Tiêu chuẩn TCVN 11823-2:2017 Tổng thể và đặc điểm vị trí cầu đường bộ

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 11823-2:2017

THIẾT KẾ CẦU ĐƯỜNG BỘ - PHẦN 2: TỔNG THỂ VÀ ĐẶC ĐIỂM VỊ TRÍ

Highway bridge design specification - Part 2: General design and location features

LỜI NÓI ĐẦU

TCVN 11823 - 2: 2017 được biên soạn trên cơ sở tham khảo Tiêu chuẩn thiết kế cầu theo hệ số tải trọng và sức kháng của AASHTO (AASHTO, LRFD Bridge Design Specification). Tiêu chuẩn này là một Phần thuộc Bộ tiêu chuẩn Thiết kế cầu đường bộ, bao gồm 12 Phần như sau:

- TCVN 11823-1:2017 Thiết kế cầu đường bộ - Phần 1: Yêu cầu chung

- TCVN 11823-2:2017 Thiết kế cầu đường bộ - Phần 2: Tổng thể và đặc điểm vị trí

- TCVN 11823-3:2017 Thiết kế cầu đường bộ - Phần 3: Tải trọng và Hệ số tải trọng

- TCVN 11823-4:2017 Thiết kế cầu đường bộ - Phần 4: Phân tích và Đánh giá kết cấu

- TCVN 11823-5:2017 Thiết kế cầu đường bộ - Phần 5: Kết cấu bê tông

- TCVN 11823-6:2017 Thiết kế cầu đường bộ - Phần 6: Kết cấu thép

- TCVN 11823-9:2017 Thiết kế cầu đường bộ - Phần 9: Mặt cầu và Hệ mặt cầu

- TCVN 11823-10:2017 Thiết kế cầu đường bộ - Phần 10: Nền móng

- TCVN 11823-11:2017 Thiết kế cầu đường bộ - Phần 11: Mố, Trụ và Tường chắn

- TCVN 11823-12:2017 Thiết kế cầu đường bộ - Phần 12: Kết cấu vùi và Áo hầm

- TCVN 11823-13:2017 Thiết kế cầu đường bộ - Phần 13: Lan can

- TCVN 11823-14:2017 Thiết kế cầu đường bộ - Phần 14: Khe co giãn và Gối cầu.

Tiêu chuẩn kỹ thuật thi công tương thích với Bộ tiêu chuẩn này là Tiêu chuẩn kỹ thuật thi công cầu AASHTO LRFD (AASHTO LRFD Bridge construction Specifications)

TCVN 11823 - 2: 2017 do Bộ Giao thông vận tải tổ chức 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.

THIẾT KẾ CẦU ĐƯỜNG BỘ - PHẦN 2: THIẾT KẾ TỔNG THỂ VÀ ĐẶC ĐIỂM VỊ TRÍ

Highway bridge Design Specification - Part 2: General Design and location features

1  PHẠM VI ÁP DỤNG

Tiêu chuẩn này áp dụng cho việc thiết kế tổng thể và bố trí chung công trình cầu. Tiêu chuẩn quy định các yêu cầu tối thiểu về khổ giới hạn, bảo vệ môi trường, mỹ quan công trình, khuôn khổ nghiên cứu địa chất, kinh tế, cho việc thiết kế cầu. Tiêu chuẩn quy định các mục tiêu cần đạt tới của kết cấu cầu khi thiết kế tổng thể, bố trí chung công trình, kết cấu cầu như khả năng thông xe, tính bền, khả năng chịu lực khi thi công, có phương tiện tiếp cận kiểm tra và giảm thiểu công tác bảo trì cũng như an toàn giao thông. Tiêu chuẩn cũng quy định các yêu cầu về nghiên cứu thủy văn và thủy lực và các đặc trưng khác của vị trí cầu để xây dựng cầu theo tiêu chí phát triển bền vững.

2  THUẬT NGỮ VÀ ĐỊNH NGHĨA

2.1  Bồi tích (Aggradation) - Sự tích lại chung và dần dần phù sa hoặc nâng cao trắc dọc của lòng sông do phù sa bồi lắng.

