2.13.2. Điều tra liên kết bu lông

Liên kết bằng bulông thô có độ chênh đến 1mm giữa đường kính lỗ và đường kính bu lông nên bị biến dạng trượt lớn và chỉ có ở các kết cấu phụ hoặc kết cấu tạm thời. Việc điều tra các liên kết này chủ yếu là xem tình trạng lỏng đai ốc 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 thêm nội dung điều tra về đai ốc, mức xiết chặt đai ốc, mức độ gỉ của bu lông và chốt.

2.13.3. Điều tra liên kết bu lông cường độ cao

Cần điều tra mức độ ép chặt khít giữa các tập bản thép bằng bộ thước thép lá đo 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 không đủ yêu cầu của đồ án.

+ Có vết nứt trong bu lông và đai ốc.

...

...

...

+ Chiều dài ren răng của bu lông thiếu (do 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 có ít hơn 5 bu lông thì kiểm tra tất cả, 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 thì 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.

2.13.4. 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 các 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 chưa tốt nên có thể xuất hiện các vết nứt mối hàn. Khi điều tra cầu thép cũ có liên kết hàn cần đặc biệt chú ý phát hiện vết nứt hàn nói trên.

Các vị trí thường xuất hiện các vết nứt mỏi trong các mối hàn cầu thép là:

+ Mối hàn liên kết các sườn tăng cứng với bản bụng 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 I chồng và thép bản đã dùng để hàn vá cấu kiện cầu. Có thể chúng được chế tạo bằng loại thép sôi, không chịu hàn, dễ bị phá hoại giòn ở mối hàn. Hư hỏng này nguy hiểm bởi vì nó xuất hiện ngay khi biến dạng còn nhỏ trong phạm vi làm việc đàn hồi.

...

...

...

Hình 2.3. Các dạng hư hỏng mối hàn

2.13.4.1. Các vết nứt trong mối hàn và trong thép kết cấu quanh đó có thể xuất hiện do chất lượng xấu của thép hàn, do bẩn 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 hàn phải đánh dấu sơn và yêu cầu mài tẩy mối hàn đi rồi hàn lại cho đảm bảo chất lượng.

2.13.4.2. Những chỗ mối hàn không thấu (Hình 2.3c) là nơi có hiện tượng không nóng chảy cục bộ.

Giữa 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 là do không làm sạch kỹ các mép chuẩn bị hàn hoặc do hàn quá nhanh.

2.13.4.3. Các rìa xờm mối hàn: (Hình 2.2d)

Nguyên nhân là do kim loại bị nóng chảy tràn ra khỏi vị trí mối hàn rồi lan ra phần thép kết cấu chưa bị nung nóng lên quanh mối hàn. Cần kiểm tra kỹ các rìa xờm mối hàn vì chúng thường kèm theo hiện tượng hàn không thấu và các rãnh cắt. Khi que hàn nóng chảy quá nhanh thì một vài chỗ thép kết cấu chưa kịp nóng chảy và bị các rìa xờm mối hàn che lấp các chỗ hàn không thấu ở mép cấu kiện. Hiện tượng này cũng có thể do que hàn di động lệch ra trục mối hàn, lượng kim loại nóng chảy thừa và xỉ hàn sẽ lẫn vào mối hàn.

Khi điều tra phát hiện và yêu cầu hàn lại cần nhắc nhở việc chọn đúng nhiệt độ khi hàn. Để tạo ra sự chuyển tiếp đều đặn phải mài hết các rìa xờm mối hàn, khi nó dày hơn 3mm phải yêu cầu đục tẩy đi mà quan sát tiếp phía dưới.

2.13.4.4. Các rãnh cắt (Hình 2.3d)

...

...

...

Khi điều tra nếu thấy rãnh cắt không quá 0,5mm đối với bản thép kết cấu dầy đến 10mm, và không quá 1mm đối với bản thép dày hơn 10mm , thì chỉ đánh dấu sơn và ghi lại trong sổ điều tra theo dõi tiếp. Nếu thấy rãnh cắt sâu hơn nữa phải yêu cầu hàn lại ngay.

2.13.4.5. Các lỗ rỗng và các chỗ lẫn xỉ hàn vào mối hàn 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 que hàn chất lượng xấu do mép chuẩn bị hàn bẩn, do hàn quá nhanh hoặc do thép kết cấu là loại thép sôi, 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.

2.13.4.6. 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.

2.13.4.7. Để kiểm tra kích thước mối hàn, lấy số liệu cho việc tính toán lại kết cấu, phải 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 lên của mối hàn không được lớn hơn 1/10 chiều rộng mối hàn và không được lớn hơn 3mm. Còn trong các cấu kiện chịu nén thì phần lồi lên của mối hàn không được quá 1/5 chiều rộng mối hàn và không quá 4mm.

Khi điều tra cần nhận xét dạng mối hàn góc chúng phải có bề mặt cong lồi lên. Bề mặt lồi là cho phép trong phạm vi 1,5mm khi mối hàn dày đến 8mm, ở trong phạm vi 3mm khi mối hàn dày đến 13-16mm, nếu thấy mối hàn có phần kim loại thừa ra quá nhiều phải yêu cầu mài đi để đảm bảo chuyển tiếp êm thuận từ mối hàn sang thép kết cấu quanh nó.

2.14. ĐIỀU TRA GỐI CẦU

...

...

...

Khi điều tra cần phải phát hiện xem có các dạng hư hỏng điển hình sau đây hay không:

- Các bề mặt tựa không chặt khít.

- Sai vị trí của các bộ phận chi tiết trong gối 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 bị yếu hoặc bị hư hỏng.

- Hộp sắt che bảo vệ gối bị hư hỏng.

2.14.2. Công tác điều tra gối cầu bắt đầu bằng việc kiểm tra vị trí các thớt gối trên mặt bằng, cần phải đo khoảng cách từ tim dọc cầu và tim ngang của mố và trụ đến các điểm đặc trưng của thớt gối (các góc, các điểm giao giữa các trục của thớt gối vv...)

Vị 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.

...

...

...

Nên đo kiểm tra các gối cầu vào lúc trời râm mát vì lúc đó các 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 2-4. Chuyển vị D_n ở nhiệt độ t là :

D_n = (t - t_o)l.a

trong đó :

a - Hệ số nở dài bằng 0,0000118 đối với thép, bằng 0,00001 đối với bê tông.

l - Chiều dài nhịp tính toán nhiệt độ của kết cấu nhịp.

t_o - Nhiệt độ ứng với lúc mà trục con quay và trục thớt gối cần phải trùng nhau.

t_tb- Nhiệt độ trung bình đại số giữa nhiệt độ cao nhất và nhiệt độ thấp nhất
 trong năm.

...

...

...

Dấu của số hạng thứ hai trong công thức trên được lấy tuỳ theo hướng chuyển vị của con quay do hoạt tải (dấu + khi chuyển vị về phía đầu nhịp, dấu - khi chuyển vị về phía giữa nhịp).

Khi tính toán t_tb 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 vị đo được thực tế và chuyển vị tính toán của trục con quay đối với trục 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 2.4. Sơ đồ xác định độ xê dịch của con quay (con lăn)  so với thớt gối dưới theo phương dọc cầu

2.14.4. 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 chủ do bức xạ mặt trời. Do đó toàn kết cấu nhịp dàn có thể bị uốn trong mặt phẳng nằm ngang. Hậu quả 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 trụ mố và các hư hỏng khác nữa.

2.14.5. Để tìm 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 kết cấu nhịp, so sánh với các số liệu của các lần đo với nhau.

2.14.6. 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 thời.

Nếu phát hiện các bề mặt lăn bị mài mòn không đều, lõm xuống quá 1,0mm phải đề nghị rà lại cho phẳng.

...

...

...

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 vv...

2.14.8. Đối với các gối cao su -thép cần đo kiểm tra chiều cao và diện tích tựa so với đồ án. Phải kiểm tra vết nứt trong phần cao su và sự bong dán của bản thép khỏi cao su cũng như kiểm tra sự trượt của cả gối so với bệ kê gối.

Cũng cần phát hiện tình trạng lún không đều giữa các gối cao su - thép trên cùng một đầu kết cấu nhịp. Khi đó kết cấu nhịp phải chịu xoắn phụ.

2.15. ĐIỀU TRA CẤU TẠO MẶT CẦU, KHE CO GIÃN

2.15.1. Điều tra mặt cầu

Đối với dạng mặt cầu trần, việc điều tra hiện tượng ray, tà vẹt, liên kết ray với tà vẹt vv... có thể thực hiện ngay trong giai đoạn thị sát.

