Thiết kế mố trụ chữ U bê tông cốt thép có chiều cao mố H=5m,kết cấu nhịp L=30m,h=1.7m

Bộ môn Cầu Hầm Thiết kế môn học Mố Trụ cầu
Thiết kế môn học mố trụ cầu

I / Số liệu thiết kế :
Thiết kế mố U BTCT
Chiều cao mố : H = 5 m
Kết cấu nhịp : L = 30 m h = 1.7 m
Khổ cầu K9 + 2*1.5 m
Tải trọng : H30, XB 80 , Ngời 300 kg/m
2
Kích thớc gối cầu (mm): (Gối cao su)
Gối cố định 310 x 460 x 56
Gối di động 410 x 460 x 80
Móng trên nền thiên nhiên, cờng độ tính toán đất nền R = 5 kg/cm
2
Mố cầu đặt ở nơi khô cạn không bị ảnh hởng của mực nớc
Nội dung tính toán:
Bản tính gồm :
Tính mặt cắt đỉnh móng
Tính mặt cắt đáy móng
Tính các bộ phận mố (tờng thân, tờng cánh) trụ (mũ trụ), đá kê gối
II./ Tính toán
1/. Cấu tạo , kích thớc chung của mố cầu .
Sơ đồ mặt cắt ngang kết cấu nhịp
Xác định kích thớc tờng đỉnh
Chiều cao tờng đỉnh
h
1
= h
dầm
+ h

gối
+ h
đá kê gối
h
1
= 170 + 8 + 20 = 198 cm
Chiều dày tờng đỉnh: b
1
= 50 cm
Đậu Minh Đức Lớp Cầu HầmA -K39
1
Bộ môn Cầu Hầm Thiết kế môn học Mố Trụ cầu
chiều dài tờng đỉnh (theo phơng ngang cầu): lấy bằng bề rộng cầu bằng 11.8m
Chiều dày tờng thân (theo dọc cầu) b
2
= 1.5 m
Chiều dày tờng cánh: l
c
= s + n*H
Độ ngập : do chiều cao mố H = 5 m nên chọn s = 65 cm, n = 1
Vậy l
c
= 65 + 1*500 = 565 cm
Mố U BTCT dùng bê tông mác 300 đổ tại chỗ , móng cọc BTCT
Các kích thớc của mố cầu đợc thể hiện nh trong hình vẽ .
2.Tính toán tải trọng tác dụng lên mố .
2.1.Các loại tải trọng tác dụng lên mố.
Mố cấu đặt ở nơi khô cạn, không bị ảnh hởng của mực nứơc do đó nó chịu tác
dụng của các loại tải trong :
Đậu Minh Đức Lớp Cầu HầmA -K39

2
ống nmhwạ thoát nớc
6 cọc khoan nhồi
ỉ1,5m ; L=20m
Hình 4.1: Cấu tạo mố cầu
Bộ môn Cầu Hầm Thiết kế môn học Mố Trụ cầu
1 Trọng lợng bản thân mố
2 Phản lực thẳng đứng do trọng lợng kết cấu nhịp
3 Phản lực thẳng đứng do hoạt tải đứng trên kết cấu nhịp
4 Lực hãm dọc cầu
5 Ma sát gối cầu
6
áp lực của đất sau mố
7
Phản lực truyền xuống từ bản quá độ
Mô U bê tông cốt thép cần tính toán các bộ phận sau: mặt cắt tờng đỉnh (I-I) ,
mặt cắt tờng thân (II-II) và mặt cắt tờng cánh (III-III), mặt cắt đáy bệ
móng(IV-IV) các giá trị tải trọng của các mặt cắt đợc ghi theo chỉ số mặt cắt .
ở đây theo yêu cầu của đề ra ,chỉ tính toán đối với 2 mặt cắt :Mặt cắt đỉnh móng
và mặt cắt đáy móng
2.2.Tính toán tải trọng .
Các tải trọng tính toán dới đây là lực dọc và lực ngang , còn mômen đối với các
mặt cắt sẽ đợc thể hiện trong bảng tổng hợp.
2.2.1.Trọng lợng bản thân mố ,
Bao gồm tờng đỉnh , tờng cánh , tờng thân và bệ mố
TT Bộ phận G
tc
(T) G
tt
(T)

1 Tờng đỉnh 4.33 4.76
2 Tờng cánh(2 cánh) 69.65 76.615
3 Tờng thân 239.4 263.34
4 Bệ mố 455 500.5
2.2.2.Phản lực thẳng đứng do trọng lợng kết cấu nhịp .
Xây dựng đờng ảnh hởng phản lực gối trên mố do tải trọng P=1 di chuyển trên
kết cấu nhịp gây ra ( Hình vẽ ) :
Từ đó tính đợc diện tích phần ĐAH :
= 16.2
+Phản lực do tĩnh tải dầm :
R
dầm
tc
= 354.7 T ; R
dầm
tt
= 390.17 T
Đậu Minh Đức Lớp Cầu HầmA -K39
3
Bộ môn Cầu Hầm Thiết kế môn học Mố Trụ cầu
+Phản lực do tĩnh tải giai đoạn II :
g
II
tc
* = 3.024*16.2 = R
gđ2
tc
= 48.99 T
R
gđ2

tt
= g
II
tt
* = 4.29*16.2 = 69.5 T
2.2.3.Phản lực thẳng đứng do hoạt tải chạy kết cấu nhịp .
Xét cho 2 tổ hợp hoạt tải : 1_H30+Ngời ; 2_ XB80
Các hệ số tính toán nh đã nêu
+Tổ hợp 1 : Xếp 2 làn H30 và 2 đoàn ngời :
R
h
= R
H
+ R
ng
R
H
tc
= 2* q
tđ
* * l
tt
/2 * (1 +à)
: Hệ số làn xe, với cầu có 2 làn xe = 0.9
q
tđ
: Tải trọng rải đều tơng đơng
= 0
l
tt