2.2  Lũ kiểm tra xói cầu (Check Flood for Bridge Scour) - Lũ hình thành từ bão, sóng bão, và/hoặc thủy triều có lưu tốc vượt quá lũ thiết kế xói cầu, nhưng không được có chu kỳ lặp vượt quá 500 năm. Lũ kiểm tra xói dưới cầu dùng để kiểm tra và đánh giá nền móng cầu, xác định nền móng có chịu được tác động kết hợp của dòng chảy với xói và có ổn định hoàn toàn không. Xem thêm siêu lũ.

2.3  Lưu không (Clear Zone) - Vùng không có chướng ngại, tương đối bằng ở phía ngoài mép của làn xe để cho các xe đi chệch hướng có thể điều chỉnh hướng lại được. Làn xe ở đây không bao gồm lề hoặc làn phụ.

2.4  Khổ giới hạn (Clearance) - Khoảng không gian trống theo chiều ngang hay thẳng đứng không có chướng ngại, được dành cho thông xe trên cầu hoặc thông xe dưới cầu hoặc thông thuyền dưới cầu.

2.5  Xói mòn (Degradation) - Sự hạ thấp không ngừng và tiệm tiến trắc dọc của lòng sông do bị bào mòn lâu ngày.

2.6  Lưu lượng lũ thiết kế (Design Discharge) - Lưu lượng nước lớn nhất mà cầu phải chịu không vượt quá các giới hạn của thiết kế được duyệt.

2.7  Lũ thiết kế xói cầu (Design Flood for Bridge Scour) - Lũ với dòng chảy bằng hoặc ít hơn lũ một trăm năm mà có khả năng gây xói sâu nhất cho mố trụ cầu. Đường hoặc cầu có thể bị ngập khi có lũ thiết kế xói cầu. Điều kiện xói xấu nhất có thể xuất hiện với lũ tràn do thế năng của áp lực nước.

2.8  Lũ thiết kế khẩu độ cầu (Design Flood for Waterway Opening) - Lũ lớn nhất tương ứng với tần suất thiết kế cầu, tần suất này được xác định phụ thuộc vào chiều dài cầu, vào cấp và loại đường. Nó bao gồm các yếu tố lưu lượng đỉnh, thể tích, mực nước lũ lịch sử hoặc cao độ đỉnh sóng với xác suất vượt tương ứng được chọn cho thiết kế cầu và đường qua dòng chảy hoặc bãi sông. Theo định nghĩa, đường hoặc cầu sẽ không không được ngập với lũ thiết kế khẩu độ cầu.

2.9  Hồ chứa nước (Detention Basin) - Một khu vực có bờ bao để tích và quản lý nước mưa bằng cách điều tiết xả nước qua kết cấu xả nước đến hệ thống dẫn ở hạ lưu.

2.10  Rãnh nhỏ giọt (Drip Groove) - Vệt lõm ở đáy cấu kiện làm nước chảy trên mặt nhỏ xuống.

2.11  Lũ năm trăm năm (Five-Hundred-Year Flood) - Lũ do mưa bão và/hoặc triều có tần suất xẩy ra bằng hoặc vượt quá 0,2% trong bất kỳ năm cho trước nào.

2.12  Xói chung (General or Contraction Scour) - Xói ở sông hoặc trên bãi, không phải xói tập trung ở trụ hoặc ở vật cản khác trên dòng chảy. Xói chung thường tác động đến toàn bộ hoặc gần hết chiều rộng của sông do sự thu hẹp dòng chảy gây ra.

2.13  Thủy lực (Hydraulics) - Khoa học liên quan đến đặc trưng và dòng của chất lỏng, đặc biệt là trong ống cống và kênh, sông.

2.14  Thủy văn (Hydrology) - Khoa học liên quan đến sự xuất hiện, phân bổ và tuần hoàn của nước trên trái đất, bao gồm mưa, dòng chảy và nước ngầm.