Đối với dạng mặt cầu có ray đặt trực tiếp lên bản bê tông cốt thép (không có ba lát) cần điều tra kỹ tình trạng các liên kết ray với bản bê tông cốt thép. Các liên kết này thường hư hỏng sớm, bản đệm đàn hồi sớm bị hoá già và mủn rách. Khoảng cách hai ray không được giữ đúng như quy định. Tác dụng động lực của đoàn tàu tăng lên và có nguy cơ tàu bị trật bánh trên cầu.

Đối với dạng mặt cầu có máng ba lát, việc điều tra phần ray và tà vẹt giống như ở trên 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 đá balát ra để quan sát từng phần vào lúc không có tàu qua cầu.

2.15.2. Điều tra khe co giãn

...

...

...

2.16. ĐIỀU TRA HOẠT TẢI KHAI THÁC

Yêu cầu điều tra về các loại đầu máy toa xe khai thác thường xuyên trên tuyến có cầu qua các thời điểm lịch sử khác nhau.

2.17. ĐIỀU TRA TÌNH TRẠNG ĐƯỜNG ĐẦU CẦU

Công việc này chỉ thực hiện ở giai đoạn điều tra thị sát và mang tính khái quát về tình trạng đường đầu cầu đảm bảo mức độ êm thuận cho tàu ra vào cầu như thế nào.

2.18. SƠ BỘ PHÂN CẤP TRẠNG THÁI KỸ THUẬT CỦA 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 trình không cần sửa chữa và chỉ có các hư hỏng nhỏ cá biệt.

Cấp I : Công trình có hư hỏng nhưng có thể khắc phục hoặc ngăn ngừa phát triển bằng việc bảo dưỡng thường xuyên hoặc bằng việc sửa chữa đơn giản (sơn sửa lớp phòng nước, sửa mặt cầu)

...

...

...

Cấp III: Công trình có các hư hỏng không thể khai thác bình thường được nữa, yêu cầu phải sửa chữa ngay lập tức.

Việc phân cấp hạng trạng thái kỹ thuật cần được đề nghị tương ứng với các hư hỏng ở Bảng 2-2 sau:

Bảng 2-2

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 lẻ, cấu kiện hệ liên kết bị cong cục bộ.

...

...

...

- Gỉ ít ở các cấu kiện dàn chủ, phần xe chạy bản nút, cấu kiện hệ liên kết, một số đinh tán bị lỏng 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. Gỉ ít ở cấu kiện chính của dàn, các nhóm đinh nối các cấu kiện chính bị lỏng yếu. 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 quá 10% lỏng đinh tán, có vết nứt mới ở cấu kiện dàn chủ, biến dạng và đứt thanh chéo dàn do hư hỏng cơ học vì tàu xe đâm va...

· Kết cấu nhịp bê tông cốt thép

0

- Các vết nứt cá biệt trên bề mặt bê tông có độ rộng £ 0,2mm, vỡ lớp bảo hộ ở vài chỗ nhưng không để lộ cốt thép

...

...

...

- Nhiều vết nứt trong bê tông có độ rộng £ 0,2mm, vỡ lớp bê tông bảo hộ lỗ 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 > 0,3mm, trong đó có các vết nứt xuyên, vết nứt nghiêng ở sườn dầm, hư hỏng nặng bê tông bản do sự khử kiềm. Hư hỏng nặng lớp bê tông bảo hộ và gỉ cốt thép. Vết 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 0,3mm. Gỉ nặng cốt thép đến mức làm giảm yếu cốt thép hơn 10%. Hư hỏng nặng bê tông trên phần lớn bản.

· Mố trụ, cầu đá, cầu bê tông

0

- Hư hỏng vữa xây trong vài mạch xây cá biệt. Vỡ sứt bề mặt khối xây ở vài chỗ cá biệt sâu đến 3cm trong mố trụ khối nặng. Độ rộng các vết nứt cá biệt đến 0,5mm trong mố trụ khối.

...

...

...

- Hư hỏng vữa xây ở phần lớn các mạch xây của mố trụ. Sứt vỡ khối xây bề mặt sâu đến 3cm có chỗ cá biệt sâu đến 10cm. Nhiều vết nứt rộng đến 0,5mm, cá biệt rộng đến 2mm trong mố trụ khối nặng, hoặc đạt đến các trị số tương ứng là 0,2mm và 0,5mm 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 đã bị trượt. Sứt vỡ sâu đến 10cm trong khối xây, cá biệt sâu hơn 10cm. Hư hỏng phần lớn lớp bảo vệ của kết cấu bê tông cốt thép và cốt thép đã gỉ đến 10% mặt cắt. Nhiều vết nứt quá 2mm, cá biệt nứt đến 5mm trong khối xây hoặc đạt đến các trị số tương ứng là 0,5 và 1mm trong kết cấu bê tông cốt thép của mố trụ.

III

- Hư hỏng vữa trong các mạch xây, cả hàng đá xây hoặc nhóm viên đá xây đã bị trượt, khối xây có chỗ vỡ sâu quá 10cm. Kết cấu 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.

2.19. Điều tra hậu quả của động đất, cháy nổ, lở núi

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 biến, hậu quả hư hỏng, các công tác khắc phục đã làm.

Trên cơ sở đó kết hợp phân tích các nguyên nhân hư hỏng của những phần quan sát được và ngoại suy về các hư hỏng có thể có của những phần ẩn giấu trong đất, trong nước do hậu quả của những tai nạn nói trên và định hướng đo đạc tiếp hoặc kiến nghị về điều kiện khai thác tiếp cầu. Đối với các cầu ở gần đường ống dẫn xăng dầu cần chú ý điều tra về tai nạn cháy nổ.

Đối với các cầu qua dòng nước chảy thường xuyên cần chú ý điều tra tình hình dân cư trong vùng dùng mìn đánh cá ở gần cầu có thể gây nguy hiểm cho phần dưới đất và dưới nước của mố trụ cầu. Đối với cầu nằm ở trong vùng đã từng xảy ra động đất cần điều tra về hậu quả của động đất đối với cầu và các công trình ở gần đó. Nếu cầu thuộc loại lớn cần kết hợp tham khảo các cơ quan chuyên môn sâu như Viện Khoa học trái đất v.v...

...

...

...

Chương 3.

TẢI TRỌNG VÀ HỆ SỐ TẢI TRỌNG

3.1. 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 tác động kèm theo, tải trọng gió, tải trọng động đất, tải trọng va xô của tàu thuyền trên sông.

Các tải trọng nói 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 móng 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 thiết kế cầu hiện hành.

Hoạt tải đoàn tàu thực tế đang hoạt động trên các tuyến đường sắt được lấy tùy theo thực tế và quy định của Đường sắt Việt Nam.

Hoạt tải đoàn tàu đơn vị chuẩn T-1 lấy theo sơ đồ hoạt tải tương đương đoàn tàu tiêu chuẩn T-Z đã được quy định trong “Quy trình Thiết kế cầu cống theo các trạng thái giới hạn” của Bộ Giao thông vận tải ban hành năm 1979 với trị số Z = 1^T.

3.2. TĨNH TẢI

3.2.1. Tải trọng tiêu chuẩn thẳng đứng do trọng lượng kết cấu nhịp bê tông, đá xây, bê tông cốt thép, thép (bao gồm cả hệ kết cấu tầng trên của đường sắt trên cầu: balát, 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.

...

...

...

Balát đá                                                1,7 T/m³

Balát đá cùng với tà vẹt, ray                  2,0 T/m³

Bê tông cốt thép                                   2,5 T/m³

Bê tông nặng thông thường                   2,35 T/m³

Thép                                                     7,85 T/m³

Gỗ                                                        0,7 T/m³

Tĩnh tải do trọng lượng bản thân kết cấu nhịp được coi là phân bố đều dọc nhịp cầu.

3.2.3. 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 đủ mức tin cậy thì có thể căn cứ vào các hồ sơ thiết kế cầu cũ tương ứng nhưng phải xét thiên về an toàn và nêu rõ căn cứ trong bản thuyết minh tính toán.

3.2.4. Trong các tính toán, sự phân chia tĩnh tải cho các bộ phận kết cấu chủ 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. Phải nêu rõ các căn cứ và giả thiết về sự phân bố này trong bản thuyết minh tính toán.

...

...

...

Các trị số góc ma sát trong tiêu chuẩn của đất j^tc, tỷ trọng đất đắp g^tc phải lấy theo số liệu điều tra khoan lấy mẫu đất thực tế sau mố. Trường hợp không có đủ số liệu điều tra, được phép lấy như quy định của Quy trình Thiết kế cầu hiện hành.