= 32,4 => q
tđ
= 2.451 T/m
1 +à = 1.3 khi l <= 5 m
1 +à = 1 khi l = 45 m
với l
tt
= 32.4 m nội suy ta đợc 1 +à =1.095
=> R
H
tc
= 2* 2.451* 0.9* 1.095 * 32.4/2 = 78.261 T
R
H
tt
= R
H
tc
* 1.4 = 109.565 T
R
ng
tc
= q
ng
* l
tt
/2 = 0.3* 32.4/2 = 4.86 T
R
ng
tt

= R
ng
tc
* 1.4 = 6.804 T
Vậy R
h
tc
= R
H
tc
+ R
ng
tc
= 78.261 + 4.86 = 83.121 T
R
h
tt
= R
H
tt
+ R
ng
tt
=109.565 + 6.804 = 116.369 T
+Tổ hợp 2 : Xếp 1 xe XB80 :
= 0
l
tt
= 32.4 => q
tđ

= 4.661 T/m
R
XB
tc
= q
tđ
* l
tt
/2 = 4.661 * 32.4/2 =75.508 T
R
XB
tt
= R
XB
tc
* 1.1 = 83.06 T
So sánh: Trong 2 giá trị phản lực gối R do ôtô H
30
+ Ngời và R do xe XB 80
gây ra ta dùng giá trị lớn nhất để tính toán
Vậy R
h
tc
= 83.121 T ; R
h
tt
=116.369 T
2.2.4. Lực hãm dọc cầu .
Đậu Minh Đức Lớp Cầu HầmA -K39
4

Bộ môn Cầu Hầm Thiết kế môn học Mố Trụ cầu
Lực hãm dọc cầu là lực tập trung đặt tại cao độ mặt xe chạy. Với đờng ảnh hởng
phản lực gối nh trên nhận thấy 25 m < < 50 m , vậy giá trị lực hãm do H30
tính nh sau: H
H
tc
= 0.6*P = 0.6*30 = 18 T. Hệ số n = 1.1 ( hoặc 0.9)
2.2.5.Lực ma sát gối cầu .
Lực ma sát ở gối cầu gây ra do chuyển vị của kết cấu nhịp. Điểm đặt của lực ma
sát gối cầu là tại trung tâm khớp gối và độ lớn của nó đợc tính nh sau:
H
ma sát
tc
= f*N = 0.5*668.65 = 334.33 T
Hệ số n=1.1 ( hoặc 0.9 )
Trong đó: f - hệ số ma sát của gối cầu, với gối cao su chậu thép f = 0.05
N- phản lực tĩnh của kết cấu nhịp và hoạt tải (không xét xung kích)
N = R
đàm
tt
+ R
gđ2
tt
+ R
hoat
tt
( lấy 1+à =1) = 668.65 T
2.2.7.áp lực của đất sau mố ,
Đất đắp sau mố sử dụng đất tốt đầm chặt có
tc

= 1.8 T/m
3
.
tc
= 35
0
.
2.2.8.1.áp lực thẳng đứng .
N
đất
tc
= 1.8*2.9*11*7 = 404.94 T , hệ số n=1.2 ( hoặc 0.9 )
2.2.7.1.áp lực ngang tĩnh .
Ta coi áp lực đẩy ngang của đất phân bố theo qui luật đờng thẳng và hợp lực đẩy
ngang tính theo công thức :
E
t
tc
= 0.5*e
p
*H*B
Trong đó : e
p
áp lực mằm ngang của đất , e
p
= à*
tc
*H
à = tg
2

(45
o
-
tc
/2) = 0.271 , là hệ số áp lực ngang của đất .
H: Chiều cao tầng đất tính toán , H
2
=6.1m , H
4
= 8.1m ( Tính từ đáy
móng đến mặt trên tầng phủ mặt cầu )
B :chiều rộng tính toán mố , B=12.8m
E
2t
tc
= 81.2 T ; E
4t
tc
= 113.05 T
Cánh tay đòn đối với mặt cắt tính toán e =
3
h
Hệ số tải trọng n=1.2 ( hoặc 0.9 ) ; góc nội ma sát tính toán 30
o
( hoặc 40
o
)
2.2.7.1.áp lực ngang do hoạt tải đứng sau mố .
Đợc tính toán theo sơ đồ mố có bản quá độ .Bản quá độ làm việc nh một dầm kê
1 đầu lên vai kê tờng đỉnh , một đầu lên thanh kê ( Hình vẽ ) .

Hoạt tải trên bản quá độ đợc truyền trên diện tích Sxb .
Đậu Minh Đức Lớp Cầu HầmA -K39
5
Bộ môn Cầu Hầm Thiết kế môn học Mố Trụ cầu
S = 11.8 m là chiều rộng bản quá độ
b =
2
L
b
=
2
5
= 2.5 m (L
b
chiều dài bản quá độ).
Phần chiều dài bản quá độ, tiếp giáp với tờng trớc, không tham gia truyền lực
a = L
b
b = 5 2.5 = 2.5 m
Chiều dài lăng thể trợt giả định:
L
02
= H
2
*tg(45
0
+
2

) = 6.1*tg(45

0
-
2
35
o
) = 2.65 m > a
L
04
= H
4
*tg(45
0
+
2

) = 8.1*tg(45
0
-
2
35
o
) = 4.74 m > a
Vậy tờng thân mố và bệ mố chịu tác dụng của hoạt tải đứng trên phần b, tính theo sơ đồ 3
ở đây tính cho trờng hợp hệ số tải trọng n=1.2 , còn trờng hợp hệ số n=0.9 thì lấy
bằng 0.9/1.2=0.75 giá trị tính đợc
Chiều cao khối đất tơng đơng : h
o
tt
=
bS***1.2