2.15  Xói cục bộ (Local Scour) - Ở sông hoặc trên bãi tập trung ở mố trụ hoặc vật cản khác trên dòng chảy.

1.16  Lũ hỗn hợp (Mixed Population Flood) - Dòng lũ do hai hoặc nhiều nguyên nhân gây ra như do mưa, triều cường kèm theo gió bão gây ra.

2.17  Lũ một trăm năm (One-Hundred-Year Flood) - Lũ do mưa và /hoặc triều có khả năng xảy ra bằng hoặc vượt xác suất 1% trong bất kỳ năm cho trước nào.

2.18  Lũ tràn (Overtopping Flood) - Dòng lũ mà nếu vượt quá sẽ gây chảy tràn qua đường hoặc cầu, vượt qua đường phân chia lưu vực hoặc qua kết cấu xả khẩn cấp. Điều kiện xói xấu nhất có thể do lũ tràn gây ra.

2.19  Cầu xả lũ (Relief Bridge) - Cầu trên nền đường ở bãi sông hoặc đường đắp qua hồ để cho dòng chảy ở bãi vượt qua.

2.20  Kết cấu chỉnh trị sông (River Training Structure) - Một kết cấu nào đó được xây dựng trong dòng sông hoặc ở kề bên hoặc ở gần bờ để nắn dòng sông, gây bồi tích, giảm xói lở, hoặc bằng một số cách khác làm thay đổi dòng chảy và chế độ bồi lắng dòng sông.

2.21  Ống thoát nước (Scupper) - Thiết bị để thoát nước trên mặt cầu.

2.22  Bề rộng đường người đi (Sidewalk Width) - Khoảng không gian trống dành cho người đi bộ.

2.23  Triều cường (Spring Tide) - Triều ở biên độ tăng, xảy ra hai tuần 1 lần khi trăng tròn và ở đầu tuần trăng.

2.24  Sông ổn định (Stable Channel) - Điều kiện tồn tại khi sông có độ dốc lòng và mặt cắt ngang cho phép vận chuyển nước và trầm tích từ lưu vực ở thượng nguồn mà không có xói mòn, bồi tích hoặc xói lở bờ đáng kể.

2.25  Địa mạo sông (Stream Geomorphology) - Nghiên cứu về sông và bãi của nó có xét đến địa hình, hình thái chung của bề mặt đất và những thay đổi xảy ra do xói lở hoặc bồi tích.

2.26  Siêu cao (Superelevation) - Độ nghiêng của mặt đường để cân bằng một phần lực ly tâm tác động vào xe trên đường cong nằm.

2.27  Siêu lũ (Superflood) - Dòng chảy lũ hoặc thủy triều với lưu tốc lớn hơn lũ một trăm năm nhưng không lớn hơn lũ 500 năm.

2.28  Thủy triều (Tide) - Chu kỳ nâng và hạ của đại dương do hiệu ứng của mặt trăng và mặt trời tác động lên trái đất quay.

2.29  Lưu vực (Watershed) - Vùng địa phương nằm trong đường phân thủy, thường chỉ có một lối xả; tổng diện tích thoát nước gây nên dòng chảy ở một điểm duy nhất.

2.30  Đường thủy (Waterway) - Dòng nước bất kỳ, sông, ao, hồ, hoặc đại dương.

2.31  Khẩu độ thoát nước (Waterway Opening) - Chiều rộng hoặc khoảng trống của cầu ở giai đoạn quy định, thường được đo theo hướng chính của dòng chảy.

3  CÁC ĐẶC TRƯNG VỊ TRÍ CẦU

3.1  VỊ TRÍ TUYẾN

3.1.1  Tổng quát

Khi lựa chọn vị trí cầu phải thực hiện phân tích các phương án, xét đến các mặt kinh tế, kỹ thuật, xã hội và môi trường có liên quan cũng như xét đến giá thành duy tu và kiểm tra kết cấu của nó và với tầm quan trọng tương đối của các mối liên quan trên.

