Giới thiệu chung về Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11823-11:2017

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11823-11:2017 về Thiết kế cầu đường bộ - Phần 11: Mố, trụ và tường chắn là một phần quan trọng trong bộ tiêu chuẩn quốc gia về thiết kế cầu đường bộ tại Việt Nam. Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu kỹ thuật, nguyên tắc thiết kế và tính toán cho các kết cấu mố, trụ và tường chắn của cầu đường bộ, nhằm đảm bảo tính an toàn, bền vững và mỹ quan cho công trình.

Phạm vi áp dụng và đối tượng điều chỉnh

Tiêu chuẩn này áp dụng đối với việc thiết kế các kết cấu phần dưới của cầu đường bộ, bao gồm:

• Mố cầu: Các loại mố cầu bê tông, bê tông cốt thép, mố trọng lực, mố chữ U, mố có tường tai, mố trên nền cọc.
• Trụ cầu: Các loại trụ cầu bê tông cốt thép, trụ cột, trụ tường, trụ khung, trụ trên nền móng nông hoặc móng cọc.
• Tường chắn: Các loại tường chắn đất trọng lực, tường chắn bê tông cốt thép, tường chắn đất có cốt (MSE), tường chắn kiểu công-xôn, và các hệ thống tường chắn đặc biệt khác.

Các nguyên tắc thiết kế cơ bản

Thiết kế mố, trụ và tường chắn theo TCVN 11823-11:2017 phải tuân thủ phương pháp thiết kế theo hệ số tải trọng và sức kháng (LRFD). Các nguyên tắc cốt lõi bao gồm:

• Trạng thái giới hạn cường độ: Đảm bảo kết cấu không bị phá hoại do mất ổn định toàn bộ, lật, trượt, hoặc do khả năng chịu lực của nền đất và vật liệu kết cấu bị vượt quá giới hạn dưới tác động của các tổ hợp tải trọng cực hạn.
• Trạng thái giới hạn sử dụng: Kiểm soát độ lún, độ lệch, độ nghiêng và bề rộng vết nứt của kết cấu trong quá trình khai thác bình thường để không ảnh hưởng đến chức năng của cầu.
• Trạng thái giới hạn đặc biệt: Xem xét các tác động đặc biệt như động đất, va chạm của tàu thuyền hoặc xe cộ vào mố, trụ cầu.

Quy định kỹ thuật đối với thiết kế Mố cầu

Mố cầu có vai trò đỡ nhịp cầu và chắn đất đầu cầu. Tiêu chuẩn đưa ra các yêu cầu cụ thể:

• Tải trọng tác dụng: Phải tính toán đầy đủ áp lực đất tĩnh, áp lực đất do hoạt tải chất thêm trên đường đầu cầu, lực hãm xe, lực co ngót và từ biến của bê tông nhịp truyền xuống.
• Ổn định của mố: Kiểm tra an toàn chống lật quanh mũi mố, chống trượt dọc theo đáy móng, và khả năng chịu tải của nền đất dưới đáy móng mố.
• Bố trí thoát nước: Phải thiết kế hệ thống thoát nước phía sau mố để giảm thiểu áp lực nước lỗ rỗng và áp lực thủy tĩnh tác dụng lên tường mố.

Quy định kỹ thuật đối với thiết kế Trụ cầu

Trụ cầu truyền tải trọng từ kết cấu nhịp xuống móng. Các yêu cầu thiết kế bao gồm:

• Tác động của dòng chảy: Tính toán lực cản của dòng nước, áp lực của cây trôi, và đặc biệt là ảnh hưởng của xói lở cục bộ quanh chân trụ đến độ sâu chôn móng.
• Lực va chạm: Đối với các trụ cầu nằm ở khu vực có thông thuyền hoặc gần đường bộ, phải thiết kế chịu lực va chạm trực tiếp từ tàu thuyền hoặc phương tiện giao thông, hoặc bố trí hệ thống chống va xô độc lập.
• Hiệu ứng động đất: Phân tích động học và tính toán lực động đất truyền từ kết cấu nhịp xuống trụ theo các vùng gia tốc động đất tương ứng.

Quy định kỹ thuật đối với thiết kế Tường chắn

Tường chắn được sử dụng để giữ ổn định cho các mái dốc đất hoặc nền đắp đầu cầu. Tiêu chuẩn phân loại và quy định:

• Tường chắn đất có cốt (MSE): Quy định chi tiết về việc lựa chọn vật liệu cốt (lưới địa kỹ thuật, thanh kim loại), chiều dài cốt tối thiểu, và kiểm tra ổn định nội bộ (đứt cốt, tuột cốt) cũng như ổn định bên ngoài (trượt, lật, sức chịu tải của nền).
• Tường chắn trọng lực và bán trọng lực: Xác định kích thước hình học tối ưu để đảm bảo đường hợp lực của các tải trọng nằm trong phạm vi cho phép của đáy móng (thường là trong 1/3 giữa của đáy móng đối với nền đá và 1/4 giữa đối với nền đất).

Yêu cầu về khảo sát địa chất và thông số đất nền

Để phục vụ thiết kế mố, trụ và tường chắn, công tác khảo sát địa chất phải cung cấp đầy đủ các chỉ tiêu cơ lý của đất nền bao gồm:

• Góc ma sát trong và lực dính kết của các lớp đất.
• Trọng lượng thể tích tự nhiên và trọng lượng thể tích bão hòa của đất.
• Hệ số thấm và các chỉ tiêu về tính nén lún của nền đất dưới móng.

Kết luận

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11823-11:2017 là cẩm nang kỹ thuật bắt buộc và toàn diện, giúp các kỹ sư thiết kế cầu đường bộ xác định chính xác các kích thước hình học, bố trí cốt thép và kiểm tra điều kiện ổn định của mố, trụ và tường chắn. Việc áp dụng nghiêm ngặt tiêu chuẩn này góp phần nâng cao chất lượng, tuổi thọ và độ an toàn của hệ thống hạ tầng giao thông đường bộ tại Việt Nam.