Pn
tc


+ Tính với xe H30 : Trong phạm vi Sxb có thể xếp 2 trục xe H30 ( cách nhau
1.6m) , và có 3 xe theo ngang cầu => P = 72T , n = 1.4
Tính đợc : h
Ho
tt
= 1.69 m ; h
Ho
tc
= 1.45m
+ Tính với XB80 : Trong phạm vi Sxb có thể xếp 3 trục xe XB80 ( cách nhau
1.2m) => P = 60 T , n = 1.1 => h
Xo
tt
= 1.11m ; h
Xo
tc
=1.21 => h
Ho
tt
> h
Xo
tt
( Các kí hiệu trong tính toán xem hình vẽ 4.3 )
Tính áp lực tiêu chuẩn : Cho mặt cắt 2-2
Đậu Minh Đức Lớp Cầu HầmA -K39
6

L
b
h
H
2
H
4
E
0
E
B
ab
h
0

L
0
Hình 4.3 Sơ đồ tính áp
lực đất do hoạt tải
Bộ môn Cầu Hầm Thiết kế môn học Mố Trụ cầu
A
2
tc
=
)h2(HH
ah2
tc
o22
tc
o

+
=
)45.1*27.09(7.09
45.1*2.5*2
+
=0.1023
tg = -tg +
)
tg
A
1)(tg1(
2
++

= -tg(35
o
) +
)
35tg
1023.0
1)(35tg1(
o
o2
++
= 0.607
h
2
tc
=
tg

a
= 4.118 m
Hệ số áp lực ngang : à
2
tc
=
)(tg
tg
+
=
)3525.31(tg
607.0
+
=0.267
Tơng tự cho mặt cắt 4-4 :
A
4
tc
= 0.0665 ; tg = 0.577 ; h
4
tc
= 4.33 ; à
4
tc
= 0.269
Tính áp lực tính toán :
A
2
tt
=

)h2(HH
ah2
o22
tt
2
+
=
1.69)*27.09(7.09
1.69*2.5*2
+
=0.1138
tg = -tg +
)
tg
A
1)(tg1(
2
++

= -tg(35
o
) +
)
35tg
1138.0
1)(35tg1(
o
o2
++
= 0.616

h
2
tt
= 4.058 m ; à
2
tt
= 0.266
A
4
tt
= 0.0745 ; tg = 0.583 ; h
2
tt
= 4.288 ; à
4
tt
= 0.269
Khi đó trị số áp lực đất đất do hoạt tải trên lăng thể trợt tính nh sau.
E
B
= *h
0
*(H

- h)*à*S

Cánh tay đòn : e
B
= 0.5(H-h)
Ta đợc kết quả trong bảng dới :

Mặt cắt tính E
B
tc
(T) e
B
tc
(m) E
B
1,2
(T) e
B
1,2
(m) E
B
0,9
=0.75 E
B
1,2
(T) e
B
0,9
(m)
2-2 22.78 1.486 32.4 1.516 24.3 1.516
4-4 36.76 2.38 51.87 2.401 38.9 2.401
2.2.8.Phản lực gối do trọng lợng bản thân và hoạt tải đứng trên bản quá độ
- Do trọng lợng bản thân bản:
R
B-b
= 0.5*0.3*11*5*2.5 = 20.625 T
- Do H30 đứng trên bản : R

B-H30
= 24 T
- Do XB 80 đứng trên bản : R
B-XB80
= 30 T
2.3.Tổ hợp tải trọng .
Đậu Minh Đức Lớp Cầu HầmA -K39
7
R
A
R
B
Bộ môn Cầu Hầm Thiết kế môn học Mố Trụ cầu
Các tải trọng lần lợt đợc tổ hợp cho các mặt cắt nh đã nêu . Kết quả đợc tổng
hợp trong các bảng từ 4.1 đến 4.4 sau :
Bảng 4.1 Các tổ hợp tải trọng tính cho mặt cắt 1-1
Tổ
hợp Tải trọng
Tải trọng tiêu chuẩn Tải trọng tính toán
N (T) H (T) M(Tm) N (T) H(T) M(Tm)
Tổ
Tờng đỉnh
4.33 4.76
hợp
Đất đắp sau mố
29.97 31.97 35.96 38.364

Bản quá độ
20.625 -5.1563 22.6875 -5.672
I

H30 trên lăng thể trợt
24 -6 33.6 -8.4

Tổng cộng
48.955 29.97 20.814 61.0475 35.96 24.292
Tổ
Tờng đỉnh 4.33 4.76
hợp
Đất đắp sau mố 29.97 31.97 35.96 38.364
II
Bản quá độ 20.625 -5.1563 22.6875 -5.672

XB80 trên lăng thể trợt
30 -7.5 33 -8.25
Tổng cộng 54.955 29.97 19.314 60.4475 35.96 24.442
Bảng 4.2 Các tổ hợp tải trọng tính cho mặt cắt 2-2
Tổ
hợp
Tải trọng Tải trọng tiêu chuẩn Tải trọng tính toán
N (T) H (T) M(Tm) N (T) H(T) M(Tm)
1
2
3 4 5 6 7

Tờng đỉnh
4.33 -3.464 4.76 -3.808

Tờng thân
239.4 263.34
Tổ

Tờng cánh
69.65 -222.88 76.615 -245.2
hợp
Tĩnh tải kết cấu nhịp
409.59 102.4 473.9 118.48
chính
Hoạt tải kết cấu nhịp
148.35 37.088 207.7 51.925

áp lực tĩnh đất sau mố
147.12 347.2 176.54 416.64
1
2
3 4 5 6 7 8

áp lực đất do hoạt tải
22.78 33.851 32.4 49.118

Hoạt tải trên lăng thể trợt
30 -31.5 33 -34.65

Bản quá độ
20.625 -21.656 22.688 -23.82

Tổng cộng
921.95 169.9 241.04 1082 208.94 328.71
Đậu Minh Đức Lớp Cầu HầmA -K39
8
Bộ môn Cầu Hầm Thiết kế môn học Mố Trụ cầu

Tờng đỉnh 4.33 -3.464 4.76 -3.808

Tờng thân 239.4 263.34

Tờng cánh 69.65 -222.88 76.615 -245.2

Tĩnh tải kết cấu nhịp 409.59 102.4 473.9 118.48
Tổ
Hoạt tải kết cấu nhịp 148.35 37.088 207.7 51.925
hợp
áp lực tĩnh đất sau mố 147.12 347.2 176.54 416.64
phụ
áp lực đất do hoạt tải 22.78 33.851 32.4 49.118
I
Hoạt tải trên lăng thể trợt 30 -31.5 33 -34.65