3.2.6. Hệ số tải trọng đối với trọng lượng bản thân của balát cùng với tà vẹt và ray lấy bằng 1,3.

Hệ số tải trọng đối với trọng lượng bản thân của các bộ phận kết cấu (trừ phần balát cộng với tà vẹt, ray) được lấy bằng 1-1.

Hệ số tải trọng đối với áp lực của đất lấy theo Quy trình Thiết kế cầu hiện hành.

3.3. HOẠT TẢI ĐOÀN TÀU VÀ CÁC TÁC ĐỘNG CỦA ĐOÀN TÀU

3.3.1. Hoạt tải đoàn tàu thực tế tương ứng với các loại đầu máy đang chạy trên tuyến được lấy theo quy định của Đường sắt Việt nam.

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 tế về tải trọng trục và sự phân bố tải trọng các trục.

3.3.2. 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 của tải trọng rải đều tương đương đoàn tàu đơn vị chuẩn T-1 nêu trong phụ lục 4-1.

3.3.3. Hệ số xung kích được dùng trong tính toán lại các kết cấu nhịp thép và bê tông cốt thép lấy theo Quy trình Thiết kế cầu hiện hành. Khi có các số liệu thử tải động thực tế của cầu đang được xét thì phải tính toán lại theo trị số thực đo được của hệ số xung kích.

...

...

...

3.3.5. Hệ số tải trọng đối với các đoàn tàu trong mọi tổ hợp tải trọng lấy bằng 1,15 (không phụ thuộc chiều dài đặt tải), kể cả tải trọng thẳng đứng đoàn tàu, lực hãm và lực ly tâm.

3.3.6. Tải trọng do lực ly tâm của đoàn 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 đỉnh ray và hướng theo bán kính về phía 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 18).

Tải trọng do lực ly tâm lấy bằng C_o phần trăm của hoạt tải cho phép cần tìm không kể hệ số xung kích:

C_o =  nhưng > 15%

trong đó:

V - Tốc độ tính toán của đoàn tàu, km/h.

r_o - 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 thực tế của tim đường so với tim dọc kết cấu nhịp trong những trường hợp mà tim đường cũng xê dịch về phía tâm đường cong.

3.3.7. Tải trọng do lực hãm hoặc lực khởi động đoàn tàu quy ước là tải trọng nằm ngang hướng dọc nhịp cầu, đặt ở chiều cao 2,0 m so với đỉnh ray.

Khi tính đẳng cấp kết cấu nhịp, ảnh hưởng của lực hãm được xét đến bằng hệ số YT (xem Chương 4). Tải trọng do lực hãm hoặc khởi động lấy bằng 10% trọng lượng hoạt tải cho phép cần tìm mà không kể đến hệ số xung kích.

Trong tính toán không xét đến mô men và áp lực thẳng đứng ở nút gối của dàn truyền lực hãm ở cao độ tim của biên dàn có đặt tải.

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 so với đường sắt đó.

3.4. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN VỈA HÈ TRÊN CẦU

3.4.1. Cường độ tải trọng tiêu chuẩn thẳng đứng tác dụng trên vỉa hè cầu bê tông cốt thép đường sắt có máng balát lấy bằng 1,000 T/m².

3.4.2. Cầu đi chung đường sắt và đường ô tô, cường độ tải trọng tiêu chuẩn thẳng đứng tác dụng trên vỉa hè lấy bằng 0,3 T/m².

3.4.3. Hệ số tải trọng đối với tải trọng tác dụng trên vỉa hè của cầu lấy bằng 1,4.

...

...

...

3.5.1. Loại hoạt tải ô tô tiêu chuẩn được quy định trong nhiệm vụ kiểm định cho mỗi trường hợp cầu đi chung đường sắt và đường bộ.

3.5.2. 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 lấy theo Quy trình Thiết kế cầu hiện hành.

3.5.3. 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.

3.5. Tải trọng gió

3.5.1. Cường độ tiêu chuẩn của tải trọng gió nằm ngang theo hướng ngang nhịp cầu (T/m²) đối với các bộ phận kết cấu nhịp và đoàn tàu trên cầu là:

W_n = q_o.K_h.C_w

trong đó:

q_o - áp lực do gió (T/m²), lấy theo các quy định của Quy trình Thiết kế hiện hành.

K_h - Hệ số, xét đến sự thay đổi áp lực gió tuỳ theo chênh lệch độ cao của các bộ  phận kết cấu nhịp và đoàn tàu trên cầu so với cao độ mức nước thấp nhất  hoặc so với cao độ mặt đất.

...

...

...

Hệ số K_h và C_w theo chỉ dẫn trong Phụ lục 17.

Trị số của W_n tính được theo công thức nói trên phải lấy không nhỏ hơn 0,125 T/m².

3.5.2. Cường độ rải dọc nhịp của tải trọng gió nằm ngang tiêu chuẩn tác dụng lên các biên dàn (T/m) là:

trong đó:

F_v- Diện tích bề mặt hứng gió tính toán (m²), lấy như sau:

+ Đối với dàn chủ (F_v1): 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 có các đôi thanh xiên bắt chéo nhau.

...

...

...

+ Đối với phần xe chạy (F_v2): lấy bằng bề mặt bên tổng cộng của các dầm dọc, mặt cầu và ray, mà không bị các thanh biên của dàn chủ che khuất gió.

+ Đối với dầm chủ đặc bụng: lấy bằng bề mặt của bên dầm chủ hứng gió.

+ Đối với đoàn tàu (F_v3): lấy bằng diện tích hình chữ nhật cao 3 m với tâm áp lực gió đặt ở chiều cao 2 m so với đỉnh ray.

h_o - Hệ số phân bố tải trọng gió cho các biên dàn chủ, lấy theo Bảng 3-1

l_v - Nhịp tính toán của dàn liên kết dọc trên hay dàn liên kết dọc dưới nằm ngang, bằng khoảng cách giữa các nút trên và nút dưới của khung cổng cầu, (m)

Nếu sau khi tính toán được đẳng cấp của các thanh biên, của chân khung cổng cầu dàn thép hoặc của gối cầu, tương ứng 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 gió thực tế ở cầu đang xét, áp lực gió thực tế phải lấy theo tài liệu của Trạm khí tượng khu vực cầu.

Hệ số phân bố tải trọng gió h_o

Bảng 3-1

Tải trọng

...

...

...

Có đặt tải

Không đặt tải

Áp lực gió lên:

+ Dàn chủ

0,60

0,60

+ Phần xe chạy

...

...

...

0,40

3.5.3. Hệ số tải trọng đối với tải trọng gió lấy bằng n_v = 1,5

3.6. CÁC HỆ SỐ KHÁC DÙNG TRONG TÍNH TOÁN

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:

3.6.1. Hệ số tổ hợp tải trọng h:

Khi tính toán xét kết hợp tải trọng thẳng đứng của đoàn tàu với áp lực gió và lực hãm xe (hoặc chỉ với áp lực gió), phải xét hệ số tổ hợp tải trọng h như sau:

- Lấy h_K = 0,95 đối với tải trọng thẳng đứng do đoàn tàu

- Lấy h_K = 0,80 đối với lực hãm

- Lấy h_K = 0,50 đối với tải trọng gió

...

...

...

3.6.2. Các hệ số điều kiện làm việc m

Hệ số làm việc m được đưa vào các công thức tính toán cụ thể để xét đến các đặc điểm làm việc của kết cấu cụ thể. Bảng 3-2 nêu các hệ số khi tính kết cấu nhịp thép. Đối với kết cấu bê tông cốt thép lấy theo Chương 5.

Các hệ số điều kiện làm việc m

Bảng 3-2

Tên bộ phận kết cấu và liên kết

m

1. Các cấu hiện dàn chủ, có mặt cắt ngang dạng P, khi tính toán về ổn định

0,95

2. Bản nút dàn, khi kiểm toán xé rách

...

...

...

3. Bản cá ở dầm dọc và liên kết của nó

a. Khi nối cứng dầm ngang với thanh biên dàn chủ và nếu dầm dọc không nối trực tiếp
 với hệ dọc của dàn chủ khi:

l £ 80m

1,00

80m < l <110m

0,95

l > 110 m

0,90

b. Khi nối trực tiếp dầm dọc với hệ liên kết (dù có hoặc không cắt đứt dầm dọc phần xe  chạy của dàn)

...

...

...

c. Khi dầm ngang gối kiểu chốt lên thanh biên dàn (với mọi chiều dài nhịp l)

(l = chiều dài lớn nhất của đoạn giữa các chỗ cắt đứt dầm dọc hoặc nhịp tính toán nếu  không có chỗ cắt đứt dầm dọc)

1,00

4. Liên kết dầm ngang vào dàn chủ khi đính 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 trên của gối di động

1.200

...