Chú ý thỏa đáng tới rủi ro có thể xảy ra, cần nghiên cứu chọn vị trí cầu tốt để:

3.2  BỐ TRÍ VỊ TRÍ CẦU

3.2.1  Tổng quát

Vị trí và hướng tuyến của cầu cần được chọn sao cho thỏa mãn các yêu cầu về an toàn giao thông cả ở trên cầu và ở dưới cầu. Cần xét đến các thay đổi có thể có trong tương lai về hướng hoặc chiều rộng của đường sông, đường bộ hoặc đường sắt mà cầu vượt qua.

Tại nơi thích hợp cần xét trong tương lai có thêm các công trình tiện ích vận tải hành khách nội đô hoặc mở rộng cầu.

3.2.2  An toàn giao thông

3.2.2.1  Bảo vệ kết cấu

Phải xét đến sự đi lại an toàn của xe cộ ở trên và dưới cầu. Cần giảm đến mức tối thiểu rủi ro do xe đi nhầm trong khu lưu không bằng cách đặt những chướng ngại với một cự ly an toàn ở ngoài làn xe.

Cột trụ cầu hoặc của các kết cấu khác mức cầu được bố trí phù hợp với tịnh không đường theo quy định của TCVN 4054:2005 hoặc theo khái niệm lưu không như được nêu trong Điều 2. Ở nơi do những hạn chế thực tế về giá thành kết cấu, loại hình kết cấu, lưu lượng và tốc độ thiết kế của xe, việc bố trí nhịp, cầu chéo và địa thế không thực hiện được theo quy định thì xây dựng lan can hoặc kết cấu rào chắn độc lập bảo vệ trụ hoặc mố. Lan can hoặc thiết bị rào chắn khác, cần cho chịu lực độc lập, với mặt quay về phía đường của nó phải cách xa mặt mố trụ ít nhất là 600mm, nếu không thì phải đặt rào chắn cứng.

Mặt của lan can hoặc kết cấu bảo vệ khác phải đặt ở phía ngoài của lề đường ít nhất là 600mm.

3.2.2.2  Bảo vệ người sử dụng

Lan can phải đặt dọc theo mép kết cấu phù hợp với những yêu cầu ở Phần 13 của bộ tiêu chuẩn này.

Tất cả các kết cấu bảo vệ phải có đầy đủ các đặc trưng bề mặt và sự chuyển tiếp để chỉnh hướng một cách an toàn các xe đi sai.

Trong trường hợp cầu di động, các biển báo nguy hiểm, đèn, chuông, cửa, rào chắn và các thiết bị an toàn khác phải được đặt để bảo vệ người đi bộ, người đi xe đạp và ô tô. Các thiết bị này phải được thiết kế để chúng hoạt động trước khi mở nhịp di động và duy trì cho tới khi nhịp này đã được đóng lại hoàn toàn. Các thiết bị này phải thỏa mãn yêu cầu của “Kiểm soát giao thông ở cầu di động” được chỉ rõ trong bản vẽ của hồ sơ thiết kế.

Ở nơi có yêu cầu thì các đường người đi bộ phải được bảo vệ bằng rào chắn.

• Thỏa mãn các điều kiện do chướng ngại cần vượt qua đặt ra;

• Dễ dàng cho việc đạt được một phương án thiết kế tốt nhất về giá thành trong xây dựng, khai thác, kiểm tra và bảo trì cầu;

• Thỏa mãn mức độ mong muốn về phục vụ vận tải và an toàn; và

• Giảm thiểu các tác động bất lợi của đường đến môi trường.

3.1.2  Các điểm vượt sông và bãi sông

Phải xác định các điểm vượt sông có xét đến giá thành xây dựng ban đầu và việc tối ưu hóa tổng giá thành công trình, bao gồm các công trình chỉnh trị sông và các biện pháp duy tu, bảo dưỡng cần thiết để giảm xói lở. Nghiên cứu phương án các vị trí vượt sông cần bao gồm các đánh giá về:

• Các đặc trưng thủy văn và thủy lực của sông và vùng ngập của nó, bao gồm sự ổn định dòng sông, lũ lịch sử, biên độ và chu kỳ của thủy triều ở các vị trí vượt sông;

• Ảnh hưởng của cầu đối với phân bổ lũ và nguy cơ xói ở móng cầu;

• Khả năng gây nên những rủi ro mới hoặc làm tăng những rủi ro do lũ;

• Những tác động đến môi trường trên sông và bãi.

