giữa các nút trên hoặc các nút dưới của các khung cổng cầu (m) B - Khoảng cách giữa các tim các dàn chủ (m) a 0 - Góc nghiêng của thanh mà đang xét so với đường nằm ngang (độ) D S V - Lực dọc trục thanh biên dàn do th à nh phần nằm ngang của nội lực do gió trong thanh xiên của cổng cầu (T) D S n = S V ( H) cos a ’ 0 (78) Trong đó: S V ( H ) - Nội lực dọc trong chân xiên của cổng cầu do tải trọng gi ó (T) được xác định theo Công thức 7-93 a ’ 0 - Góc nghiêng của thanh cổng cầu với đường nằm ngang (độ) 7.4.2. Diện tích mặt cắt tính toán của các cấu kiện Diện tích tính toán G của các cấu kiện chịu kéo, khi được t í nh về cường độ, l ấ y bằng diện tích mặt cắt ngang thu hẹp G = F 0 = F th . Diện tích thu hẹp của cấu kiện xác định theo điều 7.1.5. Diện tích tính toán của mối nối hay của liên kết các c ấ u kiện xác định theo chỉ dẫn của điều 7.1.5. Diện tích tính toán của bản nút chịu xé rách hoặc chịu đâm thủng (khi tiếp xúc tương ứng với các cấu kiện chịu nén) lấy bằng diện tích mặt cắt theo đường xé rách ngắn nhất. Đối với các đoạn đường xé rách theo hướng góc a so với hướng tác động của lực th ì phải nhân với hệ số giảm diện tích chống xé rách (theo Phụ lục L) 7.4.3. Độ mảnh các thanh - Đối với các thanh mặt cắt đặc - xét trong cả hai mặt phẳng: đối với thanh mặt cắt tổ hợp thì khi chịu uốn trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng của bản giằng, các bản khoét lỗ hoặc của thanh giằng, độ mảnh tính theo công thức: l 0 = I 0 / r (79) Trong đó: I 0 - Chiều dài tự do thanh (m) r - Bán kính quán t í nh mặt cắt đối với trục vuông góc với mặt phẳng uốn (m) - Đối với các thanh mặt cắt tổ hợp khi chịu uốn trong mặt phẳng song song với bản khoét lỗ, thanh giằng hoặc với bản giằng, th ì lấy b ằ ng độ mảnh tính đổi l td theo công thức: + Nếu có bản thanh giằng hay bản khoét lỗ: (80) + Nếu có thanh giằng: (81) Nhưng không nhỏ hơn (82) Trong đó: l 0 - Độ mảnh của toàn thanh dàn trong mặt phẳng bản giằng, bản khoét lỗ hay thanh giằng (như thanh mặt cắt đặc) l B - Độ mảnh của nhánh (chiều d à i tự do l B của nhánh lấy là cự ly giữa các đinh ngoài cùng của bản giằng, cự ly trống giữa các bản giằng được hàn, 80% chiều dài của lỗ của bản khoét lỗ hoặc chi ề u dài khoang của thanh giằng). Bán kính quán tính của nhánh được xác định đối với trục vuông góc với mặt phẳng của bản giằng hoặc của thanh giằng. F p - Diện tích nguyên của mặt cắt ngang c ả thanh dài (m 2 ) F d - Diện tích nguyên mặt cắt ngang của mọi thanh giằng chéo, có mặt trong một một mặt cắt ngang của thanh dàn (m 2 ) b d - Hệ số, phản ánh ảnh hưởng độ cứng thanh giằng chéo, nếu thanh giằng bằng thép góc hoặc thép bản th ì b d = 1,8; n ế u thanh giằng bằng thép bản thì b d = 0,4. q - Hệ số phụ thuộc độ mảnh cấu kiện. Đối với cấu kiện có độ mảnh l 0 ≤ 100, l ấ y q = 0,3/ l 0 ; khi l 0 > 100 lấy q = 30/ Độ mảnh của thanh bất kỳ chịu kéo hoặc chịu nén, phải x ác định c ó xét đến mọi thành phần của mặt cắt. Ví dụ, khi t í nh diện tích, mô men quán tính và bán kính quán tính mặt cắt ngang thanh phải xét chiều dày tương đương của các bản khoét lỗ hoặc của các bản giằng d td như sau: + Đối với bản khoét lỗ rộng a, dài I và dày d thì: (80) F = al - Diện tích bản, không trừ lỗ khoét (m 2 ) F lỗ - Diện tích l ỗ khoét (m 2 ) + Đối với các bản giằng c ó độ dày d b và dài l b : (84) Trong đó: S I b - Chiều dài tổng cộng của các bản giằng theo chiều dài cấu kiện (m) l c - Chiều dài hình học của cấu kiện (m) 7.4.4. Chiều dài tự do l 0 của các thanh 7.4.4.1. Chiều dài tự do thanh biên dàn trong mặt phẳng dàn Chiều dài tự do thanh biên dàn trong mặt phẳng dàn được l ấy bằng khoảng cách giữa các tâm nút d à n hai đ ầ u thanh. Chiều dài tự do ngo à i mặt phẳng dàn của thanh biên dàn ( khi có giằng liên kết trong mặt phẳng của các thanh biên dàn đang xét) lấy bằng chiều d ài khoang của hệ giằng liên kết đó 7.4.4.2. Chiều dài tự do thanh xiên ở gối và thanh đứng ở gối dàn Chiều dài tự d o thanh xiên ở gối và thanh đứng ở gối dàn được xác định giống như đối với các thanh biên dàn. Đối với các phần thanh xiên và thanh đứng nói trên là thành phần của cổng cầu thì chiều d à i tự do ngoài mặt phẳng dàn được xác định theo điều 7.4.9. Chiều d à i tự do của các thanh bụng khác của dàn tam giác, dàn thanh bụng chéo hoặc nửa chéo lấy như sau: - Ở trong mặt phẳng d àn - Lấy bằng khoảng cách giữa các tâm của liên kết thanh với bản nút hay với thanh biên dàn. - Ở ngoài mặt phẳng dàn - lấy bằng khoảng cách giữa các tâm nút dàn hai đầu thanh hoặc bằng phần lớn nhất của khoảng cách này nếu chiều dài toàn bộ cấu kiện được phân chia ra bởi các hệ giằng liên kết ngang. Đối với thanh đứng của hệ dàn nửa chéo... nếu không c ó hệ liên kết ngang th ì l ấy l 0 = 0,75 I’ 0 (với I’ 0 là chiều d à i cấu kiện giữa các t â m nút dàn hai đầu thanh) (m) Chiều d à i tự do thanh trong loại dàn thanh bụng phức hợp lấy bằng: - Khi uốn trong mặt phẳng dàn, lấy b ằ ng khoảng cách giữa các tâm giao nhau hoặc khoảng cách giữa tâm của liên kết với thanh biên và tâm giao nhau gần đó nhất. - Khi uốn ngoài mặt phẳng dàn: I 0 = x ’ 0 T 0 ’ (85) Hệ số x ’ 0 tìm ra bằng cách tra biểu đồ (phụ lục M) tùy theo số lượng điểm giao nhau và độ cứng của các thanh (El) giao nhau với thanh đang được xét. Nếu độ cứng của thanh ngược chiều chịu kéo ≥ 0, 75 độ cứng của thanh nén đang xét thì dùng biểu đồ d ành cho điểm giao nhau với thanh phẳng. Nếu thanh cứng ngược chiều kéo giao nhau với thanh đang xét mà có bản nút tại vị trí điểm giao và độ cứng b ả n nút này nhỏ hơn 75 lần so với độ cứng của thanh chịu nén được xét thì chỗ giao nhau đó được coi như giao nhau với thanh thẳng. Sự giao nhau của hai thanh chịu nén cũng như của thanh không chịu lực với thanh chịu nén chỉ làm gi ả m được chiều dài tự do trong trong mặt phẳng dàn. Đối với các thanh bụng của dàn nhi ề u thanh chéo và thanh mạ mặt cắt 2 sườn, các thanh đứng liên kết thanh gi ằ ng, còn thanh chéo thì không, chiều dài tự do của thanh chéo l 0 lấy bằng đoạn giữa hai thanh đứng hoặc giữa ha i thanh đứng và thanh mạ của dàn. Khi xác định chiều dài tự do của thanh đứng cứng có thanh giằng th ì không kể đến điểm giao nhau với các thanh mềm không có thanh giằng. Chiều dài tự do của các thanh xác đ ị nh theo Công thức (85) không được nhỏ hơn chiều dài tự do của nó khi u ố n trong mặt phẳng dàn. Đối với dàn thanh bụng phức tạp với các thanh chéo phẳng và các thanh đứng cứng th ì hệ số x ’ 0 lấy theo đồ thị của Phụ lục N tùy theo tỷ số giữa chiều cao tính toán của d àn với khoảng cách giữa các thanh đứng, không ph ụ thuộc vào việc đặt thanh đứng khi lắp ráp hoặc khi tăng cường kết cấu nhịp 7.4.4.3. Chiều dài tự do thanh biên nén của dàn (bản cánh nén của dầm) Chiều dài tự do thanh biên nén của dàn (bản cánh nén của dầm) trong kết cấu nhịp kiểu h ở , ở ngoài mặt phẳng dàn là: I 0 = n 0 I (86) Trong đó: I - Chiều dài biên hở chịu nén của dàn, d ầ m (m) n 0 - Hệ số (Bàng 13) phụ thuộc vào tham số x 0 (87) Trong đó: d - Chiều dài khoang (m) E - Mô đun đàn hồi (T/m 2 ) I - Mô men quán tính của thanh biên chịu nén (trị số trung bình theo chiều dài) đối với trục thẳng đứng (m 4 ) D - Chuyển vị nằm ngang lớn nhất (m) của nút trên của nửa khung mềm nhất không ở trên gối, do lực nằm ngang P = 1 (T) đặt tại nút đó: - Đối với dàn c ó thanh đứng thanh t reo hoặc khi tính toán với bản cánh nén của dầm (88) - Đối với dàn không có thanh đứng thanh treo Trong đó: h c - Chiều cao cột (hay sườn tăng cường đứng của dầm) bằng khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt của thanh biên chịu nén đến đ ỉ nh dầm ngang (m). B - Khoảng cách giữa các tim dàn chủ (dầm chủ) (m) l c - Mô men quán tính mặt cắt cột (hay sườn cứng của dầm), đối với uốn vuông góc mặt ph ẳ ng dàn chủ (giá trị trung bình theo chiều cao) (m 4 ) l x - Mô men quán tính mặt cắt thanh xiên (thanh chéo) tương ứng vị trí xét, đối với uốn vuông góc mặt phẳng dàn chủ (giá trị trung bình theo chiều cao) (m 4 ) l, I n - Mô men quán tính mặt cắt dầm ngang (m 4 ) Hệ s ố v 0 tùy thuộc vào x 0 đối với dàn (dầm) c ó biên song song được nêu trong Bảng 13. Nếu biên trên của dà n có dạng đường gãy khúc th ì v 0 phải được xác định đối với nửa khung nằm ở giữa nhịp, và thay cho nhịp tính toán của dàn (dầm) phải lấy I bằng chiều dài toàn bộ của biên ch ị u nén 7.4.4.4. Chiều d à i tự do của cột kết cấu nhịp dàn h ở Chiều d à i tự do của cột kết cấu nhịp dàn h ở l 0 khi uốn trong mặt phẳng dàn lấy bằng chiều dài hình học cột, còn khi u ố n ngoài mặt phẳng dàn th ì lấy gấp đôi chiều dài của nó. B ả ng 13. Hệ số v 0 x 0 0 1 5 10 15 30 60 n 0 0,662 0,524 0,433 0,396 0,353 0,321 x 0 100 150 200 300 500 ≥ 1000 n 0 0,290 0,268 0,246 0,225 0,204 0,174 Ghi chú: Với các giá trị trung gian của x 0 và n 0 thì lấy theo nội suy 7.4.5. Tính toán thanh biên trên của dàn khi có tà vẹt đặt trực tiếp 7.4.5.1. Hoạt tải cho phép (T/m) đối với các thanh biên trên Hoạt tải cho phép (T/m) đối với các thanh biên trên (chịu nén) của dàn có tà vẹt đặt trực tiếp lên chúng được tính như sau: (Tác động của gió và lực hãm tàu không xét trong trường hợp này, cũng không tính toán về m ỏ i) - Khi tính về cường độ: (89) g - Hệ số, xét ảnh hưởng uốn cục bộ (90) Trong đó: k ’ - Tải trọng tương đương do đoàn tàu theo sơ đồ T1 (Phụ lục A) đối với đường ảnh hưởng dài bằng chiều dài của khoang đang xét ( l = d, a = a 0 /d), có đ ỉ nh ở tại mặt cắt của thanh biên (T/m) n ’ k , n k - Các hệ số tải trọng đối với tải trọng thẳng đứng do đoàn tàu tương ứng khi l = d và l = 1 (1 + m ) ’ và (1 + m ) - Các hệ số xung kích đối với tải trọng chuẩn khi l = d và l = 1 F th - Diện tích thu hẹp mặt cắt ngang thanh biên dàn ở mặt cắt được xét trong khoang dàn (m 2 ) k - Tải trọng tương đương đoàn tàu theo sơ đồ T1 (Phụ lục A) đối với đường ảnh hưởng của ứng lực nén trong khoang được xét của thanh biên ( l = I, a = a 0 /l) (T/m) W k = W p - Diện tích đường ảnh hưởng ứng lực dọc trong cấu kiện biên d à n (m) c = 1,05 - Hệ số điều ch ỉ nh, có ý nghĩa như theo điều 7.3.2.2. W th - Mô men kháng u ố n của mặt cắt thu hẹp của thanh biên tại mặt cắt đang xét của khoang dàn (được l ấ y đối với thớ chịu nén bên trên) (m 3 ) - Khi tính về ổn định: (91) Khi l x > l y Hoặc (92) Khi l x ≤ l y Trong đó: (93) j - Hệ số uốn dọc (xem Phụ lục E) i I - Độ lệch tâm t ương đối tính đ ổ i trong mặt phẳng dàn (94) r = - Bán kính l õ i đo theo hướng ngược với hướng của độ lệch tâm (m). (Xem phụ lục E) l x - Độ mảnh cấu kiện thanh biên dàn trong mặt phẳng dàn l y - Độ mảnh thanh biên ngoài mặt phẳng dàn. Trong Công thức để xác định j 2 lấy trị số ngoài mặt phẳng dàn, còn giá trị i I lấy trong mặt phẳng dàn. Các ký hiệu khác cũng như trong Công thức (74) 7.4.5 .2. Đẳng c ấ p để tính toán năng lực chịu tải của các thanh biên trên của dàn chủ khi có tà vẹt đặt trực tiếp lên được xác định theo điều 7.1.6 khi l = I và l = a 0 / l . 7.4.5.3. Nếu đẳng cấp của thanh đã t ì m đ ược theo hoạt tải cho phép đư ợ c tính theo Công thức (89), (91) hay (92) t ỏ ra là không đ ủ thì nên xác định tải trọng cho phép theo phương pháp mô men lõi được nêu trong Phụ lục O 7.4.6. Tính thanh chịu nén theo cư ờ ng độ của bản giằng hay thanh giằng 7.4.6.1. Năng lực chịu tải của thanh dàn chịu nén theo điều kiện cường độ của bản giằng hoặc các thanh giằng được kiểm toán đối với trường hợp mặt cắt ghép hình hộp hoặc hình H, gồm các nhánh được nối ghép với nhau trên suốt chiều dài bằng một hoặc hai mặt phẳng thanh giàn hoặc bản giằng Thanh tổ hợp, gồm 4 thép góc nhánh, được kiểm toán như cấu kiện g ồ m 2 thanh, tính toán được thực hiện hai lần, theo từng đôi thanh gi ằ ng ( bản giằng) được bố trí trong các mặt phẳng song song. Các thanh giằng, bản gi ằ ng h ì nh H (có b ả n đặc nằm ngang) và Hình II th ì không được xét. 7.4.6.2. Hoạt tải cho phép đối với các cấu kiện chịu nén theo điều kiện cường độ của thanh giằng được xác định theo Công thức (14) Diện tích tính toán quy ước thanh giằng: - Theo mặt cắt thanh giằng: G = 65 j sin a p (95) - Theo liên kết của thanh giằng: G = 65 j sin a p (96) Trong đó: A - Số lượng mặt phẳng (A = 1 hoặc A = 2) trong đ ó đặt các thanh giằng (trong mặt phẳng uốn) a p - Góc nghiêng của thanh giằng xiên với trục cấu kiện (khi kiểm toán cường độ của thanh giằng ngang lấy sin a p = 1) (độ) j - Hệ số uốn dọc của cấu kiện chịu nén đang xét t rong mặt phẳng của thanh giằng đang kiểm toán. - Diện tích tính toán tổng cộng của các thanh giằng xiên trong một khoang của hệ thanh giằng hoặc diện tích tính toán của một hệ thanh giằng ngang thuộc hệ đó. (m 2 ) - Diện tích tính toán t í nh đổi tổng cộng của đinh tán (bu lông) liên kết thanh giằng xiên trong một khoang của hệ giằng dọc diện tích tính toán tính đổi của các đinh tán (bu lông) liên kết đầu một thanh giằng ngang (m 2 ) Giá trị và được lấy tùy theo dạng của hệ thanh giằng và độ cứng của các thanh giằng như ở B ả ng 14. Khi xác định độ mảnh của hệ cấu kiện thanh giằng bắt chéo ở ngoài mặt phẳng của nó th ì chiều dài tự do của thanh giằng chéo (có xét đến sự ngàm) được lấy bằng khoảng cách giữa các tâm của các liên kết nó với các nhánh của thanh chịu nén chủ yếu, được nhân với 0,52 khi có điểm giao nhau của than h giằng xiên phẳng với thanh giằng xiên phẳng hoặc bằng thép góc, nhân với 0,60 đối với các thanh giằng b ằ ng thép góc, nhân với 0,4 đối với các thanh giằng xiên ph ẳ ng c ó điểm giao với thanh giằng xiên bằng thép góc thép với thép dẹt. 7.4.6.3. Khi có bản giằng th ì đẳng cấp bộ phận kết cấu theo điều kiện cường độ bản giằng được xác định không cần tính trước trị số hoạt tải cho phép. Nếu mặt cắt bản giằng hoặc mặt cắt của các đinh (bu lông) liên kết chúng hoặc mặt cắt của mối hàn liên kết th ỏ a mãn các điều kiện sau đây, thì cường độ bản giằng là đ ủ và đẳng cấp bộ phận kết cấu theo cường độ bản giằng không cần được xác định - Theo mặt cắt bản giằng: A j W b ≥ W B (97) - Theo liên kết đinh (bu lông) của bản giằng: AW d ≥ W B (98) - Theo mối hàn liên kết bản giằng: AW w ≥ W B (99) Trong đó: A - Số lượng mặt phẳng (A = 1 hoặc A = 2) trong đó đặt các bản giằng (trong mặt phẳng uốn) W b - Mô men kháng uốn của một bản giằng (m 3 ) ( 100 ) d b , C b - Các kích thước cơ bản giằng (m) j - Hệ s ố uốn dọc của bản giằng được xác định theo Phụ lục đối với độ mảnh quy ước l 0 = B b / d b (các kích thước cơ bản giằng B b , C b , d b , được lấy theo Hình 7, 8) W b - Mô men kháng uốn của một nhánh của cấu kiện đối với trục đi qua trọng tâm của nhánh này và vuông góc với mặt phẳng bản giằng (đối với các cấu kiện hình hộp ghép từ 4 thép góc được xét đến mô men kháng uốn của hai thép góc) (m 3 ) W d - Mô men kháng uốn quy ước của đinh tán (liên kết bản giằng với nhánh mặt cắt) (m 2 ) (101) 1/ m 0 - Diện t í ch tính toán tính đổi của một đinh tán (bu lông) (m 2 ) - Điều 7.1.5 và Phụ lục B n 3 - Số lượng đinh tán (bu lông) liên kết một đầu bản giằng B b , a max , a 3 - Các kích thước cơ bản giằng (m) được lấy theo Hình 7. W w - Mô men kháng uốn quy ước của các mối hàn liên kết bản giằng với nhánh cấu kiện (m 3 ) (102) s - Hệ số mối hàn lấy theo Phụ lục C d w - Chiều dày mối hàn (m) C b - Kích thước bản giằng d ọc theo cấu kiện (Hình 8) (m) B ả ng 14. Diện tích tính toán t í nh đổi của thanh giằng Hình dạng của hệ thanh giằng Diện tích tính toán tính đổi của hệ thanh giằng Của thanh chéo Của thanh chống ngang F 0 p F 0 b F 0 p F 0 b Giá trị nào nhỏ hơn của hai giá trị F s p j 1 hay F th F td Giá trị nào nhỏ hơn của F” s p hay F th F td F th + F’ s p j 1 Giá trị nào nhỏ hơn của F th + F s p j 1 hay 2F td F td + F s p j 1 Giá trị nào nhỏ hơn của F th + F s p j 1 hay 2F td Giá trị nào nhỏ hơn của F” s p j 1 hay F th F td 2F’ s p j 1 2F td - - 2F s p j 1 - - Chú thích: Đường nét đậm là thanh chéo bằng thép góc, có độ cứng lớn F td - Diện tích tính toán tính đổi của mặt cắt đinh tán (bu lông) hoặc mối hàn, liên kết một đầu cấu kiện thanh giằng (Điều 7.1.5) j 1 - Hệ số uốn d ọc của cấu kiện chịu nén trong hệ thanh giằng, xét ngo à i mặt phẳng của nó, được xác định theo Phụ l ục E, c ó xét độ lệch tâm e 0 đối với mặt cắt thép góc, e 0 bằng cự ly trọng tâm thép góc của hệ thanh giằng đến giữa chiều dày của cánh thép góc đ ó mà liên kết với cấu kiện (Hình 6) H ì nh 6. Độ lệch tâm trong thanh giằng b ằ ng thép góc 1. Nhánh của cấu kiện; 2. Thanh giằng bằng thép góc Hình 7. Các kích thước cơ bản giằng có liên kết đinh t á n (bu lông) Hình 8. Các kích thước bản giằng có mố i hàn Nếu mặt cắt hay liên kết của bản giằng không thỏa mãn các điều kiện (97), (98) hoặc (99) thì đ ẳ ng cấp bộ phận kết cấu theo đ iề u kiện cường độ của bản giằng được xác định theo - Theo cường độ bản giằng: (103) - Theo liên kết đinh tán (bu lông) của bản giằng: (104) - Theo liên kết hàn của bản giằng: (105) Trong đó: K n - Đẳng cấp của cấu kiện cơ bản của kết cấu nhịp tính toán về cường độ 7.4.7. Tính toán nút gối nh ọ n của dàn 7.4.7.1. Nút gối nhọn là nút đ ầ u dàn, chịu uốn (Hình 9) Đẳng cấp của nút gối nh ọ n của dàn chủ kết cấu nhịp được xác định: - Theo ứng suất pháp đư ợ c xác định tại các mặt cắt (Hình 9) + Mặt cắt 1-1 tại chỗ bắt đầu của thanh biên + Mặt cắt 2-2 ở cách mặt cắt 1-1 một kho ả ng bằng 0,4 - 0,5 m + Mặt cắt đứt các tấm nằm ngang - Theo ứ ng suất tiếp ở gối theo điều kiện cường độ của các tập bản thẳng đứ n g, ở vị trí trục trung hòa và theo điều kiện cường độ của các đinh tán nằm ngang liên kết bản cánh. T ấ t cả các mặt cắt tính toán đều thẳng đứng. 7.4.7.2. Hoạt tải cho phép theo ứng suất pháp (T/m) đ ố i v ớ i nút gối nhọn - Theo cường độ: (106) - Theo độ m ỏ i: (10 7 ) Trong đó: c = 1,05 - Hệ số điều chỉnh W 0 - Mô men kháng uốn tính toán của mặt cắt ngang được xét của thanh biên (m 3 ) (Điều 7.3.2.2) l - Nhịp tính toán (m) a 0 - Khoảng cách từ trục gối của dàn đến mặt cắt được xét (m) 7.4.7.3. Khi tính toán theo ứng suất tiếp thì hoạt tải cho phép (108) Các ký hiệu khác trong các Công thức (106) - (108) xem ở điều 7.3.2.2, 7.3.3.2, 7.3.8, 7.4.1.2 Đẳng cấp bộ phận kết cấu được xác định theo Công thức (5-1) với l = 1 và a = 0 Hoạt tải cho phép theo cường độ của đinh tán bản cánh hoặc mối hàn bản cánh được xác định theo các chỉ dẫn của điều 7.3.4 Hình 9. Nút gối nhọn của dàn 7.4.8. Tính toán hệ liên kết và giằng gió 7.4.8.1. Hệ liên kết dọc của dàn chủ kết cấu nhịp được kiểm toán theo độ mảnh l 0 = l 0 / r Độ mảnh lớn nhất cho phép của liên kết được lấy như sau: - Đối với các cấu kiện của hệ liên kết dọc nằm ở mặt phẳng của thanh biên chịu kéo, l ấ y 200. - Đối với các cấu kiện của hệ liên kết dọc, nằm ở mặt phẳng các thanh biên ch ị u nén, cũng như đối với hệ liên kết ngang và dàn h ã m, lấy b ằ ng 150. 7.4.8.2. Chiều dài tự do các cấu kiện của hệ liên kết l 0 , được xác định cũng như khi tính toán các thanh của dàn chủ (điều 7.4.4). Đối với các thanh biên có hai thành đứng th ì chiều dài hình học của các cấu kiện được l ấ y bằng chiều d à i của chúng giữa các thành đứng bên trong của các thanh biên dàn. 7.4.8.3. Đối với hệ liên kết c ó các thanh bắt chéo nhau làm b ằ ng các thép góc g i ống nhau thì kiểm toán theo hai giả thiết sau: - Bán kính quán tính mặt cắt r được lấy đối với trục đi qua trọng tâm mặt cắt và song song với mặt phẳng của hệ liên kết, còn chiều dài tự do l ấ y như đối với dạng dàn phức tạp (Điều 7.4.4) - Bán kính quán tính mặt cắt được lấy là nhỏ nhất, c ò n chiều dài tự do lấy b ằ ng nửa khoảng cách của tâm liên kết của thanh chéo. 7.4.9. Tính toán khung cổng cầu 7.4.9.1. Khi xác định năng lực chịu tải của thanh xiên ở gối hoặc thanh đứng ở gối của dàn chủ , như các chân của khung c ổ ng cầu, được xét đến các tĩnh tải, hoạt tải thẳng đứng đoàn tàu và tải trọng nằm ngang do gió ngang. 