Bản quá độ 20.625 -21.656 22.688 -23.82

Lực hãm hớng ra phía sông 27 191.43 29.7 210.57

Tổng cộng 921.95 196.9 432.47 1082 238.64 539.29

Tờng đỉnh 4.33 -3.464 4.76 -3.808

Tờng thân 239.4 263.34

Tờng cánh 69.65 -222.88 76.615 -245.2
Tổ
Tĩnh tải kết cấu nhịp 409.59 102.4 473.9 118.48
hợp

Hoạt tải kết cấu nhịp 148.35 37.088 207.7 51.925
phụ
áp lực tĩnh đất sau mố 147.12 347.2 132.41 312.48
II
áp lực đất do hoạt tải 22.78 33.851 24.3 36.839

Hoạt tải trên lăng thể trợt 30 -31.5 33 -34.65

Bản quá độ 20.625 -21.656 22.688 -23.82

Lực hãm hớng vào mố 27 -191.43 29.7 -210.6

Tổng cộng 921.95 196.9 49.609 1082 186.41 1.7008

Tờng đỉnh 4.33 -3.464 4.76 -3.808

Tờng thân 239.4 263.34
Tổ
Tờng cánh 69.65 -222.88 76.615 -245.2
hợp
Tĩnh tải kết cấu nhịp 409.59 102.4 473.9 118.48
phụ
Hoạt tải kết cấu nhịp 148.35 37.088 207.7 51.925
III
áp lực tĩnh đất sau mố 147.12 347.2 176.54 416.64

áp lực đất do hoạt tải 22.78 33.851 32.4 49.118
Đậu Minh Đức Lớp Cầu HầmA -K39
9
Bộ môn Cầu Hầm Thiết kế môn học Mố Trụ cầu

1
2 3 4 5 6 7 8

Hoạt tải trên lăng thể trợt 30 -31.5 33 -34.65

Bản quá độ 20.625 -21.656 22.688 -23.82

Lực ma sát về phía sông 31.08 186.48 34.188 205.13

Tổng cộng 921.95 200.98 427.52 1082 243.13 533.84

Tờng đỉnh 4.33 -3.464 4.76 -3.808

Tờng thân 239.4 263.34

Tờng cánh 69.65 -222.88 76.615 -245.2

Tĩnh tải kết cấu nhịp 409.59 102.4 473.9 118.48
Tổ
Hoạt tải kết cấu nhịp 148.35 37.088 207.7 51.925
hợp
áp lực tĩnh đất sau mố 147.12 347.2 132.41 312.48
phụ
áp lực đất do hoạt tải 22.78 33.851 24.3 36.839
IV
Hoạt tải trên lăng thể trợt 30 -31.5 33 -34.65

Bản quá độ 20.625 -21.656 22.688 -23.82

Lực ma sát vào mố 31.08 -186.48 34.188 -205.1

Tổng cộng 921.95 200.98 54.559 1082 190.9 7.1458
Bảng 4.3 Các tổ hợp tải trọng tính cho mặt cắt 3-3
Tải trọng Tải trọng tiêu chuẩn Tải trọng tính toán
N (T) H (T) M(Tm) N (T) H(T) M(Tm)

Tờng cánh
34.825 38.31

Đất đắp sau mố
48.75 156.14 58.55 187.37

Tổng cộng
34.825 48.75 156.14 38.31 58.55 187.37
Bảng 4.4 Các tổ hợp tải trọng tính cho mặt cắt 4-4
Tổ
hợp
Tải trọng Tải trọng tiêu chuẩn Tải trọng tính toán
N (T) H (T) M(Tm) N (T) H(T) M(Tm)
1
2
3 4 5 6 7 8
Tổ
Tờng đỉnh
4.33 -1.5155 4.76 -1.666
hợp
Tờng thân
239.4 107.73 263.34 118.5
chính
Tờng cánh

69.65 -206.72 76.615 -227.4
Bệ mố
455 500.5
Đậu Minh Đức Lớp Cầu HầmA -K39
10
Bộ môn Cầu Hầm Thiết kế môn học Mố Trụ cầu
Tĩnh tải kết cấu nhịp
409.59 1105.89 473.9 1279.5
1
2
3 4 5 6 7 8

Hoạt tải kết cấu nhịp
148.35 400.545 207.7 571.18

áp lực tĩnh đất sau mố
241.84 1099.16 290.21 1319

áp lực đất do hoạt tải
36.76 87.4888 51.87 124.54

Trọng lợng đất sau mố
404.94 -242.96 445.43 -267.3

Hoạt tải trên lăng thể trợt
30 -18 33 -19.8

Bản quá độ
20.625 -12.375 22.688 -13.61

Tổng cộng
1781.9 278.6 2319.24 2027.9 342.08 2883

Tờng đỉnh 4.33 -1.5155 4.76 -1.666

Tờng thân 239.4 107.73 263.34 118.5
Tổ
Tờng cánh 69.65 -206.72 76.615 -227.4

Bệ mố 455 500.5
hợp
Tĩnh tải kết cấu nhịp 409.59 1105.89 473.9 1279.5
phụ
Hoạt tải kết cấu nhịp 148.35 400.545 207.7 571.18
I
áp lực tĩnh đất sau mố 241.84 1099.16 290.21 1319

áp lực đất do hoạt tải 36.76 87.4888 51.87 124.54

Trọng lợng đất sau mố 404.94 -242.96 445.43 -267.3

Hoạt tải trên lăng thể trợt 30 -18 33 -19.8

Bản quá độ 20.625 -12.375 22.688 -13.61

Lực hãm hớng ra phía sông 27 245.43 29.7 269.97

Tổng cộng 1781.9 305.6 2564.67 2027.9 371.78 3153

Tờng đỉnh 4.33 -1.5155 4.76 -1.666

Tổ
Tờng thân 239.4 107.73 263.34 118.5
hợp
Tờng cánh 69.65 -206.72 76.615 -227.4

Bệ mố 455 500.5
phụ
Tĩnh tải kết cấu nhịp 409.59 1105.89 473.9 1279.5
II
Hoạt tải kết cấu nhịp 148.35 400.545 207.7 571.18