...

...

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

3.6.3. Hệ số uốn dọc đối với các cấu kiện thép

Khi tính toán các cấu kiện chịu nén đúng tâm 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 5, phụ thuộc vào độ mảnh l_o và độ lệch tâm tương đối tính đổi trong mặt phẳng uốn i

Đối với cấu kiện thép có mặt cắt đặc

...

...

...

trong đó:

l_o - Chiều dài tự do của cấu kiện, (cm)

 - Bán kính quán tính mặt cắt, (cm)

F, I - Diện tích và mômen quán tính của mặt cắt nguyên của cấu kiện

Đối với cấu kiện thép có mặt cắt tổ hợp thì phải xác định độ mảnh tính đổi theo chỉ dẫn ở Chương 4.

Độ lệch tâm tương đối tính đổi đối với cấu kiện nén đúng tâm: i = 0; đối với cấu kiện nén lệch tâm và cấu kiện nén đúng tâm nhưng đã bị cong vênh, lấy:

trong đó:

e_o - Độ lệch tâm lớn nhất hoặc đường tên f của đoạn cong trong mặt phẳng  uốn, (cm)

...

...

...

W - Mô men chống uốn của mặt cắt nguyên được tính với thớ chịu nén nhiều  nhất, (cm)

F - Diện tích của mặt cắt nguyên của cấu kiện (cm²)

3.6.4. Hệ số uốn dọc đối với cấu kiện bê tông cốt thép lấy theo chỉ dẫn ở Chương 4.

3.6.5. Hệ số uốn dọc đối với cấu kiện bê tông và đá xây lấy theo chỉ dẫn ở Chương 6.

3.6.7. Hệ số giảm cường độ tính toán vật liệu khi tính về mỏi g

Các cấu kiện thép, hệ số g lấy theo chỉ dẫn ở Phụ lục 6 phụ thuộc vào hệ số hiệu quả tập trung ứng suất b (Phụ lục 7)

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).

3.7. TẢI TRỌNG VA XÔ CỦA TÀU THUYỀN

...

...

...

Trị số của tải trọng này được lấy theo Quy trình Thiết kế cầu mới hiện hành, hoặc theo các quy định riêng của cấp có thẩm quyền đối với cầu đang được kiểm định.

3.8. LỰC MA SÁT GỐI CẦU

Khi kiểm toán mố trụ cầu, lực ma sát gối cầu được lấy theo Quy trình Thiết kế cầu mới hiện hành.

3.9. CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG

Khi tính toán ứng suất và biến dạng các bộ phận kết cấu dưới các tải trọng khai thác nhằm phục vụ cho công tác thử tải cầu, phải xét các tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn (không nhân hệ số tải trọng và hệ số xung kích hoạt tải).

Khi tính toán đẳng cấp cầu và tính toán lại kết cấu theo các trạng thái giới hạn về 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 tổ hợp tải trọng bất lợi là đặt tải đồng thời trên cả đường sắt và mặt cầu đường ô tô thì hoạt tải thẳng đứng tiêu chuẩn được giảm 25%.

Chương 4.

KẾT CẤU NHỊP THÉP

...

...

...

4.1.1. Mục đích, nội dung

Nội dung của Chương 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 dưới 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 vv…)

4.1.2. 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, ổn định, độ chịu mỏi. 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 4.5 của Chương này.

4.1.3. Tải trọng và hệ số

Trong tính toán phải tuân theo các quy định về tải trọng và các hệ số đã nêu ở Chương 3.

...

...

...

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 Chương 2.

4.1.4. Phân loại các kết cấu nhịp thép hiện có trên đường sắt Việt Nam: đơn vị đo lường

Các kết cấu nhịp dàn thép được phân nhóm như sau:

- Nhóm 1: Dàn hở, nhịp giản đơn, 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 hở, nhịp giản đơn, do Việt Nam xây dựng sau năm 1954. (Ví dụ dàn VN-64, VN-64-71)

...

...

...

- 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)

- Nhóm 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 II kiểu tổ 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 bản BTCT.

- Nhóm 4: Dầm thép bản mặt cầu BTCT không liên hợp.

Việc phân loại như trên căn cứ vào lịch sử xây dựng và cấu tạo để thuận liện cho việc thống nhất hóa trong các công tác điều tra khảo sát, tính toán lại và sửa chữa gia cố cầu.

...

...

...

Quy ước các đơn vị đo lường chủ yếu được sử dụng trong các công thức của Chương này như sau:

- Đơn vị đo lực: Tấn (T)

- Đơn vị đo dài: Mét (m)

- Các đơn vị dẫn xuất khác sẽ được suy ra từ đơn vị kg và cm, người tính toán sẽ tự điều chỉnh công thức cho phù hợp ý nghĩa vật lý của công thức gốc đã nêu ra trong Quy trình này.

4.1.5. Các đặc trưng hình học của mặt cắt cấu kiện, của các mối nối và của các liên kết:

4.1.5.1. Các đặc trưng hình học của mặt cắt cấu kiện thép, của mối nối và của các liên kết đinh tán, bu lông, mối hàn), có xét giảm yếu do gỉ và do các hư hỏng khác (được ký hiệu chung là G) được lấy như sau:

G = F - Diện tích tính toán mặt cắt ngang cấu kiện khi chịu kéo đúng tâm (m²).

G = W – Mô men kháng uốn tính toán của mặt cắt ngang cấu kiện chịu uốn (m²).

G = - Đặc trưng tính toán khi tính toán ứng suất tiếp trong bản bụng của dầm (m²).

...

...

...

I_p – Mô men quán tính mặt cắt nguyên cấu kiện dầm, lấy đối với trục trung hòa của nó (m⁴)

S_p - Mô men tĩnh của phần mặt cắt nguyên bị tách ra bởi thớ được xét tính toán ứng suất tiếp, lấy đối với trục trung hòa (m³)

Cấu kiện bị giảm yếu do lỗ đinh được tính toán về cường độ và độ bền mỏi theo mặt cắt thu hẹp, còn khi tính toán về ổn định thì theo mặt cắt nguyên.

Cấu kiện có liên kết ma sát dùng bulông cường độ cao phải tính toán về 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 cường độ cao được tính toán như liên kết đinh tán.

Sự giảm yếu diện tích mặt cắt có đinh tán hoặc bu lông cường độ cao bố trí 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 các mặt cắt do lỗ đinh thì cần kiểm toán mặt cắt kết hợp có xét đến diện tích tính đổi của đinh tán (hoặc bu lông cường độ cao) bố trí trên một hàng theo mỗi nhánh một cách so le, được tính toán có xét đến đủ các lỗ.

Khi tính toán liên kết đinh tán, lấy đường kính tính toán là đường kính lỗ đinh.

Diện tích tính toán của mối nối hay của liên kết theo mặt cắt phá hoại dự đoán là:

...

...

...

Trong đó:

F_ph - Diện tích tính toán phần thu hẹp của cấu kiện (bản phủ) trong mặt cắt phá hoại F_th, hoặc diện tích tính toán tính đổi của đinh tán (bu lông cường độ cao), mối hàn liên kết F_o.

Đối với mỗi phần cấu kiện được lấy trị số nào nhỏ hơn trong hai trị số F_th và F_o.

4.1.5.2. Diện tích tính toán tính đổi F_o của đinh tán, bu lông, bu lông cường độ cao, mối hàn (m²) là:

Khi dùng liên kết đinh tán, bu lông:

F_o =

- Khi dùng liên kết bu lông cường độ cao:

F_o =

- Khi dùng liên kết hàn:

...

...

...

Trong đó:

n₃ – Số lượng đinh tán, bu lông

n_b - Số lượng bu lông cường độ cao trong liên kết ma sát

- Diện tích tính toán tính đổi của một đinh tán, bu lông tinh chế (m²) được xác định theo Phụ lục 2 theo điều kiện chịu lực của đinh tán (bu lông): chịu cắt một mặt, chịu cắt hai mặt, chịu ép mặt, chịu nhổ đầu.

1/mb, 1/mb_(p) - Diện tích tính toán tính đổi (m²) 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 2).

s - Hệ số để tính toán mối hàn (m²) (xem Phụ lục 3).

F_mh - Diện tích mối hàn (m²) (xem Phụ lục 3).

Các liên kết đinh tán cũ đã được tăng cường bằng bu lông cường độ cao sẽ được tính toán theo điều kiện chịu cắt hay chịu ép mặt của đinh tán có xét đến số lượng tổng cộng của các đinh tán và bu lông cường độ cao. Khi đó diện tích tính toán tính đổi 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 tính đổi của bu lông cường độ cao.