7.4.9.2. Hoạt tải cho phép, (T/m) khi tính toán chân khung cổng cầu về cường độ: (109) Trong đó: e k - Hệ số phân bố ngang của tải trọng thẳng đứng do đo à n tàu truyền cho một dàn n k - Hệ số tải trọng đối với tải trọng thẳng đứng đoàn tàu h k - Hệ số tổ hợp đối với tải trọng thẳng đứng đoàn tàu, bằng 0,95 m - Hệ số điều kiện l à m việc, lấy b ằ ng 1,0 R - Cường độ tính toán cơ bản của thép (T/m 2 ) s v - Ứng suất do tải trọng gió tại mặt cắt đang xét của chân khung cổng cầu, được xác định theo các chỉ dẫn sẽ nêu ra sau đây (T/m 2 ) G - Diện tích mặt cắt ngang của chân khung cổng cầu tại mặt cắt đang xét, lấy bằng F t h (m 2 ) (Điều 7.1.5) W k - Diện tích đư ờ ng ảnh hưởng lực dọc trục của thanh xi ê n gối (thanh đứng ở gối) của dàn chủ (m 2 ) e p - Hệ số phân bố ngang của tĩnh tải, truyền cho một d à n p = S n p i p i - Tĩnh t ả i tính toán (n pi - hệ số tải trọng của tĩnh tải thứ i) p i - Cường độ của tĩnh tải tiêu chuẩn thứ i (T/m) 7.4.9.3. Ứng suất do tải trọng gió tính toán tại mặt cắt được xét của chân khung cổng cầu (T/m 2 ) (110) Trong đó : - Các ứng suất do lực dọc và mô men uốn (T/m 2 ) S V - Lực dọc ở chân khung cổng cầu do tải trọng gió tính toán (T). Giá trị của S v được xác định t heo Công thức (111) h v - Hệ số tổ hợp lấy đối với tải trọng gió, lấy bằng 0,5 F th - Diện tích của mặt cắt ngang thu hẹp của chân khung cổng cầu tại mặt cắt đang xét (m 2 ) M v - M ô men uốn khi tính toán về cư ờ ng độ tại mặt cắt được kiểm toán của chân khung cổng cầu tại mặt cắt đang xét (T.m) c - Hệ số điều ch ỉ nh, bằng 1.05 W t h - M ô men kháng uốn của mặt cắt ngang được xét ch â n khung khi xét uốn ngoài mặt phẳng dàn (m 3 ) Hình 10. Khung cổng cầu có thanh ngang mặt cắt đặc - Bi ể u đồ mô men trong chân thanh. Hình 11. Khung cổng c ầ u có thanh ngang dạng dàn - Biểu đồ mô men trong chân thanh. Lực dọc trong chân khung c ổ ng cầu do tải trọng gió tính toán (T) (111) Trong đó: - Phản lực gối do tải trọng gió tính toán, (T) (Có xét đến hệ số tin cậy n v = 1,5). Phản l ực gối được xác định như đối với dàn gi ó nằm ngang có nhịp l v ( m), bằng khoảng cách của các nút trên của khung cổng cầu. - Cường độ tiêu chuẩn của tải trọng gió lên biên trên của dà n (T/m) (xem điều 6.6.2) C H - Khoảng cách t ừ vị trí ngàm chân khung cổng cầu đến cao độ đặt hợp lực của gió lên biên tr ê n của dàn (m) (112) I H - Chiều d ài chân khung lấy bằng khoảng cách từ điểm ngàm của chân khung đến trục thanh ngang khung đối với khung kiểu cổng có thanh ngang đặc, còn với khung thanh ngang kiểu dàn thì lấy khoảng cách từ điểm ngàm ch â n khung đến trục của thanh ngang trên cùng trong dàn ngang của khung (m) f H - Đường tên của biên trên dạng gãy khúc của dàn (hiệu số chiều cao giữa nhịp dàn với chiều cao nút trên của khung cổng cầu. Đối với d àn có các biên song song th ì f H = 0) (m) a ’ 0 - Góc nghiêng của khung cổng cầu với đường nằm ngang (độ) C c - Khoảng cách t ừ điểm ngàm chân khung đến điểm không của biểu đ ồ mô men chân khung (m) Khi khung ngang có thanh đặc như Hình 10. ( 113) Khi khung c ổ ng cầu c ó dạng dàn như Hình 11: (114) Trong các Công thức (113) và (114) a p - Khoảng cách từ trục chân kh u ng cổng cầu đến đỉnh của đường vút (m) (xem Hình 10) c p - Khoảng cách từ điểm ngàm chân khung đến điểm dưới của đường v ú t (m) (xem Hình 11) I 2 - Mô men quán tính của mặt cắt ngang nguyên của chân khung cổng cầu đối với trục vuông góc với mặt phẳng khung (m 4 ) I 1 - Mô men quán tính của mặt cắt ngang nguyên của thanh ngang khung đối với trục song song với trục dọc cầu (m 4 ) Các ký hiệu khác giống như trước Chú ý: Vị trí điểm ngàm chân khung cổng cầu quy ước lấy như sau: - Đối với khung nghiêng, khi có thanh chống ngang khung, mặt cắt hình ống ở cao độ thanh biên dưới của dàn chủ lấy trọng tâm của thanh chống ngang đó. Nếu không c ó thanh chống ngang đó th ì l ấ y ở t â m hình học của nút gối của dàn chủ. - Đối với khung cổng cầu thẳng đứng, l ấ y ở cao độ trọng tâm và dầm ngang ở gối của dàn chủ. Mô men u ố n M v tại mặt cắt yếu nhất của chân cổng cầu do tải trọng gi ó tính toán được xác định theo biểu đồ mô men uốn ở chân khung (H ì nh 10 và 11) và lấy được lấy bằng tung độ biên độ M V (T/m) 7.4.9.4. Khi c ầ n thiết cũng phải kiểm toán mặt cắt khác ở chân khung cổng cầu (khi có cắt bớt các tấm bản thép nằm ngang hoặc thẳng đứng, khi c ó hư hỏng v.v...), theo biểu đồ mô men (Hình 10 và 11) ở cao độ mặt cắt được xét. Các tung độ chính để vẽ dạng biểu đồ mô men (T.m) là: - Tại mặt cắt 1-1 (115) - Tại vị trí nàm chân khung (mặt cắt 2-2) (116) 7.4.9.5. Hoạt tải cho phép (T/m) khi tính chân khung cổng cầu về ổn định được xác định nh ư sau: - Nếu độ mảnh chân khung ngoài mặt phẳng dàn l y ( trùng với mặt phẳng tác động mô men) lớn hơn độ mảnh trong mặt phẳng dàn l x ( l y > l x ) (117) - Nếu độ mảnh chân khung ngoài mặt phẳng dàn l x ( l y ≤ l x ) thì: (118) Trong đó: m - Hệ số điều kiện làm việc j - Hệ số uốn dọc (Phụ lục F) trong mặt phẳng có độ mảnh lớn nhất. j 2 - Hệ số uốn dọc khi kiểm toán ổn định ngoài mặt ph ẳ ng của mặt phẳng uốn, được xác định theo các chỉ dẫn sau đây. F p - Diện tích nguyên của mặt cắt ngang chân khung cổng cầu tại mặt cắt đang được xét (m 2 ) Các ký hiệu khác trong Công thức (117) và (118) cũng giống như ở Công thức (109) 7.4.9.6. Hệ số uốn dọc để kiểm toán ổn định cấu kiện trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng của mô men u ố n là: (119) i 1 - Độ lệch tâm tương đối t í nh đổi ngoài mặt phẳng dàn tại mặt cắt đang xét (120) M n y - Mô men uốn khi tính toán về ổn định tại mặt cắt đang xét của chân khung (T.m) S max = RF th - Ứng lực dọc lớn nhất tại chân khung c ổ ng cầu (T) r = W p / F p - Khoảng cách lõi theo hướng ngược với hướng của độ lệch tâm (m) W p - Mô men kháng uốn của mặt cắt nguyên đang xét đối với thớ chịu nén ở mặt cắt ch â n khung cổng cầu khi uốn ở ngoài mặt phẳng dàn (m 3 ) Mô men uốn M v y được xác đ ị nh theo biểu đồ mô men chân khung (H ì nh 10 và 11) v à được l ấ y bằng tung độ lớn nhất của biểu đồ đó, nằm tại một phần ba giữa của chiều dài chân khung. Trong Công thức để xác định j 2 phải lấy giá trị j trong mặt phẳng dàn, còn giá trị i lấy ngoài mặt phẳng dàn. 7.4.9.7. Khi tính toán khung cứng ngang của kết cấu nhịp “h ở tr ê n” phải đảm bảo các điều kiện về độ mảnh, chiều dài tự do và chuyển vị ngang của các bộ phận kết cấu như quy định của Quy trình được áp dụng để thiết kế xây dựng công trình. 7.4.10. Tính toán gối cầu 7.4.10.1. Khi xác định năng lực chịu tải của các g ố i c ầ u (con quay, thớt, g ố i, con lăn, ch ố t) phải tính toán với các tải trọng sau - Tĩnh tải - Hoạt tải thẳng đứng của đoàn tàu. - Lực gió ngang và có xét hệ số tổ hợp tương ứ ng Các con quay được t í nh theo giả thiết chúng chịu uốn dưới tải trọng bằng phân lực gối của dàn (dầm). Đối với các con quay của gối cố định và đối với con quay trên của gối d i động th ì áp lực từ kết cấu nhịp được coi là phân bố đều trên đáy con quay. Đối với con quay dưới và thớt gối của gối di đ ộng thì áp lực từ kết cấu nhịp được lấy dưới dạng các lực tập trung đặt vào con quay hay đ ặ t vào thớt dưới ở các vị trí tiếp xúc với các con lăn. 7.4.10.2. Hoạt tả i cho phép (T/m) theo điều kiện cường độ của các bộ phận gối cầu là: - Khi xét tĩnh tải và hoạt tải của đoàn tàu đối với: + Các con quay và th ớt gối: (121) + Các con lăn: (122) + Các chốt: (123) - Khi xét tĩnh tải, hoạt tải của đoàn tàu và gió ngang đối với: + Khi các con quay và thớt gối: (124) + Các con lăn: (125) + Các chốt: (126) Trong các Công thức (121) ÷ (126) được ký hiệu như sau e k - Hệ số phân bố ngang của tải trọng thẳng đứng do đoàn tàu truyền cho một dàn hay một d ầ m ch ủ chịu. n k - Hệ số tải trọng của hoạt tải thẳng đứng do đoàn tàu m - Hệ số đ iều kiện làm việc. R - Cường độ tính toán cơ bản của thép làm các bộ phận gối cầu (T / m 2 ) được lấy theo Phụ lục U. W - Mô men kháng uốn của mặt cắt ngang của con quay hoặc của thớt gối được xét (m 3 ) W k - Diện tích đường ảnh hưởng mô men uốn tại mặt cắt được xét của con quay hay của th ớ t gối (m 2 ) e p - Hệ số phân bố ngang của tĩnh tải, truyền cho một dàn chủ chịu p = S n pi pi - Tĩ nh t ả i tính toán (n pi - hệ số tải trọng của tĩnh t ả i) p i - Cường độ tĩnh tải của tiêu chuẩn thứ i (T/m) 0,04 - Hệ số chuyển đ ổ i từ cường độ tính toán cơ bản của thép sang cường độ tính toán ép dập theo đường kính con lăn khi tiếp xúc tự do (Bảng 6) n 0 - Số lượng con lăn của gối di động d 0 - Đường kính con lăn. I kt - Chiều d à i con lăn W A = l /2 - Diện tích đường ảnh hưởng phản lực gối dàn chủ (dầm chủ) của kết cấu nhịp (m) 0,75 - Hệ số chuyển đổi từ cường độ tính toán cơ bản của thép sang cường độ tính toán ép dập cục bộ trong chốt khi tiếp xúc chặt kh í t r w - Bán kính ch ố t (m) I w - Chiều dài cốt (m) h k - Hệ số tổ hợp đối với hoạt tải thẳng đứng đoàn tàu, bằng 0,95 n n - Hệ số tải trọng của tải trọng gió, bằng 1,5 h n - Hệ s ố tổ hợp đối với tải trọng gió bằng 0,5 M v - Mô men uốn trong các con quay hay trong thớt gối do phản lực gối của dàn dưới tác dụng của tải trọng gió (T/m) S v - Lực dọc ở chân khung cổng cầu, do tải trọng gi ó (T), tính theo (111) a ’ 0 - G ó c nghiêng ở chân khung cổng cầu với đường nằm ngang (độ) Diện tích của đường ảnh hưởng mô men uốn W k , tại mặt cắt đang xét của con quay hay của thớt gối (m 2 ), được tính như sau: + Đối với con quay của gối cố định và con quay trên của gối di đ ộng: (127) + Đối với con quay dưới của gối di động: (128) + Đối với thớt g ố i d i động: (129) Ở mặt bên dưới con lăn thứ nhất kể từ mép thớt gối và lấy bằng: (130) Ở mặt cắt bên dưới con lăn thứ hai kể từ mép thớt gối Các tính toán thớt gối của gối di động c ó nhiều hơn 4 con lăn cũng chỉ thực hiện đối với các mặt cắt bên dưới con lăn thứ nh ấ t và con lăn thứ hai. Trong các C ô ng thức (127) ÷ (130) ký hiệu như sau: x 0 - Khoảng cách từ mép con quay đến mặt cắt được xét (m) a - Chiều d à i con quay, đo dọc cầu (m) S r i - Tổng các kho ả ng cách từ mặt cắt được xét của con quay đến trục của mỗi con lăn nằm giữa mặt cắt được xét và mép gần nhất của con quay (m) (i=1 ; 2 và 3) x 1 , x 2 - Các khoảng cách từ trục của con l ă n thứ nh ấ t và con lăn thứ hai đến mép th ớ t gối (m) Các ký hiệu khác giống như trong Công thức (121) và (126) 7.4.10.3. Mô men uốn trong các con quay và th ớ t gối do phản lực gối của dàn dư ớ i tác dụng tải trọng gió (T/m) - Đối với các con quay của gối cố định và con quay trên gối di động: (131) - Đối với con quay dưới của gối di động: (132) - Đối với thớt gối của g ố i di động: (133) Ở các mặt cắt bên dưới con lăn thứ nhất kể từ mép thớt gối Còn khi xét mặt cắt bên dưới con lăn thứ hai thì: (134) Các ký hiệu khác giống như quy định phía trên 7.4.11. Tính toán các kết cấu khác Với các kết cấu khác được áp dụng theo nguyên tắc tương tự các kết cấu đ ã được đề cập trên đ â y. 7.5. Ảnh hưởng của hư hỏng, khuy ế t tật và đã được s ử a chữa nhỏ 7.5.1. Ảnh hưởng của sự giảm yếu bộ phận do g ỉ Khi trong kết cấu nhịp có những bộ phận đang b ị g ỉ đáng kể thì ngoài việc tính toán mặt cắt mà ở đó có ứng lực lớn nhất tác động, cần phải tính toán phân cấp thêm cả những mặt cắt khác đã bị giảm yếu do gỉ. Ảnh hưởng của gỉ kim loại được xét đến bằng cách đưa vào trong công thức tính toán các đặc trưng hình học thực tế của mặt cắt được xét đến có kể đến sự giảm yếu do chúng bị gỉ. Trong mỗi mặt cắt như thế cần phải xác định các đặc trưng hình học tương ứng đối với phần mặt cắt còn lại chưa bị g ỉ (trong tính toán các cấu kiện chịu uốn thì các đặc trưng hình học này được xác định theo điều 7.5.3) Khi tính toán về độ m ỏ i của các bộ phận đã bị giảm yếu do g ỉ thép thì cần phải xét hệ số tập trung ứng suất như đã nói tr o ng Phụ lục G. 7.5.2. Ả nh hư ở ng của sự cong vênh các cấu kiện 7.5.2.1. Khi cấu kiện chịu nén có độ cong vênh v ới đường tên f > 0,0025l 0 đối với cấu kiện mặt cắt tổ hợp hoặc mặt cắt hình H có bản t ấ m n ằ m ngang đặc hoặc có f > 0,143 r đối với các cấu kiện mặt cắt ngang hình П ( l 0 - Chiều dài tự do; r - bán kính l õ i của mặt cắt), ảnh hưởng của độ cong vênh cần phải được kể đến khi xác đ ị nh hệ số uốn dọc j . Hệ số j trong trường hợp đó được lấy theo các bảng của Phụ lục E tùy theo độ mảnh l 0 và độ lệch tâm tương đối tính đ ổ i i . Nếu trong một cấu kiện tổ hợp mà độ cong vênh của nhánh là f > 0,004l 0 thì trong diện tích tính toán của cấu kiện khi tính toán ch ỉ được đưa vào d iện tích của nhánh không bị cong vênh. Các cấu kiện chịu nén có các chỗ cong vênh cục bộ của các tấm bản thép hoặc của thép góc khi mà đường tên do u ố n lớn hơn trị số r đ ã được tính toán mà không xét đ ế n các tấm bản thép đó hoặc thép góc đó ( r - bán kính lõi của phần bị hư hỏng của mặt cắt, bao gồm mọi bộ phận đã b ị hư hỏng - các bản thép, các thép góc v.v... theo hướng ngược với hướng của độ lệch t â m). 7.5.2.2. Các c ấ u kiện tổ hợp chịu nén có độ cong vênh ban đầu lớn hơn trị số nêu ở điều 7.5.2.1 theo đ iề u kiện cường độ của hệ thanh giằng được tính toán theo điều 7.4.6 nghĩa là cũng như đối với các cấu kiện không bị cong vênh nhưng phải x á c định diện tích tính toán theo quy ư ớ c của hệ thanh giằng G theo các Công thức sau: - Theo mặt cắt thanh giằng: (135) - Theo liên kết của thanh giằng (136) Trong đó: f - Đường tên (tung độ lớn nhất) của độ cong vênh ban đầu của cấu kiện trong mặt phẳng của hệ thanh giằng R - Cường độ tính toán của thép của thép làm cấu kiện (T/m 2 ) theo điều 7.2 và Phụ l ục U N e - Lực Ơle (T) (137) E - Mô đun đàn hồi của thép (T/m 2 ) l p - M ô men quán tính của mặt cắt nguyên của cấu kiện dàn chủ đối với trục vuông góc vớ i mặt phẳng của hệ thanh giằng (m 4 ) Các ký hiệu khác trong Công thức (135) và (136) giống như trong (95) và (96) điều 7.4.6.2. Nếu bị công vênh ở thanh giằng chéo hay thanh giằng ngang của cấu kiện ghép thì ảnh hưởng của độ cong vênh ph ả i được xét đến khi xác định hệ số uốn dọc của cấu kiện đ ó của hệ thanh giằng (Điều 7.4.6.2). Diện tích tính toán của mặt cắt ngang cấu kiện của hệ thanh giằng được tính theo Công thức điều 7.4.6.2 c ó kể đến các chỉ d ẫ n của điều 7.5.2.1. 7.5.2.3. Cấu kiện ghép chịu nén có độ cong vênh ban đầu lớn hơn trị s ố nêu ở điều 7.5.2.1 được tính toán theo cường độ bản giằng với chỉ dẫn của điều 4.4.6.1 giống như đối với cấu kiện không b ị cong vênh mà không cần tính trước trị số hoạt tải cho phép. Mô men kháng uốn quy ước của bản giằng (m 3 ) theo cường độ là W, theo cường độ quy ước của đinh tán là W c , được đưa vào trong các Công thức (103), (104), (105) để xác định đẳng cấp của cấu kiện cơ bản theo cường độ bản giằng được tính bằng Công thức: - Theo mặt cắt: (138) - Theo liên kết của bản gi ằ ng bằng đinh tán hay bu lông: (139) - Theo mối hàn của liên kết bản giằng: (140) Trong các Công thức trên th ì các giá trị j , d b , C b , m 0 , n 3 , B b , a m ax , a 3 , s, d w gi ố ng như trong các Công thức điều 7.4.6.3; c ác giá trị f, l 0 , R và N e giống như trong các Công thức điều 7.5.2.2 l b - Khoảng cách giữa các bản giằng trong mặt phẳng uốn (cm) 7.5.2.4. Dầm có thành bụng đặc, bị cong vênh trong mặt bằng giữa các nút của hệ giằng liên kết sẽ được kiểm toán về ổn định chung c ó xét đến độ cong vênh của b ả n cánh chịu nén Hoạt tải cho phép (T/m đường) l à: (141) Trong đó: j - Hệ số uốn dọc đối với bản cánh trên chị u nén, ngoài mặt phẳng dầm, được lấy theo b ả ng của Phụ lục E tùy theo độ m ả nh l 0 , khi l=f/ r f - Đường tên của độ cong vênh, ứng với chiều dài (m) r - Bán kính lõi. Các ký hiệu khác giống như điều 7.3.5 7.5.3. Ảnh hư ở ng của các lỗ thùng, các chỗ móp và các vết nứt 7.5.3.1. Tất c ả các lỗ thủng, các chỗ lõm và các vết n ứ t làm gi ả m yếu mặt cắt, đều phải được xét đến khi xác định các đặc trưng hình học tính toán của mặt cắt được xét. Ở mỗi mặt cắt b ị gi ả m yếu cần xác định vị trí tương ứng của trọng tâm c ó kể đến các hư hỏng. Đối với mặt cắt b ị giảm yếu do lỗ thủng và vết lõm thì khi tính đặc trưng mặt cắt ph ải xét phần chư a bị hỏng của kim loại mà vị trí bắt đ ầ u của phần đ ó cách 3 ÷ 5 mm kể từ mép biên v ế t l õ m hoặc méo lỗ th ủ ng Khi có vết nứt đã được khoan lỗ chặn ở hai đầu vết nứt thì mặt cắt tính toán được lấy từ mép lỗ. Nếu vết nứt hoặc lỗ thùng làm giảm yếu t ố ở một bên của thanh chịu nén hoặc thanh chịu kéo với các hư hỏng ở mép thanh thì khi tính toán, ngoài việc xét sự giảm yếu các mặt cắt còn phải xét đến mức độ lệch tâm truyền ứng lực lên phần c ò n nguyên lành của mặt cắt. Muốn vậy, trong Công thức (14) cần xét diện tích tính toán như sau: - Đối với cấu kiện chịu nén: G = (142) - Đối với cấu kiện chịu kéo: (143) Trong đ ó : F ’ p , W ’ p - Diện tích (m 2 ) và mô men kháng uốn (m 3 ) của phần còn nguyên lành của mặt cắt b ị gi ả m yếu nhất. F ’ 0 - Diện tích tính toán của phần còn nguyên lành của mặt cắt tại chỗ bị giảm yếu nhất j - Hệ số uốn dọc, xác định theo Phụ lục E tùy theo độ m ả nh cấu kiện (không xét đến hư hỏng) và độ lệch tâm tương đối I = e 0 / r ( r - Bán kính lõi, được xác định không kể đến hư hỏng theo điều 5.13) e 0 - Độ lệch tâm, bằng khoảng cách giữa các trọng tâm của mặt cắt toàn bộ và của phần còn nguyên của mặt cắt bị giảm yếu nhất (m) Trên H ì nh 12 vẽ các vùng hư hỏng của dầm thép đặc. Những hư hỏng ở vùng 1 không c ó ảnh hưởng lớn đến năng lực chịu tải của kết cấu nhịp và nếu thép góc tăng cường cứng không b ị hư hỏng thì có thể bỏ qua không xét đến các hư hỏng. Nếu hư hỏng ở vùng 3 thì phải kiểm toán mặt cắt bị giảm yếu theo ứng suất tiếp. Phải kiểm toán về cường độ và độ mỏi đối v ớ i dầm đã hư hỏng theo ứng suất pháp tại mặt cắt giảm yếu bằng các c ô ng thức giống như đối với dầm không b ị hư hỏng. Trong tính toán sẽ xét lấy trị số nào nhỏ hơn của mô men kháng uốn tính toán của phần nguyên lành của mặt cắt đã được tính toán hai lần, đối với: - Trục đi qua trọng tâm của mặt cắt ch ư a b ị hư hỏng - Trục đi qua trọng tâm của phần mặt cắt còn lại sau khi b ị hư hỏng Mô men kháng uốn tính toán trong cả hai trường hợp được tính đối với th ớ biên trên và thớ biên dư ớ i của mặt cắt. Các mép phần chưa hư hỏng của mặt cắt dầm chịu uốn được l ấ y cũng như đối với các cấu kiện của dàn. Hình 12. Các vùng hư hỏng của dầm đặc 7. 5 .3.2. Một cách gần đúng, có thể tính hoạt tải cho ph é p (T /m đường), khi tính toán theo ứng suất pháp có thể kể đến hư hỏng nằm tr o ng vùng 3 là (144) Trong đó: R - Cường độ tính toán cơ bản (T/m 2 ) d - Chiều dày bụng dầm (m) h - Chiều cao toàn bộ của bụng dầm trên gối (m) D h - Chiều cao phần hư hỏng của bụng d ầm (m) I - Nhịp tính toán của dầm (m) 7.6. Ảnh hưởng của các hư hỏng, khuyết tật và tăng cường kết cấu 7.6.1. Năng lực chịu tải các cấu kiện kết cấu nh ị p đã được tăng cường Năng lực chịu tải các cấu kiện kết cấu nhịp đ ã được tăng cường bằng cách thêm thép, được xác định theo Phụ lục P 7.6.2. Năng lực chịu tải của c ấ u kiện b ị nén, đ ã được tăng cường bằng gỗ Năng lực chịu tải của cấu kiện bị nén, đ ã được tăng cường b ằ ng gỗ, được xác định theo Công thức (14) về cường độ theo diện tích nguyên của phần chưa bị hư hỏng của bộ phận F, còn về ổn định th ì theo diện tích tính toán F 0 = 1,1 j F ’ p (m 2 ) j - Hệ số uốn dọc được xác định theo độ mảnh quy ước l 0 F ’ p - Diện tích mặt cắt nguyên của phần chưa bị hư hỏng của bộ phận (m 2 ) (Điều 7.5.3.1) Độ mảnh quy ước: l = I 0 / r (145) I 0 - Chiều dài tự do của bộ phận (Điều 7.4.4) r - Bán kính quán tính (m) (146) l p - Mô men quán tính t í nh đổi của mặt cắt nguyên (m 4 ) I p = I’ p + 0,05 S I d (147) I’ p - Mô men quán tính của phần không bị hư hỏng của mặt cắt ngang thép đối với trục bản thân (đối với các bộ phận lớn h ơ n mức cho ph é p th ì lấy theo Điều 7.5 tức là l p =0) ( m 4 ) S I d - Tổng các mô men quán tính của các bộ phận bằng gỗ đối với trục bản thân (m 4 ) 7.7. Tính toán đẳng cấp đoàn tầu 7.7.1. Đẳng cấp c ủ a tải trọng K 0 Đẳng cấp của tải trọng K 0 bằng t ỷ số của tải trọng rải đều tương đương của đoàn tàu đang được xét (có hệ số xung kích) (148) k 0 - Tải trọng tương đương của đoàn tàu đang được phân cấp (T/m) k 1 - Hoạt tải rải đều tương đương của đoàn tàu đơn vị chuẩn T 1 , đường (T/m) (Phụ lục A) 1 + m 0 - Hệ số xung kích của đoàn tàu đang được xét (lấy theo Quy trình được áp dụng để thiết kế xây dựng công trình hoặc theo kết quả thử nghiệm cụ thể) 1 + m - Hệ s ố xung k í ch đối với tải trọng đơn vị chuẩn theo Sơ đồ T 1 n - hệ số tải trọng của hoạt tải Các trị số k 0 và k 1 được lấy đối với cùng một đường ảnh hưởng. Các tải trọng tương đương k 0 và đẳng cấp đoàn tàu k 0 được xác đ ị nh tương đối với đường ảnh hưởng tam giác d à i l = 1 ÷ 200 (m), với hệ số vị trí đường ảnh hưởng a = 0 và a = 0,5. 7.7.2. Khi xác định tải trọng tương đương k 0 Khi xác định tải trọng tương đương k 0 phải đặt đoàn tàu được xét l ê n đư ờ ng ả nh hưởng ở vị trí bất lợi nh ấ t để cho giá trị k 0 , đạt giá trị l ớ n nhất. Vị trí bất lợi nhất của tải trọng tr ê n nhịp được tìm theo cách sau đây: Trên một đường ả nh hư ở ng nhất định, l ầ n lượt thay đổi vị trí đặt tải đoàn tầu và t í nh giá trị tải trọng tương đương k 0 theo công thức: (149) Trong đó: P i - Tải trọng của trục bánh xe trên ray (T) y i - Tung độ đường ảnh hưởng bên dưới của lực P i q t - Tải trọng rải đều tương đương của đoàn toa W k - Diện tích đường ảnh hưởng được đặt tải (m hay m 2 ) W kt - Diện t í ch đường ảnh hưởng được đặt tải tương ứng của đoàn toa (m hay m 2 ) So sánh các giá trị t ì m được đ ể tìm giá trị lớn nhất trong tất cả các vị trí xếp tải, đ ó ch í nh là giá trị tải trọng tương đương k 0 t ương ứng với đường ảnh hưởng đang xét. Đối với đoàn tải trọng tiêu chuẩn thẳng đứng T1, giá trị tải trọng tương đương k 0 đối với các đường ảnh hưởng dạng tam giác đã được thiết lập sẵn trong bản A-1 thuộc Phụ lục A của tài liệu này. Đối với đoàn tải trọng tiêu chuẩn thẳng đứng TZ (ví dụ T10, T14, T16, T22,…) , giá trị tải trọng tương đương k 0 đối với c á c đường ả nh hư ở ng dạng tam giác được t í nh bằng cách nhân cấp tải trọng Z với giá trị tương ứng đã được thiết lập sẵn trong bản A-1 thuộc Phụ lục A của tài liệu này. 7.8. Các chỉ dẫn tính toán 7.8.1. K hi tính toán đẳng c ấ p các bộ phận, các mối nối các cấu kiện và các liên kết Khi tính toán đẳng cấp các bộ phận, các mối nối cấu kiện và các liên kết của chúng nên được làm dưới dạng b ả ng. Nếu c ó các tính toán đặc biệt khác bổ sung th ì tập hợp trong phần mục lục hồ sơ. 7.8.2. Khi có các hư hỏng ch ỉ ở các bộ phận riêng lẻ của kết cấu nhịp Khi có các hư hỏng ( d o gỉ, d o lực, cong vênh ....) chỉ ở các bộ phận riêng lẻ của kết cấu nhịp, thì nên tính toán đẳng cấp của mọi bộ phận kết cấu nhịp, không kể đến hư hỏng, sau đó sẽ xác định năng lực chịu tải của các bộ phận hư hỏng. Điều đó cho phép đánh giá cụ thể ảnh hưởng của hư hỏng bộ phận đến năng lực chịu tải của nó. Trong b ả ng kết luận về đẳng cấp của kết cấu nhịp càn g phải ch ỉ rõ đẳng cấp các bộ phận có kể đến các hư hỏng kèm theo các chú thích tỉ mỉ. Trong các trường hợp các bộ phận kết cấu nhịp bị gỉ đáng kể hoặc b ị hư hỏng th ì việc xác định năng lực chịu tải của các bộ phận đó cần được ưu tiên làm ngay lập tức trong đó có kể đến gỉ và các hư hỏng để c ó quyết định về độ khai thác cầu. 7.8.3. Khi tính toán cấu kiện chịu nén của dàn, năng lực chịu tải Khi tính toán cấu kiện chịu nén của dàn , năng lực chịu tải của nó cần phải xác định theo cường độ và ổn định, để giảm khối lượng tính toán c ầ n phải xác định trước các diện tích tính toán quy ước của các bộ phận khi tính toán về cường độ - mF th và khi tính toán về độ ổn định - m j F p . Sau đó ch ỉ cần tính toán, hoặc về cường độ, hoặc về ổn định tùy theo trị số diện tích t ính toán quy ư ớ c nào bé hơn. Các trị số m, j , F t h , F p được lấy theo Điều 7.4.1 - 7.4.3 Trong bảng kết luận về năng lực chịu tải đối với các cấu kiện chịu nén của kết cấu nhịp cần phải nói rõ dạng tính toán nào (về cường độ hay về ổn định) đã được d ù ng để tính đẳng cấp. 7.8.4. Khi tính toán các mối nối và các liên kết (kể c ả bản nút d àn) Khi tính toán các mối nối và các liên kết (k ể cả b ả n nút dàn) của các cấu kiện chịu kéo và cấu kiện chịu nén th ì trước tiên nên làm theo chỉ dẫn của Điều 7.1.5 và Điều 7.4.2, xác định d iện tích tính toán quy ước tính đổ i của các đinh tán (bu l ông) mF 0 và diện tích quy ước của bản nút chịu xé rách mF’ 0 . Nếu tr ị s ố mF 0 hay m F ’ 0 lớn hơn trị số tương ứng của diện tích tính toán quy ước của bộ phận (mF th , hay m j F p ) năng lực chịu tải của bộ phận về cường độ m ố i (liên kết) hay bản nút có thể không được xác định. 7.8.5. Trong trường hợp năng lực chịu tải của bộ phận dàn về độ mỏi là không đủ Trong trường hợp năng lực chịu tải của bộ phận dàn về độ mỏi là không đủ thì cần xác định lượng tích lũy hư hỏng mỏi (độ dự trữ) theo lý thuyết kết quả của tính toán đó mà lập điều kiện khai thác và chọn biện pháp t ăng cường kết cấu nhịp phù hợp. 7.9. Thử nghiệm kết cấu nhịp 7.9.1. Xác định độ xê dịch của tim đường sơ với kết cấu nhịp Trên đoạn tuyến thẳng có độ x ê dịch của tim đường được xác định ở đầu mỗi kết cấu nhịp đi qua các điểm giữa của khoảng cách các dàn chủ còn tim đường sắt đi qua các điểm giữa khoảng cách hai ray. Trong các cầu trên đoạn tuyến cong th ì độ xê d ịch (độ lệch) của tim đường ở các điểm và điểm giữa kết cấu nhịp đều được đo và đánh dấu cố định có ghi rõ chiều cong (sang bên phải hay sang bên trái chiều đi của tuyến và lý trình), ngoài ra phải ghi r õ bán kính đường cong. Phép đo độ xê dịch (độ lệch) tim