áp lực tĩnh đất sau mố 241.84 1099.16 217.66 513.67

áp lực đất do hoạt tải 36.76 87.4888 24.3 36.839

Trọng lợng đất sau mố 404.94 -242.96 445.43 -267.3

Hoạt tải trên lăng thể trợt 30 -18 33 -19.8

Bản quá độ 20.625 -12.375 22.688 -13.61

Lực hãm hớng vào mố 27 -245.43 29.7 -270

Tổng cộng
1781.9 305.6 2073.81 2027.9 271.66 1720
1
2 3 4 5 6 7 8
Tờng đỉnh 4.33 -1.5155 4.76 -1.666

Tờng thân 239.4 107.73 263.34 118.5

Đậu Minh Đức Lớp Cầu HầmA -K39
11
Bộ môn Cầu Hầm Thiết kế môn học Mố Trụ cầu

Tờng cánh 69.65 -206.72 76.615 -227.4

Bệ mố 455 500.5

Tĩnh tải kết cấu nhịp 409.59 1105.89 473.9 1279.5
Tổ
Hoạt tải kết cấu nhịp 148.35 400.545 207.7 571.18
hợp
áp lực tĩnh đất sau mố 241.84 1099.16 290.21 1319
phụ
áp lực đất do hoạt tải 36.76 87.4888 51.87 124.54

Trọng lợng đất sau mố 404.94 -242.96 445.43 -267.3
III
Hoạt tải trên lăng thể trợt 30 -18 33 -19.8

Bản quá độ 20.625 -12.375 22.688 -13.61

Lực ma sát về phía sông 31.08 124.32 34.188 136.75

Tổng cộng 1781.9 309.68 2443.56 2027.9 376.27 3019.8

Tờng đỉnh 4.33 -1.5155 4.76 -1.666

Tờng thân 239.4 107.73 263.34 118.5
Tổ

Tờng cánh 69.65 -206.72 76.615 -227.4

Bệ mố 455 500.5
hợp
Tĩnh tải kết cấu nhịp 409.59 1105.89 473.9 1279.5
phụ
Hoạt tải kết cấu nhịp 148.35 400.545 207.7 571.18
IV
áp lực tĩnh đất sau mố 241.84 1099.16 217.66 513.67

áp lực đất do hoạt tải 36.76 87.4888 24.3 36.839

Trọng lợng đất sau mố 404.94 -242.96 445.43 -267.3

Hoạt tải trên lăng thể trợt 30 -18 33 -19.8

Bản quá độ 20.625 -12.375 22.688 -13.61

Lực ma sát vào mố 31.08 -124.32 34.188 -136.8

Tổng cộng 1781.9 309.68 2194.92 2027.9 276.14 1853.2
Bảng 4.5 Tổng hợp kết quả
Mặt cắt
N
tc
(T) H
tc
(T) M
tc
(Tm) N

tt
(T) H
tt
(T) M
tt
(Tm)
I-I
54.955 29.97 31.97 61.0475 35.96 38.364
II-II
921.95 200.98 432.47 1082 243.13 539.29
III-III
34.825 48.75 156.14 38.31 58.55 187.37
IV-IV
1782 309.7 2564.7 2028 376.3 3153
3.Tính duyệt các mặt cắt mố .
3.1.Tính duyệt theo trạng thái giới hạn 1 về cờng độ.
3.1.1.Mặt cắt I-I ( Tờng đỉnh)
Tính cho 1 m dài mặt cắt theo phơng ngang cầu
Các giá trị nội lực cho 1m dài mặt cắt :
N
tt
= 5.08 T
H
tt
= 3 T
M
tt
= 3.197 Tm
Đậu Minh Đức Lớp Cầu HầmA -K39
12

Bộ môn Cầu Hầm Thiết kế môn học Mố Trụ cầu
Nhận thấy e
0
=
tt
tt
N
M
=
629.0
08.5
197.3
=


800
L
o
=
800
3.2*2
= 0.0008 m < e
0
L
0
=2* 3.2 m với l là chiều cao tờng đỉnh cần tính duyệt
Vậy cấu kiện chịu nén lệch tâm => điều kiện tính duyệt là:
N
tt
*e m

2
'*R
u
*b*x*(h
0
0.5*x) + R
a
*F
a
*(h
0
a) (*)
Bố trí cốt thép theo cấu tạo nh hình vẽ, bớc cốt thép 20 cm. Bê tông sử dụng
#300 có R
u
= 140 kG/cm
2

Chiều cao có hiệu của tiết diện h
0
= h a = 50 5 = 45 cm
Chiều cao vùng bê tông chịu nén xác định theo công thức:
x =
b*R
'F'*RF*RN
u
aaaa
tt
+

=
100*140
655.5*2400055.10*24005080 +
= 1.117 cm
x = 1.117 cm < a = 5 cm => không tính đến cốt thép chịu nén
Khi đó x đợc xác định lại theo công thức:
x =
b*R
F*RN
u
aa
tt
+
=
100*140
055.10*24005080 +
= 2.087 cm
Độ lệch tâm của lực N
tt
so với trọng tâm cốt thép chịu kéo:
e = e
0
+ 0.5h- a = 0.629 +
2
50
- 5 = 20.629 cm
N
tt
*e = 5080*20.87 = 105997.83 KG.cm
Đậu Minh Đức Lớp Cầu HầmA -K39

13
12
16
m
n
h
iI
5
5
320
Bộ môn Cầu Hầm Thiết kế môn học Mố Trụ cầu
Hệ số điều kiện làm việc của tiết diện: m
2
' = 1 0.2*
N