Các liên kết đinh tán cũ đã được tăng cường bằng hàn chỉ được tính toán theo diện tích tính toán của riêng đinh tán hoặc của riêng mối hàn (trong tính toán sẽ lấy trị 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.

...

...

...

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 làm việc thực tế của kết cấu nhịp dưới các tải trọng

- Kho giới hạn thực tế của kết cấu nhịp

- Vị trí cầu (trên mặt bằng, trên trắc đạc, phạm vi ga…)

- Các kết quả thí nghiệm cầu (nếu có)

...

...

...

Khi tính toán phân đẳng cấp chỉ xét trạng thái giới hạn thứ nhất về cường độ, ổn định hình dáng và mỏi.

Đẳng cấp của một cấu kiện kết cấu nhịp được tính toán theo công thức:

K =

Trong đó:

l + m - Hệ số xung kích

k – Hoạt tải rải đều tương đương cho phép (T/m) tính theo các điều kiện của trạng thái giới hạn thứ nhất.

k - Hoạt tải rải đều tương đương của đoàn tàu đơn vị chuẩn

Các trị số k và k₁ được tính với cùng một đường ảnh hưởng đang được xét (cùng độ dài và vị trí đỉnh đường ảnh hưởng).

Đẳng cấp của một cấu kiện được lấy là trị số nhỏ nhất trong số các trị số đẳng cấp của nó đã tính được theo các điều kiện khác nhau. Đẳng cấp của kết cấu nhịp lấy theo đẳng cấp thấp nhất của các cấu kiện.

...

...

...

So sánh đẳng cấp của kết cấu nhịp và đẳng cấp đoàn tàu thực tế sẽ cho phép kết luận về khả năng thông qua cầu của đoàn tầu thực tế đang xét.

4.2. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA VẬT LIỆU KẾT CẤU NHỊP THÉP

4.2.1. Các đặc trưng cường độ cơ bản của thép:

Trong Bảng 4-1 nêu các đặc trưng cường độ của thép do Pháp sản xuất và cường độ chịu kéo, nén R_a và chịu uốn R_u khi không có số liệu thí nghiệm của kết cấu nhịp cụ thể đang được xét.

Trong Bảng 4-2 nêu các đặc trưng cường độ của các loại thép do Nga sản xuất.

Đối với mọi loại thép mà không rõ nguồn gốc và mác thép đều phải lấy mẫu thép thực tế từ các bộ phận kết cấu đưa về phòng thí nghiệm để thí nghiệm. Các thí nghiệm phải được làm theo quy định của tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 197-66 nhằm xác định các chỉ tiêu sau đây:

+ Giới hạn phá hủy kéo.

+ Giới hạn chảy quy ước (ứng với độ dãn dài tương đối 0,2%).

+ Độ dãn dài tương đối sau khi kéo đến đứt.

...

...

...

+ Mô đun đàn hồi.

+ Độ cứng Brinel.

Các thí nghiệm phải do các cơ quan có tư cách pháp nhân về thí nghiệm tiến hành.

Đặc trưng của thép cũ do Pháp sản xuất

Bảng 4-1

(Chỉ dùng cho trường hợp không có điều kiện lấy được 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 chảy quy ước (T/m²)

- Độ dãn dài giới hạn khi kéo đứt %

42 000

24 000

25%

52 000

36 000

15% - 35%

Cường độ tính toán cơ bản (T/m²)

...

...

...

Đặc trưng của thép do Nga sản xuất

Bảng 4-2

Loại thép

Đơn vị đo

M16C (chịu hàn)

CT3 cầu (kết cấu tán đinh

CT2 (làm đinh tán)

40X (làm bulông cường độ cao)

25X (làm gối cầu đúc)

...

...

...

10 XCHD

- Giới hạn phá hủy do kéo

kG/cm²

3800

3800

3400

1400

4500

5000

...

...

...

(T/m²)

(38000)

(38000)

(34000)

(14000)

(45000)

(50000)

(5400)

- Giới hạn chảy quy ước

...

...

...

2300

2400

2100

3500

3980

(T/m²)

(23000)

...

...

...

(21000)

(35000)

(39800)

- Độ dãn dài giới hạn kéo

%

22-24

22-24

...

...

...

- Mô đun đàn hồi

kG/cm²

2100.000

...

...

...

- Cường độ tính toán cơ bản

kG/cm²

1900

1900

1900

7700

...

...

...

2500

2700

(T/m²)

(19000)

(19000)

(19000)

(77000)

(17000)

(25000)

...

...

...

Căn cứ vào kết quả thí nghiệm mẫu, trị số cường độ tính toán cơ bản được lấy bằng trị số nào nhỏ hơn trong hai trị số sau:

+ 80% của giới hạn chảy

+ 50% của giới hạn phá hủy

4.2.2. Cường độ tính toán cơ bản của mối hàn

Bảng 4-3 nêu cường độ tính toán cơ bản của mối hàn tay bằng que hàn thông thường. Riêng đối với loại mối hàn ngửa, các trị số lấy theo Bảng 4-3 phải giảm đi 10%.

Cường độ tính toán cơ bản của mối hàn

Bảng 4-3

Kim loại của bộ phận kết cấu được hàn

Cường độ tính toán cơ bản của mối hàn kG/cm² (T/m²)

...

...

...

Nén

Cắt

Bất kỳ loại thép nào hiện có trên cầu

900

890

630

(9000)

(8900)

(6300)

...

...

...

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 4-4.

Trị số tính toán của các cường độ dẫn xuất của thép làm đinh tán và bu lông lấy bằng tích của cuờng độ tính toán cơ bản với các hệ số chuyển đổi tương ứng trong Bảng 4-5

Hệ số chuyển đổi đối với các cường độ dẫn xuất của thép làm kết cấu

Bảng 4-4

Trạng thái ứng suất khi làm việc

Hệ số K₁

- Cắt

0,75

- Nén theo đường kính khi lăn tự do

...

...

...

- Nén theo đường kính khi tiếp xúc chặt khít (ép mặt cục bộ trong các chốt hình trụ tròn)

0,75

- Ép mặt ở bề mặt đầu khi có sửa rà bề mặt

1,50

Hệ số chuyển đổi đối với các cường độ dẫn xuất của thép làm đinh tán, bu lông tinh chế và bu lông cường độ cao

Bảng 4-5

Trạng thái ứng suất khi làm việc

Hệ số K₂

- Cát trong đinh tán và bu lông tinh chế

...

...

...

0,8

0,6

Chú thích: Khi tính toán ép mặt đối với đinh tán (bu lông tinh chế), thành lỗ phải lấy hệ số K₂ = 2,5 và nhân với cường độ tính toán cơ bản của thép làm kết cấu (chứ không phải của thép làm đinh tán hay bu lông)

4.2.4. Mô đun đàn hồi của thép

Trị số tính toán của mô đun đàn hồi đối với mọi loại thép làm cầu được lấy bằng 2.100.000 kG/cm² – 21.000.000 T/m²)

4.2.5. Cường độ tính toán của bu lông cường độ cao trong kết cấu cầu cũ

Trong tiêu chuẩn ngành 22TCN 24-84 (Quy trình thi công và nghiệm thu dầm cầu thép liên kết bằng BLCĐC) có quy định về khả năng chịu lực của một BLCĐC trong liên kết ma sát cho một mặt tiếp xúc. Đã có các quy định 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

4.3. DẦM ĐẶC CHỦ VÀ DẦM HỆ MẶT CẦU ĐƯỜNG ĐƠN TRÊN ĐOẠN TUYẾN THẲNG

...

...

...

Đối với dầm đặc chủ và các dầm trong hệ mặt cầu của cầu đường sắt đơn trên đoạn tuyến thẳng phải tính toán đẳng cấp cũng như kiểm toán dưới 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 bản bụng với bản cánh của dầm.

- Tính toán ổn định 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)

...

...

...

- Tính toán liên kết dầm dọc và dầm dọc cụt với dầm ngang.

- Tính toán liên kết giữa dầm ngang và dầm chủ

4.3.2. Tính toán về cường độ theo ứng suất pháp

4.3.2.1. Tính toán hoạt tải rải đều tương đương cho phép

Trong tính toán, các mặt cắt phải 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

...

...

...

+ 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.

4.3.2.2. Hoạt tải rải đều tương đương cho phép khi tính theo ứng suất pháp để xác định đẳng cấp của dầm theo các Công thức sau đây phải lấy trị số nhỏ nhất tính được tại các mặt cắt quy định ở Điều 4.3.2.1

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:

k =                            (4-1)

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

...

...