đường có độ chính xác cần đạt ± 5 mm. 7.9.2. Xác định loại thép và các tính chất cơ lý của thép Nếu không c ó đ ủ các tài l iệu đáng tin cậy về loại thép của các cầu cũ (thép hàn hay thép đúc) thì cần phải lấy mẫu t ừ các bộ phận khác nhau của kết cấu nhịp (các thanh biên, các thanh chéo, các thanh đứng, các dầm dọc, các dầm ngang, hệ liên kết) và theo dạng thực tế của vết lấy mẫu mà xác định loại của kim loại đã dùng. Nếu kim loại ở vết lấy mẫu c ó cấu trúc hạt nhỏ sáng thì đó là thép đúc, nếu cấu trúc thành lớp màu sáng thì đ ó là thép hàn. Loại kim loại của gối cầu (gang hay thép đúc) đối với các bộ phận khác nhau của gối (con quay, chốt, con lăn, th ớt gối) cũng được phát hiện theo đặc điểm của v ế t lấy mẫu. Vết của gang có cấu trúc hạt to, màu xám. Nếu cần xác định vật liệu đinh tán thì nên chặt vài đ i nh riêng lẻ (không quá một đinh trong một nhánh của nút) rồi thay ngang vào bằng bu lông cường độ cao. Trong trường hợp còn nghi ngờ thì loại thép phải được xác định qua việc thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Nếu kết cấu nhịp đã từng được tăng cường, khôi phục hoặc thay thế một số bộ phận riêng lẻ (v í dụ phần xe chạy) thì các mẫu để xác định loại kim loại cần phải lấy c ả từ những bộ phận đ ã được t ăng cường, khôi phục hoặc thay thế đ ó (kh i không có các tài liệu nói về kim loại đ ã dùng) Trong các kết cấu nhịp thì mẫu để xác định loại kim loại cần phải được lấy ra từ mỗi kết cấu nhịp. Trong trường hợp khi cần biết rõ về kim loại, và cả về chất lượng th ì nên điều tr ị tỷ mỉ hơn: xác định các t í nh chất cơ học trong phòng thí nghiệm (giới hạn cường độ, giới hạn ch ả y, độ dãn d à i tương đối, độ dai va chạm) thành phần hóa học (trong thép than cần biết hàm lượng cacbon, silic, phốt pho, lưu huỳnh; trong thép hợp kim thấp còn cần biết thêm các chất pha thêm chính) và cấu trúc tr ê n các mẫu lấy ra từ các bộ phận riêng rẽ của mỗi kết c ấ u nh ị p. Đ ể chọn hợp lý vị trí lấy mẫu và số lượng mẫu sẽ lấy, cần phải căn cứ vào việc xác định sơ bộ độ cứng kim loại của các bộ phận khác nhau c ủ a kết cấu nhịp. Muốn vậy có thể dùng thiết bị xách tay của Brinel hay Poldi. Nếu việc lấy mẫu làm giảm yếu kết cấu thì cần phải tìm biện pháp bù đắp bằng các b ả n táp phủ. Các góc của chỗ bị cắt khoét lấy mẫu phải được khoan trư ớ c bằng các lỗ khoan đường kính bằng 14-20mm. Kích thước mẫu, số l ượng mẫu, phương pháp thí nghiệm và xử lý kết quả thí nghiệm do cơ quan tiến hành thí nghiệm nêu trong đề cương thí nghiệm và được cấp có thẩm quyền chấp nhận. 7.9.3. Thử nghiệm kết cấu nhịp Khi xác định năng lực chịu tải của kết cấu nhịp có thể tiến hành thử cầu nếu cần biết chính xác trạng thái ứng suất thực tế của kết cấu dưới tác động của tải trọng, khi có các hư hỏng và khuyết tật mà ảnh hưởng của ch ú ng đến năng lực chịu tải kh ó mà xét được bằng lý thuyết. Thử nghiệm cầu được làm dưới tác động của tải trọng thường xuyên qua cầu (tải trọng nặng nhất), đứng yên trên nhịp hoặc chạy qua nhịp. Các trị số ứng su ấ t và độ võng đo được sẽ được so sánh với các trị số lý thuyết tương ứ ng cũng do tải trọng thử cầu gây ra. Các hệ số kết cấu cũng cần được xác định để quyết định chế độ khai thác kết cấu nh ị p. 8. Kết cấu dầm bê tông cốt thép 8.1. Những nguyên tắc chung 8.1.1. Những điều quy định trong điều này Điều này bao gồm những điều quy định về kiểm định dầm bê tông cốt thép thường (không c ó ứng suất trước) tr ê n đường sắt đang khai thác. Đối với các dầm bê tông cốt thép dự ứng lực (c ó ứng suất trước) th ì khi tính toán, kiểm định cần tham khảo áp dụng hướng dẫn ở Phụ lục V và các chỉ dẫn tính toán riêng biệt được áp dụng cho công trình đó. 8.1.2. Yêu cầu của việc kiểm định Yêu cầu của việc kiểm định là đánh giá được năng lực chịu tải hiện còn của dầm bê tông cốt thép, thể hiện trên các điểm: - Tải trọng có thể khai thác thường xuyên với tốc độ quy định; - Tải trọng có thể phát triển tối đa (giới hạn cực đại). 8.1.3. Nội dung kiểm định Nội dung kiểm định bao gồm: - Điều tra đánh giá quá trình xây dựng, khai thác và hiện trạng của dầm; - Xác định các số liệu ban đầu về bê tông, cốt thép và các đặc điểm liên quan; - Dựa theo hiện trạng kết cấu d ầm với các mức độ hư hỏng khác nhau để tính toán xác định năng lực chịu tải còn lại; - Khi cần thiết phải thử tải và đo đạc lấy số liệu; - Đối chiếu kết quả tính toán và kết quả thử tải để đưa ra kết luận về năng lực chịu tải của các dầm bê tông cốt thép. 8.1.4. Nguyên lý về phương pháp kiểm toán năng lực chịu tải dầm bê tông cốt thép cũ - Các số liệu ban đầu dùng để tính toán như kích thước hình học của mặt cắt, kh ẩ u độ tính toán, mác bê tông, cường độ cốt thép, ảnh hưởng của gỉ mòn, các hư hỏng v.v... cần phải được điều tra, đo đạc với độ chính xác đáng tin cậy. - Chọn phương pháp so sánh ứng suất kết cấu và ứng su ấ t cho phép của vật liệu khi tính toán kiểm tra kết cấu dầm bê tông cốt thép theo tải trọng khai thác. - Khi cần xét tới tải trọng l ớ n nhất có thể qua cầu th ì phải tính toán thêm theo trạng thái giới hạn cực hạn. Trường hợp này, xét mặt cắt làm việc đến giai đoạn phá hoại chịu được một tải trọng tính toán, trong đó c ó xét đến hệ số vượt tải, hệ số xung kích. Tải trọng tính toán nêu trên được quy ra theo tải trọng rải đều tương đương nêu trong Phụ lục A và J của Tài liệu này. Đ ồ ng thời phải t í nh đẳng cấp hoạt tải d ầm cầu bê tông cốt thép. Đẳng cấp d ầ m cầu sẽ được xác định theo các công thức nêu trong Phụ lục R của tiêu chuẩn này. - Kiểm toán về mỏi được thực hiện cho c ả hai trường hợp tính toán kết cấu theo tải trọng khai thác và tính toán kết cấu theo trạng thái giới hạn cực hạn. Kiểm toán về mỏi chủ yếu với phần bê tông chịu nén, cốt thép chịu kéo. Trường hợp có vết nứt xiên ở đầu dầm và vết nứt ngang tiếp giáp giữa bản và sư ờ n dầm > 0,2 mm cần kiểm toán về mỏi đối với cốt thép đai và cốt thép xiên đi qua chỗ vết nứt rộng nhất. - Ngoài các hạng mục tính toán trên, khi tính toán kiểm định dầm bê tông cốt thép cũ, cần xét đến sự phát triển về vết nứt d o chịu lực về chiều d ài, chiều sâu và chủ yếu về độ mở rộng, kể cả những m ả ng bê tông b ị tróc v ỏ . Độ võng do hoạt tải của dầm bê tông cốt thép cũ không cần tính toán, cần đo độ võng do hoạt tải từng phiến dầm để so sánh độ võng cho phép được quy định trong tiêu chuẩn này. 8.1.5. Việc thử tải và đo đạc các số li ệ u kỹ thuật - Đo đạc thử tải có thể thiết lập đoàn tàu riêng hoặc dùng ngay các đoàn tàu loại nặng nhất đang khai thác. - Thử tải nhằm khẳng định thêm kết quả tính toán nhất là đối với các trường hợp kết quả tính toán ch ỉ ra năng lực chịu tải của d ầ m cầu thiếu, hoặc c ó một số yếu tố không tính được. - Số liệu đo đạc khi thử tải đòi h ỏ i độ chính xác cao. S ố đo sai số không được dùng và cần đo lại. - Các số liệu đo đạc thử tải cần đ ố i chiếu với kết quả tính toán, nhưng nhất thiết phải đo ứng suất bê tông ở khu vực chịu nén, ứng suất cốt thép ch ị u kéo, độ võng do hoạt tải ở mặt cắt giữa nhịp và độ rộng vết nứt do chịu lực khi c ó tĩnh tải và hoạt tải. 8.1.6. K ế t luận v ề năng lực chịu tải của d ầ m bê tông cốt thép cũ Kết luận về n ă ng lực chịu tải của dầm bê tông cốt thép cũ phải so sánh phân tích số liệu tính toán và số liệu đo thử tải, phải kiểm tra các bước tiến hành để phát hiện sai sót cần loại bỏ hoặc cần làm lại. Khi đã khẳng định sự chính xác của các số liệu tính toán hoặc đo đạc mà thấy kết quả đo cho thấy dầm c ầ u không đ ủ năng lực chịu tải thì dù kết quả tính toán thế nào cũng cần quyết định việc thông xe theo kết quả đo thử tải. 8.2. S ố liệu ban đầu 8.2.1. Các số liệu ban đầu cần thu thập điều tra hoặc đo đạc Các số liệu ban đầu cần thu thập điều tra hoặc đo đạc đ ể tính toán xác định năng lực chịu tải của dầm cầu bê tông cốt thép bao gồm: - Năm xây dựng; tải trọng thiết kế; - Bản vẽ thi ế t kế gốc hoặc hồ sơ hoàn công, thể hiện: Kích thước hình học, bố trí cốt thép, ch ủ ng loại và kích thước cốt thép, mác bê tông thiết kế và thi công và các bộ phận chi tiết khác; - Diễn biến trong quá trình khai thác như thay đổi tải trọng, hư hỏng và sửa chữa; - Cường độ chịu nén của bê tông hiện đại; - Cường độ chịu kéo, chia cắt của cốt thép hiện tại; - Tình trạng hư hỏng của b ê t ô ng như vị trí và kích thước vết nứt, vết vỡ, mức độ phong h ó a các bo nát hóa, hệ thống phòng nước và thoát nước v.v...; - Hiện trạng của các bộ phận khác như dầm ngang, gối cầu v.v...; - Tình trạng hư hỏng của cốt thép như vị trí và phạm vi cốt thép bị lộ ra ngoài, mức độ gỉ mòn của chúng; - Các loại tải trọng đã và đang khai thác qua cầu; - Các số liệu đã đo đạc thử tải t rên cầu; 8.2.2. Mác bê tông thực tế dùng để tính toán được xác định bằng cách: - Dùng súng bật n ẩ y và máy d ò siêu âm đo tại cầu theo quy trình riêng. - Các thiết bị đo này phải được chuẩn hóa trước khi tiến hành nhằm đảm bảo độ chính xác. Kết quả đo của hai thiết bị này nếu chênh lệch nhau < 20%="" thì="" lấy=""> ị số trung bình, nếu qua 20% th ì phải đo lại, nếu đo lại vẫn thế thì phải chuẩn hóa lại c ả hai thiết b ị ở phòng thí nghiệm và xử lý số liệu. - Trường hợp thiếu thiết bị thì cho phép dùng súng bật nảy đã được chuẩn hóa và phải đo một vị trí ba l ầ n để lấy một trị số bình quân. - Nếu có điều kiện khoan lấy m ẫ u bê tông từ dầm thực để nén thử th ì cũng d ùng cách đo bằng súng bật nẩy và máy siêu â m ở dầm này để đối chiếu kết quả đó, trên cơ sở đó mà rút ra hệ số điều chỉnh cho trị số mác bê tông bằng súng bật nảy bằng máy siêu âm. - Nếu trong hồ sơ thiết kế gốc hoặc hồ sơ hoàn công có ghi mác bê tông thiết kế hoặc thi công th ì có thể d ùng để tính toán nhưng phải nhân với hệ số điều chỉnh. Hệ số này được xác định theo kết quả so sánh trị số này với trị số đo bằng phương pháp nêu tr ê n tại cùng một d ầm. 8.2.3. Mác thép dùng để tính toán kiểm định đư ợ c xác đị nh bằng cách: - Lấy mác thép ghi trong sổ hồ sơ thiết kế gốc hoặc hồ sơ hoàn công nếu có, trong đó c ó ghi ứng suất giới hạn đàn hồi s e và ứng suất kéo đứt s r . - Tham khảo mác thép được s ả n xuất vào thời kỳ chuẩn bị xây dựng cầu bê t ông trên tuyến đường hoặc trên từng đoạn khu. - Nên tạo điều kiện cắt mẫu cốt thép của một số ít dầm cầu bê tông thép thuộc ch ủ ng loại tương tự đ ã được thay ra, đưa về phòng thí nghiệm xác định lại s e và s r , để vừa khẳng định lại mác thép vừa xem sự suy giảm cường độ cốt thép d o b ị gỉ mòn qua nhiều năm khai thác. 8.2.4. Ứng suất cho phép của bê tông Ứng suất cho phép của bê tông khi tính toán theo tải trọng khai thác được quy định theo Bảng 15: Bảng 15. Ứng suất cho phép của bê tông TT Mác b ê tôn g ( kG/cm 2 ) Loại ứ ng suất 140 150 170 200 250 300 Ghi c hú 1 Chịu nén ( X s b ) 46 50 56 66 83 100 Tính bằng 1/3 mác bê tôn g 2 Chịu cắt ( t b ) 3 3,1 3,2 3,4 4,0 4,5 Đơn vị tính đề u là kG/cm 2 3 Chịu kéo chủ khi có cốt đai và cốt xiên ( s kc ) 12 12,6 14 16 18 20 8.2.5. Ứng su ấ t cho phép chịu kéo hoặc nén của cốt thép Ứng suất cho phép chịu kéo hoặc nén của cốt thép loại tương tự với CT3 được t í nh theo tiết diện đã trừ gỉ là: [ R a ] = 1200 kG/cm 2 . 8.2.6. Mô đun đàn h ồ i của thép loại M ô đun đàn hồi của thép loại tương tự CT3, E a = 2,1 x 10 6 kG/cm 2 . 8.2.7. Mô đun đàn hồi của bê tông các loại Mô đun đàn hồi của bê tông các loại quy định như sau: - Khi ứng suất, với mác bê tông từ 140 -250 l ấ y E b = 1,4x10 6 k G /cm 2 . - Khi tính biến dạng, với mác bê tông từ 140 - 250 l ấ y E b = 2,7x 1 0 5 kG/cm 2 ; với mác bê tông 300 l ấ y E b = 2,9 5 x 10 5 kG/cm 2 . 8.2.8. Hệ số t ỉ lệ mô đun đàn hồi Hệ số tỉ lệ mô đun đàn hồi giữa cốt thép và bê tông như sau: - Với m á c bê tông từ 140-250, khi t í nh ứng suất lấy = 1,5 - Với mác bê tông từ 140-250, khi tính m ỏ i lấy n = 25. 8.2.9. Cường độ bê tông dùng khi tính toán Cường độ bê tông loại thường dùng khi tính toán theo trạng thái giới hạn cực hạn được quy định theo Bảng 16: Bảng 16. Cường độ tính toán bê tông (kG/cm2) Mác bê tông Loại ứng suất Ký hiệu 150 200 250 300 400 500 600 Ứng suất kéo ch ủ quy ước R kc - 24 28 32 37 42 46 Kéo dọc trục R k éo - 6.5 8.8 9.5 11 12.5 13.5 8.2.10. Cường độ chịu kéo và chịu nén của cốt thép trơn Cường độ chịu kéo và chịu nén của cốt thép trơn loại tương đương với A-l, A-ll, A-lll khi tính toán theo trạng thái giới hạn cực đại với tiết diện đ ã trừ g ỉ R a = 1900, 2400, 3000 kG/cm 2 . 8.2.11. Cường độ chịu nén của bê tông Cường độ chịu nén của bê tông khi tính toán về m ỏ i theo tải trọng khai thác hoặc theo trạng thái giới hạn cực hạn tính theo Công thức: R bf = 0,6 e b R lt (150) Khi tính mỏi theo tải trọng khai thác, R lt được thay bằng s b Trong đó e b là hệ số phụ thuộc vào mức độ không đối xứng của chu kỳ ứng suất r b , lấy theo b ả ng 17: Bảng 17. Hệ số e b r b ≤ 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 ≥ e b 1,0 1,06 1 , 1 1,15 1,20 1 , 24 (151) M p - Mô men uốn tại mặt cắt tính toán do tĩnh tải tiêu chuẩn (có thể dùng tĩnh tải thực tế, kh ô ng nhân với các hệ s ố ). M k - Mô men uốn tại mặt cắt tính toán do hoạt tải tiêu chuẩn c ó xét hệ số xung k í ch. m ’ = ( 1 + ) - Hoạt tải này là hoạt tải đang khai thác lớn nh ấ t khi tính theo tải trọng khai thác hoặc tải trọng đạt được tối đa khi tính theo trạng thái giới hạn cực hạn. 8.2.12. Cường độ chịu kéo của cốt thép Cường độ chịu kéo của cốt thép khi tính toán về m ỏ i theo trạng thái giới hạn cực hạn được tính theo công thức: R af = e pa R a (152) e pa - Hệ số phụ thuộc vào mức độ không đối xứng của chu kỳ ứng suất trong cốt thép tròn trơn, theo bảng 18: B ả ng 18. Hệ số e pa r 0 0,1 0,2 0,3 ≥ 0,35 e pa 0,81 0,85 0 , 89 0,97 1 r được lấy tùy theo tr ị số của r b t í nh theo Công thức (151) như sau: - Khi 0 ≤ r b ≤ 0,2 lấy r = 0,3 - Khi 0,2 <> r b ≤ 0,75 lấy r = 0,15 + 0,8 r b - Khi 0,75 <> r b lấy r = r b Khi tính theo tải trọng khai thác dùng R a quy định ở Điều 8.2.5 8.2.13. Chiều dài nhịp tính toán (kh ẩ u độ tính toán) Chiều d ài nhịp tính toán (khẩu độ tính toán) của dầm lấy bằng khoảng cách giữa hai tim gối. Nếu không có gối cầu hoặc gối cầu kiểu bản thép phẳng th ì lấy bằng I = I' +2/3b. Trong đó: I ' - Khoảng cách giữa 2 mép trong của bản thép g ố i hoặc của 2 diện tích tựa các đầu dầm lên mố trụ. b - Chiều dài hướng dọc của diện tích tựa đầu dầm lên mố trụ 8.2.14. Hệ số phân phối ngang của hoạt tải cho 2 phiến dầm chủ Hệ số phân phối ngang của hoạt tải cho 2 phiến dầm chủ, đối với mặt cắt chữ П được phép lấy bằng 0,5. Trường hợp sự lệch tim giữa hai tim đường sắt và tim dầm lớn hơn 10% khoảng cách 2 tim dầm chủ thì cần điều ch ỉ nh hệ số phân phối ngang bằng cách dựa vào độ võng do hoạt tải của từng d ầm ch ủ đo được hoặc dựa vào tỉ lệ khoảng cách giữa từng phiến dầm chủ đ ố i với tim đường sắt. 8.2.15. Hệ số xung kích Đầu máy dieden chạy trên dầm bê tông cốt thép cũ với chiều dày ba lát tối thiểu 25cm, hệ số xung kích tính theo công thức: (153) Nhưng không nhỏ hơn 1,15 khi t í nh về cường độ và không nhỏ hơn 1,10 khi tính về mỏi. Trị số l tính bằng mét (m) và lấy như sau: - Khi tính dầm chủ l = 1, chiều dài nhịp tính toán - Khi t í nh máng balat theo hướng ngang cầu lấy l = 0 - Khi tính toán về m ỏ i sẽ giảm hệ số xung kích xuống c ò n bằng: (154) Nếu khi có số liệu đo hệ số xung kích thực tế theo đoàn tàu thử hoặc đoàn tàu đang khai thác lớn nhất th ì cần xét điều chỉnh lại. 8.2.16. Hệ số tải trọng Hệ số tải trọng dùng khi tính toán theo trạng thái giới hạn được quy định như Điều 6.2.6; 6.3.4 và 6.3.6. 8.2.17. Khi tính toán xét trạng thái giới hạn cực hạn đối với dầm bê tông cốt thép cũ Khi tính toán xét trạng thái giới hạn cực hạn đối với dầm bê tông cốt thép cũ không cần xét hệ số điều kiện làm m và hệ số đồng nhất k vì khi tính toán đã dựa vào các điều kiện và tình trạng thực tế của kết cấu dầm cầu như yếu tố về kích thước hình học, về sự lệch tim, và về cường độ vật liệu đã đưa ra cường độ tính toán quy định mà không cần thông qua cường độ tiêu chuẩn nữa. 8.3. Tính toán theo tải trọng khai thác 8.3.1. Giả thiết Coi như vật liệu của kết cấu d ầm cầu bê tông cốt thép làm việc trong giai đoạn đàn hồi và giả thiết như sau: - Mặt cắt phẳng vẫn giữ nguyên là phẳng, ch ỉ có thể xoay đi một góc khi kết cấu chịu lực. - Ứ ng suất tỷ lệ thuận với biến dạng. - Bê tông vùng kéo không tham gia chịu lực. - Tỷ số t í nh đ ổ i diện tích cốt thép sang diện tích bê tông là n = E a /E b - Những căn cứ và giả thiết tính toán trên chỉ phù hợp với tình trạng hư hỏng của loại dầm bê tông cốt thép cũ thuộc nh ó m cho phép sửa chữa mà không phải thay mới d o cơ quan quản lý quy định. 8.3.2. Quy định về mặt cắt dầm Mặt cắt hầu hết các loại dầm bê tông cốt thép cũ trên đường sắt đang khai thác là hình chữ П, nhưng để gi ả n đơn hóa trong tính toán, cho phép tính theo từng phiến h ì nh chữ T và quy định như sau: - Khi h b ≥ 0,1h thì C = C b = 6h b - Khi h b ≥ 0,05h th ì C = C b = 3h b - Khi h b < 0,05h="" thì=""> C = C b = 0 Trong đó: h - Chiều cao toàn bộ của dầm h b - Chiều cao tương đương của bản 8.3.3. Phương pháp t í nh Kết cấu được tính toán theo phương pháp “ứng suất cho phép” theo điều kiện mặt cắt thực tế tức là có xét trừ phần tiết diện bê tông chịu nén bị hư hỏng (trên hình vẽ ký hiệu là A 0 ) và trừ phần g ỉ mòn của cốt thép. Sơ đồ ứng suất của vùng bê tông chịu nén là hình tam giác, lực kéo và lực nén của cốt thép đạt tại vị trí trọng tâm của đám cốt th ép chịu kéo, chịu nén, thể hiện như hình 13: Hình 13. Mặt cắt đại diện 8.3.4. Ứ ng suất nén ở bê tông Ứ ng su ấ t nén ở bê tông ở thớ bất kỳ trong vùng nén, cách biên nén một kho ả ng cách y được t í nh bằng: (155) Ứ ng suất kéo trung bình trong cốt thép chịu kéo là: (156) Ứ ng suất chịu nén trung bình trong cốt thép chịu nén là: (156) Trong đó: M - Mô men uốn do tải trọng tính toán gây ra (đối với hoạt tải di động có xét hệ số xung kích). n - T ỷ số mô đun đàn hồi giữa cốt thép và bê tông theo quy định Điều 8.2.8. I tr - Mô men quán tính tính đ ổ i của mặt cắt dầm tính toán. a' - Khoảng cách từ trọng tâm đám cốt thép chịu nén đến thớ biên chịu nén của mặt cắt dầm tính toán. Ứ ng suất tính toán được của bê tông và cốt thép phải nhỏ hơn hoặc bằng ứng suất cho phép tương ứ ng được quy định ở Điều 8.2.4 và 8.2.5. 8.3.5. Phương pháp tính Mô men quán tính tính đổi Phương pháp t í nh Mô men quán tính tính đổi I tr được tiến hành theo các bước sau: Tính các đặc trưng hình học: (158) (159) Chiều cao giả định của vùng nén bê tông: (16 0 ) Nếu x <> b tức là trục trung hòa đi qua bản cánh chịu nén, khi đó dùng c ô ng thức tính toán như đối với hình chữ nhật. (161) Nếu x > h b tức là trục trung hòa đi qua sườn dầm, khi đ ó t í nh theo mặt cắt h ì nh chữ T. Tính lại các tham s ố hình học r và s: (162) ( 163) (164) (165) 8.3.6. Ứ ng suất kéo ch ủ Do giả thiết bê tông ở vùng chịu kéo ứng suất pháp tuyến s = 0 nên ứng suất kéo chủ bằng ứng suất cắt lớn nhất và được tính như sau: (166) Trong đó: Q - Lực cắt (kG) b - Bề rộng mặt cắt dầm giữa (cm) z - Cánh tay đòn của nội ngẫu lực (cm) Đối với mặt cắt hình chữ nhật: z = 0,9h 0 Đối với mặt cắt hình chữ T: z = h 0 - h b Ứ ng suất cắt tính được phải nhỏ hơn hoặc bằng ứng suất chịu kéo ch ủ khi có cốt đai và cốt xiên quy đ ịnh ở điều 8.2.4. 8.3.7. Ứ ng suất cắt giữa bản và sườn dầm Đối với dầm mặt cắt chữ T, ngoài việc tính theo Điều 8.3.6, còn c ầ n phải kiểm toán ứng suất cắt phát sinh ở chỗ tiếp giáp giữa bản và sườn dầm như sau: - Khi mặt cắt đối xứng (xem H ì nh 14) Hình 14. Mặt cắt d ầm T (167) Trong đó: - Ứng suất cắt của sườn dầm chủ tại trục trung hòa Nếu có vát nối tiếp giữa b ả n và sườn dầm th ì t í nh h' b phải xét theo bề dày tương đương của b ả n h b . Khi mặt cắt không đối xứng thì ứng su ấ t cắt ở 2 bên sườn dầm chủ sẽ t ỉ lệ thuận với bề rộng b ả n mỗi bên. 8.3.8. Yêu cầu điều kiện nứt vỡ của d ầ m bê tông cốt thép cũ Yêu cầu điều kiện nứt vỡ của dầm bê tông cốt thép cũ quy định như sau: - Không cần tính toán độ rộng vết nứt. - Phải đo đạc độ rộng vết nứt thực tế do tĩnh tải v à độ mở rộng do hoạt tải đang khai thác lớn nhất (hoạt tải thử). - Phải đo bề dài, vị trí của vết nứt và độ sâu của vết nứt có thể, trong đó quan tâm đặc biệt đến các loại vết nứt do chịu lực như vết nứt thẳng đứng từ đáy b ầ u dầm đến máng ba lát ở khu vực giữa dầm , vết nứt xiên ở hai đầu dầm và vết nứt nằm ngang chỗ ti ế p giáp giữa sườn dầm và bản máng ba lát. - Nếu độ rộng vết nứt d o chịu lực nhỏ hơn hoặc bằng 0,2 mm thì ch ỉ cần bịt trám theo phương pháp và công nghệ được quy định, khi có điều kiện kết hợp sửa chữa một số hạng mục khác. Nếu sửa chữa được thì cần theo dõi sự phát triển bề rộng, bề dài và bề sâu vết nứt theo thời gian. - Nếu độ rộng vết nứt do chịu lực lớn hơn 0,2 mm th ì yêu cầu phải có kế hoạch sửa chữa, kết hợp với kết quả kiểm toán ứng suất cốt thép chịu kéo để cùng xem xét. Nếu ứng suất cốt thép kéo >1000 kG/cm 2 thì cần lưu ý hơn. 8.3.9. Yêu c ầ u về độ võng của dầm bê tông cốt thép cũ Yêu cầu về độ v õ ng của d ầ m bê tông cốt thép cũ quy định như sau: - Không cần tính toán lại độ võng của từng phiến dầm theo lý thuyết, vì dầm đã s ử dụng l â u phát sinh nứt v ỡ các hư hỏng khác làm cho bê tông không còn là vật thể đàn hồi liên tục. - Trường hợp cần thiết như quy định ở Điều 8.1.5 cần tiến hành đo độ võng do hoạt tải bằng thiết bị đo có độ chính xác 0,01 mm đối với từng phiến dầm chủ. Độ võng đo được phải nhỏ hơn hoặc b ằ ng độ võng cho phép được quy đ ị nh trong tiêu chuẩn này. 8.3.10. Tính toán b ả n máng ba lát Tính toán b ả n máng ba lát của dầm bê tông cốt thép cũ c ó hình chữ П quy định như sau: - Hư ớ ng dọc cầu được cắt đoạn d à i 100 cm để tính. - Tĩnh t ả i gồm trọng lượng bản thân bản, đá ba lát, tà vẹt, ray, đường người đi nếu có, được tính theo thực tế. - Hoạt tải tác dụng qua ray, tà vẹt và đá ba lát xuống bản được tính phân bố rải đều tương đương theo hướng ngang cầu. - Phải kiểm toán đoạn bản hẫng và đoạn b ả n giữa 2 dầm chủ, khẩu độ tính toán được tính từ đầu mút đến mép ngoài dầm chủ và khoảng cách giữa mép trong bụng 2 dầm chủ cộng với chiều dày bản. - Tính M max và Q max của hai đoạn bản tr ê n theo phương pháp cơ học kết cấu. - T í nh bản giữa 2 dầm chủ cho phép dùng công thức gần đúng sau: M ại gối = - 0 , 7 M 0 (168) M g i ữa b ả n = +0,5 M 0 (169) Trong đó: M 0 - Mô men l ớ n nhất của nhịp dầm đơn giản có cùng khẩu độ tính toán. Lực cắt Q cũng tính theo nhịp giản đơn. - T í nh cường độ chịu lực của bê tông và cốt thép trong b ả n cũng thực hiện theo phương pháp ứ ng suất cho phép như đ ã nêu trong phần t í nh dầm. 8.4. Tính toán theo tải trọng cực hạn 8.4.1. Giả thiết Coi vật liệu của kết cấu làm việc đã vượt qua giai đoạn đàn hồi d ẫ n tới biến dạng dẻ o trước lúc phá hoại và giả thiết như sau: - Biến dạng của th ớ tỉ lệ với khoảng cách tới trục trung hòa (tính biến dạng vẫn theo giả thiết vật liệu đ à n hồi) - Bê tông vùng kéo không tham gia chịu lực. - Khi tính cường độ bê tông và cốt thép không dùng t ỉ số modul đàn hồi (170) Sơ đồ ứng suất bê tông ở khu vực chịu nén là hình chữ nhật. 8.4.2. Mặt cắt tính toán Mặt cắt tính toán dựa theo số liệu thực tế như mác bê tông, mác thép và có xét trừ phần tiết diện bê tông chịu nén bị hư hỏng (A 0 ) và phần g ỉ mòn của cốt thép, thể hiện như hình 15: Hình 15. Mô hình mặt cắt 8.4.3. Mô men uốn giới hạn Đối với mặt cắt chữ T có cốt thép chịu kéo và chịu nén, Mô men uốn giới hạn M được tính theo 2 trường hợp sau đây: - Nếu trục trung hòa đi qua bản cánh, tức là: (171) Tính toán như đối với mặt cắt hình chữ nhật và: + Chiều cao vùng chịu nén trong mặt cắt: (172) + Mô men uốn giới hạn của mặt cắt: M = R lt .B b .x ( h 0 - 0,5 x ) + R a F ' a ( h 0 - a' ) - R l t A 0 a 0 (173) - N ế u trục trung hòa đi qua sườn dầm chủ, tức là Điều kiện 8-20 không thỏa mãn thì: + Chiều cao vùng chịu nén trong mặt cắt: (174) + Nếu > 0, 5 5 thì lấy x = 0,55h 0 + M ô men uốn giới hạn của mặt cắt: M = R lt .B b .x ( h 0 - 0,5 x ) + R lt ( B b - b ) ( h 0 - 0,5) h b + R a F ' a ( h 0 - a' ) - R l t A 0 a 0 (17 5 ) Các trị số M uốn giới hạn này được so sánh với trị số M uốn tính toán do tĩnh tải và do hoạt tải cần xét cho qua cầu (có nhân hệ số vượt tải và hệ số xung kích). Hệ số xung k í ch lấy theo Điều 8.2.15. Các hệ số vượt t ả i lấy theo Điều 8.2.16. 