N
=
o
N
h
x
và x
N
=
b*R
N
u
tt
=

100*140
5080
= 0.363 cm
=> m
2
' = 1 0.2*
45
363.0
= 0.9985
Vế phải của (*) khi không xét cốt thép chịu nén là:
m
2
'*R
u
*b*x*(h
0
0.5*x) = 0.9985*140*100*2.065*(450.5*2.065)
= 1269193.77 KG.cm
Ta có: 1269193.77 KG.cm > 105997.83 KG.cm => Đạt yêu cầu
3.1.1.Mặt cắt III-III ( Tờng cánh)
Thực tế tờng cánh làm việc nh bản hai cạnh một phía ngàm vào tờng trớc và tờng
đỉnh, phía kia ngàm vào bệ móng nhng trong tính toán để cho đơn giản nhng vẫn
đảm bảo an toàn cho mố cho phép tính theo từng phơng riêng biệt và xem lực
thẳng đứng phân bố đều theo chiều dài ngàm , còn lực ngang và mômen do áp lực
đất do mặt cắt tiếp giáp với bệ chịu .Ta tính duyệt cho mặt cắt này
Nội lực tính toán mặt cắt cho mỗi mét dài mặt cắt của mỗi tờng :
N
tt
= 3.793 T ; H
tt

= 10.84 T ; M
tt
= 34.7 Tm .
Dự định bố trí cốt thép loại 16 , bớc 20cm .
Tờng chịu nén uốn đồng thời, công thức tính duyệt:

b
=
td
F
N
+
td
W
M
R
n
= 135 KG/cm
2
F
tđ
= b*h - F
a
+
b
a
E
E
*F
a

= 100*50 10*2.01 +
5
6
10*15.3
10*1.2
10*2.01 = 5113.9 cm
2
J
tđ
=
12
h*b
3
- F
a
*y
a
2
+
b
a
E
E
*F
a
*y
a
2

=

12
50*100
3
-20.1*20
2
+ 6.66*20.1*20
2

= 1087173.1 cm
4

W
tđ
=
y
J
td
=
25
10871731
= 43487 cm
3

=
9.5113
3793
+
43487
3470000
= 80.5 kG/cm

2
< R
n
= 135 kG/cm
2
=> Đạt yêu cầu
3.1.3.Mặt cắt II-II ( Thân trụ)
3.1.3.1.Tính duyệt theo tổ hợp tải trọng chính .
Tính duyệt cho toàn bộ mặt cắt II-II , các giá trị tải trọng dùng cho tính toán :
N
tt
= 1082 T ; H
tt
= 208.94 T ; M
tt
= 328.71 Tm
Đậu Minh Đức Lớp Cầu HầmA -K39
14
Bộ môn Cầu Hầm Thiết kế môn học Mố Trụ cầu
Nhận thấy e
0
=
tt
tt
N
M
=
1082
71.328
= 0.304 m >

800
L
o
= = 0.0175 m
L
0
=2*l = 2*7 m/ với l là chiều cao tờng trớc cần tính duyệt
Vậy cấu kiện chịu nén lệch tâm => điều kiện tính duyệt là:
N
tt
*e m
2
'*R
u
*b*x*(h
0
0.5*x) + R
a
*F
a
*(h
0
a) (*)
Bố trí cốt thép nh trong bản vẽ cấu tạo mố ( bản vẽ 08 ) , sơ bộ nh sau : Lới phía
sông dùng loại thép CT5 18 , còn lới phía trong đùng loại thép CT525 , cả 2
lới đều có bớc 20cm , mỗi lới có 60 thanh theo phơng thẳng đứng .
Chiều cao có hiệu của tiết diện h
0
= h a = 210 5 = 205 cm
Chiều cao vùng bê tông chịu nén xác định theo công thức:

x =
b*R
'F'*RF*RN
u
aaaa
tt
+

=
1200*140
152.604*2400294.375*24001082000 +
= 8.466 cm
x = 8.466 cm > a = 5 cm => Xét đến cốt thép chịu nén F
a

Độ lệch tâm của lực N
tt
so với trọng tâm cốt thép chịu kéo:
e = e
o
+0.5h- a = 30.4+ 0.5*210- 5 = 130.4 cm
N
tt
*e = 1082000*130.4 = 141092800 kG.cm = 1411 T.m
Hệ số điều kiện làm việc của tiết diện: m
2
' = 1 0.2*
N

N

=
o
N
h
x
và x
N
=
b*R
N
u
tt
=
1200*140
1082000
= 6.44 cm
=> m
2
' = 1 0.2*
205
44.6
= 0.9937
Vế phải của (*) khi xét cốt thép chịu nén là:
m
2
'*R
u
*b*x*(h
0
0.5*x) + R

a
*F
a
*(h
0
a) =
= 0.9937*140*1200*8.47*(205 0.5*8.47) + 2400*152.604*(205 5)
= 3.571*10
8
kG.cm = 3571 T.m
Đậu Minh Đức Lớp Cầu HầmA -K39
15
m
II Ii
n
Bộ môn Cầu Hầm Thiết kế môn học Mố Trụ cầu
Ta có: 3571 T.m > 1411 T.m => Đạt yêu cầu
3.1.3.2.Tính duyệt theo tổ hợp tải trọng phụ .
Tải trọng dùng cho tính duyệt là :
N
tt
= 1082 T ; H
tt
= 243.13 T ; M
tt
= 539.29 Tm
Tính duyệt hoàn tòa tơng tự nh đối với tổ hợp tải trọng chính , với các đặc trng
hình học của mặt cắt nh trên .
Ta tính đợc e
o

= 0.4984 m => cấu kiện chịu nén lệch tâm
e= 149.84 cm =>N
tt
*e = 1082000*149.84 = 162126880 kG.cm = 1621.3 T.m
m
2
'*R
u
*b*x*(h
0
0.5*x) + R
a
*F
a
*(h
0
a) = 3571 Tm => Đạt yêu cầu
3.2.Tính duyệt theo trạng thái giới hạn II về độ mở rộng vết nứt .
Tính duyệt theo nội lực tiêu chuẩn .
3.2.1.Mặt cắt I-I .
N
tc
= 4.78 T ; H
tc
= 2.5 T ; M
tc
= 2.66Tm
Mố sử dụng cốt thép có gờ nên độ mở rộng vết nứt tính theo công thức
a
n