...

m – Hệ số điều kiện làm việc

R - Cường độ tính toán cơ bản của thép (T/m²)

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 chủ và dầm dọc mặt cầu, bằng 1 đối với dầm ngang và đối với mọi trường hợp tính toán về mỏi.

W_o - Mô men chống uốn của mặt cắt đang xét (m³)

e_p - Hệ số phân bố ngang của tĩnh tải đối với cấu kiện đang xét

- Tổng các tĩnh tải rải đều tính toán (mỗi loại tĩnh tải tương ứng với một hệ số tải trọng) (T/m)

4.3.2.3. Mô men chống uốn tính toán W_o của các mặt cắt dầm ở ngoài phạm vi mối nối được lấy bằng mô men chống uốn của mặt cắt thu hẹp W_th

W_o = W_th =                        (4-2)

Trong đó:

...

...

...

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 = 0,8 W_p. Trong đó W_p là mô men chống uốn của mặt cắt nguyên. Mức độ giảm yếu của bụng dầm được phép lấy bằng 15%.

4.3.2.4. Mô men chống uốn tính toán W_o của các mặt cắt dầm ở trong phạm vi mối nối được lấy như sau:

W_o = (åI₁ + åI₂)/ Y_max                  (4-3)

trong đó:

åI₁ - 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 hòa của toàn mặt cắt.

åI₂ - Tổng các mô men quán tính thu hẹp của các tập bản nối, lấy đối với trục trung hòa của toàn mặt cắt: åI_nối, 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 đối với trục trung hòa của toàn mặt cắt I_o (Trong hai trị số đó lấy trị số nào nhỏ hơn)

I_o =                (4-4)

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. Đối với các đinh tán nằm ngang thì y_i lấy đến tâm lỗ đinh, đối với các đinh tán thẳng đứng thì y_i lấy đến mặt chịu cắt tương ứng của đinh

...

...

...

Nếu mối nối dùng liên kết hàn thì giá trị của åI₂ sẽ là mô men quán tính đối với trục trung hòa toàn mặt cắt của diện tích tính toán mối hàn, lấy theo Phụ lục 3

Khả năng chịu lực của mối nối được xác định bằng khả năng của lập bản nối hoặc bằng khả năng của các liên kết của tập bản nối đó (của các đinh tán, bu lông, mối hàn). Do vậy, đối với mỗi tập bản nối của mối nối đều phải xác định trị số åI₂ hai lần: lần đầu theo mô men quán tính thu hẹp của các tập bản nối, lần sau theo mô men quán tính của các diện tích tính đổi của các đinh tán hay bu lông liên kết.

4.3.2.5. Diện tích đường ảnh hưởng mô men uốn tại mặt cắt đang xét của dầm tính toán theo sơ đồ dầm giản đơn:

- Đối với dầm chủ thì nhịp tính toán bằng khoảng cách giữa hai tim gối I; (l = 1)

- Đối với dầm dọc hệ mặt cầu thì 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 dầm dọc cụt 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 I_k

Các công thức tính diện tích đường ảnh hưởng mô men uốn như sau:

- Đối với dầm chủ:

...

...

...

- Đối với dầm dọc hệ mặt cầu:

W_k = W_p = a(1 - a) d² /2               (4-6)

- Đối với các dầm ngang phía trong (trừ hai dầm ngang biên)

W_k = W_p = de_o                            (4-7)

- Đối với các dầm ngang đầu (biên):

W_k = W_p = (d + l_k)² e_o/2d              (4-8)

trong đó:

e_o - Khoảng cách từ tim dầm chủ (dàn chủ) đến mặt cắt được xét của dầm ngang; e_o phải nhỏ hơn hoặc bằng khoảng cách từ tim dầm chủ (dàn chủ) đến dầm dọc hệ mặt cầu gần đó nhất, (m)

d - Chiều dài khoang dầm dọc, (m)

...

...

...

Hệ số a thể hiện vị trí tương đối của đỉnh đường ảnh hưởng được xác định như sau:

- Đối với dầm chủ:                     a = a_o/l                                      (4-9)

- Đối với dầm dọc hệ mặt cầu    a = a_o/d                                                (4-10)

- Đối với dầm ngang phía trong  a = 0,5                                      (4-11)

- Đối với dầm ngang đầu           a = 0                                        (4-12)

trong đó:

a_o - Khoảng cách từ đỉnh đường ảnh hưởng đến đầu gần nhất của nó. (m)

4.3.3. Tính toán về cường độ theo ứng suất tiếp

4.3.3.1. Các mặt cắt cần xét bao gồm:

...

...

...

+ Mặt cắt tại gối và các mặt cắt bị giảm yếu do các lỗ đinh hoặc do các khuyết tật hư hỏng khác (thớ qua trục trung hòa)

+ Cần xét thớ qua trục trung hòa của mặt cắt nói trên

- 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.

4.3.3.2. Hoạt tải rải đều tương đương cho phép dùng để tính đẳng cấp của dầm theo các công thức chung ở Điều 4.1.6, phải lấy trị số nhỏ nhất trong các trị số tính ra đối với các mặt cắt đã nói ở Mục 4.3.3.1

Hoạt tải rải đều tương đương cho phép (T/m) theo điều kiện ứng suất tiếp đối với một mặt cắt bất kỳ tính theo công thức:

k =         (4-13)

...

...

...

W_k - Diện tích phần lớn nhất của đường ảnh hưởng lực cắt của mặt cắt đang xét (m²)

W_p – Tổng diện tích đường ảnh hưởng lực cắt (m²).

I - Mô men quán tính của mặt cắt nguyên lấy đối với trục trung hòa (m⁴)

S - Mô men tĩnh của nửa mặt cắt nguyên bên trên trục trung hòa lấy đối với trục trung hòa, (m³)

d - Chiều dày bản bụng dầm (m)

0,75 - Hệ số chuyển đổi từ cường độ cơ bản của thép sang cường độ chịu cắt (xem Bảng 4-4).

Các ký hiệu khác có ý nghĩa giống như ở Công thức (4-1)

Có thể tính toán gần đúng tỷ số I/S đối với dầm tán đinh không có tấm nằm ngang ở bản cánh (với bụng dầm cao từ 350 đến 1500mm) bằng 0,835h_b, nếu bụng dầm cao từ 550 đến 1700 mm có thể lấy I/S bằng 0,865 h_b.

trong đó:

...

...

...

Nếu tại mặt cắt gối không có bản đệm thẳng đứng, trong tính toán chỉ lấy mặt cắt bụng dầm, lúc đó có thể lấy:

I/S ~ 0,667 h_b

4.3.3.3. Các diện tích đường ảnh hưởng lực cắt trong Công thức (4-13) được tính toán như sau:

- Đối với dầm chủ:

W_k =                                 (4-14)

(ứng với l = 0,5I + C_o và a = 0)

W_p = C_o                                       (4-15)

Riêng với mặt cắt gối thì:           W_k = W_p = 1/2

(ứng với l = I và a = 0)

...

...

...

C_o - Khoảng cách từ giữa nhịp đến mặt cắt được xét của dầm (m)

Đối với dầm dọc hệ mặt cầu:

W_p = C_o;            W_k =                    (4-16)

(ứng với l = 0,5d + C_o và a = 0)

Riêng với mặt cắt gối thì:           W_k = W_p = d/2

(ứng với l = d và a = 0)

Đối với dầm ngang phía trong:

W_k = W_p = d                               (4-17)

(ứng với l = 2d và a = 0,5)

...

...

...

W_k = W_p =                              (4-18)

(ứng với l = d + I_k và a = 0)

I_k - Chiều dài dầm dọc cụt, (m)

4.3.4. Tính toán theo cường độ của liên kết thép góc bản cánh với bản bụng (bằng đinh tán, bu lông hoặc hàn)

Trong các tính toán đều xét trên một đoạn bản cánh dài 1m.

Công thức tính hoạt tải rải đều tương đương cho phép (T/m) theo điều kiện nói trên như sau:

- Khi tà vẹt kê trực tiếp lên bản cánh trên của dầm:

k =                        (4-19)

- Khi tà vẹt không kê trực tiếp lên bản cánh trên của dầm:

...

...

...

trong đó:

F_o - 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).      F_o = n_d                    (4-21)

+ Đối với mối hàn:                     F_o = sF_mh                       (4-22)

1/m_o – Diện tích tính toán tính đổi của đinh tán (bu lông), xem Phụ lục 2

n_d - Số lượng đinh tán (bu lông) trên đoạn cánh dài 1m đang được xét

s - Hệ số tính toán mối hàn (xem Phụ lục 3)

F_mh - Diện tích các mối hàn trên đoạn cánh dài 1,0m

a_p - Hệ số xét đến trọng lượng bản thân dầm:

...