8.4.4. Lực c ắ t giới hạn Lực c ắ t giới hạn của các mặt cắt khống chế được tính toán như sau: Q ≤ 0,8 R a F x sin a + 0,8 R a F đ + Q b (176) N ế u không uốn xiên cốt thép chủ th ì t í nh là: Hình 16. Mô hình tính toán Q ≤ Q đ b (177) Trong đó: Q - Lực cắt giới hạn (lực cắt ngang lớn nhất) do tải trọng tính toán gây ra (xác định ở điểm cuối mặt cắt xiên tại vùng chịu nén) a - Góc nghiêng của cốt thép xiên so với trục dầm F x - Diện tích mặt cắt toàn bộ các thanh cốt thép xiên nằm trong một mặt phẳng (xiên so với trục dầm) cắt mặt cắt xiên đang xét. F d - Diện tích mặt cắt toàn bộ các thanh cốt thép đai nằm trong một mặt phẳng uốn (pháp tuyến đối với trục dầm) cắt mặt cắt xiên đang xét. Q b - H ì nh chiếu của lực gi ớ i hạn trong bê tông chịu nén của mặt cắt xiên lên đường pháp tuyến đối với trục dọc dầm. (178) C - Chiều dài hình chiếu của mặt cắt xiên bất lợi nhất về chịu lực cắt ngang l ê n trục dọc dầm, xác định bằng công thức gần đúng: (179) q d - Lực giới hạn của cốt thép đai trên một đơn vị chiều dài dầm: (180) Q đ b - Lực cắt ngang giới hạn do vùng bê tông chịu nén và cốt thép đai chịu được tại mặt cắt đang xét: (181) Trong đó: U d - Bước của cốt thép đai b và h 0 - Như hình vẽ của Điều 8.4.2 R a , R lt - Lấy theo Điều 8.2.5 và Điều 8.2.9 8.4.5. Tính toán b ả n máng ba lát Tính toán bản máng ba lát về cường độ đối với mô men uốn như sau: Hình 17. Mặt cắt đặc trưng Mô men uốn d o tĩnh t ả i M p - Đối với mặt cắt b ả n h ẫ ng phía ngoài, nằm ở khoảng cách z so với mép ngoài của sườn dầm: (182) - Đối với phần bản nằm giữa 2 dầm chủ: (183) Trong đó: n p , n' p - Hệ số vượt tải đối với tĩnh tải theo Điều 6.2.6. P 0 - Tải trọng do tr ọ ng lượng l an can. P bt - Tải trọng d o trọng lượng gờ máng ba lát P t - Tải trọng do trọng lượng đư ờ ng người đi. P p - Tải trọng do trọng tượng bản bê tông P b - Tải trọng do tr ọ ng lượng ba lát, ray, tà vẹt L t , I k , I b , I p … được ghi trên hình vẽ kèm theo - Mô men uốn giới hạn của kết cấu bản được tính như sau: M = R lt .bx ( h 0 - 0,5 x ) + R a .F' a ( h 0 - a' ) (184) Trong đó: b - Chiều rộng tính toán của b ả n, lấy bằng 1m x - Chiều cao vùng chịu nén trong bản bê t ô ng (185) h 0 = h-a - Chiều cao làm việc của bản. a - Khoảng cách từ tim cốt thép trong bản R a - Cường độ chịu kéo hoặc chịu nén của cốt thép trong b ả n lấy theo Điều 8.2.10. F a , F ' a - Ti ế t diện cốt thép chịu kéo và chịu nén trong bản Mô men uốn có thể chịu được d o hoạt tải tác động: M h = M - M p 8.4.6. Tính bản máng ba lát về cường độ theo lực cắt Lực cắt do tĩnh tải Q p : - Đối với bản hẫng phía ngoài: Q p = n p [ P 0 + P bt + P t ( I t - l k ) + P p ( I k - z )] + n' p P p ( I p - z ) ( 186) - Đối với phần bản liền khối nằm giữa các dầm chủ (Mặt cắt II) (18 7 ) Các ký hiệu trong các Công thức xem trong Điều 8.4.5 và các hình vẽ kèm theo - Lực cắt giới hạn được tính theo công thức: Q = 0,75 R kéo . b.h 0 (188) Trong đó: R kéo - Cường độ tính toán chịu kéo của bê tông. 8.4.7. Lực cắt chịu đ ư ợc hoạt tải tác động Q h = Q - Q p (189) 8.5. Tính toán v ề m ỏ i 8.5.1. Định nghĩa T í nh về mỏi là xét tới sự suy giảm năng lực chịu tải của vật liệu kết cấu do trải qua thời gian dưới tác dụng của tải trọng động trùng phục, do đó dù tính toán theo tải trọng khai thác hay theo trạng thái giới hạn cực hạn cũng đều phải thực hiện. 8.5.2. Giả thiết Khi tính toán về m ỏ i, giả thiết vật liệu của kết cấu làm việc trong giai đoạn đàn hồi, chỉ xét hệ số xung kích, không xét hệ số vượt t ả i và các hệ số khác. Hệ số xung kích dùng khi tính mỏi theo quy định ở điều 8.2.15. 8.5.3. Khi tính toán theo tải trọng khai thác - Ứ ng suất nén của bê tông s b tính theo công thức Điều 8.3.4 phải nhỏ hoặc bằng R bf được quy định ở Điều 8.2.11. - Ứ ng suất kéo của cốt thép s a tính theo Công thức Điều 8.3.4 phải nhỏ hoặc bằng R af được quy định ở Điều 8.2.12 nhưng được thay R a bằng [R a ] quy định ở Điều 8.2.5. 8.5.4. Khi tính toán theo trạng thái giới hạn cực hạn Khi tính toán theo trạng thái giới hạn cực hạn thì trong các công thức t í nh M giới hạn nêu trên: - R bt được thay bằng R bf - R a được thay bằng R a f 8.5.5. Với d ầ m bê tông cốt thép có xuất hiện vết nứt xiên đầu d ầ m lớn hơn 0,2 mm Đối với d ầ m bê tông cốt thép cũ nếu có xuất hiện vết nứt xiên đầu dầm lớn hơn 0,2 mm, khi tính toán theo trạng thái giới hạn cực hạn, kiểm toán m ỏ i như sau: Tiến hành thử cầu, chọn vị trí có cốt đai hoặc cốt xiên mà ở đó vết nứt xiên có độ rộng lớn nhất để đo các trị số: D c - Mức độ biến đổi bề rộng vết nứt dưới tác dụng của hoạt tải thử cầu. D t - Mức độ trượt giữa các mép của vết nứt khi chịu tải trọng trên - Lực cắt tiêu chuẩn (không nhân hệ số) do tải trọng nói trên gây ra tại mặt cắt ở đầu vết nứt trong vùng bị nén. Ứ ng suất trong cốt đai hoặc cốt xiên do hoạt tải tính theo c ô ng thức sau: (190) Trong đó: (191) (192) Trong đó: a - Góc giữa hướng vết nứt xiên và cốt thép được xét E a - M ô đun đàn hồi của thép quy định ở Đi ề u 8.2.6 d - Đường kính thanh cốt thép (cm) I a - Mô men quán tính mặt cắt thanh cốt thép (cm 4 ) R - Mác bê tông thực tế (kG/cm 2 ) a p - Chiều dài quy ư ớ c của thanh cốt thép, lấy bằng 13 l ầ n đường kính cốt thép loại tròn trơn (193) d = 120. R.d (194) Lực cắt giới hạn theo điều kiện m ỏ i của cốt thép tại điểm cốt thép giao với vết nứt được tính như sau: Q mỏi (195) Sau đó so sánh Q m ỏ i tính được với lực cắt Q do tĩnh tải và hoạt tải cần xét qua cầu. 8.5.6. Với dầm BTCT nứt nằm ngang tiếp giáp giữa bản cánh và sườn d ầm > 0,2 mm Đối với d ầ m bê tông cốt thép cũ xuất hiện vết nứt nằm ngang tiếp giáp giữa bản cánh và sườn dầm > 0,2mm. Khi tính theo trạng thái giới hạn cực hạn, kiểm toán mỏi như sau: - Tiến hành thử cầu, chọn vị trí c ó cốt đai giao với chỗ rộng nhất của vết nứt để đo các tr ị số: D c - Mức độ biến đổi bề rộng vết nứt khi chịu hoạt tải thử cầu D t - Mức độ trượt giữa các mép vết nứt khi chịu hoạt tải thử cầu - Tính các tham số sau: q - Tải trọng phân bố đều lên bản tại vị trí đo chuyển vị các mép vết nứt (196) Trong đó: P - Á p lực lớn nhất lên trục bánh xe của đoàn t à u thử tải C k - Chiều d à i phân bố hoạt tải theo hướng dọc cầu, tùy thuộc vào kho ả ng cách nhỏ nhất giữa các trục xe a k và chiều dầy lớp ba lát bên dưới tà vẹt h b . I 0 - Chiều dài phân bố áp lực d o hoạt tải theo hướng ngang cầu, được t í nh với giả định truyền áp lực từ đầu tà vẹt qua lớp ba lát xuống theo góc từ 30 0 - 45 0 tùy theo độ dầy đá ba lát từ 15-30 cm và độ chèn chặt. - Tải trọng tương đương rải đều của hoạt tải thử cầu ứng với đoạn ả nh hư ở ng lực cắt đư ợ c đặt tải của mặt cắt đang xét và với vị trí tương đối của đ ỉ nh đường ảnh hưởng là a = 0 (197 ) (198) b - Tỷ số giữa tải trọng đơn vị chuẩn trên bản với tải trọng đơn vị chuẩn đặt tải trên đường ảnh hưởng lực cắt đang xét đối với dầm, thông thư ờ ng b = 1. b - Bề rộng sườn dầm tại vị trí đo vết nứt (cm). Hoạt tải rải đều cho phép theo điều kiện m ỏ i là: k mỏi (199) Trong đó: g - Tĩnh tải r ả i đều, được tính theo kích thước dầm W k - Diện tích phần đường ả nh hư ở ng đặt hoạt tải W p - Diện tích tổng cộng của đường ảnh hưởng lực cắt (đặt tĩnh t ả i rải đều) q - Hệ số giảm mức độ xung kích hoạt tải dùng trong tính toán về m ỏ i. (200) với (1 + m ) lấy theo kết quả thử tải e Q - Hệ số phân phối ngang d ùng khi tính toán theo lực cắt. (Lấy theo số l i ệ u đo khi thử tải) k m ỏ i - Tính được sẽ so sánh với trị số hoạt tải rải đều tương đương của loại tải trọng cần xét cho qua cầu c ó xét xung kích để kết luận. Các ký hiệu khác xem giải thích ở điều 8.5.5. 8.6. Thử tải thực tế 8.6.1. Dầm bê tông cốt thép cũ đã khai thác nhiều năm nhiều hư hỏng Dầm bê tông cốt thép cũ đã khai thác nhiều năm phát sinh nhiều hư hỏng như bê tông bị nứt, vỡ, phong h ó a, cốt thép bị đứt, gỉ m ò n nên việc tính toán xác định năng lực chịu tải rất khó đạt kết quả chính xác v ì vậy cần thiết phải tiến hành đo đạc thử tải để đối chiếu trong các trường hợp sau: - Khi kết quả tính toán cho thấy dầm thiếu hoặc ch ỉ xấp xỉ đạt khả năng chịu tải theo điều kiện cường độ. - Khi khảo sát phát hiện các hư hỏng mà kh ó xét được trong công thức tính toán. - Khi khảo sát phát hiện có những hư hỏng mà nếu muốn tính toán ảnh hưởng của chúng đ ế n khả năng chịu tải th ì phải đo lấy số liệu. - Khi cần biết số liệu thực tế về độ võng do hoạt tải, hệ số xung k í ch, hệ số phân phối ngang cho từng dầm chủ. 8.6.2. Chọn tải tr ọng cầu Tùy theo yêu cầu đo đạc các loại số liệu một lần hoặc nhiều lần để chọn tải trọng cầu, lập đoàn t à u thử riêng hoặc lợi dụng các đoàn tàu đang khai thác có tải trọng tương đương tải trọng thử, tính toán. Do hầu h ế t các dầm cầu bê tông cốt thép trên các tuyến đường sắt nước ta có khẩu độ ngắn từ 8 - 16m, nên ch ỉ cần đo lấy số liệu khi có đầu máy đi qua mỗi nhịp, mà không cần lấy số liệu khi các toa xe đi qua, v ì tải trọng đầu máy là kh ố ng chế. 8.6.3. Nội dung các hạng mục cần phải đo đạc Tùy theo các trường hợp đã nêu ở Điều 8.6.1 mà đề ra các nội dung các hạng mục cần phải đo đạc Các số liệu chủ yếu đo đạc là: - Biến dạng tương đối của cốt thép chịu kéo tại mặt cắt cần xem xét. - Ứ ng suất chịu nén của bê tông dầm và bê tông bản. - Độ mở rộng vết nứt lớn nhất ở các mặt cắt khống chế do chịu lực như vết nứt thẳng đứng từ đáy dầm lên đến đáy bản ở khu vực giữa dầm, vết nứt xiên đầu dầm, vết nứt nằm ngang tiếp giáp giữa sườn dầm và bản cánh. - Độ võng ở giữa nhịp f max và ở 1/4 nhịp f 1 /4 của mỗi dầm chủ và độ l ú n của các gối cầu. - Biểu đồ dao động nhằm xác định độ võng nhỏ nhất f min từ đ ó tính độ võng trung bình f tb và hệ số xung kích thực tế: (201) 8.6.4. Yêu c ầ u Để đảm bảo cho các số liệu đo đạc trong quá trình thử tải có độ chính xác cao, yêu cầu phải - Chọn loại thiết bị đo đúng tính năng, có độ bền tốt, ít hư hỏng, có độ chính xác cao. Trước và sau khi đo phải hiệu chỉnh trong phòng thí nghiệm để chuẩn bị hóa thiết bị. - Đơn vị chịu trách nhiệm đo phải có đủ tư cách pháp nhân, có đủ trình độ, nắm vững phương pháp và công nghệ đo. - Khi phát hiện những số liệu đo không chính xác do b ấ t kỳ l ý do nào, đều phải đo lại để lấy được số liệu đo mới đạt độ chính xác quy định. - Việc ghi chép, thống kê và xử lý số liệu đo phải thực hiện nghiêm túc, trung thực. 8.6.5. Phân tích so sánh kết quả đo với kết quả tính Phân tích so sánh kết quả đo với k ế t qu ả tính phải tiến hành như sau: - So sánh tĩnh tải ( t rọng lượng dầm và hệ mặt cầu) theo hồ sơ thiết kế và thực tế hiện trường. - So sánh hoạt tải tính toán và hoạt tải thực tế thử bao gồm cả trọng lượng đoàn t à u hay đầu máy, điểm đặt lực trên chiều d ài dầm, đứng yên hay di chuyển, tốc độ chạy qua cầu khi thử. Tốt nhất nên bố trí tải trọng thử cầu và tải trọng tính toán tương đương như nhau để thuận tiện so sánh. - Đối chiếu so sánh từng số liệu tương quan giữa kết quả đo với kết quả tính. - Nếu số đo nhỏ hơn số t í nh mà số tính chỉ ra đủ khả năng chịu tải thì chứng tỏ kết cấu còn khả năng dự trữ. Trong trường hợp mà s ố tính ch ỉ ra thiếu khả năng chịu tải, còn s ố đo chỉ ra vẫn đủ th ì cần xem xét lại các giả thiết tính toán chủ yếu như mác bê tông, ti ế t d iện cốt thép có hiệu (đã trừ g ỉ ), đồng thời cũng cần xem xét lại toàn bộ số liệu diễn biến trong quá trình đo đạc thử tải để có kết luận. - Nếu trị số đo được chủ yếu lớn hơn trị số t í nh thì phân tích các trường hợp sau: + Trị số đo chỉ ra vẫn đ ủ khả năng chịu lực, chứng tỏ kết cấu còn khả năng d ự trữ, đồng thời phải xem xét lại các giả thiết tính toán như đã nêu trên để điều chỉnh. + Trị số đo chỉ ra không đủ khả năng chịu tải nhưng trị số tính chỉ ra vẫn đủ, thì nên kiểm tra t ỉ mỉ lại kết quả đo, nếu khẳng định là chính xác thì phải theo số đo để kết luận về khả năng chịu tải của d ầ m, từ đó quyết định sửa ch ữ a tăng cường hay thay thế dầm. - Ch ỉ đối với trường hợp các trị số đo và trị số tính theo tải trọng khai thác đều chỉ ra dầm c ò n dư khả năng chịu tải đó thì mới căn cứ vào trị số đo để điều chỉnh lại các giả thiết tính toán về bê tông và cốt thép (mác và tiết diện có hiệu) cho phù hợp. 9. Kết cấu mố trụ và móng 9.1. Những nguyên tắc chung 9.1.1. Nội dung cơ bản Nội dung cơ bản của điều này là đưa ra các nguyên tắc kiểm tra, chuẩn đoán tình trạng và khả năng chịu lực của một số dạng kết cấu mố trụ và m ó ng thông dụng. 9.1.2. Phạm vi tính Kết cấu mố trụ và móng, không áp dụng tính toán đẳng cấp chỉ tiến hành tính toán theo các trạng thái giới hạn. Khi kiểm toán cần xét tình trạng hư hỏng và khuyết tật thực tế. 9.1.3. Lưu ý khi kết luận chuẩn đoán Để chuẩn đoán đủ chính xác về khả năng chịu tải của kết cấu mố trụ và móng thì phải dựa trên cơ sở kết hợp các kết quả kiểm toán, kết quả theo dõi khai thác cầu và kết quả thử tải. Trường hợp không c ó điều kiện thử tải, cần ghi chú rõ trong kết luận và nhận xét mức độ tin cậy của kết luận, nêu các yêu cầu v ề theo dõi tiếp tục trong lúc khai thác cầu. 9.1.4. Các nội dung và công thức tính toán theo các trạng thái giới hạn Các nội dung và công thức tính toán theo cá c trạng thái giới hạn lấy theo tiêu chuẩn hiện hành và thiết k ế cầu mới. 9.1.5. Các số liệu ban đ ầu đưa vào tính toán Các số liệu ban đầu đưa vào tính toán theo các trạng thái giới hạn lấy theo các kết quả thu thập hồ sơ cũ và điều tra thực tế theo các quy định nêu ở điều 7. 9.2. Nguyên tắc tính đến hiện trạng kết cấu 9.2.1. Điều tra, phân tích, phân cấp độ h ư h ỏ ng của mố trụ và móng Điều tra và phân tích nguyên nhân hư hỏng, phân cấp độ hư hỏng của mố trụ và m ó ng phải làm theo các quy định của điều 5. 9.2.2. Thông tin đạt đư ợ c từ kết quả khảo sát Căn cứ vào kết quả khảo sát dự đoán về nguyên nhân các hư hỏng để đặt ra sơ đồ tính toán tĩnh học, chọn trị số tính toán của các đặc trưng hình học và đặc trưng cơ lý của vật liệu để đưa vào tính toán lại kết cấu. 9.2.3. Đối với kết cấu n ề n móng không có điều kiện khảo sát Đối với các kết cấu nền móng nằm sâu dưới đất mà không có điều kiện khảo sát kỹ phải căn cứ vào hồ sơ cũ để tìm hi ể u về cấu tạo và căn cứ quá trình theo dõi cầu lúc khai thác để chọn các sơ đồ tĩnh học giả thiết sao cho xét được các tình huống bất lợi nhất có thể x ả y ra trong thực tế. Nếu hồ s ơ cũ không có tính toán lại phải làm theo một số giả thiết cấu tạo khác nhau tùy tình hình kinh t ế và tiến hành thử tải, đặt máy đo, quan sát kết cấu mố trụ trong quá trình khai thác để kết hợp phân tích và kết luận. Khi đó kết quả tính toán lại chỉ có ý nghĩa tham khảo. 9.2.4. Mặt cắt có sứt vỡ bê tông, đá xây Mặt cắt c ó sứt vỡ bê tông, đá xây phải được xét có tr ừ b ỏ phần sứt v ỡ . Để xác đị nh cường độ tính toán của khối đá x â y vữa hoặc bê tông phải căn cứ kết quả thử cường độ mạch vữa xây và thử cường độ bê tông thực tế trên kết cấu. 9.2.5. Khi khảo sát đã phát hiện tình trạng l ún không đều Đối với các trường hợp mà qua khảo sát đã phát hiện tình trạng lún không đều hoặc đất nền không đ ủ cường độ gây ra các vết nứt thẳng đứng trong thân mố trụ, khối bê tông hay đá xây, phải chọn sơ đồ kiểm toán với giả thiết xét riêng rẽ các phần kết cấu có thể b ị tách rời nhau ra do vết nứt phát triển. 9.2.6. Trường h ợ p gối cầu b ị kẹt Trường hợp gối cầu bị kẹt được xét bằng cách lấy trị số lực ma sát gối cầu hoặc giả thiết là gối cầu cố định để tính toán. Việc chọn sơ đồ liên kết trong tính toán còn phải căn cứ kết quả đo chuyển vị trí ở các g ối (chuy ể n vị xoay và chuyển vị thẳng). Nếu cần thiết có thể đề ra các sơ đồ với giả thiết khác nhau tùy tình hình thực tế rồi tính toán so sánh. 9.2.7. Các kết cấu xà mũ, cột, khung bằng bê tông cốt thép của mố trụ Các kết cấu xà mũ, cột, khung bằng b ê tông cốt thép của mố trụ, nếu có các vết nứt, hư hỏng và khuyết tật, được tính toán theo các nguyên tắc chung đối với kết cấu thanh bê tông cốt thép có xét giảm yếu mặt cắt bê tông và giảm yếu mặt cắt cốt thép tùy theo thực tế. 9.2.8. Khi khảo sát có nghi v ấ n xảy ra hiện tượng trư ợ t sâu Khi kh ả o sát điều tra, nếu có nghi vấn xảy ra hiện tượng trượt sâu hoặc nghi vấn móng đặt trên nền đất lún sụt cần tiến hành khoan thăm dò địa chất lấy số liệu tính toán lại về trượt sâu cũng như áp dụng các nguyên tác tính toán móng trên nền đất yếu. T ấ t cả các mặt cắt có vết nứt nguy hiểm và có sứt v ỡ lớn đều ph ả i được kiểm toán lại theo các trạng thái giới hạn. 9.2.9. Cường độ tính toán của đ ấ t nền: 9.2.9.1. Cường độ tính toán của đất nền dưới móng Cường độ tính toán của đất nền dưới móng được lấy theo quy định của Quy trình được áp dụng để thiết kế xây dựng công trình, tương ứng với các kết quả kh ả o sát địa chất ở vị trí mố trụ cầu. Đối với những cầu cũ mà đã được đưa vào khai thác với thời gian nhiều hơn 20 năm (tính đến thời điểm kiểm định) mà móng mố trụ không có hiện tượng lún lệch thì có thể tăng trị số cường độ tính toán thêm 25% so với trị số tính toán theo Quy trình được áp dụng để thiết kế xây dựng công trình. Nếu móng trụ cầu cũ nằm trong vòng vây cọc ván thép thì được phép t ă ng trị số cường độ t ín h toán thêm 25% so với trị số tính toán theo Quy trình được áp dụng để thiết kế xây dựng công trình. Nếu m ó ng mố cầu cũ nằm trong vòng v â y cọc ván thép thì được phép tăng trị số cường độ tính toán thêm 75% so với trị số tính toán theo Quy trình được áp dụng để thiết kế xây dựng công trình. 9.2.9.2. Trường hợp không có số liệu điều tra khảo sát địa chất mới nhất Trường hợp không có số liệu điều tra khảo sát địa chất mới nhất để phục vụ riêng cho việc tính toán thì được phép dùng các số liệu điều tra địa chất của các đợt kiểm tra đã được thực hiện trước đây nhưng phải ghi ch ú rõ để phân tích kết quả. Trường hợp hoàn toàn không có số liệu điều tra khảo sát thì phải tính toán theo những giả thiết khác nhau. Các giả thiết nêu ra phải hợp l ý và bao gồm giả thiết lạc quan nhất cũng như giả thiết bi quan nh ấ t. Cần ghi chú rõ nguồn gốc giả thiết và biện luận so sánh các giả thiết khác nhau đó. 9.3. Nguyên tắc t í nh nội lực, chuyển vị kết cấu 9.3.1. Tải trọng, tổ hợp tải trọng Tải trọng, tổ hợp tải trọng lấy theo quy định của Quy trình Thiết kế hiện hành như đối với cầu thiết kế mới. Riêng các hệ số tải trọng lấy theo quy định của điều 6. 9.3.2. Đặc trưng c ơ lý của đất Góc ma sát trong tiêu chuẩn và các đặc trưng khác của đất đắp sau mố và đăt nền dưới móng l ấy theo kết quả khảo sát thăm dò địa chất. Nếu không có Điều kiện khảo sát lại địa chất thì tham khảo kết quả khảo sát trong hồ sơ cũ. Khi tính toán dựa trên các số liệu suy diễn hoặc tham kh ả o kết quả khảo sát thì kết quả t í nh phải ghi chú rõ và chỉ có ý nghĩa tham khảo. 9.3.3. Sơ đ ồ tĩnh học kết cấu Sơ đồ tĩnh học kết cấu lấy theo cấu tạo thực tế của công trình và căn cứ kết quả đo chuyển v ị khi khảo sát và khi thử tải cầu. 9.3.4. Phương pháp tính toán nội lực và chuyển vị Phương pháp tính toán nội lực và chuyển vị của m ố trụ và móng cầu cũ được áp dụng theo quy định của Quy trình được áp dụng để thiết kế xây dựng công trình. Ri ê ng đối với m ó ng cọc bệ cao có thể dùng các phương pháp thông dụng và ghi rõ tài liệu tham khảo. 9.4. Tải trọng và hệ số tải trọng 9.4.1. Tải trọng và hệ số tải trọng Tải trọng và h ệ s ố tải trọng được lấy theo quy định trong quy trình thiết kế tương ứng. 9.4.2. Áp lực đẩy ngang của đất sau mố Riêng đối với quá trình tính áp lực đẩy ngang của đất sau mố cần phải khoan thăm dò đất sau mố để xác định các đặc trưng cơ lý của đất 9.5. Kiểm toán mặt cắt thân mố, trụ Các kết cấu bằng đá xây hoặc bê tông được kiểm toán theo 3 điều kiện: - Điều kiện cường độ ở trạng thái giới hạn cực hạn. - Điều kiện ổn định lật và ổn định trượt ở trạng thái giới hạn cực hạn. - Điều kiện độ lệch tâm của hợp lực chủ động tiêu chuẩn ở trạng thái giới hạn khai thác. 9.5.1. Đặc trưng tính toán của bê tông, kh ố i xây và đá xây 9.5.1.1. Cường độ tính toán chịu nén dọc trục cơ bản của bê tông, khối xây và đá xây lấy như sau: - Khối xây bê tông c ó mác lớn hơn hoặc bằng 200 và mác vữa lớn hơn hoặc bằng 100 có R = 35 kG/cm 2 (30 kG/cm 2 ) - Khối xây đá có mác lớn hơn hoặc bằng 400 và mác vữa lớn hơn hoặc bằng 100 có R = 12 kG/cm 2 (8,5 kG/cm 2 ). Ghi ch ú : Tr ị s ố trong ngoặc ứng với trường hợp thử nghiệm mác vữa ch ỉ đạt ≥ 50 kG/cm 2 . 9.5.1.2. Cường độ tính toán chịu nén khi uốn của các khối xây đá và khối bê tông khi chịu nén lệch tâm tính theo công thức R u = y R (202) Trong đó: R - Cường độ ch ị u nén dọc trục (Điều 9.5.1.1) y - Hệ số lấy bằng nhưng không được l ấ y lớn hơn các trị số sau: 1,5 - Đối với khối xây đá hộc và khối bê tông 1,25 - Đối với khối xây từ các khối bê t ô ng đúc sẵn 1,00 - Đối với khối đá xây bằng đá thiên nhiên. F - Diện tích toàn bộ mặt cắt (có xét giảm yếu t ố do hư hỏng) F c - Diện tích phần chịu nén của mặt cắt. Giới hạn của phần này được xác định theo Điều kiện là: mô men tĩnh của diện tích phần mặt cắt chịu nén bằng không, khi biểu đồ ứng suất hình chữ nhật đối với trục đi qua điểm tác dụng lực nén N. Đối với mặt cắt hình chữ nhật th ì : (203) e 0 - Độ lệch tâm lực dọc trục N so với trọng tâm của mặt cắt. h - Chiều cao của mặt cắt. 9.5.1.3. Cường độ tính toán chịu nén ép cục bộ (ép mặt) của khối xây đá và kh ối bê tông tính theo công thức R cb = y R (204) Trong đó: R - Cường độ chịu nén dọc trục (Điều 9.5.1) (205) F cb - Diện tích chịu ép mặt cục bộ F - Diện tích toàn mặt cắt (có xét giảm yếu tố do hư hỏng và khuyết tật) Nếu trọng tâm phần diện tích chịu ép mặt cục bộ F cb không trùng với trọng tâm d iện tích toàn bộ mặt cắt F th ì trong Công thức y cb chỉ được lấy ph ầ n diện tích F đối xứng sao cho với đường bao quanh diện tích F cb . 