= 3*
a
a
E

*
2
*
r
R
< [a
n
]

2
= 0.5
R
r
: bán kính ảnh hởng của cốt thép
R
r
=

ii
r
d*n*
F
=
6.1*5*1
1460

= 182.5 cm
Trong đó:
F
r
là diện tích vùng ảnh hởng và n
i
là số thanh cốt thép có đờng kính d
i
= 1 hệ số xét đến sự bố trí cốt thép trong bó ứng với trờng hợp cốt thép
bố trí rời từng thanh.
E
a
: Môdul đàn hồi của cốt thép, thép A-II E
a
= 2.1*10
6
kg/cm
2
.

a
: ứng súât trong cốt thép dọc chịu kéo
Tiết diện chịu nén lệch tâm nên
a
xác định theo công thức:

a
=
Z*F
)eZ(*N

a

=
968.43*055.10
)629.20968.43(*4780
= 252.343 kg/cm
2
.
Z = h
0
-
2
x
= 45 - 0.5*2.065 = 43.968 cm , chiều cao có hiệu của tiết diện
Đậu Minh Đức Lớp Cầu HầmA -K39
16
F
r
100
16
a + 6d
Bộ môn Cầu Hầm Thiết kế môn học Mố Trụ cầu
x =
b*R
)F*RN
u
aa
tc
+
=

100*140
055.10*24004780 +
= 2.065 cm (Chiều cao vùng bê tông chịu
nén )
e =20.629 độ lệch tâm của lực N so với trọng tâm cốt thép chịu kéo
Vậy a
n
= 3*
6
10*1.2
343.252
*0.5*
5.182
= 0.0024 cm < [a
n
] = 0.02 cm
=> Đạt yêu cầu.
3.2.1.Mặt cắt III-III .
N
tc
= 3.448 T ; H
tc
= 9.03 T ; M
tc
= 28.91 Tm
Tính duyệt tơng tự nh mặt cắt I-I , cốt thép dùng 16 , bớc 20cm .
3.2.2.Mặt cắt II-II .
N
tc
= 921.95 T ; H

tc
= 200.98 T ; ; M
tc
= 432.47 Tm
Tính duyệt với tổ hợp tải trọng phụ và tính cho cả mặt cắt .
a
n
= 3*3*
a
a
E

*
2
*
r
R
< [a
n
]
R
r
=

ii
r
d*n*
F
=
5.2*60*1

24000
= 160 cm

a
=
Z*F
)eZ(*N
a

= 609.07 KG/cm
2
a
n
= 3*
6
10*1.2
07.609
*0.5*
160
= 0.0055 cm < [a
n
] =0.02cm
=> Đạt yêu cầu.
Đậu Minh Đức Lớp Cầu HầmA -K39
17
Bộ môn Cầu Hầm Thiết kế môn học Mố Trụ cầu
4.Tính toán móng cọc ( Mặt cắt IV-IV)
4.1.Tính toán sơ bộ số cọc trong móng .
4.1.1.Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền .
Mố sử dụng cọc khoan nhồi 1.5 m khoan sâu 20 m tới lớp cát hạt vừa .

Công thức chung để xác định sức chịu tải của cọc nh sau:
N
gh
=k m
2
*[U*
i
*l
i
*f
i
tc
+ m
R
*F*R
tc
]
Trong đó:
+ k=0.7 là hệ số đồng nhất .
+ m
2
= 1 là hệ số điều kiện làm việc ứng với trờng hợp móng cọc khoan
không mở đáy.
+ m
R
là hệ số điều kiện chịu lực của đất nền dới chân cọc, cọc không mở đáy
m
R
= 1
+ U là chu vi cọc , U = 4.71m.

+ F là diện tích tiết diện ngang chân cọc , F=1.77m
2
.
+
i
hệ số phụ thuộc biện pháp tạo lỗ cọc. Khoan cọc có nớc trong lỗ khoan

i
= 0.6
+ f
i
tc
và l
i
là sức kháng tính toán của lớp đất có chiều dày l
i
ở mặt bên thân
cọc ( tra cho cọc khoan ), cọc đi qua 4 lớp đất , ta có :
l
1
= 9.875 m, đất sét pha cát độ sệt 0.4 =>f
1
tc
= 1.0T/m
2
l
2
= 7.8 m , đất cát pha sét độ sệt 0.2 => f
2
tc

= 3.2T/m
2
l
3
= 2.325 m , đất cát hạt vừa => f
3
tc
= 4.25 T/m
2
+ R
tc
là sức kháng tiêu chuẩn của đất nền dới mũi cọc , chiều sâu trụng bình
lớp đất 22.275m với đất cát hạt vừa trạng thái chặt nên R
tc
= 618.15 T/m
2
.
Vậy ta có : N
gh
= 913.3 T
4.1.2.Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu .
P
VL
= m
2
* (R
n
.F
b
+ R

t
.F
t
)
m
2
= 1 là hệ số điều kiện làm việc .
R
n
cờng độ chịu nén tính toán của bê tông R
n
= 115 KG/cm
2
= 1150T/m
2
Bố trí cốt thép cọc nh bản vẽ cọc khoan nhồi , bố trí 24 thanh 32 .
=> F
t
= 192.92 cm
2
, R
t
= 2400KG/cm
2
Vậy P
VL
= 2498.51 T > N
gh
P
vl

=1150*1.77 = 2035.5 T > N
gh
4.1.3.Chọn số cọc bố trí .
Đậu Minh Đức Lớp Cầu HầmA -K39
18
Bộ môn Cầu Hầm Thiết kế môn học Mố Trụ cầu
Số lợng cọc D = 1.5m trong móng xác định gần đúng theo công thức:
n = 1.5*
gh
tt
N
N
; N
tt
= 2027.9 T , N
gh
= 913.3 T
=> n= 3.4 .
Chọn 6 cọc và bố trí nh hình vẽ bên
4.2.Tính toán móng cọc .
4.2.1. Xác định sơ đồ tính móng
Móng cọc có thể tính theo sơ đồ móng cọc bệ cao hay bệ thấp tùy thuộc vào cao
độ đáy móng trong đất .
Tổ hợp tải trọng tính toán :
N
tc
(T) H
tc
(T) M
tc