...

...

a_p = 1,1                         (4-23)

+ Khi tính dầm chủ có nhịp dài 20-45m

a_p =1,1 – 1,2                             (4-24)

+ Các trị số trung gian lấy theo nội suy

S’ - Mô men tĩnh của mặt cắt nguyên cánh dầm (gồm bản cánh và các thép góc cánh) lấy đối với trục trung hòa của nó (m³)

I - Mô men quán tính của mặt cắt nguyên của dầm, lấy đối với trục trung hòa của nó (m⁴)

A₃ - Tham số, xét đến áp lực tập trung do tà vẹt kê trực tiếp lên bấn cánh trên của dầm, được lấy theo Bảng 4-6 tùy theo trị số của l và a của đường ảnh hưởng đặt hoạt tải đoàn tàu.

Các ký hiệu khác có ý nghĩa giống như trong Công thức (4-13)

Hệ số A₃

...

...

...

l (m)

A₃ (m)

l (m)

A₃ (m)

l (m)

A₃ (m)

a = 0

a = 0,5

a = 0

...

...

...

a = 0

a = 0,5

1

0,26

0,26

7

2,06

2,96

20

...

...

...

6,59

2

0,74

1,07

8

2,24

2,98

25

6,91

...

...

...

3

1,16

2,15

9

2,53

3,20

30

7,78

10,09

...

...

...

1,40

2,32

10

2,78

3,49

35

8,62

11,69

5

...

...

...

2,47

11

3,01

3,90

40

9,71

12,75

6

1,88

...

...

...

15

4,14

5,31

45

10,78

13,47

Các trị số trung gian được lấy theo nội suy

4.3.5. Tính toán theo ổn định chung

Đẳng cấp của dầm theo điều kiện ổn định chung được tính toán theo công thức chung đã nêu ở Mục 4.1.6, trong đó trị số hoạt tải đều tương đương cho phép (T/m) được tính theo các quy định ở mục này.

...

...

...

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 chẽ với dầm thép bằng các bu lông móc hoặc neo các kiểu của dầm liên hợp thép - bê tông cốt thép.

4.3.5.1.  Điều kiện ổn định chung là trị số ứng suất pháp nén lớn nhất xuất hiện trong bản cánh chịu nén khi khai thác, tính theo mặt cắt nguyên, không vượt quá cường độ tính toán bằng jR, như trong cấu kiện chịu nén đúng tâm. Đặc trưng hình học của mặt cắt nguyên lấy đối với thớ chịu nén nhiều nhất là W.

Từ Công thức cơ bản:

k = )

Thay R = jR, thay G = W mà suy ra Công thức (4-25)

Hoạt tải rải đều tương đương cho phép dùng để tính đẳng cấp của dầm theo điều kiện ổn định chung tính theo Công thức sau:

k =                   (4-25)

trong đó:

Wp = W_k – Diện tích đường ảnh hưởng mô men uốn của dầm đối với mặt cắt ở giữa chiều dài tự do được xét của bản cánh chịu nén (m²)

...

...

...

l_o = l_o/r

l_o – Chiều dài tự do của bản cánh chịu nén (m)

r - Bán kính quán tính quy ước của bản cánh chịu nén (m)

r =                       (4-26)

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 (m²)

F_c - Diện tích mặt cắt nguyên của bản cánh chịu nén của dầm (m²)

W - Mô men chống uốn của toàn 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 do của bản cánh chịu nén (m³)

Các ký hiệu khác có ý nghĩa giống như ở trong Công thức (4-1)

...

...

...

- 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 l_o bằng khoảng cách giữa các nút của hệ liên kết dọc (m).

- Nếu chỉ có hệ liên kết dọc ở vùng bản cánh chịu kéo và có hệ liên kết ngang ở trong phạm vi nhịp cũng như ở các mặt cắt của gối dầm thì l_o bằng khoảng cách giữa các liên kết ngang (m)

- Nếu không có hệ Iiên kết trong phạm vi nhịp thì l_o bằng chiều dài nhịp dầm l (m)

Khi tính toán dầm ngang, l_o sẽ được lấy bằng trị số nào lớn hơn trong hai trị số sau:

+ Khoảng cách giữa các dầm dọc.

+ Khoảng cách từ tim dàn chủ đến dầm dọc gần đó nhất.

Thành phần của mặt cắt bản cánh chịu nén được lấy như sau:

+ Đối với dầm tán đinh: Bao gồm các bản cánh và các thép góc cánh, và phần bản bụng nằm trong phạm vi chiều cao của thép góc cánh.

+ Đối với dầm hàn: chỉ gồm các bản cánh.

...

...

...

4.3.6. Tính toán theo điều kiện ổn định cục bộ của bản bụng có sườn đúng tăng cường ở mặt cắt gối dầm:

Sơ đồ tính toán là một cột chịu nén đúng tâm bởi lực nén là phản lực gối bất lợi nhất thẳng đứng, mặt cắt của cột quy ước này bao gồm phần bản bụng dầm ở trên gối và phần diện tích mặt cắt của các sườn tăng cường đúng ở mặt cắt gối dầm.

4.3.6.1. Hoạt tải rải đều tương đương cho phép, dùng để tính toán đẳng cấp của dầm theo điều kiện đã nêu trên được tính như sau:

k =             (4-27)

trong đó:

W_k = W_p – Diện tích đường ảnh hưởng phản lực gối của dầm (m)

j - Hệ số uốn dọc, lấy theo Phụ lục 5 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 tự do l_o của cột quy ước lấy bằng khoảng 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 có độ rộng 14d tính về mỗi phía từ tâm của cột quy ước (tức là xét một độ rộng 28d đo theo dọc nhịp dầm), (m²)

d - Chiều dày bản bụng ở mặt cắt trên gối (m)

...

...

...

4.3.7. Tính toán theo điều kiện ổn định cục bộ của bản bụng dầm

4.3.7.1. Phải tính toán ổn định cục bộ của bản bụng dầm trong các trường hợp sau:

- Khi không có sườn tăng cường đứng mà h > 50d

- 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 2mét, nếu h > 80d đối với bụng dầm bằng thép than, nếu h > 60d đối với bụng dầm bằng thép 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 dầm, còn đối với dầm tán đinh thì lấy bằng khoảng cách giữa các hàng đinh gần trục dầm nhất của bản cánh

d - Chiều dày bụng dầm.

4.3.7.2. Hoạt tải rải đều tương đương cho phép (T/m) xét theo điều kiện ổn định cục bộ của bản bụng dầm, được tính như sau:

...

...

...

k =               (4-28)

b/ Khi tà vẹt không kê trực tiếp lên bản cánh trên của dầm:

k =                 (4-29)

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 nằm giữa các thép góc đứng hoặc bản thép đứng làm sườn cứng cho bụng dầm) được đặt hoạt tải đoàn tàu (m²)

y_o – 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)

w₁ - Hệ số đặc trưng cho trạng thái ứng suất bụng dầm, được xác định theo Phụ lục 8

I - Mô men quán tính nguyên của mặt cắt ngang dầm (m⁴)

s_o - Ứng suất nén pháp tuyến cực hạn trong bụng dầm (T/m²) (Phụ lục 8)

...

...

...

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 dầm chủ nhịp dài 20 ÷ 45m (các trị số trung gian được nội suy)

p_o - Ứng suất nén cục bộ cực hạn trong bụng dầm (T/m²) (xem Phụ lục 8)

- 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 dầm dọc

 = 0

h - Chiều cao toàn bộ của bụng dầm (m)

t_o - Ứng suất tiếp cực hạn trong bụng dầm chịu uốn (T/m²) (xem Phụ lục 8)

Các ký hiệu còn lại trong công thức cũng giống như ở trong Công thức 4-1

Giá trị tham số A_M

Bảng 4-7

...

...

...

(m)

A_M

l

(m)

A_M

l

(m)

A_M

...

...

...

a = 0,5

a = 0,0

a = 0,0

a = 0,0

a = 0,0

1

0,003

...

...

...

7

0,009

0,011

20

0,015

0,016

2

0,005

0,006

...

...

...

0,009

0,011

25

0,016

0,018

3

0,007

0,009

9

...

...

...

0,011

30

0,017

0,020

4

0,007

0,009

10

0,010

...

...

...

35

0,018

0,021

5

0,008

0,010

11

0,011

0,012

...

...

...

0,019

0,022

6

0,009

0,011

15

0,013

0,014

45

...

...

...