9.5.1.4. Mô đun biến dạng của đá xây tính theo công thức: E = 1500 R ( k G /cm 2 ) (206) Trong đó: R - Cường độ tính toán chịu lực nén do trục của đá xây (Điều 9.5.1) 9.5.2. Kiểm toán theo Điều kiện cường độ 9.5.2.1. Khi kiểm toán m ố trụ cầu, nội lực do các tổ hợp tải trọng chính, phụ và tổ hợp đặc biệt gây ra được x á c định riêng cho từng hướng d ọc hay hướng ngang c ầ u mà không cộng lại với nhau. 9 .5.2.2. Kiểm toán cường độ (ổn định hình dáng) của cấu kiện chịu nén lệch tâm v ớ i độ lệch tâm nhỏ (với S 0 ≥ 0,8 hoặc đối với mặt cắt h ì nh ch ữ nhật khi e 0 / y ≤ 0,45), trừ những cấu kiện của khối xây đá thiên nhiên, đư ợ c làm theo công thức sau: (207) Công thức cho mặt cắt hình chữ nhật là: (208) Trong đ ó : e - Khoảng cách từ điểm đặt lực nén N đến cạnh ngoài của mặt cắt có ứng suất nhỏ hơn. Khoảng cách này được đo theo đường thẳng góc với cạnh ngoài. S 0 - Mô men tĩnh của toàn bộ diện tích F đ ố i với cạnh ngoài của mặt cắt ứng suất nhỏ hơn. S c - Mô men tĩnh của diện tích mặt cắt vùng bê tông chịu nén F c đối với cạnh ngoài của mặt cắt do ứng suất nhỏ hơn. Diện t í ch vùng chịu nén F c được xác định với điều kiện trọng tâm của nó trùng với điểm đặt lực N thẳng góc với mặt ph ẳ ng của mặt cắt. - Độ lệch tâm của lực nén thẳng góc so với trọng tâm mặt cắt. M - Mô men của các lực đối với trọng tâm toàn bộ m ặ t cắt. y - Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt đến cạnh ngoài mặt cắt có ứng suất lớn hơn, khoảng cách này đo theo đường thẳng góc với cạnh đó. h - Chiều cao mặt cắt. j - H ệ số triết giảm khả năng chịu lực khi nén, xác định theo B ả ng 19. Khi áp dụng các Công thức (207), (208) thì trị số N và M lấy theo tổ hợp tải trọng bất lợi và cùng tương ứng với một cách sắp xếp tải lên kết cấu Bảng 19. Hệ số j b 4 4 6 8 10 12 14 16 18 20 l <> 14 21 28 35 42 49 56 68 70 j 1,00 0,98 0,96 0,91 0,86 0,82 0,77 0,72 0,68 0,63 Đối với cấu kiện bê tông: Trong đó: b - Kích thước nhỏ nhất của mặt cắt ngang đang xét r - Bán kính quán tính nh ỏ nhất của mặt cắt ngang đang xét I 0 - Chiều dài tự do của cấu kiện, được lấy như sau: Nếu c ả hai đầu đều là ngàm, I 0 = 0,5 l Nếu một đầu ng à m, một đầu là chốt cố định I 0 = 0,7 l N ế u c ả hai đầu đều là chốt cố định, I 0 = l Nếu một đ ầ u ngàm, một đầu tự do, I 0 = 2 l l - Chiều dài của cả cấu kiện đang xét 9.5.3. Kiểm toán theo đ iề u kiện ổn định lật và trượt Kiểm toán ổn đ ị nh lật và trượt dùng tải trọng tính toán có xét hệ số tải trọng nhưng không xét hệ số xung kích. Công thức tính toán l ấy theo các quy định của Quy trình Thiết kế tương ứng. 9.5.4. Kiểm toán độ lệch tâm của hợp lực chủ động tiêu chuẩn: Kết cấu bê tông và đá xây, phải kiểm toán độ lệch tâm của hợp lực chủ động do các tải trọng tiêu chuẩn theo các điều kiện sau: - Khi tính với tổ hợp tải trọng chính e 0 ≤ 0,5 y (209) - Khi tính với tổ hợp tải trọng phụ e 0 ≤ 0,6y (210) - Khi tính với tổ hợp tải trọng đặc biệt e 0 ≤ 0,7 y (211) Trong đó: e 0 - Độ lệch tâm của hợp lực chủ động tiêu chuẩn so với trọng t â m của toàn mặt cắt y - Khoảng cách từ trọng tâm toàn diện tích mặt cắt đến mép bị nén nhiều nhất của mặt cắt. 9.6. Kiểm toán chuyển vị đ ỉ nh, bệ móng mố, trụ 9.6.1. Nguyên tắc Chỉ kiểm toán nếu khi khảo sát hay theo dõi cầu phát hiện có nghi vấn về chuyển v ị lớn hoặc lún lớn. Đối với mố trụ cũ, chỉ tính toán các chuyển vi và độ lún do hoạt tảí tiêu chuẩn gây ra (không xét hệ số vượt t ả i và hệ số xung kích) Hoạt tải tiêu chuẩn được xét ở đây có thể là các đoàn tàu thường xuyên qua cầu, đoàn tàu dùng để t hử t ả i cầu, hoặc hoạt tải dự kiến sẽ qua cầu. Các kết quả tính toán chuyển vị và độ lún chỉ có ý nghĩa để tham khảo, đặc biệt là khi không có đủ t à i liệu cấu tạo phần công trình ẩn giấu dưới mặt nước và dưới mặt đất. Để nhận xét về tình trạng chuyển vị, lún của mố trụ và móng, phải dựa chủ y ế u vào kết quả đo đạc thử các trị số chuyển vị và cao đạc các vị trí đặc trưng của mố trụ và của kết cấu nhịp, phải theo dõi trong một khoảng thời gian nếu có nghi vấn. Sau đó kết hợp với các số liệu tính toán theo một số giả thi ế t và sơ đ ồ tính toán khác nhau để phân tích kết luận. Phương pháp tính toán chuyển vị đỉnh mố trụ và độ lún của móng được lấy theo quy định của Quy trình được áp dụng để thiết kế xây dựng công trình và các tài liệu tham khảo khác (nếu cần thiết). Trong bản tính phải nêu rõ xuất xứ và nội dung của phương pháp đ ã d ùng cùng với các nhận xét về mức độ phù hợp tin cậy của phương pháp đó. 9.6 . 2. Các tr ị số giới hạn chuy ể n vị cho phép - Trong trường hợp những cầu có chiều cao mố trụ không lớn, các trị số giới hạn chuyển vị cho phép (tính bằng cm) ứng với tốc độ chạy tàu không hạn chế lấy như sau: Trị số giới hạn (tính bằng cm) của chu y ển vị nằm ngang đỉnh mố trụ cầu đường sắt nhịp giản đơn, có xét đến xói của lòng sông, không được lớn hơn 0,5 Trong đó: I 0 - Chiều dài của nhịp ngắn nhất đang gối lên trụ đó (t í nh bằng m), lấy không nhỏ hơn 25m. Chênh lệch độ lún giữa các mố trụ không được gây ra độ dốc phụ trên trắc dọc quá 1‰ khi hoạt tải chạy qua c ầ u. - Riêng với trường hợp những cầu có chiều cao trụ lớn, cần có hồ sơ phân tích chuyển vị riêng biệt, độc lập với các phân tích, kết quả đo đạc được chỉ ra trong tiêu chuẩn này hoặc tham khảo các quy định đặc biệt áp dụng riêng cho công trình đó. 9.7. Kiểm toán về ổn định 9.7.1. Các trường hợp phải lưu ý hiện tượng trượt sâu Các mố trụ nằm trên sư ờ n dốc cao hoặc ở đất yếu, hoặc khi chiều cao nền đắp sau mố l ớ n quá 6 - 8m, khi khảo sát cần ch ú ý phát hiện tượng trượt sâu. Nếu tường trước của mố bị nghiêng lệch và mức độ nghiêng lệch phát triển theo thời gian nhất thiết phải tiến hành đo đạc theo dõi liên tục và kiểm toán về trượt sâu. 9.7.2. Phương pháp tính toán cung trư ợ t Phương pháp tính toán cung trượt được lấy theo các phương pháp Cơ học đất. Các số liệu về địa chất thủy văn phải lấy theo kết quả khoan thăm dò địa chất tại vị trí sát mố được xét. 9.8. Đo thử tải và tính toán lại kết cấu khi không có h ồ sơ lưu trữ phần ngàm của công trình 9.8.1. Yêu cầu v ề quá trình đi ề u tra thông tin Đối với trường hợp này khi khảo sát phải cố gắng điều tra mọi thông tin hữu ích về quá trình xây dựng và sửa chữa cầu trước đây để dự đoán sơ bộ về kiểu cấu tạo móng: móng tr ê n nền tự nhiên, giếng chìm, móng cọc, cọc ống v.v... 9.8.2. Đối v ớ i các m ố trụ ở chỗ cạn hoặc nước nông Đối với các mố trụ ở chỗ cạn hoặc nước nông, phải tiến hành đào hố thăm d ò cạnh sát thành móng để xác định được độ cao đỉnh giếng chìm hoặc độ cao đ á y bệ cọc, hoặc cao độ đáy móng nông v à kích thước mặt bằng của chúng. Thường đào ở vị trí góc móng. 9.8.3. Đối với các móng đã bị phá hoại Đối với các móng đã bị phá hoại do chiến tranh và các móng nơi ngập nước cần phải làm vòng vây, hút nước để thăm dò. V iệc này có thể làm kết hợp với việc thi công gia cố sửa chữa cầu 9.8.4. Công việc sau khi khảo sát Sau khi khảo sát cần để ra một số giả thiết cấu tạo khác nhau của móng (vẽ kích thước mặt bằng, về độ sâu đáy móng v.v...) để tính toán móng theo các phương pháp như đối với trường hợp thiết kế mới. Các tính toán phải phản ánh được việc xét tình huống bi quan nhất và tình huống lạc quan nhất. 9.8.5. Nội dung công tác đo đạc Việc đo đạc lúc thử tải chủ yếu là do độ lún, độ nghiêng lệch và chuyển vị, tần số dao động của bệ móng trong lúc có hoạt tải chạy qua cầu cũng như ở các thời điểm quan sát khác nhau So sánh các trị số chuyển vị tính toán được theo các giả thiết khác nhau với các trị số chuyển vị đo được và các trị số chuyển v ị cho phép để kết luận về khả năng khai thác của mố trụ và móng. Như vậy bằng cách đo đạc chuyển vị không thể xác định được khả năng chịu tải lớn nhất của mố trụ móng mà chỉ xác định được khả năng khai thác b ì nh thường ứng với các hoạt tải đang đang khai thác hoặc ứng với hoạt tải thử cầu. 9.8.6. Trị số chuyển vị cho phép Trị số chuyển vị cho phép ứng với tốc độ chạy tàu không hạn chế lấy theo điều 9.6.2 9.8.7. Đối với cầu đã dùng hơn 20 năm Đối với cầu đã dùng hơn 20 năm có móng cọc không bị hư hại ch ị u lực bình thường dưới các hoạt tải đang khai thác thường xuyên và hoạt tải thử cầu, khả năng chịu lực của móng cho phép l ấ y bằng 1,25 lần tải trọng đang khai thác an toàn hoặc 1,25 lần chịu tải trọng thử cầu an toàn (bao gồm cả tĩnh tải và hoạt tải) 9.9. Chuẩn đoán kết cấu 9.9.1. Các số liệu đo chuyển vị Các số liệu đo chuyển vị theo dõi trong một khoảng thời gian đ ố i với các đợt đo cách đều nhau về khoảng thời gian được coi l à số liệu quan trọng nhấ t và đáng tin cậy nhất. Các số liệu đo được về ứng biến, chuyển vị trong lúc thử tải được coi là mức độ đáng tin cậy thứ hai. Các trị số tính toán được theo các giả thiết khác nhau và theo số liệu khảo sát điều tra đất nền được coi là độ tin cậy thấp hơn nhiều so với các số liệu đo nói trên. Lý do là có nhiều điều thiếu tin cậy trong việc chuẩn đoán số liệu nền đất, đặc biệt là nền đất cát. 9.9.2. Khi biện luận số liệu đo chuyển vị Khi biện luận số liệu đo chuyển vị cần l ưu ý mặc d ù đây là các số liệu đáng tin cậy nhất nhưng mối quan hệ giữa chuyển vị đo được và mức độ ổn định thay đổi rất nhiều tùy theo các tính chất của đất nền. Trong trường hợp nền đất sét, mức độ an toàn của móng mố trụ vẫn đảm bảo ngay cả khi chuyển vị tăng đáng kể. Mặt khác, trong trường hợp nền đất cát, ngay cả khi chuyển v ị nh ỏ cũng có thể có mức độ an toàn thấp. Do đó khi đo chuyển v ị đối với móng mố trụ trên nền đ ất cát phải hết sức cẩn thận. Ngay cả khi kết quả tính toán ổn định theo số liệu khảo sát nền đất cho thấy là đảm bảo an toàn. 9.9.3. Nhận xét kết quả đo chuyển vị về tốc độ biến đổi Phải đặc biệt nhận xét kết quả đo chuyển v ị về tốc độ biến đổi (tăng hoặc giảm) của các trị số chuyển vị đặc trưng để chuẩn đoán mức độ an toàn về mặt ổn định của mố trụ và móng. 9.9.4. Chuẩn đoán mức độ an toàn theo độ bền của kết cấu Chuẩn đoán mức độ an toàn theo độ bền của kết cấu phần mố trụ và móng phải xét kết hợp kết quả điều tra khảo sát các vết nứt, các sứt vỡ và các hư hỏng khác với các kết quả đo ứng biến (nếu c ó ) và kết quả tính toán dưới các tổ hợp tải trọng khác nhau. Nguyên lý tính toán theo trạng thái trạng thái giới hạn cường độ được l ấ y tương ứng với nguyên lý tính toán kết cấu mới bằng vật liệu thực của mố trụ. Khi đó dùng các kết quả thử cường độ vật liệu như đã nêu ở Điều 5 và các quy định về khảo sát ở điều 4. 9.9.5. Trường h ợ p xét tới tốc độ hạn chế Nếu kết quả đo đạc cũng như kết quả tính toán theo các giả thiết khác nhau cho thấy độ ổn định hoặc độ b ề n (cường độ) của kết cấu thân mố trụ và móng không đảm bảo an toàn thì phải xét thêm tình h u ống chạy t à u qua c ầ u với tốc độ hạn chế. Nếu xét thêm này bao g ồ m cả việc đo đạc chuyển vị và ứng biến của mố trụ dưới đoàn tàu thử tải có tốc độ hạn chế và việc tính toán lại với hệ số xung kích (1 + m ) được lấy theo thực đo ứng với các đoàn tàu thường xuyên qua lại trên tuyến (nếu mố trụ có dạng kết cấu khung thanh mảnh). 9.9.6. Đo độ nghiêng của mố trụ Việc đo độ nghiêng của mố trụ phải thực hiện vào những thời điểm chọn lựa trong năm, tùy theo dạng kết cấu và mức độ tăng của độ nghiêng. Đối với các mố trụ mà qua theo d õ i khai thác thấy có nghi vấn, phải đo cả trong mùa nước lũ và mùa khô cạn. Kết quả đo này so sánh với kết quả tính toán theo điều kiện xói thực tế của mỗi mùa để biện luận chuẩn đoán tình huống bất lợi nhất cho độ an toàn của mố trụ. Đo độ nghiêng của mố trụ cầu trong quá trình khai thác đ ược tiến hành theo các phương pháp nêu trong Phụ lục U của Tiêu chuẩn này. 9.9.7. M ố i quan hệ giữa các tham số đo M ố i quan hệ giữa các tham số đo được về dao động mố trụ và đánh giá tình trạng móng được nêu trong bảng 20; B ả ng 20. Quan hệ giữa các tham số đo TT Các tham số Tình trạng của mố trụ Biên độ dao độ ng b (mm) Chu kỳ dao động T (giây) b <> b > 0,70 T ≤ 0,35 T > 0,35 1 X X Tốt 2 X X Khả năng chịu lực của móng là không đ ủ 3 X X Móng yếu hoặc khả năng chịu lực của nền đất y ế u 4 X X Nền đất không đủ khả năng chịu lực và m ó ng y ế u Chú thích: phương pháp, yêu cầu kỹ thuật và vị trí đo dao động theo quy định chi tiết tại điều 5.5.4: - Trong trường hợp những cầu c ó chiều cao mố trụ không lớn, có thể coi mố trụ có độ cứng lớn dẫn đến chuyển v ị của mố trụ là 1 bậc tự do, điểm đo dao động đối với mố trụ là tại đ ỉ nh bệ m ó ng. - Trường hợp khó khăn khi các điểm đo trên b ị ngập nước, chôn vùi dưới đất... làm cho việc đặt thiết bị đo dao động tại đ ỉ nh bệ móng không thực hiện được thì có thể lựa chọn đo tạ i các vị trí lân cận, đảm bảo giá trị đo tin cậy và phải được tư vấn giám sát hiện trường chấp thuận. - Riêng với trường hợp những cầu có chiều cao trụ lớn, cần thiết phải có các hồ sơ phân tích dao động riêng biệt, độc lập với các các phân tích, kết quả đo đạc được ch ỉ ra trong tiêu chuẩn này. PHỤ LỤC A (Quy định) Tải trọng đơn vị chuẩn H ì nh A-1. Sơ đồ hoạt tải đơn vị chuẩn thẳng đứng T1 Chú ý: Tải trọng trục bánh đặt trên ray - T; khoảng cách gi ữ a các trục - m. B ả ng A-1. Hoạt tải chuẩn thẳng đứng tương đương k II sơ đồ T1, T/m đối v ớ i đường ảnh hưởng dạng tam giác (chưa kể hệ số xung kích) Chiều dà i đặt tải trọng l Vị trí tung độ lớn nh ấ t của đường ảnh hưởng Ở đ ầ u K 0 K 0 , 1 K 0,2 K 0, 3 K 0,4 K 0 ,5 (1) (2) (3) (4) (5) (6) ( 7) 1 2,200 2,200 2,200 2,200 2,200 2,200 2 1,375 1,283 1,169 1 , 100 1,100 1,100 3 1,100 1,059 1,008 0,943 0,856 0,925 4 1,031 0,963 0,877 0,805 0,791 0,825 5 0,924 0,880 0,825 0,754 0,770 0,792 6 0,833 0,794 0,756 0,707 0,718 0,733 7 0,816 0,748 0,690 0,698 0,685 0,694 8 0,783 0,729 0,664 0,692 0,664 0 , 688 9 0,751 0,701 0,656 0,671 0,648 0,667 10 0,723 0,676 0,643 0,648 0,619 0,642 12 0,676 0,634 0,613 0,606 0,609 0,583 14 0,639 0,597 0,585 0,570 0,570 0,558 16 0,624 0,569 0,560 0,548 0,539 0,544 18 0,585 0,546 0,538 0 , 527 0,513 0,501 20 0,566 0,527 0,519 0,509 0,497 0,481 25 0.528 0.494 0.483 0.470 0.458 0.439 30 0.503 0.474 0.459 0.447 0.432 0.414 35 0.483 0.457 0.417 0.427 0.411 0.400 40 0.469 0.444 0.428 0.413 0.398 0.391 45 0.457 0.433 0.418 0.401 0.390 0.384 50 0.448 0.423 0.409 0.393 0.384 0.380 60 0.434 0.411 0.394 0.383 0.377 0.374 70 0.424 0.403 0.385 0.377 0.372 0.370 80 0.416 0.394 0.378 0.373 0.370 0.368 90 0.410 0.389 0.375 0.370 0.368 0.366 100 0.405 0.384 0.372 0.368 0.366 0.365 110 0.401 0.380 0.370 0.367 0.365 0.364 120 0.398 0.378 0.369 0.366 0.364 0.363 140 0.392 0.372 0.366 0.364 0.363 0.362 160 0.388 0.370 0.365 0.363 0.362 0.362 180 0.385 0.368 0.364 0.363 0.362 0.361 200 0.383 0.366 0.363 0.362 0.362 0.361 Chú ý: l : Chiều d ài chất tải; a : Hệ số, xác định từ vị trí đ ỉ nh đường ảnh hưởng a = a o / l Trong đó: a o : Khoảng cách từ đ ỉ nh đến đầu gần nhất của đường ảnh hưởng. Đối với các trị số a nằm giữa cần lấy các giá trị lớn của tải tr ọ ng tương đương. PHỤ LỤC B (Tham khảo) Hệ số 0, b, 0(p), b(p) trong tính toán liên kết đinh tán và bu lông Khi t í nh liên kết đinh t á n, bu lông và bu lông - đinh tán, các hệ số m 0 , m b , m 0 ( p ) , m b ( p ) - 1/cm 2 - được xác định theo công thức: a) Chịu cắt của các đinh t á n và bu lông có độ chính xác cao (tinh chế): Cắt một mặt: (A-1) Cắt hai mặt: (A-2) b) Chịu ép mặt của thành lỗ tỳ lên đinh tán ( bu lông): (A-3) c) Trượt các bản tiếp xúc trong liên kết bu lông cường độ cao c ó một mặt ma sát : (A-4) d) Dứt đầu đinh tán (bu lông) và bu lông cường độ cao: (A-5) Trong đó: d 3 - Đường kính đinh tán hoặc bu lông tinh chế, cm. d b - Đường kính bu lông cường độ cao, cm. K c , K em , K d - Hệ số chuyển đổi từ cường độ tính toán cơ bản của thép làm kết cấu sang cường độ tính toán của đinh tán hoặc b u lông theo cắt, ép mặt và dứt đầu đinh, l ấ y theo chỉ dẫn ở B ả ng P2.1. d - Bề dày nhỏ nhất của bản chịu ép vào một phía của thân đinh tán (bu lông). R - Cường độ tính toán cơ bản của thép liên kết (T/cm 2 ). N - Nội lực kéo tiêu chuẩn của bu lông cường độ cao, (T) ; nếu không có ch ỉ số này, đối với các bu lông có đường kính tiêu chuẩn 18, 22, 24 mm lấy tương ứng bằng (T). f T - Hệ số ma sát tiêu chuẩn giữa bề mặt ti ế p xúc của các cấu kiện, xác định tùy thuộc phương pháp làm sạch mặt tiếp xúc lấy theo B ả ng B-2. K m - Hệ số độ tin cậy của vật liệu, xác định theo Bảng B-2 tùy thuộc số lượng bu lông trong liên kết và phương pháp làm sạch mặt tiếp xúc. B ả ng B-1. Hệ số ma sát f T trên mặt tiếp xúc của các cấu kiện trong liên kết bu lông cường độ cao Hệ số ma sát tiêu chuẩn Gia công mặt tiếp xúc Bằng phun cát hoặc hạt bi Phun cát hoặc hạt bi, sau đó có sơn lót Phun sơn Cọ bàn ch ả i sắt f T 0 , 58 0,50 0,42 0,35 B ả ng B-2. Độ tin cậy của vật liệu K m S ố lượng trong liên kết n b Gia công mặt tiếp xúc Bằng phun c á t hoặc hạt bi Phun cát hoặc hạt bi, sau đó có sơn lót Phun sơn Cọ bàn chải sắt Đến 20 0,66 0,78 0,57 0,51 ≥ 20 0,76 0,84 0,70 0,65 - Hệ số m 0 , m b , m 0 ( p ) , m b ( p ) l ấ y theo Bảng B-5, B-6, B-7, B-8. B ả ng B-3. Hệ số m 0 cho đinh tán (bu lông) chịu cắt khi đinh tán (bu lông) và các bộ phận liên kết có cùng một mác thép Cắt d 3 , mm 17 20 23 26 Một mặt 0,551 0,398 0,301 0,236 Hai mặt 0,276 0,199 0,151 0,118 Chú ý: 1. Trong bảng này và các bảng tiếp theo, đường kính lỗ đinh lán (bu lông) được lấy là đường kính của đinh tán d 3 và bu lông tinh chế. 2. Nếu vật liệu đinh tán (bu lông) khác với vật liệu thép liên kết th ì trị số m 0 trong b ả ng được nhân hệ số C 1 , l ấ y theo B ả ng B-4. Bảng B-4. Hệ số C 1 để tính toán đinh tán (bu lông) chịu cắt Vật liệu phần liên kết Vật liệu đinh tán (bu lông) Thép hàn Thép đúc Mác thép CT2 (CT3) (hoặc tương đương) 09∏2 (hoặc tương đương) Thép hàn 1 0,86 0,84 - Thép đúc 1 , 15 1 0,97 - Thép CT3 cầu, M16C, 16 D (hoặc tương đương) - - 1 - Thép hợp kim thấp (hoặc tương đương) - - - 1 Chú ý: Các đinh tán được chế tạo bằng thép có mác khác nhau được đưa vào cùng liên kết th ì được tính với tr ị s ố lớn nh ấ t của hệ số C , đối với các đinh tán và thép liên kết. Bảng B- 5 . Hệ số m 0 theo ép mặt của đinh tán vào thành lỗ đinh (với k e m = 2,5) d , m m d 3 , mm d , mm d 3 , mm 17 20 23 26 17 20 23 26 6 0,392 0,333 0,290 0 , 256 11 0,214 0,182 0,158 0,140 7 0,336 0,286 0,248 0,220 12 0,196 0,167 0,145 0 , 128 8 0,294 0,250 0,217 0,192 13 0,181 0,154 0,134 0,118 9 0,261 0,222 0,193 0,171 14 0,168 0,143 0,124 0,110 10 0,235 0,200 0 , 175 0,154 15 0,167 0,133 0,116 0,102 Bảng B-6. Hệ số m b trong các điểm dùng liên kết bu lông cường độ cao có một mặt ma sát của các kết cấu nhịp ch ế tạo bằng thép cán sau năm 1906 và thép mác CT3, 16∆, BCT3 (hoặc các mác thép tương đương) Đường kính bu lông mm Số lượng bu lông trong liên kết Làm sạch mặt tiếp xúc của các bộ phận liên kết Phun cát hoặc hạt bi Phun cát hoặc hạt bi, sau đó quét sơn Phun hơi Cọ, bàn chải sắt 18 >20 0,365 0,358 0,594 0,792 ≥ 20 0,317 0,333 0,475 0,613 22 >20 0,234 0,229 0 , 372 0,500 ≥ 20 0,202 0,213 0,302 0,396 24 >20 0,200 0,196 0,322 0 , 432 ≥ 20 0,174 0,183 0,260 0,339 Chú ý: 1. Các hệ số m 0 nêu trong b ả ng B-6 được áp dụng với nội lực kéo tiêu chuẩn của bu lông M18, M22 và M24 tương ứng bằng 142 (14.2), 224 (22.4), 261 (26.1) kN (T) để xác định hệ số m 0 của các bu lông cường độ cao có nội lực kéo tương ứng 130 (13), 200 (20), 240 (24) kN (T), các trị số tương ứng trong bảng cần nh â n với hệ số C 2 = 1,1. 2. Để xác định hệ số m 0 trong các liên kết ma sát của kết cấu nhịp gồm nhiều vật liệu khác nhau, trị số trong bảng cần nhân với hệ số C 1 bằng 0,84 đối với các kết cấu bằng thép hàn, bằng 0,97 đối với thép bản cán trước năm 1906, bằng 1,37 đối với thép hợp kim thấp. 3. Trong các kết cấu có hai mặt ma sát thì hệ số nêu trong B ả ng B-6 được giảm 2 lần. 4. Khi thay thế các bộ phận đinh tán bằng bu lông cường độ cao mà không gia công liên kết ma sát, hệ số m 0 được lấy bằng trị số nhỏ hơn trong các hệ số m 0 theo chịu cắt hoặc chịu ép tựa các đinh tán thay thế theo B ả ng B-3, B-4 và B-5. Bảng B-7. Hệ số m 0 (p) theo đứt đầu đinh t á n và các bộ phận liên kết có cùng một mác thép d 3 , mm 17 20 23 26 m 0 ( p ) 0,735 0,531 0,401 0,314 Chú ý: Nếu vật liệu đinh tán khác với vật liệu của các bộ phận liên kết thì các trị số m 0 ( p ) trong bảng được nhân với hệ số C 1 nêu trong B ả ng B-4. Bảng B-8. Hệ số m 0( p ) theo đứt đ ầ u bu lông cường độ cao chế tạo bằng thép mác 40X (hoặc tương đ ư ơng) Đường kính của bu lông cường độ cao, mm m 0 ( p ) trong kết cấu chế tạo từ Thép đúc Thép cán Thép mác CT3 c ầ u, M16C,16 D (hoặc tương đương) Thép Hợp kim thấp (hoặc tương đương) 18 0,180 0,209 0,214 0,293 22 0,114 0,132 0,136 0,186 24 0,098 0,011 0,118 0,160 Chú ý: 1. Khi tính toán m 0 ( p ) cường độ tính toán của thép bu lông cường độ cao được lấy bằng 770 Mpa (7.7 T/c m 2 ). 2. Trước khi đưa vào các Công thức tính toán ở điều 7 cần phải đổi trị số của các hệ số m từ đơn vị 1/cm sang đơn vị 1/m cho cùng hệ đơn vị với các đại lượng khác trong công thức. PHỤ LỤC C (Quy định) Hệ số s trong tính toán liên kết hàn Các hệ số s đối với các đường hàn tự động hoặc đường hàn bằng máy hàn điện được lấy bằng 1,00 đối với đường hàn nối và s=0,75 đối với đường hàn góc. Các hệ số s đối với các đường hàn bằng máy có phủ thuốc hàn được lấy theo Bảng C-1. Bảng C-1. Hệ số s đ ể tính toán đường hàn Thép được nối bởi đường hàn Cường độ tính toán của thép R, Mpa (T/cm 2 ) Kiểu đ ường hàn Góc nố i s=0,75 R m / R Mạch nối s= R m /R Kéo Nén Cắt - Thép đúc 160 (1,60) 0,40 0,56 0,52 0,39 - Thép cán 185 (1,85) 0,40 0,56 0,61 0,39 - Thép cácbon mác CT3 ( hoặc tương đương) 190 0,40 0,53 0,58 0,37 Chú ý: 1. Đối với các đường hàn nối xiên, khi tính chịu kéo hệ số s được chia cho sin a ( a - góc hợp bởi phương của đường hàn và phương của nội lực). 