(Tm) N
tt
(T) H
tt
(T) M
tt
(T)
1781.9 309.68 2194.92 2027.9 276.14 1853.2
Chiều sâu tối thiểu phải đặt móng trog đất để toàn bộ lực ngang truyền hết cho
đất là : h
min
= tg(45
o
-/2)
a
H2
Trong đó :
: là góc nội ma sát của lớp đất từ đáy bệ trở lên , đất sét pha cát =22
o
H = 309.68 T
a : là kích thớc bệ theo phơng ngang cầu ; =13m
: là trọng lợng riêng lớp đất từ đáy bệ trở lên ,đất sét pha cát =16 KN/m
3

Vậy ta tính đợc h
min
= 10.2m
Trong khi đó chiều sâu của bệ cọc trong đất là 2.275m < 10.2m => Tính toán
móng theo sơ đồ móng cọc đài cao .
4.2.2.Xác định nội lực trong các cọc .

Nội lực trong các cọc đợc xác định theo sơ đồ móng cọc bệ cao trên các cọc
thẳng đứng .
Các đặc trng của cọc :
F = 1.77m
2
; J = 0.249m
4
; E = 3.15*10
6
T/m
2
Chiều dài chịu uốn của cọc : L
M
= L
o
+ 6D = 0 + 6*1.5 = 9 m
Chiều dài chịu nén của cọc : L
N
= L = 20 m
Đậu Minh Đức Lớp Cầu HầmA -K39
19
Bộ môn Cầu Hầm Thiết kế môn học Mố Trụ cầu
Công thức xác định nội lực trong cọc thứ k :
N
k
=
k
M
N
n

1i
2
i
M
tt
x
n
FL
JL
x
LH**0.5M
n
N
+

+
+
=
; M
k
=

+
+

=
n
1i
M
N

2
i
M
M
N
M
n
FL
JL
x
)HL0.5(M
FL
JL
n2
LH*
Trong đó :
M
N
FL
JL
= 0.313
Ta có nội lực trong các hàng cọc :
Hàng 1 : ( x
k
= -2.25m) N
1
= 121.745 T ; M
1
= 177.045Tm
Hàng 2 : ( x

k
=2.25 ) N
2
= 553.922 T ; M
2
= 177.045 Tm
4.2.3.Kiểm toán móng cọc .
a_Trạng thái giới hạn thứ nhất cho cọc đơn.
Kiểm toán đất nền dới cọc đơn : Điều kiện N
max
+ N
cọc
N
gh
N
cọc
: Trọng lơng bản thân của cọc có kể đến áp lực thủy tĩnh
N
coc
= (
bt
-
nớc
)*F
cọc
*l
cọc
= (2.5-1)*1.77*20 = 53.1 T
N
gh

: Sức chịu tải của cọc tính theo đất nền , N
gh
= 913.3 T
Vậy N
max
+ N
cọc
= 607.022 T N
gh
=>Đạt yêu cầu
b_ Kiểm toán móng cọc nh móng khối qui ớc .
Theo điều kiện cờng độ .
+Xác định các kích thớc của móng khối (Sơ đồ nh tính móng trụ ) :
A = a + 2l tg(
tb
/4) ; B = b + 2l tg(
tb
/4)
-
tb
: Góc ma sát trong trung bình của các lớp đất dới đáy móng:

tb
=


h
h*
ii
=

20
325.2*388.7*25875.9*22 ++
= 25.03
0

- a,b : Khoảng cách giữa mép hai hàng cọc ngoài cùng theo phơng ngang cầu
dọc cầu , a =11 m , b = 6m
- l chiều dài cọc , l=20m
Vậy A = 14.94 m; B = 9.94 m .
+Xác định tải trọng tác dụng lên móng khối qui ớc :
- Dung trọng trung bình của các lớp đất dới đáy móng

tb
=


h
h*
ii

=
20
325.2*05.28.7*1.2875.9*95.1 ++
= 2.02 T/m
3

- Trọng lợng đất + cọc trong móng quy ớc có xét đén áp lực đẩy nổi của nớc:
Đậu Minh Đức Lớp Cầu HầmA -K39
20
Bộ môn Cầu Hầm Thiết kế môn học Mố Trụ cầu

G
đất
= (
tb
-
n
)*h*F
qu
+ n*G
cọc
= (2.02 - 1)*20*148.5 + 6*53.1= 3348 T
Tải trọng tác dụng lên đáy móng khối qui ớc :
N
tt
= N
max
+ G
đất
= 2027.9 + 3348 = 5375.9 T
M
tt
= 1853.2 Tm
+Công thức kiểm tra đáy móng khối qui ớc theo điều kiện cờng độ :

max
=
q
tt
q
tt

W
M
F
N
+
[ R ]
F
q
= 14.94*9.94 = 148.5 m
2
; W
q

= 14.94*9.94
2
/6 = 246.02 m
3
=>
max

= 43.73 T/m
2
= 4.373 KG/cm
2
[R] Cờng độ tính toán của đất nền dới chân cọc xác định theo công thức sau:
[R] = 1.2*[ R*(1 + k
1
*(A -2)) + k
2
*

tb
*(h - 3) ]
- R = 3.5 kG/cm
2
Cờng độ của đất cát hạt vừa , chặt
- k
1
= 0.1 và k
2
= 3.0 hệ số tra bảng phụ thuộc loại đất dới chân cọc
=> [R] = 1.2*[3.5*(1 + 0.1*(9.94 - 2)) + 3.0*2.02*(20 - 3)] = 131.16 KG/cm
2
Vậy
max
=>Đạt yêu cầu
Đậu Minh Đức Lớp Cầu HầmA -K39
21