0,023

Các giá trị trung gian của tham số A_M được lấy theo nội suy

4.3.7.3. Khi có các sườn tăng cường nằm ngang thì ổn định cục bộ của bụng dầm được tính toán theo chỉ dẫn của Quy trình Thiết kế cầu mới hiện hành

Đẳng cấp của bụng dầm và đẳng cấp của tải trọng được xác định với:

l = 1 hay (l = d)

và

a = hay a =

4.3.8. Tính toán theo điều kiện mỏi

Năng lực chịu tải của các dầm chủ và dầm phần xe chạy theo điều kiện mỏi 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 7)

...

...

...

k =                 (4-30)

trong đó:

q - Hệ số chuyển đổi (xem Điều 3.3.4 và Phụ lục 4)

W_k, W_p - Các diện tích đường ảnh hưởng mô men uốn tại mặt cắt đang xét của dầm (m²)

g - Hệ số giấm cường độ tính toán, khi tính toán về mỏi (Phụ lục 6)

W_o - Mô men kháng uốn tính toán của mặt cắt đang xét của dầm (m³)

p’ = åp_i - Tổng cường độ tĩnh tải tiêu chuẩn (T/m)

p_i - Cường độ tĩnh tải tiêu chuẩn thứ i (không xét hệ số)

Các ký hiệu khác có ý nghĩa như trong Công thức 4-1

...

...

...

Năng lực chịu tải của dầm dọc cụt xác định bằng 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 với đẳng cấp của đoàn tàu đã được tính.

4.3.9.1. Đẳng cấp của dầm dọc cụt theo ứng suất pháp là:

K₁ =              (4-31)

trong đó:

W_th - Mô men kháng uốn của mặt cắt thu hẹp tại 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 của các thép góc cánh (m³)

a - Hệ số phụ thuộc vào số tà vẹt đặt trên dầm dọc cụt, lấy bằng 0,6 khi có 1 tà vẹt, bằng 0,8 khi có 2 tà vẹt.

l₁ - Khoảng cách từ trục dầm ngang đến trục của tà vẹt nằm ở đầu dầm dọc cụt (m)

R - Cường độ tính toán cơ bản chịu uốn của thép (T/m²)

Các ký hiệu khác như ở Công thức (4-1)

...

...

...

K₂ =                                    (4-32)

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)

Các ký hiệu khác cũng giống như ở Công thức (4-31)

4.3.9.3. Đẳng cấp của dầm dọc cụt theo cường độ của bản cá trên về liên kết của nó là:

K₃ =                                     (4-33)

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 bản cá” F_o (m²), trong Công thức (4-33) sẽ lấy giá trị nào nhỏ hơn.

...

...

...

K₄ =                        (4-34)

F_o - Diện tích tính toán tính đổi của các đinh tán liên kết thép góc nối với dầm ngang (m²) Phụ lục 2 và Điều 4. .5.2)

4.3.9.5. Đẳng cấp của liên kết nối dầm dọc cụt với dầm ngang khi không có bản cá trên theo cường độ của đinh tán nối với bụng dầm ngang) được tính theo công thức sau:

- Khi tính về cường độ:

K₅ =                      (4-35)

- Khi tính về mỏi:

K₆ =                      (4-36)

Trong đó:

F_o - Diện tích tính toán tính đổi của đinh tán chịu dứt đầu đinh (chịu nhổ), cm², được tính theo Điều 4.1.5 và Phụ lục 2

...

...

...

q - Hệ số chuyển đổi (Phụ lục 4) khi l = 0.

4.3.9.6. Đẳng cấp của dầm dọc cụt theo cường độ đinh tán ở bụng dầm dọc cụt là:

- Khi có bản cá trên:

K₇ =                       (4-37)

- Khi không có bản cá trên:

K₈ =                        (4-38)

trong đó:

F_o - Diện tích tính toán tính đổi của đinh tán trong bản thẳng đứng của dầm dọc cụt, lấy tùy theo sự làm việc của đinh tán chịu cắt 2 mặt hay chịu ép dập (m²) (Điều 4.1.5)

h’_k - Khoảng cách giữa các đinh tán biên trong bụng dầm dọc cụt (m)

...

...

...

K_o = 0,15P_o (1 + m_o)                    (4-39)

trong đó:

P_o - Tải trọng do trục nặng nhất của đoàn tàu đè lên ray (T)

(1 + m_o) - Hệ số xung kích của tải trọng đó được tính với l = 0).

4.3.10. Điều 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 lông cường độ cao thì cũng tính toán như đối với đinh tán có xét đến diện tích tính toán tính đổi tương ứng của bu lông)

b) Theo cường độ đinh tán nối thép góc với dầm ngang.

c) Theo độ mỏi của đinh tán nối thép góc với dầm ngang khi không có bản cá.

d) Theo cường độ và độ mỏi của bản cá và theo cường độ của liên kết của bản cá.

...

...

...

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 4.1.5 và Điều 4.3.13.

Đẳng cấp theo liên kết dầm dọc với dầm ngang và đẳng cấp tương ứng của tải trọng trong mọi trường hợp, ngoài các trường hợp nói dưới đây, được tính với l = d và a = 0.

4.3.10.1. Khi có cả bản cá trên và bản cá dưới hoạt tải cho phép (T/m) được tính như sau:

a) Theo cường độ của đinh tán liên kết thép góc với dầm dọc:

k_n =              (4-40)

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.

...

...

...

m_o – Hệ số lấy theo Phụ lục 2

b) Theo cường độ của các đinh tán liên kết nối thép góc với dầm ngang

Khi đó vẫn tính theo Công thức (4-40) 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 (m²)

F_o =                        (4-41)

trong đó:

n₃ - Số lượng đinh tán trong bụng dầm ngang

m_o - Hệ số xác định theo Phụ lục, tương ứng với điều kiện cắt một mặt hoặc ép dập tùy theo đường kính đinh và chiều dầy 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 dài khoang của dầm dọc)

Đẳng cấp theo liên kết của dầm dọc với dầm ngang theo điều kiện ép dập ở lỗ đinh trong bụng dầm ngang và đẳng cấp tương ứng của tải trọng được tính khi:

...

...

...

c) Theo cường độ của mặt cắt bản cá hoặc của liên kết của bản cá:

k =                       (4-42)

trong đó:

W_k = W_p = - Diện tích đường ảnh hưởng mô men uốn mặt cắt gối dầm dọc (m²) như l = d và a = 0,5, W_k = W_p = 0,075d² 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 9

m - Hệ số điều kiện làm việc, lấy theo Điều 3.6.2 tùy theo sự có 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_o (Điều 4.1.5) lấy trị số nào nhỏ hơn (m²)

h_p - Khoảng cách giữa các trọng tâm của bản cá (m)

d) Theo độ mỏi của bản cá:

...

...

...

trong đó:

W_k = W_p

h_p - Có ý nghĩa như đã giải thích ở Công thức (4-42)

q - Hệ số, xét sự giảm tác động xung kích của đoàn tàu khi tính toán về mỏi (xem Phụ lục 4);

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 6)

F - Diện tích thu hẹp mặt cắt bản cá (m²)

p’ = åp_i - Tĩnh tải khi tính toán về mỏi (T/m đường)

p_i - Cường độ của mỗi tĩnh tải.

...

...

...

4.3.10.2. Khi chỉ có bản cá trên, hoạt tải cho phép được tính như sau:

a) Theo cường độ của đinh nối thép góc liên kết với dầm dọc:

k =              (4-44)

trong đó:

m_l - Hệ số xét ảnh hưởng của mô men uốn tại mặt cắt gối dầm, được xác định theo Bảng 4-8 tùy theo các tham số n₃ và h₃

Nếu không có vai kê trong liên kết dầm dọc với dầm ngang thì:

h₃ =                   (4-45)

Nếu có vai kê thì:

h₃ =               (4-46)

...

...

...

h₃ - 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 9)

n₃ - Số lượng tổng cộng các đinh tán trong bụng dầm dọc và bụng ghế băng

n’₃ – Số đinh tán trong bụng của riêng dầm dọc

Các ký hiệu còn lại như trong Công thức (4-40)

b) Theo cường độ của đinh tán:

Tính theo Công thức (4-40) có xét đến mỏi chỉ dẫn của Điều (4.3.10.1)

c) Theo cường độ của mặt cắt bản cá hoặc của liên kết bản cá:

k_o =                    (4-47)

...

...

...

Bảng 4-8

n₃

h₃

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

...

...

...

0,96

0,94

0,93

0,91

0,89

0,86

5

0,93

0,91

...

...

...

0,84

0,78

0,73

6

0,9

0,89

0,83

0,77

0,70

...

...

...

7

0,90

0,86

0,78

0,71

0,66

0,61

8

0,89

...

...

...

0,74

0,68

0,62

0,57

9

0,88

0,79

0,71

0,65

...