2. Đối với các đường hàn nối xiên khi tính theo chịu cắt hệ số s được chia cho cos a - khi đưa hệ số s vào tính toán mối hàn, diện tích đư ờ ng hàn là: F = d L (C - 1) Trong đó: d - Bề dày đường hàn, cm; đối với đường hàn n ố i lấy bằng giá trị nhỏ hơn của các cấu kiện được hàn nối, còn đối với mối hàn góc - bằng 0,7 cạnh nhỏ của mối hàn; L - Chiều dài đường hàn, cm. Khi đó các đường hàn ngắn hơn 60 mm và cạnh hàn nhỏ hơn 6 mm th ì không tính. Chiều dài lớn nhất của đường hàn góc trong liên kết ch ị u lực dọc trục được lấy không lớn hơn 50 lần cạnh của mối hàn trong tính toán. PHỤ LỤC D (Quy định) Hệ số chuyển đổi q Bảng D-1. Hệ số chuyển đổi q Chiều dài chất t ả i l , mm q Chiều dài chất t ả i l , mm q Chiều dài ch ấ t t ả i l , mm q 0-1 0,86 16 0,90 90 0,95 2 0,87 18 0,90 100 0,95 3 0,87 20 0,90 110 0,96 4 0,87 25 0,91 120 0,96 5 0,88 30 0,91 130 0,96 6 0,88 35 0,92 140 0,96 7 0,88 40 0,92 150 0,96 8 0,88 45 0,93 160 0,97 9 0,88 50 0,93 170 0,97 10 0,88 60 0,94 180 0,97 12 0,89 70 0,94 190 0,97 14 0,89 80 0,95 200 0,97 Chú ý: Trị số hệ số chuyển đ ổ i q được tính theo công thức: (D - 1) PHỤ LỤC E (Quy định) Hệ số uốn dọc j Bảng E-1. Hệ số j đối với các cấu kiện bằng thép hàn, thép bản và thép CT3 cầu, M16C, 16 D hoặc tương đương Độ mảnh l 0 Độ lệch tâm tương đ ố i quy đổi i = e 0 / p 0,00 0,10 0,25 0,50 0,75 1,00 1, 5 0 2,00 2, 50 3,00 3,50 4,00 5,00 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) ( 13) (14) 0 0,93 0.85 0,79 0,68 0,60 (0,58) 0,52 (0,50) 0,43 (0,41) 0,35 0,30 0,27 0,24 0,21 0,17 10 0,92 0,84 0,78 0,78 (0,67) 0,60 (0,57) 0,52 (0,50) 0,42 (0,40) 0,35 0,30 0,26 0,23 0,21 0,17 20 0,90 0,83 0,77 (0,76) 0,67 (0,66) 0,58 (0,56) 0,50 (0,49) 0,41 (0,40) 0,34 0,29 0,26 0,23 0,21 0,17 30 0,88 0,81 0,76 (0,73) 0,65 (0,63) 0,56 (0,54) 0,49 (0,47) 0,40 (0,49) 0,33 0,29 0,25 0,22 0,21 0,17 40 0,85 0,79 (0,77) 0,73 (0,70) 0,63 (0,61) 0,54 (0,52) 0,47 (0,45) 0,39 (0,38) 0,32 0,28 0,24 0,22 0,20 0,17 50 0,82 (0,80) 0,76 (0,73) 0,70 (0,65) 0,60 (0 , 57) 0,51 (0 , 49) 0,45 (0,43) 0,37 (0,36) 0,31 0,27 0,24 0,22 0,20 0,16 60 0,78 (0,73) 0,72 (0 , 66) 0,66 (0,60) 0,57 (0,53) 0,49 (0 , 46) 0,43 (0 , 41) 0,35 (0 , 34) 0,30 0,26 0,23 0,21 0,19 0,16 70 0,74 (0,66) 0,67 (0,60) 0,62 (0,54) 0,54 (0,48) 0,46 (0,42) 0,41 (0,38) 0,34 (0,32) 0,29 0,25 0,22 0,20 0,19 0,16 80 0,69 (0,60) 0,62 (0,54) 0,57 (0,49) 0,50 (0,43) 0,43 (0,39) 0,38 (0,36) 0,32 (0,31) 0,28 0,24 0,22 0,20 0,19 0,15 90 0,63 (0,54) 0,56 (0,49) 0,51 (0,44) 0,45 (0,40) 0,40 (0,36) 0,36 (0,33) 0,30 (0,28 ) 0,26 0,23 0,21 0,19 0,18 0,15 100 0,56 (0,49) 0,49 (0,44) 0,45 (0,40) 0,41 (0,37) 0,37 (0,33) 0,33 (0,30) 0,29 (0,26) 0,25 0,22 0,20 0,19 0,17 0,14 110 0,19 (0 , 44) 0,43 (0,40) 0,41 (0,34) 0,37 (0,31) 0,34 (0,29) 0,31 (0,25) 0,27 0 , 24 0,21 0,19 0,18 0,17 0,14 120 0,43 (0,41) 0,39 (0 , 37) 0,37 (0,28) 0,34 (0,27) 0,31 (0 , 23) 0,29 0,25 0,22 0,20 0,18 0,17 0,16 0,13 130 0,38 (0 , 37) 0,35 (0,34) 0,33 (0,31) 0,31 (0,29) 0,29 (0,27) 0,26 (0,25) 0,23 (0 , 22) 0,21 0,19 0,17 0,16 0,15 0,15 140 0,34 0,31 0,30 (0,29) 0,28 (0,27) 0,26 (0,25) 0,24 (0,23) 0,21 0,20 0,18 0,16 0,15 0,14 0,12 150 0,331 0,28 0,27 0,25 0,23 0,22 0,20 0,18 0,16 0,15 0,14 0,14 0,12 160 0,28 0,26 0,24 0,23 0,22 0,21 0,19 0,17 0,15 0,14 0,14 0,13 0,11 170 0,25 0,24 0,22 0,21 0,20 0,19 0,17 0,16 0,15 0,14 0,13 0,12 0,11 180 0,23 0,21 0,20 0,19 0,19 0,18 0,16 0,15 0,14 0,13 9,12 0,11 0,10 190 0,21 0,20 0,19 0,18 0,17 0,17 0,15 0,14 0,13 0,12 0,12 0,11 0,10 200 0,19 0,19 0,18 0,18 0,17 0,16 0,15 0,14 0,13 0,12 0,11 0,11 0,10 Chú ý: Đối với các cấu kiện thép bản cánh rộng và hàn có mặt cắt song song hình chữ П, hệ số j lấy các giá trị trong ngoặc (...) Bảng E-2. Hệ số j đối với các cấu kiện bằng thép hợp kim thấp 15XCH D và HL-2 hoặc tương đương Độ mản h l 0 Độ lệch tâm tương đối quy đổi i = e 0 / p 0,00 0,10 0,25 0,50 0,75 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 5,00 (1) (2) (3) (4) ( 5 ) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) 0 0,93 0.86 0,78 0,69 0,62 0,54 0,44 0,34 0,28 0,24 0,22 0,20 0,17 10 0,92 0,84 0 , 77 0,68 0,60 0,52 0,43 0,34 0,28 0,24 0,22 0,20 0,17 20 0,90 0,83 0,76 0,66 0,58 0,51 0,41 0,33 0,28 0,24 0,22 0,20 0,17 30 0,88 0,81 0,73 0,63 0,56 (0,35) 0,49 (0,48) 0,40 (0,37) 0,32 0,27 0,24 0,21 0,19 0,16 40 0,85 (0,84) 0,77 (0,76) 0,69 (0,68) 0,59 (0,58) 0,52 (0,51) 0 ,46 (0,45) 0,38 (0,37) 0,31 0,26 0,23 0,21 0,19 0,16 50 0,80 (0,78) 0,72 ( 0,70) 0,64 (0,65) 0,54 (0,57) 0,48 (0,49) 0,43 (0,43) 0,36 (0,36) 0,30 0,25 0,22 0,21 0,19 0,16 60 0,74 (0,71) 0,66 (0,63) 0,58 (0,56) 0,48 (0,46) 0,43 (0,41) 0,39 (0,38) 0,33 (0,32) 0,28 0,25 0,22 0,20 0,18 0,15 70 0,67 (0,63) 0,58 (0,55) 0,51 (0,49 ) 0,43 (0,41) 0,39 (0,37) 0,35 (0,34) 0,30 (0,29) 0,27 0,23 0,21 0,20 0,18 0,15 80 0,58 (0,53) 0,50 (0,46) 0,45 (0,42) 0,38 (0,35) 0,35 (0,33) 0,32 (0,31) 0,27 (0,26) 0,25 0,22 0,20 0,18 0,17 0,14 90 0,48 (0 , 43) 0,43 (0,39) 0,40 (0,37) 0,34 (0,31) 0,31 (0,29) 0,29 (0,28) 0,25 (0,24) 0,23 0,21 0,19 0,18 0,16 0,14 100 0,40 (0,36) 0,38 (0,34) 0,35 (0,32) 0,30 (0 , 27) 0,28 (0,26) 0,26 (0,25) 0,23 (0 , 22) 0,21 0,19 0,18 0,17 0,16 0,13 110 0,35 (0,32) 0,33 (0 , 30) 0,31 (0,29) 0,27 (0,25) 0,25 (0,24) 0,23 (0,22) 0,21 (0,20) 0,20 0,19 0,18 0,17 0,16 0,13 120 0,30 (0,28) 0,29 (0,27) 0,27 (0,26) 0,24 (0,23) 0,23 (0,22) 0,22 (0,21) 0,19 (0,18) 0,18 0,17 0,16 0,15 0,14 0,12 130 0,27 (0,25) 0,25 (0,24) 0,24 (0,23) 0,22 (0,21) 0,21 (0,20) 0,19 (0,18) 0,18 (0,17) 0,17 0,16 0,15 0,14 0,13 0 , 12 140 0,24 (0,23) 0,23 (0,22) 0,22 (0,21) 0,20 ( 0,19) 0,19 (0,18) 0,18 (0,17) 0,17 (0,16) 0,16 0,15 0,14 0,13 0,13 0,11 150 0,22 0,21 0,20 0,18 0,17 0,17 0,15 0,14 0,13 0,13 0,12 0,11 0,10 160 0,20 0,19 0,18 0,17 0,16 0,15 0,14 0,14 0,13 0,12 0,12 0,11 0,10 170 0,18 0,17 0,16 0,15 0,14 0,14 0,13 0,12 0,12 0,11 0,11 0,10 0,09 180 0,16 0,16 0,15 0,14 0,13 0,13 0,12 0 , 12 0,11 0,11 0 , 10 0,10 0,09 190 0,15 0,14 0,13 0,13 0,12 0,12 0,11 0,10 0,10 0,10 0,09 0,09 0,08 200 0,13 0,13 0,12 0,12 0,11 0,10 0,10 0,09 0,09 0,09 0,08 0,08 0,08 Chú ý: Đối với các cấu kiện thép cán bản rộng và hàn có mặt cắt song thành hoặc kiểu chữ П, hệ số j lấy các giá trị trong ngoặc (...) B ả ng E -3: Hệ số j đối với các cấu kiện làm bằng thép hợp kim thấp mác 10XCH D , 15XCH D - 40, 14 G 2A f D , 15 G 2A D P C hoặc tương đương Độ m ả nh l 0 Độ lệch tâm tương đối quy đổi i = e 0 / p 0 0,10 0,25 0,50 0,75 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 5,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 0 0.93 0,86 0,78 0,70 0,63 0,55 0,45 0,35 0,29 0,25 0,23 0,21 0,18 10 0,92 0,84 0,77 0,68 0,60 0,52 0,43 0,34 0,28 0,24 0,22 0,20 0,17 20 0,90 0,83 0,76 0,66 0,58 0,51 0,41 0,33 0,28 0,24 0,22 0,20 0,17 30 0,88 0,81 0,73 0,63 0,55 0,48 0,39 0,32 0,27 0,24 0,21 0,19 0,16 40 0,84 (0,83) 0,76 (0,75) 0,68 (0,67) 0,58 (0,57) 0,51 (0,50) 0,45 (0 , 44) 0,37 (0,36) 0,31 (0,30) 0,26 (0,25) 0,23 (0,22) 0,21 (0,20) 0,19 (0,18) 0,16 (0,15) 50 0,79 (0,77) 0,71 (0,69) 0,63 (0,61) 0,53 (0,51) 0,47 (0,45) 0,43 (0,41) 0,36 ( 0,34) 0,31 (0,29) 0,26 (0,24) 0,23 (0,21) 0,21 (0,20) 0,19 (0,18) 0,16 (0,15) 60 0,73 (0,70) 0,65 (0 , 62) 0,58 (0,55) 0,48 (0,45) 0,43 (0,40) 0,40 (0,37) 0,34 (0 , 31) 0,30 (0,27) 0,26 (0,24) 0,23 (0,21) 0,21 ( 0,19) 0,19 (0,17) 0,16 (0 , 14) 70 0,63 (0,59) 0,55 (0,51) 0,49 (0,45) 0,41 (0,37) 0,39 (0,33) 0,36 (0,30) 0 , 31 (0,25) 0,29 (0,23) 0,25 (0 , 19) 0,23 (0,17) 0,21 (0,16) 0,19 (0,14) 0,16 (0,11) 80 0,53 (0,49) 0,46 (0,42) 0,42 (0 , 38) 0,35 (0,31) 0,33 (0,29) 0,31 (0,27) 0,26 (0,22) 0,25 (0,21) 0,22 (0 , 18) 0,20 (0,16) 0,18 (0,14) 0,17 ( 0,13) 9,14 (0,10) 90 0,43 (0,38) 0,39 (0,34) 0,37 (0,32) 0,31 (0,26) 0,29 (0,24) 0,28 (0,23) 0,24 (0,19) 0,23 (0,18) 0,21 (0,16) 0,19 (0,14) 0,18 (0,13) 0,17 (0,11) 0,14 (0,09) 100 0,35 (0 , 32) 0,33 (0,30) 0,31 (0,28) 0,26 (0,23) 0,25 (0,22) 0,24 (0 , 21) 0,21 (0,18) 0,20 (0 , 17) 0,19 (0 , 15) 0,19 ( 0,14) 0,18 (0 , 13) 0,17 (0,11) 0,14 (0 , 08) 110 0,30 (0 , 27) 0 , 28 (0,25) 0,27 (0,24) 0,23 (0 , 20) 0,22 (0,19) 0,20 (0 , 17) 0,18 (0,15) 0,18 (0,15) 0,17 (0 , 14) 0,15 (0,12) 0,15 (0 , 11) 0,15 (0 , 10) 0,15 (0,08) 120 0,26 (0 , 24) 0,25 (0 , 23) 0,24 (0,22) 0,21 (0,19) 0,20 (0 , 18) 0,19 (0,17) 0,16 (0 , 14) 0,16 (0 , 14) 0,15 (0 , 13) 0,14 (0,12) 0,13 (0,11) 0,12 (0,10) 0,10 (0,08) 130 0,23 (0,21) 0,22 ( 0,20) 0,21 (0,19) 0 , 19 (0 , 17) 0,18 (0,16) 0,17 (0,15) 0,15 (0,13 ) 0,15 (0 , 13) 0,14 (0,12) 0,13 (0,11) 0,12 (0,10) 0,11 (0 , 09) 0,10 (0,08) 140 0,21 (0,20) 0,20 (0,19) 0,19 (0,18) 0 , 17 (0,16) 0,16 (0,15) 0,16 (0,15) 0,14 (0,13) 0,14 (0,13) 0,13 (0,12) 0,12 (0,11) 0,11 (0,10) 0,11 (0,09) 0,09 (0,08) 150 0,19 0,18 0,17 0,15 0,14 0,14 0,12 0,11 0 , 10 0,10 0,09 0,08 0,07 160 0,17 0,16 0,15 0 , 14 0,13 0,12 0,11 0,11 0,10 0,09 0,09 0,08 0,07 170 0,15 0,14 0,13 0,12 0,11 0,11 0,10 0 , 09 0,09 0,08 0,08 0,07 0,06 80 0,13 0,13 0,12 0,11 0,10 0,10 0,09 0,09 0,08 0,08 0,07 0 , 07 0,06 190 0,12 0,11 0,10 0,10 0,09 0 , 09 0,08 0,07 0,07 0,07 0,06 0,06 0,05 200 0,11 0,11 0,10 0,10 0,09 0,08 0,07 0,06 0,06 0,06 0 , 05 0 , 05 0,05 PHỤ LỤC F (Quy định) Hệ số giảm cường độ tính toán khi tính mỏi B và chế độ chất tải  Đối với các cấu kiện chế tạo từ thép hàn, thép bản hoặc thép các bon CT3 (hoặc tương đương), hệ số g B được xác định theo các Công thức trong trường hợp: - Kéo và kéo là chủ yếu: ( F - 1 ) - Nén là chủ yếu: ( F -2) Trong đó: b - Hệ số tập trung ứng suất có hiệu đối với mặt cắt đang xét (Phụ lục G) x - Hệ số chế độ chất tải r B - Hệ số không đối xứng của chu kỳ thay đ ổ i ứng suất Hệ số b lấy tương ứng trong Phụ lục G, còn x - theo Bảng F-1 của Phụ lục này, Hệ số không đối xứng của chu k ỳ thay đ ổ i ứng suất: (F - 3) Trong đó: W m in - Ph ầ n diện tích có một dấu nh ỏ nhất theo tr ị tuyệt đ ố i của đường ảnh hưởng có hai dấu m hoặc m 2 . Với đường ảnh hưởng có một dấu W min = 0; y B - Hệ số, tính b ằ ng tỷ số giữa tải trọng tương ứng của phần đường ảnh hưởng nh ỏ và lớn. Trong Công thức (F-3) lấy các trị số tuyệt đối của các giá trị W p , W k và W min Việc xác định hệ số g B được tiến hành theo phương pháp gần đúng dần, với giá trị xuất phát của g B lấy theo Bảng F-2, F-7, còn giá trị của hệ số y B lấy theo Bảng F-8. Tính toán được tiến hành theo trình tự sau: Theo công thức của ch ỉ dẫn xác định tải trọng hoạt tải cho phép theo m ỏ i k B tương ứng với giá trị ban đầu g B Với giá trị nhận được k B , theo Công thức (F-3) tính toán hệ s ố không đối xứng của chu kỳ ứng suất r B Theo Công thức (F-1) và (F-2) xác định các giá tr ị xuất phát nhiều hơn ± 5% thì phải hiệu chỉnh giá trị xuất phát g B và tính lại Đối với các cấu kiện của kết cấu làm bằng thép hợp kim thấp, hệ số g B được xác định theo CHu П 2.05.03-84 Bảng F-1. Hệ số x Cường độ tải tham gia p k , triệu t ấ n km/km trong năm Hệ số x khi tu ổ i khai thác kết cấu nhịp (năm) 20 30 40 50 60 70 80 và> 20 1,83 1,76 1 , 67 1,57 1,46 1,30 1,00 40 1,82 1,74 1,64 1,54 1,40 1,20 1,00 60 1,81 1,72 1,62 1,49 1,33 1,00 1,00 80 1,79 1,70 1,58 1,44 1,22 1,00 1,00 100 1,78 1,67 1,53 1,37 1,00 1,00 1,00 120 1,76 1,64 1,48 1 , 24 1,00 1,00 1,00 140 1 , 74 1,59 1,40 1,00 1,00 1,00 1,00 >140 Chú ý: C á c gi á tr ị ở khoảng giữa của hệ số x được l ấ y theo nội suy Nếu trên cầu c ó số lượng đoàn tàu khách tốc độ v > 120 km/h chiếm 20% và lớn hơn cường độ vận chuyển chung thì để tính toán các cấu kiện có đường ảnh hưởng hai dấu, trị số trong bảng được xét với hệ số 0,95. Giá trị xuất phát của hệ số g B được xác đ ị nh: - Theo Bảng F-2 - đối với các thanh xiên và thanh đứng của dàn chủ làm việc ch ị u kéo và kéo chủ yếu. - Theo Bảng F-3 - đối với các thanh xiên và thanh đứng của dàn chủ làm việc chịu nén chủ yếu. - Theo Bảng F-4 - đối với các thanh mạ dàn chủ chịu kéo. - Theo Bảng F-5 - đối với các thanh treo dàn chủ. - Theo Bảng F-6 - đối với dầm ngang. - Theo Bảng F-7 - đối với các dầm chính của cầu dầm đặc và các dầm dọc. - Trong Bảng F-2 - F-7 hệ số g B quy định phụ thuộc vào nhịp của dàn chủ (dầm) I và tỷ số và Trong đó: l m i n - Chiều dài nhỏ nhất của phần đường ảnh hưởng hai dấu của cấu kiện đang xét. Với đường ảnh hưởng một dấu l m i n =0; d - Chiều d ài khoang, m; Đối với các cấu kiện của mặt cầu và cấu kiện dàn chủ chịu lực cục bộ, khi chiều dài chất tải của đường ảnh hưởng l < 22="" m="" tỷ="" số=""> b / x cần được tăng thêm 20% B ả ng F-2. Hệ số g B đối với các thanh xiên chịu đứng Của dàn chủ chịu kéo hoặc kéo là chủ yếu Nhịp dàn chủ b / x Giá trị g B với l min /l bằng l(m) 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 1 , 0 1,00 0,98 0,94 0,84 0,77 0,64 Đến 25 2 , 0 0,60 0,58 0,55 0,49 0,41 0 , 31 3,0 0,45 0,43 0 , 40 0,36 0,29 0,21 1 , 0 1,00 1,00 0 , 96 0,89 0,78 0,64 Trên 25 đến 35 2 , 0 0,62 0,60 0,57 0,51 0,42 0,31 3,0 0,47 0,46 0,43 0,37 0,30 0,21 1,0 1,00 1,00 0,97 0,91 0,80 0,64 Trên 35 đến 50 2 , 0 0,64 0,63 0,60 0,53 0,44 0,31 3,0 0 , 50 0,48 0,46 0,40 0,32 0,21 1,0 1,00 1,00 1,00 0,94 0,81 0,64 Trên 50 đến 80 2,0 0,68 0,66 0 , 63 0,56 0,46 0,31 3,0 0 , 54 0,52 0,49 0,44 0,35 0,21 1,0 1,00 1,00 1,00 0,98 0,85 0,64 Trên 80 đến 130 2,0 0,75 0,73 0,70 0,62 0,50 0,21 3,0 0,62 0,60 0,56 0 , 50 0,37 0,21 1 , 0 1,00 1 , 00 1 , 00 1,00 1 , 00 1,00 Trên 130 2 , 0 0,91 0,88 0,83 0,74 0,58 0 , 31 3,0 0,80 0,77 0,72 0,62 0,46 0 , 21 Bảng F-3. Hệ số g B đối với các thanh xiên và thanh đứng của dàn chủ chịu nén là chính Nhịp dàn chủ l(m) b / x Giá trị g B v ớ i l min /l b ằ ng 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 1,0 1,00 1,00 1,00 1,00 0,95 0,64 Đến 25 2,0 0,86 0,82 0,72 0,61 0,45 0,31 3,0 0,56 0,52 0,47 0,40 0,30 0,21 1 , 0 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,64 Tr ê n 25 đến 35 2,0 0,91 0,87 0,77 0,65 0,48 0,31 3,0 0,59 0,56 0,51 0,42 0,32 0,21 1,0 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,64 Trên 35 đến 50 2,0 1,00 0,95 0,82 0,69 0,50 0,31 3,0 0,64 0,61 0,55 0,45 0,34 0,21 1,0 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,64 Trên 50 đến 80 2,0 1,00 1,00 0,91 0,74 0,53 0,31 3,0 0,71 0,69 0,61 0,50 0,35 0,21 1,0 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,64 Trên 80 đến 130 2,0 1,00 1,00 1,00 0,86 0,59 0,31 3,0 0,88 0,84 0,75 0,59 0,40 0,21 1 , 0 1,00 1,00 1,00 1,00 1 , 00 0,64 Trên 130 2,0 1,00 1,00 1,00 1,00 0,73 0,31 3,0 1,00 1,00 1,00 0,85 0,52 0,21 Bảng F-4. Hệ số g B đối với các thanh mạ chịu kéo của dàn chủ Nhịp dàn chủ l ,m b / x g B (1) (2) (3) 1,0 1,00 Đến 25 2,0 0,59 3,0 0,43 1,0 1 , 00 Từ 25 đến 35 2,0 0 , 62 3,0 0,46 1,0 1,00 Từ 35 đến 50 2,0 0,63 3,0 0,47 1,0 1,00 Từ 50 đến 80 2,0 0,65 3,0 0,50 1,0 1,00 Từ 80 đến 130 2,0 0,71 3,0 0,56 1,0 1,00 Trên 130 2,0 0,84 3,0 0,69 Bảng F-5. Hệ số g B đ ối với các thanh treo của dàn chủ Nhịp dàn chủ l,m b / x g B 1,0 1,00 Đến 50 2,0 0,60 3 , 0 0,45 1,0 1,00 Từ 50 đến 80 2 , 0 0,62 3,0 0,46 1,0 1 , 00 Từ 80 đến 130 2 , 0 0,62 3,0 0 , 47 1,0 1 , 00 Trên 130 2,0 0,67 3 , 0 0,53 B ả ng F-6. Hệ số g B đ ối với các dầm ngang Khoan h ệ mặt c ầ u d,m b / x g B 1,0 0,98 Đến 5 2 , 0 0,58 3,0 0,42 1,0 1,0 Trên 5 2,0 0,60 3 , 0 0 , 44 Bảng F-7. Hệ số g B đối v ớ i các thanh dầm chính của cầu d ầ m đặc và các dầm dọc Nhịp dầm l (d),m b / x g B 1,0 0,98 Đến 5 2,0 0,57 3,0 0,41 1.0 0,99 Từ 5 đến 12 2,0 0,58 3,0 0,42 1,0 1,00 Từ 12 đến 20 2,0 0,63 3,0 0,45 1 , 0 1,00 Từ 20 đến 30 2 , 0 0,63 3,0 0,48 1,0 1,00 Từ 30 đến 40 2,0 0,65 3 , 0 0,51 1,0 1,00 Trên 40 2,0 0,66 3,0 0,54 Ch ú ý: Đối với các trị số b / x ở khoảng giữa trong Bảng F-2-F-7, ys lấy theo nội suy. Khi số b / x >3,0 thì ys lấy theo trường hợp b / x =3,0. Bảng F-8. Giá trị của hệ số y B Nhịp dàn chủ l,m Giá trị y B với l min /I b ằ ng 0,05 và 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 Đến 10 7 , 27 3,55 1,83 1,52 1,21 20 5,18 2,75 1,89 1,45 1,22 40 3,25 2,31 1,73 1,37 1 , 15 1,00 60 2,97 2,04 1,53 1,20 1,10 100 2,28 1 , 81 1,27 1,14 1,07 150 và > 2,08 1 , 47 1,19 1,10 1,04 PHỤ LỤC G (Quy định) Hệ số tập trung ứng suất có hiệu trong mặt cắt của các cấu kiện theo thép cơ bản Bảng G-1. Giá trị của hệ số  STT Mặt cắt tính toán Hệ số b trong mặt cắt của các c ấ u kiện chế tạo bằng thép than (bao gồm thép đúc và thép cán) (1) (2) (3) 1 - Ở các lỗ tự do (Hình G-1a) 1,3 2 - Ở các lỗ có bu long cường độ cao xiết với nội lực tiêu chuẩn (Hình G-1b) 1,1 3 Với các khuyết tật gỉ của bề mặt dư ớ i dạng gỉ vẩy và gỉ sâu, mm a-đến 0,40 1,0 b-0,41-0,50 1,15 c-0,51-0,70 1,30 d-0,71-1,20 1,9 e-lớn hơn 1,20 2 , 2 4 - Theo các đinh tán liên kết 1,3 5 - Theo hàng đầu tiên của đinh tán chịu cắt một mặt dùng để liên kết các bản vào các cấu kiện có hai nhánh liên kết vào nút bằng các bản thép 3,0 6 - Như trên, nhưng không có bản liên kết vào nút 3,5 7 - Theo hàng đầu tiên của đinh tán chịu cắt hai mặt dùng liên kết b ả n nút với các cấu kiện của thanh dàn 1,7 8 - Theo hàng biên của đinh tán trong liên kết dầm dọc với bản cá (Hình G- 1a) 1 , 9 9 - Theo hàng đinh thứ nhất liên kết bản... với biên chịu kéo của dầm tán 1 , 3 10 - Đối với cấu kiện c ó hai nhánh , liên kết vào nút bằng các bản -Không có bản nối 2,2 2,6 11 - Cũng như trên, nhưng có hai mặt ma sát + Đối với các cấu kiện t ổ hợp hai nhánh, liên kết vào nút bằng các bản nối + Kh ô ng có bản nối 1,2 1,4 12 - Theo hàng thứ nhất của các bu lông cường độ cao liên kết bản nút với các cấu kiện li ê n tục (không nối tại nút này) của dầm đặc và hệ dàn (H ì nh G-1d) 1,3 13 - Theo hàng thứ nhất của các bu lông cường độ cao liên kết bản với các cấu kiện có hai tường với phần được nối của mặt cắt không nhỏ hơn 80%, đối với liên kết có hai mặt ma sát -không nhỏ hơn 60% (Hình G-1e) 1,4 14 - Theo hàng thứ nhất của bu lông cường độ cao có một mặt ma sát liên kết các b ả n nút với cấu kiện có hai tường mà tại đó phần mặt cắt được nối trực tiếp. a) Nhỏ hơn 60% b) 60% và l ớ n hơn 1,7 1,5 15 - Theo h à ng th ứ nh ấ t của bu lông cường độ cao có một mặt ma sát liên kết các cấu kiện một tường (Hình G-1i) 2.2 16 - Theo hàng ngoài cùng của bu lông cư ờ ng độ cao trong các liên kết bằng bu lông cường độ cao nối dầm dọc với b ả n cá (Hình G-1c) 1,7 17 - Tại vị trí chuyển tiếp tại các chỗ tăng cường không có bản chuyển tiếp đến mối hàn không được gia công 2,1 18 - Như trên, từ chỗ tăng cường có đủ các bản chuyển tiếp 1 , 4 19 - Tại vùng chuyển tiếp đến đường hàn được gia công tại đó bằng việc mài góc hoặc cắt đặc biệt để giảm ứng suất tập trung khi n ố i các bản a) B ề rộng và bề dày như nhau b) B ề rộng khác nhau c) Bề d ày khác nhau 1,0 1,2 1,3 20 - Tại vị trí chuyển tiếp đến mối hàn ngang a) Không gia công cơ khí tại vị trí chuyển từ mối hàn đến thép cơ bản b) Khi c ó gia công cơ khí 2,7 1,5 21 - Tại vị trí chuyển tiếp từ cấu kiện đến cuối đường hàn sườn chịu cắt d o lực dọc trục trong liên kết (kh ô ng phụ thuộc vào sự gia công đường hàn) 3,4 22 - Ở gần hệ giằng ngang và sườn được gắn kết bằng đường hàn góc vào biên chịu kéo của dầm và cấu kiện dàn: a) Khi hàn tay mà không gia công đường hàn 1,6 b) Khi hàn bán tự động, kh ô ng gia công đường hàn 1,3 c) Như trên, có gia công cơ khí 1,0 23 - Tại vị trí cắt đứt một bản mạ (trong tập bản thép có hai hoặc nhiều bản) của dầm hàn trong trườn g hợp: a) C ó giảm bề dày của b ả n (khi thay đổi bề rộng bản) tới vị trí cắt với góc 1:8 nhưng không gia công cơ khí đường hàn ngang 2,3 b) Như trên, khi giảm một cách đồng thời tới vị trí cắt cả bề dày ( với góc 1:8) cũng như b ề rộng (với góc 1:4) của bản nhưng không gia công cơ khí đường hàn ngang 1,7 c) Như trên, nhưng với đường hàn xiên và b ả o đảm sự chuyển tiếp êm thuận tại vị trí cắt đứt bản thép bằng cách gia công cơ khí cuối đường hàn xiên 1 , 3 24 - Tại vị trí cắt các bàn tăng cường mà các bản này được liên kết với mạ chịu kéo trên các đường viền không gia công cơ khí các đường hàn 3,5 25 - Tại các vị trí cắt các bản đệm (bản nối) được nối với thanh mạ chịu kéo, không gia công cơ khí các hàn 3,2 26 - Trong các liên kết bu lông -đinh tán được cấu tạo bằng cách thay thế những hàng đinh đầu tiên bằng bu lông cường độ cao (liên kết đinh tán được tăng cường theo m ỏ i) a) Theo hàng bu lông c ó hai mặt ma sát đầu tiên liên kết bản nút với các cấu kiện có hai nhánh, được liên kết vào nút bằng các b ả n trong các kết cấu nhịp được thiết kế 1884 và 1896 2,9 b) Theo hàng bu lông có hai mặt ma sát đầu tiên liên kết b ả n nút với các cấu kiện của dàn trong các kết cấu nhịp được thiết kế trước 1954 2 ,8 c) Theo hàng ngoài cùng của bu lông cường độ cao trong liên kết bu lông đinh tán của dầm dọc với bản cá trong kết cấu nhịp thiết kế trước 1954 1, 8 d) Như trên, trong các kết cấu nhịp được thiết kế sau 1954 1,7 e) Theo hàng ngoài cùng của bu lông cường độ cao trong liên kết bu lông đinh tán của dầm ngang có bản các trong kết cấu nhịp thiết kế trước năm 1954 1,3 f) Như trên, trong kết cấu nhịp thiết kế sau 1954 1,1 Hình G-1. Mặt cắt tính toán A-A của cấu kiện cần kiểm tra mỏi a - Lỗ tự do; b - Lỗ có bu lông chịu lực th ẳ ng gốc; c - Theo bảng ngoài của đinh tán trong liên kết dầm dọc có bản cá; d - Tại tiếp điểm, khi không có mối nối trong vùng liên kết; e - Thanh song thành tại vùng mối nối mà mỗi nhánh c ó hai mặt ma sát; f - Thanh song thành tại vùng mối nối mà mỗi nhánh có một mặt ma sát; g - Đơn thành, mối nối có một mặt ma sát. Chú ý: 1. Khả năng chịu tải theo mỏi của các cấu kiện c ó khuyết tật gì cần được xác đ ị nh theo tiết diện với hệ số tập trung ứng suất có hiệu lớn nhấ t . Ví dụ, đối với các c ấ u kiện liên kết vào b ả n nút bằng các đinh tán chịu cắt hai mặt và có vết gỉ sâu 0,71 -1,20 mm, hệ số tập trung ứng suất có hiệu b d cần được lấy theo mặt cắt nêu trong điều 3.c, còn đối với cấu kiện tương tự có vết gỉ sâu 0,51 -0,70 - theo mặt cắt đã nêu trong điều G-1 2. Hệ số tập trung ứng suất có hiệu đối với mặt cắt thép cơ bản (đối với thép các bon, thép bản và thép rèn) trong các liên kết đinh tán có thể xác định tùy thuộc vào giá trị của hệ số tập trung ứng su ấ t lý thuyết a s theo Bảng F-2 Đối với liên kết chịu kéo là ch í nh (khi kiểm tra theo kéo), trong mặt cắt, theo hàng đinh tán đầu tiên. = ( + (1+ B ả ng G-2. Hệ số b a s 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,1 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 b 1,16 1,24 1,34 1,44 1,55 1,67 1,79 1,93 2,07 2,22 2,38 2,55 2,72 a s 4,0 4,2 4,4 4,6 4 , 8 5,0 5,2 5,4 5 , 6 5,8 6,0 6,2 b 2,91 3,11 3,31 3,52 3,73 3,94 4,15 4,35 4,55 4,68 4,60 4,92 Trường hợp chịu nén là chính (khi kiểm tra theo nén) và đối với mặt cắt có liên kết đinh tán a s = a ” s m 3 Trong đó: m ’ 1 - Hệ số, x é t đến độ lệch tâm của nội lực so với mếp lỗ (theo chiều dày cấu kiện); đối với liên kết chịu cắt một mặt m ’ 1 = 1,8, đối với cắt hai mặt m ’ 1 =1,2; s ’ 0 - Ứng suất pháp tiếp tuyến, MPa (kG/cm 2 ). Ở vùng ngoài lỗ đinh tán trên tấm bản dày 1 cm, khi đặt các tải trọng đúng tâm bằng 10 kN (1T) vào đường viền của lỗ thì s ’ q lấy theo B ả ng G-3; a ” s - Hệ số tập trung ứng suất đối với lỗ hình