• Cầu và đường đầu cầu ở bãi sông cần được định vị và thiết kế có xét đến các mục đích và mục tiêu quản lý bãi sông gồm:

• Ngăn ngừa việc sử dụng và phát triển không kinh tế, nhiều rủi ro hoặc không thỏa đáng đối với vùng bãi sông;

• Tránh những xâm phạm lớn về chiều ngang cũng như chiều dọc ở nơi có thể;

• Giảm đến mức tối thiểu các tác động bất lợi của đường và giảm bớt các tác động không tránh được ở nơi có thể;

• Phù hợp với các yêu cầu của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn

• Bồi tích và xói mòn dài hạn

• Các cam kết để được chấp thuận về mặt bảo vệ môi trường.

3.2.2.3  Tiêu chuẩn hình học

Tiêu chuẩn hình học phải theo quy định của TCVN 4054: 2005, trường hợp đặc biệt, có thay đổi phải được chứng minh với luận cứ rõ ràng. Chiều rộng của lề đường và kích thước của rào chắn giao thông phải đáp ứng các yêu cầu của TCVN 4054: 2005.

3.2.2.4  Mặt đường

Mặt đường trên cầu phải có đặc tính chống trượt, có sống đường, thoát nước và siêu cao phải phù hợp với TCVN 4054: 2005

3.2.2.5  Va tàu thủy

Kết cấu cầu phải được bảo vệ chống lực va tàu bằng bệ chống va đập hoặc ụ bảo vệ như yêu cầu ở Điều 13.15 của Phần 3 bộ tiêu chuẩn này hoặc phải được thiết kế để chịu được ứng lực va tàu như yêu cầu ở Điều 13.14 của Phần 3 bộ tiêu chuẩn này.

3.3  TỊNH KHÔNG

3.3.1  Thông thuyền

Trừ khi có chỉ định khác, khổ giới hạn thông thuyền phải tuân theo Bảng 1, trích từ TCVN 5664:2009.

Bảng 1 -Khổ giới hạn thông thuyền trên các sông có thông thuyền

3.3.2  Khổ giới hạn đứng của đường bộ

Khổ giới hạn đứng của các kết cấu đường bộ phải phù hợp với TCVN 4054: 2005. Cần nghiên cứu khả năng giảm khổ giới hạn đứng do lún của kết cấu cầu vượt. Nếu độ lún dự kiến vượt quá 25 mm thì cần được cộng thêm vào khổ giới hạn đã được quy định.

Khổ giới hạn đứng của các giá đỡ biển báo và các cầu vượt cho người đi bộ phải lớn hơn khổ giới hạn kết cấu của đường 300mm, và khổ giới hạn đứng từ mặt đường đến thanh giằng ngang ở phía trên của kết cấu dàn chạy dưới không được nhỏ hơn 5300mm.

3.3.3  Khổ giới hạn ngang của đường bộ

Chiều rộng cầu không được nhỏ hơn chiều rộng của đoạn đường đầu cầu bao gồm cả lề hoặc bó vỉa, rãnh nước và đường người đi.

Khổ giới hạn ngang dưới cầu cần thỏa mãn các yêu cầu của Điều 3.2.2.1.

Không một vật thể nào ở trên hoặc ở dưới cầu, trừ rào chắn, được đặt cách mép của làn xe một khoảng cách dưới 1200mm. Mặt trong của rào chắn không được đặt cách mặt của vật thể đó hoặc mép của làn xe dưới 600mm.

3.3.4  Cầu vượt đường sắt

Các kết cấu được thiết kế để vượt đường sắt phải phù hợp với các quy định được thiết lập đảm bảo hoạt động bình thường của đường sắt. Các kết cấu này phải phù hợp với khổ giới hạn được quy định ở các Hình 1 và 2, trừ khi có chỉ định khác.
(Mời xem tiếp trong file tải về)