tròn, không phụ thuộc tải trọng tác dụng lên đường viền của lỗ, l ấ y theo Bảng G-4; k 1 - Hệ số, xét đến một phần tải trọng truyền lên h à ng đinh đầu tiên. Lấy theo Bảng G-5; d n - Bề dày quy đổi của t ậ p bản, lấy như sau: trong liên kết chịu cắt một mặt- tổng bề dày bản và bản đệm, còn trong liên kết chịu cắt hai mặt - tổng bề dày của bản đệm và một nửa bề d à y b ả n nối; F HT - Diện tích mặt cắt ngang nguyên của cấu kiện liên kết hoặc bộ phận đang xét của cấu kiện, cm 2 ; n 3 - Tổng số đinh tán liên kết cấu kiện hoặc bộ phận đang xét của chúng; n 1 - Số lượng đinh tán ở hàng đầu tiên của toàn bộ liên kết của cấu kiện hoặc bộ phận đang xét chúng; m 3 - Hệ số, xét đến sự xuất hiện của lực ma sát trên bề mặt ti ế p xúc, lấy bằng 0,8 đối với các liên kết mới không b ị rối loạn và bằng 1 đối với liên kết cũ có dấu hiệu rối loạn; d - Bề dày cấu kiện t ại bộ phận liên kết của chúng; cm; m 4 - Hệ số, tính đến các phần phủ trực tiếp của bộ phận mặt cắt, tùy theo phần ph ủ trực tiếp; nhỏ hơn 40% - m 4 = 140- 60% - m 4 =0,95; 60 -80% - m 4 =0,85; lớn hơn 80% - m 4 =0,8. B ả ng G-3. Ứng suất pháp tiếp tuyến b 2 / d 3 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 a ” s MPa (kG/ cm 2 ) 115 (1150) 99 (990) 87,5 (875) 79,5 (795) 73,0 (730) 67,5 (675) 63 (630) 59 (590) 56 (560) 53 (530) 50,5 (505) 48 (480) 46 (460) b 2 / d 3 4,6 4,8 5,0 5 , 2 5,4 5,6 5,8 6,0 6,2 6,4 6,6 6 , 8 7,0 a ” s MPa (kG/ cm 2 ) 44 (440) 42,5 (425) 41 (410) 39,5 (395) 38 (380) 36,5 (365) 35,2 (352) 34,2 (342) 33 (330) 32 (320) 31 (310) 30,5 (305) 30 (300) Chú ý : b 2 - Bề rộng của cấu kiện liên kết lấy theo bề mặt tiếp xúc trong một mặt phẳng (trong tổ hợp cấu kiện tán - đối với bộ phận mặt cắt đang xét); d 3 - đường kính đinh tán Bảng G-4. Hệ số a ” s b 2 / d 3 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3 , 0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 a ” s 2,16 2,18 2,22 2,23 2,26 2,31 2 , 34 2,36 2,38 2,40 2 , 42 2,44 2,46 b 2 / d 3 4,6 4,8 5,0 5,2 5,4 5,6 5,8 6,0 6,2 6,4 6,6 6,8 7,0 a ” s 2,48 2,50 2,52 2,54 2,55 2,56 2 , 57 2,58 2,59 2,60 2,61 2 , 62 2,63 Bảng G-5. Hệ số k 1 B ề dày tập b ả n d n , mm Với số lượng hàng ngang của đinh tán 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 V ớ i bư ớ c đinh 90 mm 20 1,06 1,12 1,16 1,23 1,28 1,34 1,40 1,46 1,51 1,57 32 1,07 1,14 1,19 1 , 27 1,34 1,41 1,46 1,54 1,61 1,68 56 1,08 1,16 1,24 1,33 1,41 1,51 1,58 1,66 1 , 74 1,84 72 1,09 1,18 1,27 1,36 1,45 1,55 1,63 1,72 1,81 1,90 Với bước đinh 180 mm 20 1,10 1,20 1,29 1,39 1,49 1,60 1,68 1,78 1,88 1,97 32 1,13 1,25 1,35 1,47 1,59 1,71 1,80 1,92 2,04 2,14 56 1,16 1,30 1,42 1 , 57 1,70 1,86 1,98 2,12 2,26 2,36 72 1 , 17 1,32 1,45 1,60 1,75 1,91 2,04 2,18 2,34 2,43 PHỤ LỤC H (Quy định) Những số liệu để kiểm tra ổn định cục bộ sườn dầm Trong công thức (4-28) & (4-29) ký hiệu ω 1 là hệ số đặc trưng trạng thái ứng s uất sườn dầm, xác định theo Bảng H-1 phụ thuộc vào hệ số a y : (H - 1) Trong đó: y B - Khoảng cách t ừ trục trọng t â m của dầm đến thớ trên, cm; y H - Khoảng cách từ trục trọng tâm của dầm đến thớ dưới, cm; Ứng suất nén tới hạn pháp tuyến s 0 được xác định theo H ì nh H-1 phụ thuộc vào ứng suất nén tới hạn pháp tuyến s ’ 0 t í nh trong phạm vi giới hạn đàn hồi, MPa (T/cm 2 ) Hình H-1. Ứng suất tới hạn ở sườn dầ m 1- Thép mác 10XCH D -40; 2-Thép mác Hl 2 và 15XCH D ; 3-Thép rèn và thép đúc mác CT3 và CT3 cầu, M16C (H - 2) Trong đó: X y 1 - Hệ số ngầm của sườn dầm, đối v ớ i dầm tán đinh chịu uốn l ấ y bằng 1,4, còn đối với dầm I hàn lấy theo Bảng H-2, phụ thuộc vào hệ số g y : (H - 3 ) Trong đó: C y - Hệ số, đặc trưng điều kiện làm việc của biên chịu nén của d ầm, cm; h - Chiều cao tính t oán của sườn, cm, l ấ y bằng chiều cao toàn bộ của sư ờ n dầm đối với dầm hàn, lấy bằng khoảng cách giữa các đường tim hàng đinh liên kết sắt góc sườn dầm, cm. B ả ng H-1. Hệ số w 1 a y 4 3 2 1,5 1 , 0 0,5 0 w 1 1,40 1,30 1 , 20 1,15 1,10 1,05 1 Bảng H-2. Hệ số X y 1 g y 0,25 và 0,5 1 2 5 10 và > X y 1 1,21 1,33 1,46 1,55 1,60 1,65 B ả ng H-3. Hệ số C y Điều kiện làm việc của mạ chịu nén của dầm C y Các thanh tà vẹt được kê trên biên chịu nén 0,3 - B ả n bê tông kê tự do 0 , 5 - Mạ chịu nén đạt tự do 0,8 - Trong kết cấu nhịp bê tông -thép liên hợp, khi liên kết bản BTCT với mạ chịu nén bằng neo liên kết và bu long cường độ cao 1,5 - Trong kết cấu nhịp bê tông -thép liên hợp, khi liên kết bản BTCT với mạ chịu nén bằng đổ bê tông liền khối mối nối trên suốt chiều d ài nhịp 20 Các kích thước hình học của dầm I được nêu ở Hình H-2. Hệ số m n trong công thức (H-2) được lấy theo B ả ng H-4 tùy thuộc vào giá trị a/h và a y (a- chiều dài sườn dầm, bằng khoảng cách giữa trục của các sườn ngang ( sắt góc tăng cường) (xem H-6). B ả ng H-4. Hệ số m y a y m y khi a/h bằng 0 , 4 0,5 0,6 0 , 667 0,75 0,80 0,90 1,0 1,5 4 Trị số t ố i thi ể u m y = 95,7 3 54,3 54,5 58,0 Trị số tối thiểu m y = 53,8 2 29,1 25,6 24 , 1 23,9 24,1 24,4 25,6 25,6 24,1 4/3 18,7 14,2 12,9 12,0 11,0 11,2 11,1 11,0 11,5 1 15,1 11,0 9,7 9,0 8,4 8,1 7,9 7,8 8,4 4/5 13,3 9,6 8,3 7,7 7 , 1 6,9 6,7 6,6 7,1 2/3 10,8 8,0 7,1 6,6 6,1 6,0 5 , 9 5 , 8 6,1 0 8,41 6,25 5,14 4,75 4,36 4,20 4,04 4,0 4,34 Chú ý: Giá trị a y =0 là nén đều; a y =2 là uốn của tiết diện đối xứng và a y >2 là kéo lệch tâm và uốn tiết diện đối xứng với biên chịu nén nhỏ hơn Hình H-2. Các ký hiệu quy ước đối với dầm I Ứng suất nén pháp tuyến cục bộ được xác định theo hình H-1 phụ thuộc vào ứng suất nén pháp tuyến cục bộ p’ o được t í nh theo giả thiết đàn hồi vô hạn, MPa (T/cm 2 ) p ’ o =0,19X y 2 Z( ) 2 (H - 4) Trong đó: X y 2 , z - Các hệ số, xác định theo B ả ng H-5. Hệ số g y nêu trong Bảng H-5 được xác định theo công thức (H-3) - đối với các dầm được liên kết liên tục với bảng bê tông cốt thép, cũng như đối với các dầm tán đinh (khi bề dày khu vực góc biên dầm không nhỏ hơn bề dày sườn), giá trị X y2 lấy đối với trường hợp y y = ¥ . Khi xác đ ị nh X y 2 trong trường hợp, nếu tỷ số a/h >2 thì lấy a/h =2 Ứng suất tiếp tới hạn t o được xác định tùy thuộc vào ứng suất tới hạn s t MPa (T/ cm 2 ) t o =0,6 s t ( H - 5) Ứng suất tiếp tới hạn s t được xác định theo hình P8.1 phụ thuộc vào ứng suất tới hạn s ’ t , MPa (T / cm 2 ). s ’ t = 0 ,6 t ’ o ( H - 7) Ứng suất tiếp tuyến tới hạn t ’ o được t í nh trong mi ề n đàn hồi MPa ( T/ cm 2 ) B ả ng H-5. Các hệ số X y2 và z a/h X y 2 với g y bằng Z 0,5 1,0 4,0 ¥ 2 và lớn hơn 1,32 1,56 2,12 2,96 11,21 1,5 1,32 1,52 1,97 2,51 8,16 1 , 0 1,32 1 , 47 1,73 1,88 6,26 0,8 1,30 1,41 1 , 57 1,65 5,80 0,6 1,29 1,36 1,45 1,49 5,37 0,4 1,24 1,28 1,32 1,34 4,88 Trong đó: X y3 - Hệ số liên kết đàn hồi theo chiều dọc của tư ờ ng, xác định theo B ả ng H-6 phụ thuộc vào hệ số g y và tỷ s ố các cạnh a/h > 2/3. Hệ số X y3 chỉ được tính toán đối với dầm hàn khi a/h > 2/3. Hệ số g y được xác định theo công thức (H-3). Đối với dầm hàn liên kết liền với bảng bê tông cốt thép, giá trị hệ số X y3 được lấy đối với trường hợp g y = ¥ m 0T - Tỷ số cạnh lớn hơn với cạnh nhỏ hơn của khoang: b 1 - Cạnh nh ỏ lớn hơn với cạnh nhỏ hơn của khoang (a hoặc h) cm. Khi các giá trị s ’ 0 , p’ 0 và s ’ t vượt quá ứng suất lớn nhất nêu trong Hình H-1, cho phép tăng các giá trị s ’ 0 , p’ 0 và s ’ t , và l ê n cho bằng các giá trị tương ứng MPa (T/ cm 2 ). Đối với thép rèn, bản cũng như đối với thép mác CT3, MT3, M16C, 16, BCT3 và các loại thép than khác có cấp độ bền tương tự: D s 0 =0,031 ( s ’ 0 -4,0) D p ’ 0 =0,031(p ’ 0 - 4 , 0) D s ’ t =0,031( s ’ t -4,0) Đối với thép HL2 và 15XCH: D s 0 =0,036( s ’ 0 -5,5) D p’ 0 =0,036(p ’ 0 -5,5) D s t =0,036( s ’ t -5,5) =0,036(-5,5) =0,036(-5,5)=0,036(-5,5) Đối với thép 10XCH và 15XCH -40: D s 0 =0,037( s ’ 0 -6,0) D p’ 0 =0,037(p ’ 0 = 6,0) D s ’ t =0 , 037( s ’ t -6,0) =0,037(-6,0) =0,037(-6,0)=0,037(-6,0) Bảng H-6. Hệ số X y 3 V ’ X y 3 với a/h bằng 0,5 2/3 1 1 ¥ 0,5 1,00 1,08 1,21 1,26 1,30 1 , 0 1,00 1,08 1,25 1,35 1 , 42 2,0 1,00 1,08 1,28 1,43 1,52 5,0 1,00 1,09 1,29 1,50 1,60 ¥ 1,00 1,09 1,30 1,55 1,68 Đối với các dầm tán ghép cho ghép s 0 = s ’ 0 , p 0 =p ’ 0 , t o = t ’ o PHỤ LỤC I (Quy định) Hệ số mH trong tính toán liên kết dầm dọc Hệ số m II được xác định theo đồ thị ( hình I -1), phụ thuộc vào các thông số B, và D, được xác định theo công thức: ( I- 1) Trong đó: l c - Chiều d à i thanh treo hoặc thanh đứng chịu tải trọng cục bộ (cm) I d - Mô men quán tính của mặt cắt ngang nguyên của dầm dọc khi chịu uốn trong mặt phẳng thẳng đứng ( cm 4 ) F n - Diện tích nguyên của mặt cắt thanh treo (đứng) ( cm 2 ) d - Chiều d ài khoang của phần xe chạy (cm) Chiều dài thanh treo ( thanh đứng) được lấy bằng khoảng cách giữa trung tâm liên kết. Trong các dàn mạ cong, đưa vào tính toán trị số l c lớn nhất. Trong các dàn có hệ thanh mạ phụ (spren-gen), chiều dài l c được xác định đối với các thanh treo chính là cấu kiện của spren- gen. Trong các dà n có thanh xiên bắt chéo m à thanh xiên đi qua điểm giao của thanh chéo, chiều d ài quy ước của thanh treo được giảm 2 lần. Hình I- 1. Đồ thị xác định m II để tính liên kết dầm dọc N ế u dàn chủ không c ó các cấu kiện làm việc cục bộ thì lấy B z =0 Thông số D z được xác địn h theo công thức (I - 2) Trong đó: y o - đặc trưng độ mềm góc của liên kết dầm dọc E - mô duyn đàn hồi của thép, MPa (T/cm 2 ). Giá trị của y o lấy trong b ả ng phụ thuộc vào cấu tạo liên kết và chiều cao tiết diện gối của dầm dọc. Chiều cao tiết diện gối của dầm dọc được xác định không t í nh đến “ bản cá ” , còn khi có “ guốc đỡ ” , không tính đến chiều cao guốc đỡ. Đối với các liên kết dầm dọc làm bằng thép rèn, giá trị y o được lấy với hệ số k 3 =0,8. Khi có các bản cá trên và đư ợ c liên kết b ằ ng bu lông cường độ cao, giá trị trong bảng y o được nhân với hệ số k 3 =0,7. Bảng I -1. Tr ị số y o đối với liên kết đinh tán Chiều cao tiết diện gối của dầm (cm) y o Không c ó bản cá Có 1 bản cá C ó 2 bản cá 50 19,25 6,41 4,20 60 16,00 5,33 3,60 70 13,71 4,56 2,63 80 12,00 4,00 2,01 90 10,70 3,56 1,59 100 9,60 3,20 1,29 110 8,72 2,90 1,06 120 8,00 2,66 0,89 Chú ý: đối với chiều cao dầm dọc ở khoang giữa, trị số y o được xác định theo nội suy PHỤ LỤC J (Qu y định) QUY TẮC XẾP TẢI LÊN ĐƯỜNG ẢNH HƯỞNG Tải trọng chuẩn k H từ sơ đồ tính toán của đoàn tàu T1 đối với các đường ảnh hưởng lực dọc, phản lực gối, mô men uốn và lực cắt trong các mặt cắt của dầm chính và dầm hệ mặt cầu được xác định theo bảng ở phụ lục A, phù hợp với chiều dài xếp tải A và vị trí tung độ đỉnh a . Đường ảnh hưởng nội lực trong các cấu kiện của các d àn khác không đưa ra trong phụ lục này cần được xây dựng trong các trường hợp riêng biệt khi phân cấp các d àn đó. Tải trọng chuẩn k H (phụ lục A) được xếp lên đường ảnh hưởng theo các quy tắc sau: 1. Các đường ảnh hưởng có 1 dấu và từng phần chất t ả i riêng biệt của đường ảnh hưởng có nhiều dấu dạng tam giác được ch ấ t tải trọng tương ứ ng k H , tương ứng với chiều dài và vị trí tung độ điểm của chúng. 2. Đường ảnh hưởng 1 dấu và các phần ch ấ t t ả i riêng biệt của đường ảnh hưởng nhiều dấu dạng đường cong lõm có đ ỉ nh rõ ràng được chất tải trọng tương đương, tương ứng với chiều d ài và vị trí tung độ điểm của chúng. Tải trọng tương đương được nêu trong bảng của phụ lục A, được tăng % của 1 hệ số E ° ( y ° -1) bằng: Trong đó: l - Chiều dài xếp t ả i đường ảnh hưởng (m) y ° - Hệ số sai lệch bằng tỉ số d iện tích đường ảnh hưởng dạng tam giác có cùng chiều dài và tung độ đ ỉ nh của đường ảnh hưởng đang xét và diện tích thực tế 3. Đường ảnh hưởng 1 dấu và từng phần chất tải riêng biệt của đường ảnh hưởng nhiều dấu dạng tứ giác lồi được chất tải trọng tương đương k H , tương ứng với chiều d à i của chúng và vị trí của một đỉnh bất kì của tam giác cơ bản, một tung độ bất kỳ lớn nhất. 4. Đường ảnh hưởng 1 dấu và từng phần chất tải riêng biệt của đường ảnh hưởng nhiều dấu dạng tứ giác có các góc ng h iêng về 1 phía, chất tải 2 l ầ n; lần đầu chất lên đường ả nh hưởng tải trọng tương đương k H , tương đương với chiề u dài đư ờ ng ảnh hưởng và một tung độ điểm bất k ì của một tam giác cơ bản có giá trị lớn nh ấ t để từ đó có thể xác định được giá trị lớn của tải trọng tương đương. Lần thứ 2 từ đầu đường ảnh hưởng đến chỗ đ ổ i góc có tung độ đỉnh lớn nhất được chất tải trọng tương đương k H phù hợp với chiều dài và vị trí tung độ đỉnh của phần này. Phần đường ảnh hưởng còn lại chất tải trọng bằng k H , kN/m đường ( T/m đường) trong đó k H - cấp tải trọng Sử dụng trị số lớn hơn trong hai kết quả để tính toán. 5. Đường ảnh hưởng 1 d ấu và từng phần chất t ả i riêng biệt của đường ảnh hưởng nhiều dấu dạng răng cưa được chất tải trọng tương đương k H tương ứng với chiều dài và vị trí tung độ đ ỉ nh lớn nhất 6. Đường ảnh hưởng 1 dấu bao gồm 2 hoặc nhiều phần đặt trực tiếp cạnh nhau được chất tải 2: lần đầu đặt tải trọng tương đương k H tương ứng với chiều d à i toàn bộ và vị trí tung độ đỉnh lớn nhất. Lần sau, một trong những phần không tùy thuộc vị trí của nó giữa các phần còn lại, được chất tải trọng phù hợp với các chỉ dẫn nêu t ừ điều 1 đến điều 5, các phần còn lại được chất tải trọng tương đương bằng cấp tải trọng k H , kN/m đường (T/m đường). Lấy giá trị lớn hơn trong các kết quả nhận được để tính toán. 7. Đường ảnh hưởng nhiều dấu (khi toàn bộ chiều dài lớn hơn 50m) được chia thành một hoặc nhiều phần có dấu khác nhau, được chất tải hai lần: - Lần đầu xếp lên đường ả nh hưởng tải trọng tương đương k H tương ứng với chiều dài toàn bộ của tất cả các phần chất tải và vị trí tung độ đỉnh lớn nhất của loại dấu đang xét - Lần th ứ hai xếp lên một trong các phần đường ảnh hưởng theo chỉ dẫn nêu từ điều 1 đến điều 5. Các phần c ó cùng dấu còn lại được chất tải trọng bằng c ấ p tải trọng k H , kN/m đường (T/m đường). Chú ý: 1. Các phần đường ảnh hưởng khác dấu khi chất tải sẽ được xếp tải bằng 10kN/m (1,0T/m) (không phụ thuộc vào cấp tải trọng tính toán ) , nếu chiều dài của phần đó l ớ n hơn 15m, còn nếu chiều d à i phần đ ó nhỏ hơn 15m thì không chất tải 2. Ch ỉ xét đến sự hiệu chỉnh E ° ( y ° -1) đối với các đường ảnh hưởng nêu ở điều 6 Khả năng chịu tải của các c ấ u kiện có đường ả nh hưởng nhiều dấu được chia thành một hoặc nhiều phần có dấu khác nhau, cho phép xác định không xét đến hoạt tải cho phép, cấp của các c ấ u kiện này được tìm bằng cách xếp t ả i đường ảnh hưởng bởi hoạt tải thẳng đứng phù hợp với các chỉ dẫn ở các điều trước. PHỤ LỤC K (Quy định) Các thông số tính toán lực hãm các thanh mạ chịu lực của kết cấu nhịp Hình K-1. Sơ đồ cấu tạo hệ mặt cầu và bi ể u đồ nội lực do lực hãm S Ti trong cấu kiện thanh mạ chịu lực của dàn chủ kết cấu nhịp Trong đó: a - Kh ô ng cắt rời dầm dọc và liên kết h ã m. b - Không cắt rời dầm dọc và đặt liên kết hãm ở mỗi khoang (hoặc liên kết dọc của dàn chủ đ ược liên kết với bản cánh của dầm dọc). c - Khi cắt dầm dọc và hệ liên kết hãm ở từng khoang ( hoặc hệ liên kết dọc dàn chủ được liên kết với bản cánh của dầm dọc). d - Khi c ó một vết cắt dầm dọc và liên kết hãm ở hai khoang. e - Khi có hai vết cắt dầm dọc và liên kết hãm ở 3 khoang . I, II, lll và IV - Các đoạn của hệ mặt cầu. Các thông số a 1 và b 1 được xác định phụ thuộc vào cấu tạo phần xe chạy. Trên h ì nh vẽ giới thiệu phần xe chạy của kết cấu nhịp và biểu đồ nội lực do tải trọng hãm S T i . Giá trị thông số a i (sơ đồ a, b và c) được xác định bởi vị trí cục bộ của cấu kiện thanh mạ đối với trục g ối ổn định; a i đối với các sơ đồ này được lấy bằng khoảng cách từ trục gối cố định đến nút thứ i là nút gần nhất của cấu kiện thanh mạ đang xét ( i =0,1,2...n)(m).Giá trị của thông số b j (sơ đồ d, e) được xác định bởi vị trí cục bộ của liên kết h ã m (bằng số lượng đoạn j) và các điểm cắt rời tr ê n d ầ m dọc. Đối với sơ đồ d b j (j =1,2 và 3) lấy bằng nhau (m). Tr ê n đoạn I (giữa nút I = 0 -4) b jj = b 1 =0; Trên đoạn II (giữa nút i=4-11) b j = b 2 = khoảng cách giữa tim gối cố định (nút i=0) đến vị trí cắt rời dầm dọc. Chú ý: Biểu đồ nội lực S T i đối với sơ đ ồ b và c cũng giống như đối với sơ đồ a. Trên đoạn III (giữa các nút i- 11-14); b j = b 3 -nhịp tính toán của kết cấu nhịp. Đối với các sơ đồ d, b j ( j =1,2,3 và 4) lấy bằng nhau ( m); Trên đoạn l, (giữa các nút i=1-3) b j = b 1 =0; Trên đoạn II, (giữa các nút I -3-7) b j = b 2 -Khoảng cách giữa tim gối cố định đến chỗ cắt gần nhất ( đầu tiên) trên dầm dọc. Trên đoạn lll (giữa các nút i=7-11) b j = b 3 -Khoảng cách từ tim gối cố định đến chỗ cắt thứ hai trên dầm dọc. Trên đoạn IV (giữa các nút i= 11-14) b j = b 4 =1. PHỤ LỤC L (Quy định) Hệ số giảm diện tích làm việc của tiết diện khi bị đâm thủng Hình L-1. Hệ số giảm mặt cắt làm việc của tiết diện khi đâm th ủ ng f PHỤ LỤC M (Quy định) HỆ SỐ CHIỀU DÀI TỰ DO CỦA THANH ’0 1 - Mặt cắt ngang với cấu kiện phẳ ng 2 - Mặt cắt ngang với cấu kiện cứng Hình M-1. Hệ số chiều dài tự do của thanh PHỤ LỤC N (Quy định) HỆ SỐ CHIỀU DÀI TỰ DO THANH XIÊN TRONG DÀN CÓ NHIỀU THANH CHÉO VỚI CỘT CỨNG h - Chiều cao tính toán của dàn d - Khoảng cách giữa các thanh đứng cứng Chú ý: Nếu đồ thị x ’ 0 <> n c - số lượng mặt cắt ngang (của một thanh chéo ngược chiều) được lấy Hình N-1. Đồ thị PHỤ LỤC O (Quy định) Xác định hoạt tải cho phép theo momen lõi trong tính toán thanh mạ thượng Khi hoạt tải cho phép kN/m theo cường độ của thớ trên tiết diện ngang được xác định theo công thức: Trong đó: - Diện tích đường ảnh hưởng mô men lõi (m 2 ) đối với điểm dưới của lõi ti ế t diện khi chất hoạt t ả i. Khi xác định hoạt tải cho phép theo cường độ của thớ trên là diện tích phần âm của đường ảnh hưởng M gpi W H T - Mô men chống uốn của mặt cắt ngang giảm yếu đối với thớ trên W HT = I x / y p (Hình O- 1) (cm 3 ) Hình O-1. Mặt cắt ngang của cấu kiện Hình O -2. Đường ảnh hưởng mô men lõi đối với cấu kiện 5-6 l x - Mô men qu á n tính của mặt cắt ngang giảm yếu đối với trục x-x cm 4 , xem ở Hình O -1 Ví dụ xây dựng đường ảnh hưởng mô men lõi đối với cấu kiện 5-6 với cách tính toán các tung độ, xem ở Hình O .2 Chú ý: Khi xây dựng đường ảnh hưởng mô men lõi đối với cấu kiện mạ trên đặt ở bên trái tâm mô men, ví dụ đối với cấu kiện 4-5, trong các biểu thức của tung độ đường ảnh hưởng cần phải thay đổi vị trí m 0 và n. PHỤ LỤC P (Quy định) Xác định khả năng chịu tải dàn chủ một làn xe, trên đường thẳng sau khi gia cố 1. Xác định khả năng chịu tải của các cấu kiện d àn chủ sau khi gia cố chúng được tiến hành theo các chỉ dẫn của phụ lục này có xét đến các yêu cầu đã được trình bày trong hướng dẫn (điều 7) 2. Hoạt tải cho phép đối với các cấu kiện sau khi gia cố được xác định có xét đến dấu của nội lực do tác động của tĩnh t ả i và hoạt tải thẳng đứng. Khi c ó sự trùng dấu của nội lực d o tác dụng của tĩnh tải và hoạt tải thẳng đứng (trong tính toán về cường độ, ổn định và m ỏ i), khả năng chịu l ực của cấu kiện gia cố được xác định bằng trị số cường độ tính toán của thép cũ. Đối với các cấu kiện được gia cố bằng thép các bon và có đường ảnh hưởng nội lực hai dấu (trong trường hợp khi diện tích các phần có dấu chung gần với giá trị tuyệt đối) khả năng chịu lực có thể xác định bằng trị số cường độ tính toán của thép mới ( khi kiểm tra theo nén của các cấu kiện chịu kéo nén với kéo chính).Trong trường hợp này cần xác định bổ sung trị số hoạt tải cho phép có xét đến c á c dấu khác nhau của nội lực d o tĩnh t ả i và hoạt tải thẳng đứng (nghĩa là khi chất hoạt tải thẳng đứng lên phần d iện tích đường ảnh hưởng nhỏ hơn). 3. Khi xác định khả năng chịu tải của các cấu kiện đã gia cố tĩnh tải p được xác định có xét đến tổng trọng lượng của thép cơ bản và thép gia cố không phụ thuộc vào Phương pháp gia cố (có d ỡ hoặc không dỡ trọng lượng bản thân) Xác định khả năng chịu tải của dầm chính, d ầm đặc và d ầm mặt cầu đã được gia c ố, được phép tiến hành theo các công thức đã nêu trong b ả n hướng dẫn (nghĩa là trong trường hợp làm việc của các thép bổ sung khi gia cố chịu tĩnh tải) nhưng tính với đặc trưng hình học mặt cắt sau khi gia cố theo Công thức (P-1) của phụ lục này. 4. Đặc trưng hình d ọc của cấu kiện được gia cố (G y ) (cm 2 ) không phụ thuộc vào phương pháp gia cố (có đỡ hoặc không dỡ trọn g lượng bản thân) được xác định theo công thức: G= G y = G 0 +p o F yH (P-1) Trong đó: G o - Diện tích tính toán của mặt cắt ngang cấu kiện, mối nối hoặc liên kết trước khi gia cố (cm 2 ). G H - Cũng như vậy của tiết diện thép mới, được bổ sung sau khi gia cố (cm 2 ). p o - Hệ số hiệu qu ả gia cố, được lấy bằng 1 khi gia cố dùng liên kết bu lông cường độ cao hoặc hàn, khi gia cố được liên kết bằng đinh tán (bu lông cường độ cao) cần được nhân với hệ số: (P - 2) Trong đó: R - Cường độ tính toán cơ bản của thép cũ, (MPa) s p - Ứng suất trong cấu kiện đang xét do t í nh tải (MPa) 5. Hoạt tải cho phép theo cường độ và ổn định của cấu kiện dàn chủ sau khi gia cố được xác định theo Công thức (P-2)-(P-11)phụ thuộc vào phương pháp gia cố, dấu của nội lực và tải trọng (Bảng P-1). Các công thức đ ể xác định hoạt tải cho phép kN/m (T/m) đối với các cấu kiện sau khi gia cố xem Bảng P- 1 - Kh i tính theo cường độ: (P - 2) (P - 3) (P-4) (P-5) Bảng P-1. Xác định hoạt tải rải đều cho phép k n và k y Phương pháp tăng cường Có dỡ tải trọng bản thân Không dỡ tải trọng bản thân Dạng tải trọng Tĩnh tải và hoạt tải thẳng đứng Tổ hợp tải trọng thẳng đứng và tổ hợp tải trọng nằm ngang (gió và lực hãm) Các tĩnh tải và hoạt tải thẳng đứng T ổ hợp tải trọng thẳng đứng (tĩnh tải và hoạt tải) và tổ hợp tải trọng nằm ngang (gi ó và lực hãm) Dấu nội lực (diện tích đường ảnh hưởng ) Bất kỳ Một dấu Khác dấu Một dấu Khác dấu Số hiệu công thức xác định k n k y (P-2) và (P-6) (P-3) và (P-7) (P-4) và ( P-8) (P-4) (P-8) và (P-9) (P-5) và (P-10) (P-5) (P-10) và (P-11) - Khi tính toán theo ổn định: (P -6 ) (P-7) (P-8) (P-9) (P-10) (P-11) Trong các công thức (P-2)- (P-11) lấy các ký hiệu quy ước như sau: G y - Xác định theo công thức (P-1) R - Cường độ tính toán cơ bản, trong các công thức (P-9),(P-11) tương ứng với thép mới và trong các công thức còn lại tương ứ ng với thép cũ của cấu kiện, MPa(T/ cm 2 ) y yc - Hệ số tính toán khi tính các cấu kiện được gia cố mà không có dỡ trọng lượng bản thân. (P-12) 6. Hoạt động cho phép khi tính theo m ỏ i kN/m (T/m) đối với các cấu kiện sau khi gia cố chúng được xác định theo chỉ dẫn của điều 4 theo các công thức: Khi tính các cấu kiện được gia cố có dỡ trọng lượng bản thân: (P-13) Không tính các cấu kiện được gia cố không tính trọng lượng bản thân: (P-14) Trong đó : G và y yc được xác định tương ứng theo các công thức (1) và (12) với hệ số điều kiện làm việc m=1. Các ký hiệu còn lại trong công thức (P-13) và (P-14) xem ở điều 7. 7. Các chân của khung c ổ ng cầu sau khi gia cố được tính như những cấu kiện dàn chủ theo các công thức (P-2)-(P-11) và như các cấu kiện nhung. Trong trường hợp cuối cùng hoạt cho phép k n ( y ) , kN/m (T/m) được xác đ ị nh có xét đến các ch ỉ dẫn ở điều 4 theo các c ô ng thức ” Khi gia cố có dỡ trọn g lượng bản thân, khi tính toán theo cường độ: (P-15) Cũng vậy, khi t í nh theo ổn định: Khi l y > l x (P-16) Khi l y ≤ l x (P-17) Khi gia cố không dỡ trọng lượng bản thân, khi tính toán theo cường độ: Khi l y ≤ l x (P-18) Cũng vậy khi t í nh theo ổn định: Khi l y > l x (P-19) Khi l y ≤ l x (P-20) Hình P-1. Trong các công thức (15)- (20) G y và g yc được xác định phù hợp với các công thức (P-1) v à (P-12). Các ký hiệu còn lại xem điều 7. q - Hệ số hiệu qu ả gia cố. Trong đó: l 0 - Chiều dài cấu kiện gia cố (cm) n n - S ố lượng hàng đinh trong mối nối và liên kết theo chiều dài của c ấ u kiện được gia cố, lấy theo Bảng P-2. q ( b H ) - Hệ số phụ thuộc vào số lượng hàng đinh trung bình trong một mối nối (liên kết) b H - Hệ số liên kết thép mới: b H = (P-21) - =/ Diện tích tính toán quy đổi của liên kết thép gia cố mới (cm²) = n 3 / u 0 (P-22) F H - Diện tích giảm yếu của thép gia cố mới (cm 2 ). n 3 - Số lượng đinh tán dùng để liên kết thép mới. 1/u 0 - Diện tích quy đổi của một đinh tán được xác định phù hợp với phụ lục E (cm 2 ). Dấu t ổ ng thực hiện đối với tất cả các liên kết n ố i cấu kiện Chú ý: Khi tính toán các cấu kiện chịu n é n theo ổn định, hệ số p 0 lấy bằng đơn vị. Hình P-2. Số l ượ ng hàng đinh PHỤ LỤC Q (Quy định) Các thông số tính toán tải trọng gió lên kết cấu nhịp 1. Giá trị của hệ số k n l ấ y thao bảng Q-1 Bảng Q-1. Hệ số k n Chiều cao từ mức trung bình hoặc chỗ mặt đất thấp nhất, m Đến 5 10 20 30 40 50 60 k n 0,75 1,00 1,25 1,40 1,55 1,65 1,75 Chú ý: Độ cao được lấ y tương ứng đến khoảng giữa của kết cấu nhịp, phần xe chạy cùng với lan can cầu và đến trọng tâm của áp lực lên đoàn tầu. Đối với các trị số ở khoảng giữa, k n xác định theo nội suy tuyến tính. 2. Hệ s ố khí động của cường độ trực diện C w đối với kết cấu nhịp và đoàn tàu qua cầu l ấ y theo B ả ng R-2 Bảng Q-2. Hệ số khí động C w Cấu kiện được tính với tải tr ọ ng gi ó Hệ số khí động - Kết cấu nhịp dầm đặc một làn xe chạy lên. 1.90 - Như trên, đường xe chạy d ư ớ i 2,25 - Kết cấu nhịp dầm đặc một l à n xe chạy lên, được đặt trên trụ chung cầu hai làn xe 2,10 - Dàn chủ của nhịp dàn rỗng, đường xe chạy dưới 2,15 - Như trên, với đường xe chạy trên với khoảng cách giữa các dàn từ 2 - 4m 2,15-2,45* - Phần mặt cầu- Dầm dọc và d ả i ngăn cách 1,85 - Đoàn tàu chạy trên kết cấu nhịp kh i : + Chạy dưới + Chạy trên 1,50 1,80 Chú ý: Các trị số ở giữa được l ấ y theo nội suy. PHỤ LỤC R (Quy định) Xác định năng lực chịu tải kết cấu nhịp cầu đường sắt đơn trên đoạn tuyến cong Hoạt tải cho phép (T/m) đối với các cấu kiện của kết cấu nhịp trên đoạn tuyến cong là: (R-1) Trong đó: k i - Hoạt tải cho phép, được tính theo công thức đối với kết cấu nhịp nằm trên đoạn tuyến thẳng, hệ s ố e k được l ấ y theo ch ỉ dẫn sẽ nói dưới đây ( T/m). y c - Hệ số xét ả nh hư ở ng lực ly tâm. Hệ số y c được lấy bằng: - Đối với dàn chủ (dầm chủ) và dầm ngang: (R- 2) - Đối với dầm dọc: (R-3 ) Trong đó: c 0 - Hệ số, xác định trị số t ả i trọn g d o lực ly tâm tùy theo hoạt tải cho phép cần t ì m, lấy không k ể đến hệ số xung kích (R-4 ) V - Tốc độ tính toán của đoàn tầu (km/h), Nếu tốc độ hạn chế ≤ 25 km/h thì không xét ảnh hưởng của lực ly tâm. r 0 - Bán kính đoạn tuyến cong, m h u c - Đối với dàn chủ ( d ầm chủ) là khoảng cách thẳng đứng từ mặt phẳng nằm ngang của lực kết cấu nhịp l ê n gối cầu đến điểm đặt lực ly tâm, n ằ m ở chiều cao 2,2m so với đỉnh ray, m. Đối với dầm dọc và dầm ngang của phần xe chạy thì h u c là khoảng cách thẳng đứng từ giữa chiều cao dầm dọc đến điểm đặt lực ly tâm, m. B,b - Khoảng cách giữa các tim dàn chủ (dầm chủ) hoặc giữa các tim dầm dọc, m. (1 + m ) - Hệ số xung kích. Khi xác định hoạt tải cho phép k i th ì hệ s ố e k được lấy bằng: - Đối với các cấu kiện dàn chủ (dầm chủ) cũng như đối với các dầm ngang: (R-5 ) - Đối với các dầm dọc: (R-6 ) Trong đó: e 1 - Độ lệch tâm của tim đường sắt so với tim dọc kết cấu nhịp, đo ở giữa nhịp, m (R-7 ) e 2 + e 3 - Các độ lệch của tim đường so với tim kết cấu nhịp, đo ở hai đầu kết cấu nhịp. 0,3 z n - Khoảng cách từ đỉnh đường cong đến trọng tâm của n ó (kho ả ng cách từ tâm đường cong đến trục kết cấu nhịp là độ lệch t â m của đường. e - Độ lệch tâm của đường (m): e= e 1 - 0,3 z n . Khi 0,3 z n ≥ e 1 th ì : e k = 0,5 Hình R-1. PHỤ LỤC S (Quy định) Đẳng cấp hoạt tải tác động trên dầm cầu bê tông cốt thép cũ 1. Hoạt tải thẳng đứng tiêu chuẩn của đoàn xe lửa Tham khảo theo Phụ lục H Quy trình thiết kế xây dựng cầu cống theo trạng thái giới hạn. Trong tính đẳng cấp lấy tải trọng T-1 làm chuẩn, về trị số theo bảng A-1 Phụ Lục A Tiêu chuẩn này. 2. Tính đẳng cấp hoạt tải d ầ m bê tông cốt thép cũ chỉ dựa vào kết quả tính toán theo điều kiện cường độ và điệu kiện m ỏ i được tính t heo trạng thái giới hạn cực hạn của mỗi bộ phận kết cấu, rồi so sánh lấy trị số đ ẳ ng cấp nh ỏ nhất làm khống chế. Đẳng cấp được tính theo công thức tổng quát là: (S-1 ) Trong đó: k - Trị số lớn nhất của hoạt tải rải đều tương đương tính được. k 1 - Trị số hoạt tải rải đều tương đương tiêu chuẩn T-1 1 + m - hệ số xung kích. Khi tính mỏi hệ số xung kích thay bằng: (1 + m ) 3. Đối với dầm chủ - Về cường độ theo Mo m en uốn: (S-2 ) Trong đó: M - Momen uốn giới hạn ( theo Điều 8.4.3) n k - Hệ số vượt tải (theo Điều 8.4 . 3) K M - Hệ số phân phối ngang của hoạt tải (theo điều 8.2.14) W M - Diện tích đường ảnh hưởng momen uốn tại mặt cắt đang xét M p - Momen uốn tính toán do tĩnh tải, được t í nh như sau: M p = ( n p . p p + n’ p . p b ) W M (S-3 ) Trong đó: n p và n’ p - Các hệ số vượt tải của các phần tĩnh tải g ồ m balát, ray, tà vẹt và bản thân dầm bê tông cốt thép (theo Điều 3.2.6). p p v à p b - Tĩnh tải rải đều tiêu chuẩn của các phần nêu trên . - V ề cường độ theo lực cắt: (S-4 ) Trong đó: Q - Lực cắt giới hạn (tính theo Điều 8.4.4) K Q - Hệ số phân phối ngang của hoạt tải được dùng khi tính lực cắt (theo Điều 8.2.14) W k - Diện tích phần đường ảnh hưởng lực cắt được xếp hoạt tải ( ở mặt cắt xét cách gối là a) (S-5 ) W Q - Diện tích tổng cộng của đường ảnh hưởng lực cắt (S-6 ) Q P - Lực cắt tính toán do tĩnh tải Q P =( n p . p p + n ’ p . p b ) W Q (S-7 ) - Về m ỏ i: Hoạt tải rải đều cho phép đối với mặt cắt cách gối gần nhất khoảng cách a, theo điều kiện mỏi được tính như sau: + Đối với bê tông: k mỏib (S-8 ) + Đối với cốt thép: k mỏia (S-9 ) Trong đó: q - Lấy theo điều 8.5.6 I tr - Tính theo công thức (161) hoặc (165) M p = ( p p + p b ) W M (S-10 ) a u - Khoảng cách từ mép ch ị u kéo của mặt cầu cắt đến tim hàng cốt thép gần nhất. 4. Đối với bản máng balát: - Về cường độ theo momen: + Mặt cắt của bản hẫng phía ngoài: (S-11 ) + Mặt cắt ở giữa bản nối liền 2 d ầm ch ủ : (S-12 ) Trong đ ó : l 0 - Chiều dài phân bổ áp lực hoạt tải theo hướng ngang cầu, giả thuyết truyền từ các đầu ta vẹt theo góc 45 0 so với phương thẳng đứng. n M - Hệ số xét sự phân bổ áp lực không đều trên bản , được xác định qua th í nghiệm. Để thiên về an toàn lấy l à 1,2. n k - Hệ số vượt t ả i của hoạt tải (theo điều 8.2.16) b - Chiều rộng tính toán của b ả n =1m Các ký hiệu khác xem H ì nh v ẽ ở Điều 8.4.5 - Về cường độ theo lực cắt: + Mặt cắt của bản hẫng cách mép sườn dầm khoảng cách z (S-13 ) + Mặt cắt II: (S-14 ) Trong đó: n Q - Hệ số xét sự phân bố không đều áp lực lên bản, lấy bằng 1,2 Các ký hiệu khác xem Hình vẽ ở Điều 8.4.5. - Về mỏi: + Đối với bản hẫng phía ngoài Theo bê tông: k mỏib (S-15 ) Theo cốt thép: k mỏia (S-16 ) + Đối với bản giữa 2 dầm chủ Theo bê tông: k mỏib (S-17 ) Theo cốt thép: k mỏib (S-18 ) Trong đó: D - Chiều dài phân bố hoạt tải lên bản hẫng (hoạt tải truyền qua t à vẹt xuống đá ba lát theo góc 45 0 ). l o - Chiều dài phân bố hoạt tải của mặt cắt tính theo hướng ngang cầu. PHỤ LỤC T (Quy định) Đo độ nghiêng của mố trụ cầu trong quá trình khai thác Để đ o độ nghiêng c ủa mố trụ c ó th ể áp dụng một số phương pháp khác nhau: dùng quả d ọ i, hoặc m á y đo độ nghiêng, hoặc máy cao đạc. 1. Phương pháp quả d ọ i Đây l à phương pháp đơn gi ả n nhất và đủ độ chính xác, thuận tiện cho việc quan sát theo dõi thường xuyên. Đầu tr ê n của dây dọi được liên kết vào một chi tiết công-xon kim loại chôn sẵn trên đinh trụ. Mũi nhọn của quả d ọ i được đặt gần sát một đĩa có các vách đường tròn đồng tâm với bán kính chênh nhau 1mm. S ố dọc trên thang chia độ này làm tròn 0,5 mm. Góc nghiêng của trụ được t í nh theo công thức: a = arctg (T-1 ) Trong đó: a - Số vạch đo được (mm) theo mức độ xê dịch của mũi qu ả d ọ i trên đĩa chia v ạ ch mm. b - Chiều dài dây d ọ i (mm), đo từ điểm treo dây đến bề mặt đĩa chia vạch mm ở mũi qu ả d ọ i. 2. Phương pháp d ùng máy đo độ nghiêng Có thể dùng các loại máy đo độ nghiêng kiểu cơ khí, hoặc bộ cảm biến đo độ nghiêng kiểu điện cảm hay ki ể u điện dung có nối với bộ cầu đo và bộ khuyếch đại điện tử. Các máy đo độ nghiêng kiểu cơ khí mang tên Stoppan do nước Nga sản xuất thường có độ chia ng ỏ nh ấ t tr ê n thang chia độ đến 1”. So với cách đo bằng quả dọi thì cách đo này không phụ thuộc gió, lắp đặt và tháo dỡ nhanh chóng hơn. Tuy nhiên đo bằng quả đợi có kết quả chính xác hơn nếu có biện pháp bảo vệ tránh các ảnh hưởng của gió. 3. Phương pháp dùng máy cao đạc Để áp dụng phương pháp này phải chôn sẵn trên mố trụ nối các mốc cao đạc cố định bằng kim loại (tốt nhất là ở trên bệ kê gối). Mức độ thay đổi của hiệu số cao độ giữa các mắc là tỷ l ệ thuận với độ nghiêng của mố trụ. a = arctg (T-2 ) Trong đó: I - Kho ả ng cách giữa các mốc cao đạc (m) D h - Hiệu s ố cao đ ộ giữa các mốc cao đạc ( m) 4. Phân tích kết quả đo độ nghiêng Để phân tích các kết quả đo độ nghiêng của trụ cầu, cần lưu ý xét trong điều kiện mùa cạn, mùa lũ. Phương pháp đơn giản nhất để xử lý số liệu đó là vẽ các đồ thị biến đổi độ nghiêng trụ theo thời gian. Để phát hiện được các biến đổi mà không liên quan đến các thay đổi theo mùa th ì cần phải so sánh vị trí của trụ trong các năm khác nhau nhưng cùng tháng. Khi vẽ các đồ thị n à y ch ỉ cần đo 1 tháng 1 l ần. Nên dùng phương pháp xử lý thống kê toán học trong việc phát hiện các biến đổi theo mùa. PHỤ LỤC U (Tham khảo) Đặc trưng của vật liệu thép Bảng U-1. Đặc trưng của thép cũ do Pháp sản xu ấ t (Chỉ dùng cho trường hợp không có điều kiện lấy mẫu thép để thí nghiệm) Tên đặc trưng Theo quy trình Pháp năm 1915 và năm 1927 Theo thí nghiệm của Pháp đối với thép chế tạo từ năm 1930 Giới hạn phá hủy do kéo (T/m 2 ) 42000 52000 - Giới hạn chảy quy ước (T/m 2 ) 24000 36000 - Độ dãn dài giới hạn khi kéo đứt % 25% 15%-35% Cường độ tính toán cơ bản (T/m 2 ) 18000 Bảng U-2. Đặc trưng của thép do Nga sản xuất Loại thép Đặc trưng Đơn vị đo M16C (chịu hàn) CT3 cầu (kết cấu tán đinh ) CT2 (làm đinh tán) 40K ( l àm bulong cường độ cao) 25 l (làm gối cầu đúc) 15 XCH D 10 XCH D - Giới hạn phá hủy do kéo kG/cm 2 (T/m 2 ) 3800 (38000) 3800 (38000) 3400 (34000) 9614 (96140) 4500 (45000) 5000 (50000) 5400 (54000) - Giới hạn chảy quy ước kG/cm 2 (T/m 2 ) 2300 (23000) 2400 ( 24000) 2100 (21000) 3500 (35000) 3980 (39800) - Độ giãn dài giới hạn kéo % 22-24 22-24 26 - Mô đun đàn hồi kG/cm 2 2100.000 - Cường độ tính toán cơ bản kG/cm 2 (T/m 2 ) 1900 (19000) 1900 (19000) 1900 (19000) 7700 (77000) 1700 (17000) 2500 (25000) 2700 (27000) Căn cứ vào kết quả thí nghiệm mẫu, trị số cường độ tính toán cơ bản được lấy bằng số nào nhỏ hơn trong hai trị số sau: - 80% của giới hạn chảy - 50% của giới hạn phá hủy Trong khi áp dụng tiêu chuẩn này để kiểm định các cầu có kết c ấ u thép sử dụng thép hợp kim thấp và thép các bon không theo tiêu chuẩn của Nga, Pháp th ì c ầ n tham chiếu các đặc trưng vật liệu (th à nh phần, cơ tính... trong trường hợp không có điều kiện lấy mẫu thí nghiệm), theo các Tiêu chuẩn hiện hành sau: - TCVN 3104:1979, Thép kết cấu hợp kim thấp - Mác thép và yêu cầu kỹ thuật; - TCVN 5709-2009, Thép các bon cán nóng dùng cho xây dựng - yêu cầu kỹ thuật. - Cốt thép trong bê tông cần tham chiếu tiêu chuẩn TCVN 1651-2008, Thép cốt bê tông. PHỤ LỤC V (Tham khảo) Đánh giá cầu theo phương pháp sử dụng hệ số đánh giá Trong phần này sẽ trình bày phương pháp đánh giá cầu theo hệ số đánh giá (theo chỉ dẫn của AASHTO LRFR 2011) - một cách tổng quát để đánh giá kết cấu cầu, có thể áp dụng cho các triết lý tính toán kết cấu theo quy trình khác nhau. 1. Các định nghĩa - Hệ số đánh giá (RF) của bộ phận cầu (dầm chủ, thanh dàn, mố, trụ,...) là tỷ số giữa khả năng chịu hoạt tải của bộ phận ấy với hiệu ứng của tải tr ọ ng đánh giá. - Hệ số đánh giá của cầu là hệ số đánh giá nhỏ nhất của các bộ phận cầu. - Đẳng cấp của bộ phận cầu (k) là tỷ số giữa khả năng ch ị u hoạt tải của bộ phận ấy với hiệu ứng của tải trọng đơn vị (T-1). - Đẳng cấp của hoạt tải đánh giá (k 0 ) là tỷ số giữa hiệu ứng của hoạt tải đánh giá với hiệu ứng của tải trọng đơn vị (T-1). - Tải trọng đơn vị (T-1) là đoàn tàu có cấu hình (số lượng trục của đầu máy, khoảng cách giữa các trục của đầu máy, khoảng cách từ trục cuối của đầu máy đ ế n toàn xe) như đoàn tầu T10 nhưng có tải trọng trục và tải trọng toa xe bằng 1/10 t ải trọng tương ứng của đoàn tàu T10. 2. Công thức tổng quát tính hệ số đánh giá của bộ phận cầu (V-1) Trong đó: 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 Khả năng chịu hoạt tải của bộ phận đánh giá. Ý nghĩa của hệ số đánh gi á (RF) - Khi bộ phận đ á nh giá có RF ≥ 1, tức là khả năng chịu hoạt tải lớn hơn hay bằng hiệu ứng của hoạt tải, bộ phận cầu khai thác được với tải trọng đánh giá. - Khi bộ phận đánh giá có RF < 1,="" bộ="" phận="" cầu="" không="" khai="" thác="" được="" với="" tải="" trọng="" đánh=""> Trong công thức (1), có thể sử dụng được để tính toán theo triết lý ứng suất cho phép, hệ số tải trọng, hệ số tải trọng và hệ số sức kháng. Khi tính toán theo triết l ý nào cần tính hiệu ứng của hoạt tải, tĩnh t ả i và các hiệu ứng tải trọng khác theo nguyên lý của triết l ý ấy. 3. Quan hệ giữa hệ số đánh giá với đẳng cấp của bộ phận cầu và đẳng cấp của t ả i t rọng Theo định nghĩa trên, ta có: - Đẳng cấp của bộ phận cầu (V-2) - Đẳng cấp của tải trọng đánh giá (V-3) C, DL, H L , LL như công thức (1) LL 1 - hiệu ứng của hoạt tải do tải trọng đoàn tầu đơn vị T-1 gây ra trên kết cấu. Chia k 0 cho k được: (V-4) Vậy hệ số đánh giá là tỷ số giữa đẳng cấp của bộ phận cầu với đẳng cấp của tải trọng đánh giá. - Khi k 0 ≥ k có RF ≥ 1, bộ phận cầu khai thác được với tải trọng đánh giá. - Khi k 0 < k="" có="" rf="">< 1,="" bộ="" phận="" cầu="" không="" khai="" thác="" được="" với="" tải="" trọng="" đánh=""> PHỤ LỤC W (Tham khảo) Cường độ tính toán cơ bản chịu nén dọc trụ của bê tông khối xây Bảng W-1. Cường độ tính toán cơ bản chịu nén dọc trục R np của bê tông khối xây (kG/cm 2 ) Loại khối xây Số hiệu vữa sau 28 ngày Cường độ tính toán với chiều cao lớp xây (mm) 180 ~ 250 500 tr ở lên 1. Khối xây bằng đá đẽo a) Gia công vừa (chỗ lồi lõm dưới 10mm) khi số hiệu đá không nhỏ hơn 1000 và chiều dày mạch xây không l ớ n hơn 15mm 200 105 170 b) Gia công khi số hiệu của đá không nhỏ hơn 800 và chiều dày mạch xây không lớn hơn 15mm 200 150 90 85 140 140 c) Bằng đá gia công thanh h ì nh khối đều (chỗ lồi lõm dưới 20mm) khi số hiệu đá không nhỏ hơn 600 200 150 100 65 60 55 100 100 100 d) Bằng các khối bê tông, khi chiều dày mạch xây không lớn hơn 15mm Số hiệu bê tông 400 Số hiệu bê tông 300 S ố hiệu bê tông 200 200 150 100 65 50 35 105 80 60 2. Khối xây đá hộc a) Bằng các phiến đá chọn lựa đẽo th ô có chiều dày không nhỏ hơn 200mm và không nhỏ hơn 1/4 chiều dài của chúng, khi số hiệu đá không nhỏ hơn: 1000 200 100 48 40 400 200 100 32 25 b) Bằng các phiến đá s ố hiệu không nhỏ hơn: 1000 200 100 36 30 400 200 100 24 20 c) Bằng đá hộc loại thường s ố hiệu không nhỏ hơn: 1000 200 100 24 20 400 200 100 16 12 PHỤ LỤC X (Tham khảo) Tải trọng thực tế các đoàn tầu Bảng X-1. Tải trọng tương đương đoàn tầu kéo đẩy sửa đổi L x ế p tải Tải trọng rải đều tương đương (T/m) q t ( a =0) q t ( a =0.25) Q t ( a =0.5) 1 28.760 28.800 28.720 2 14.380 14.373 14.380 3 11.500 9.588 9.582 4 10.065 8.627 7.190 5 8.740 7.821 5.981 6 7.667 7.028 5.751 7 6.806 6.337 5.398 8 6.430 5.750 5.031 9 6.062 5.253 4.685 10 5.866 4.956 4.515 11 5.685 4.753 4.389 12 5.483 4.546 4.240 13 5.272 4.427 4.083 14 5.064 4.335 3.955 15 4.863 4.227 3.897 16 4.670 4.112 3.821 17 4.488 3.994 3.736 18 4.374 3.876 3.646 20 4.296 3.647 3.532 22 4.207 3.493 3.485 24 4.088 3.486 3.480 25 4.022 3.467 3.462 26 3.953 3.441 3.436 27 3.884 3.409 3.404 28 3.814 3.372 3.368 30 3.676 3.291 3.287 35 3.469 3.067 3.064 40 3.336 2.878 2.843 45 3.246 2.786 2.725 55 3.028 2.682 2.579 60 2.961 2.631 2.510 Bảng X-2. Tải trọng tương đương đoàn tầu đ ổ i mới + 4.2T/m L xếp tải Tải trọng rải đều tương đương (T/m) q t ( a =0) q t ( a =0.25) Q t ( a =0.5) 3 13.147 11.484 9.067 5 10.936 9.139 9.139 7 9.077 7.993 7.993 8 8.475 7.408 7.395 9 8.004 6.941 6.882 10 7.626 6.567 6.458 11 7.318 6.296 6.101 12 7.140 6.130 5.798 13 7.049 5.975 5.560 14 6.913 5.940 5.464 15 6.777 5.899 5.366 16 6.653 5.823 5.266 17 6.540 5.732 5.270 18 6.436 5.644 5.286 20 6.251 5.480 5.262 22 6.094 5.332 5.193 24 5.958 5.208 5.138 25 5.866 5.168 5.108 30 5.646 4.973 4.911 35 5.459 4.799 4.728 40 5.315 4.736 4.562 45 5.199 4.690 4.437 50 5.106 4.632 4.320 55 5.028 4.590 4.294 60 4.963 4.540 4.279 Bảng X - 3. Tải trọng tương đương đoàn t ầ u DFH21+2.4T/m L xếp tải Tải trọng rải đều tương đương (T/m) q t ( a =0) q t ( a =0.25) Q t ( a =0.5) 1 29.000 58.027 58.000 2 14.500 14.507 14.500 3 12.247 9.884 9.671 4 10.510 9.180 7.250 5 9.080 8.196 6.509 6 8.057 7.304 6.200 7 7.574 6.594 5.838 8 7.160 6.043 5.489 9 7.018 5.752 5.371 10 6.844 5.536 5.235 11 6.622 5.325 5.078 12 6.405 5.301 4.914 13 6.202 5.229 4.925 14 6.014 5.134 4.896 15 5.841 5.044 4.840 16 5.683 4.950 4.769 17 5.535 5.962 4.689 18 5.400 4.761 4.605 20 5.156 4.581 4.431 23 4.860 4.336 4.180 25 4.694 4.191 4.026 27 4.547 4.060 3.882 28 4.481 3.999 3.815 30 4.359 3.885 3.688 35 4.108 3.644 3.451 40 3.914 3.451 3.252 45 3.759 3.332 3.081 50 3.632 3.230 2.934 55 3.527 3.139 2.823 60 3.439 3.056 2.725 Bảng X-4. Tải trọng tương đương đoàn tầu đ à u máy Tiệp +4.2T/m L x ế p t ả i Tải trọng rải đều tương đương ( T/m) q t ( a =0) q t ( a =0.25) Q t ( a =0.5) 1 28.000 28.053 28.000 2 14.100 14.000 14.000 3 11.200 9.481 9.333 4 9.800 8.400 7.050 5 8.608 7.616 5.981 6 7.733 6.865 5.862 7 7.069 6.274 5.611 8 6.550 5.800 5.333 9 6.187 5.415 5.062 10 6.104 5.097 4.811 11 5.973 4.934 4.625 12 5.823 4.771 4.528 13 5.675 4.750 4.419 14 5.547 4.710 4.392 15 5.164 4.103 3.826 16 5.273 4.562 4.369 17 5.131 4.470 4.328 18 5.044 4.392 4.277 20 4.845 4.261 4.156 22 4.671 4.132 4.026 24 4.519 4.010 3.897 25 4.450 3.952 3.834 26 4.385 3.896 3.773 27 4.324 3.843 3.713 28 4.266 3.792 3.655 30 4.161 3.695 3.559 35 3.941 3.487 3.359 40 3.769 3.326 3.179 45 3.632 3.235 3.021 50 3.519 3.148 2.889 55 3.425 3.067 2.781 60 3.345 2.994 2.684 Bảng X-5. Tải trọng tương đương đoàn tầu đầu máy Tiệp +3.6T/m L xếp tải Tả i trọng rải đều tương đương (T/m) q t ( a =0) q t ( a =0.25) Q t ( a =0.5) 1 28.000 28.053 28.000 2 14.140 14.000 14.000 3 11.200 9.564 9.333 4 9.800 8.400 7.070 5 8.656 7.616 6.05 8 6 7.733 6.865 5.862 7 7.289 6.324 5.788 8 6.850 5 . 900 5.548 9 6.504 5.564 5.311 10 6.224 5.292 5.088 11 5.993 5.067 4.885 12 5.837 4.878 4.701 13 5.675 4.750 4.419 14 5.600 4.798 4.502 15 5.497 4.743 4.523 16 5.405 4.670 4.519 17 5.319 4.587 4.496 18 5.241 4.526 4.462 20 5.104 4.440 4.372 22 4.988 4.354 4.300 24 4.888 4.271 4.249 25 4.842 4.232 4.218 26 4.801 4.193 4.184 27 4.761 4.156 4.149 28 4.724 4.121 4.112 30 4.657 4.090 4.037 35 4.519 4.061 3.875 40 4.413 4.002 3.739 45 4.329 3.934 3.696 50 4.260 3.899 3.678 55 4.203 3.857 3.664 60 4.156 3.812 3.655 MỤC LỤC 1. Phạm vi áp dụng 2. Tài liệu viện dẫn 3. Thuật ngữ, ký hiệu và định nghĩa 3.2. Các ký hiệu, viết tắt và thông số 4. Các quy định chung của công tác kiểm định cầu 4.1. Triết lý t í nh toán 4.2. Đơn vị đo 4.3. Tổng quan về công tác kiểm định cầu 4.4. Phân tích t ổ ng thể công trình cầu 4.5. Các vấn đề cần tính toán 4.6. Tổ chức công tác ki ể m định cầu 4.7. Yêu cầu về nội dung và kết luận của hồ sơ kiểm định 5. Điều tra và đo đạc c ầ u cần kiểm định 5.1. Mục đích, nội dung công tác điều tra và đo đ ạc cầu 5.2. Nội dung cơ bản của các bản vẽ kết quả đo đạc 5.3. Điều tra, đo đạc, đánh giá chi tiết tình trạng hư hỏng, khuyết tật bộ phận công trình 5.4. Xác định hệ số phân bố ngang 5.5. Điều tra, đo đạc biến dạng, chuyển vị, dao động kết cấu 5.6. Lấy mẫu và th í nghiệm vật liệu 5.7. Đặc trưng đất nền, khảo sát địa chất công trình (nếu cần) 5.8. Điều tra ảnh hưởng của môi trường 5.9. Phân cấp sơ bộ trạng thái kỹ thuật cầu 6. Tải trọng và hệ số tải trọng 6.1. Khái niệm chung 6.2. Tĩnh tải 6.3. Hoạt t ả i tàu 6.4. Hoạt tải tác dụng lên 2 bên công son 6.5. Hoạt tải ô tô 6.6. T ả i trọng gió 6.7. Tải trọng va xô tầu, thuyền 6.8. Lực ma sát gối cầu 6.9. Các tác động khác 6.10. Các hệ số 6.11. Tổ hợp tải trọng tính toán 7. Kết cấu nhịp thép 7.1. Những quy định chung 7.2. Các đặc trưng của vật liệu kết cấu nhịp 7.3. Dầm chủ và hệ dầm mặt cầu đường đơn trên đoạn tuyến thẳng 7.4. Dàn chủ kết cấu nhịp cầu đường s ắ t đường đơn trên đoạn tuyến thẳng 7.5. Ảnh hư ở ng của hư hỏng, khuyết tật và đã được sửa chữa nh ỏ 7.6. Ảnh hư ở ng của các hư hỏng, khuyết tật và tăng cường kết cấu 7.7. T í nh toán đẳng cấp đoàn tầu 7.8. Các chỉ dẫn tính toán 7.9. Thử nghiệm kết cấu nhịp 8. Kết cấu dầm bê tông cốt thép 8.1. Những nguyên tắc chung 8.2. S ố liệu ban đầu 8.3. Tính toán theo tải trọng khai thác 8.4. Tính toán theo tải trọng cực hạn 8.5. Tính toán về mỏi 8.6. Thử t ả i thực tế 9. Kết cấu mố trụ và móng 9.1. Những nguyên tắc chung 9.2. Nguyên tắc t í nh đến hiện trạng kết c ấ u 9.3. Nguyên tắc tính nội lực, chuyển vị kết cấu 9.4. Tải trọng và hệ số tải trọng 9.5. Kiểm toán mặt cắt thân m ố , trụ 9.6. Kiểm toán chuyển vị đỉnh, bệ móng mố, trụ 9.7. Kiểm toán về ổn định 9.8. Đo thử tải và tính toán lại kết cấu khi không có hồ sơ lưu trữ phần ngầm của công trình 9.9. Chuẩn đoán kết cấu PHỤ LỤC A PHỤ LỤC B PHỤ LỤC C PHỤ LỤC D PHỤ LỤC E PHỤ LỤC F PHỤ LỤC G PHỤ LỤC H PHỤ LỤC I PHỤ LỤC J PHỤ LỤC K PHỤ LỤC L PHỤ LỤC M PHỤ LỤC N PHỤ LỤC O PHỤ LỤC P PHỤ LỤC Q PHỤ LỤC R PHỤ LỤC S PHỤ LỤC T PHỤ LỤC U PHỤ LỤC V PHỤ LỤC W PHỤ LỤC X