Nghiên cứu ứng dụng cọc bê tông ly tâm ƯST trong xây dựng móng mố trụ cầu dầm giản đơn

Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
_______________________

ĐỀ CƢƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ
TÊN ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC BÊ TÔNG LY TÂM ỨNG
SUẤT TRƯỚC TRONG XÂY DỰNG MÓNG MỐ TRỤ CẦU
DẦM GIẢN ĐƠN TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH BÌNH ĐỊNH

Hồ Chí Minh, Tháng 10 Năm 2014

HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1
-1-


Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
_______________________

ĐỀ CƢƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ
TÊN ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC BÊ TÔNG LY TÂM ỨNG
SUẤT TRƯỚC TRONG XÂY DỰNG MÓNG MỐ TRỤ CẦU
DẦM GIẢN ĐƠN TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH BÌNH ĐỊNH
NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG
ML : CH.21. XDCH

CBHD
HV
LỚP

: PGS.TS TRẦN THẾ TRUYỀN
: HÀ NGUYỄN ANH KHOA
: XÂY DỰNG CẦU HẦM K21-1

Hồ Chí Minh, Tháng 10 Năm 2014

HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1
-2-


Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

ĐỀ CƢƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ
1. Họ và tên học viên: Hà Nguyễn Anh Khoa
Tel: 01689 964 510
Mail:
2. Ngành: KT Xây Dựng Công Trình GT
3. Lớp: Xây Dựng Cầu hầm
4. Cơ sở đào tạo:

Khoá 21-1
Trƣờng Đại học Giao thông Vận Tải cơ sở 2

5. Giáo viên hƣớng dẫn: PGS.TS Trần Thế Truyền
Tel: 0912 009 805

Mail:
Tên đề tài: " NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC LY TÂM ỨNG SUẤT TRƢỚC TRONG XÂY DỰNG
MÓNG MỐ TRỤ CẦU DẦM GIẢN ĐƠN TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH BÌNH ĐỊNH”.

Học viên thực hiện

Hà Nguyễn Anh Khoa

HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1
-3-


Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

ĐỀ CƢƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
" NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC LY TÂM ỨNG SUẤT TRƯỚC
TRONG XÂY DỰNG MÓNG MỐ TRỤ CẦU DẦM GIẢN ĐƠN TRÊN
ĐỊA BÀN TỈNH BÌNH ĐỊNH”.
I. PHẦN MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Bình Định nằm ở khu vực duyên hải Nam Trung Bộ, là 1 trong 5 tỉnh, thành
phố thuộc Vùng kinh tế trọng điểm Miền Trung, có diện tích tự nhiên là 6.039
km2, gồm 10 huyện và TP Quy Nhơn. TP Quy Nhơn đã đƣợc công nhận là đô thị
loại I trực thuộc tỉnh Bình Định theo Quyết định số 159/QĐ-TTg Ngày 25/01/2010
của Thủ tƣớng Chính phủ. Bình Định có vị trí địa kinh tế đặc biệt quan trọng trong
giao lƣu khu vực và quốc tế, nằm ở trung điểm của trục giao thông sắt, bộ Bắc Nam Việt Nam, đồng thời là cửa ngõ ra biển gần nhất và thuận lợi nhất của Tây
Nguyên, Nam Lào, Đông Bắc Campuchia và Thái Lan thông qua Quốc lộ 19 và
cảng biển quốc tế Quy Nhơn. Trên địa bàn toàn tỉnh hiện có 05 tuyến quốc lộ đang
khai thác với tổng chiều dài 300,7km, là QL 1, QL 1D, QL 19, QL 19B, QL 19C,
gồm 119 cây cầu lớn – trung bình phần lớn đƣợc xây dựng bằng bê tông cốt thép,

tải trọng thiết kế H30-XB 80, các cầu đƣợc xây dựng vĩnh cửu, còn lại là các cầu
nhỏ. Trong Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Bình Định đến năm
2020 đã đƣợc Thủ tƣớng Chính phủ phê duyệt (Quyết định số 54/2009/QĐ-TTg
ngày 14/4/2009), Bình Định đƣợc xác định sẽ trở thành tỉnh có nền công nghiệp
hiện đại và là một trong những trung tâm phát triển về kinh tế - xã hội, đóng góp
tích cực vào sự phát triển của Vùng kinh tế trọng điểm miền Trung và cả nƣớc.
Vì vậy để đáp nhu cầu phát triển vƣợt bậc của Tỉnh, hệ thống giao thông ngày
càng đƣợc nâng cấp, mở rộng, làm mới. Điều cấp thiết là phải tìm ra các hƣớng xây
dựng mới, hiện đại hơn mang lại tính hiệu quả , chi phí xây dựng giảm dẫn tới có
HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1
-4-


Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

lợi về kinh tế. Luận văn này mong muốn đƣợc góp phần nhỏ vào việc nghiên cứu
một trong những hƣớng xây dựng mới đó là “ Ứng dụng cọc bê tông ly tâm ứng
suất trƣớc trong xây dựng móng mố trụ cầu dầm giản đơn trên địa bàn tỉnh Bình
Định” . Nhằm định hƣớng cho việc sử dụng công nghệ xây dựng đƣợc kết quả tối
ƣu nhất.
Trong các công trình xây dựng sử dụng cọc bê tông cốt thép thƣờng có các
mặt hạn chế. Việc xuất hiện sớm các vết nứt trong cọc bê tông cốt thép thƣờng do
biến dạng không tƣơng thích giữa thép và bê tông. Khi cọc chịu kéo và uốn, phần
bê tông trong cọc phát sinh các vết nứt làm giảm khả năng chống ăn mòn của cọc,
từ đó làm giảm tuổi thọ của cọc, nhất là trong các môi trƣờng ăn mòn mạnh. Để
khắc phục các hạn chế của cọc bê tông cốt thép thƣờng thi ta sử dụng cọc bê tông
ly tâm ứng suất trƣớc vì có các ƣu điểm:


Bê tông đƣợc nén trƣớc ở điều kiện khai thác phần bê tông không suất hiện

ứng suất kéo (hoặc nếu có suất hiện thì giá trị nhỏ không gây nứt).



Do bê tông đƣợc ứng suất trƣớc, kết hợp với quay ly tâm đã làm cho cọc
đặc chắc chịu đƣợc tải trọng cao không nứt, tăng khảnăng chống thấm,
chống ăn mòn cốt thép, ăn mòn sulphate.



Do sửdụng bê tông và thép cƣờng độcao nên tiết diện cốt thép giảm dẫn đến
trọng lƣợng của cọc giảm. Thuận lợi cho việc vận chuyển, thi công

 Cọc bê tông ly tâm ứng suất trƣớc có độ cứng lớn hơn cọc bê tông cốt thép
thƣờng nên có thể đóng sâu vào nền đất hơn tận dụng khảnăng chịu tải của
đất nền dẫn đến sửdụng ít cọc trong một đài móng hơn. Chi phí xây dựng
móng giảm mang đến hiệu quả kinh tế.

2. Mục tiêu nghiên cứu

HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1
-5-


Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

 Tổng hợp, phân tích, so sánh đánh giá trên cơ sở khảo sát thực tế và các
kết quả nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nƣớc về bê tông ứng
lực trƣớc. Vận dụng vào cọc bê tông ly tâm ứng lực trƣớc.
 Bằng các ứng dụng công nghệ hiện đại vào cọc bê tông ly tâm ứng lực

trƣớc và điều kiện thi công thực tế để sử dụng cọc bê tông ly tâm ứng lực
trƣớc đạt hiệu quả cao.
 Thay thế cọc bê tông cốt thép thƣờng bằng cọc bê tông ly tâm ứng lực
trƣớc cho các công trình xây dựng móng mố trụ cầu tại địa bàn T. Bình
Định
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
 Tính hiệu quả của việc áp dụng công nghệ mới cọc bê tông ly tâm ứng
suất trƣớc trong xây dựng móng mố trụ cầu tại địa bàn T. Bình Định.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
 Phƣơng pháp giải tích.
 Phƣơng pháp khảo sát thực tế.
 Phƣơng pháp so sánh.
5. Kết quả cần đạt đƣợc
 Rút ra đƣợc ƣu nhƣợc điểm của công nghệ nhằm áp dụng cho từng
trƣờng hợp cụ thể trong các công trình cầu của tỉnh Bình Định.
 Đƣa ra khuyến nghị về việc áp dụng công nghệ nhằm đạt hiệu quả tối đa
về mặt kĩ thuật và kinh tế.
II. PHẦN NỘI DUNG
- Đặt vấn đề nghiên cứu.
Chƣơng 1: Tổng quan về các loại cọc bê tông cốt thép sử dụng tại Việt Nam
nói chung và Bình Định nói riêng.
1.1. Phân loại cọc.
1.2. Phạm vi áp dụng.
1.3. Các phƣơng pháp kiểm tra khả năng chịu tải của cọc đơn
HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1
-6-


Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

1.3. Giải pháp thi công.
1.4. Kết luận của chƣơng 1.
Chƣơng 2: : Bê tông ứng lực trƣớc, cọc bê tông ly tâm ứng suất trƣớc và khả
năng áp dụng trong xây dựng móng mố trụ cầu ở Bình Định.
2.1. Khái niệm về bê tông ứng lực trƣớc.
2.2. Phân loại kết cấu bê tông ứng suất trƣớc.
2.3. Đánh giá tổn hao ứng suất trong các giải pháp gây ứng lực.
2.4. Vật liệu sử dụng cho bê tông ứng lực trƣớc.
2.5. So sánh bê tông dự ứng lực trƣớc với bê tông cốt thép thƣờng.
2.6. Khái niệm và quy trình sản xuất cọc bê tông ly tâm ứng suất trƣớc.
2.7. Một số vấn đề về cọc bê tông ly tâm ứng suất trƣớc trong thực tế áp
dụng tại Việt Nam và các kiến nghị biện pháp khắc phục.
2.8. Tìm hiểu các giải pháp xử lý nối ghép các đoạn cọc BTCT đặc biệt
cho cọc bê tông ly tâm ứng suất trƣớc.
2.9. Khả năng áp dụng trong xây dựng móng mố trụ cầu ở Bình Định của
cọc ly tâm ứng suất trƣớc.
2.10. Kết luận chƣơng 2.
Chƣơng 3: Ví dụ tính toán về sức chịu tải của cọc bê tông ly tâm ứng suất
trƣớc và các loại cọc khác nhằm so sánh kết quả
3.1. Giới thiệu chung về công trình tại tỉnh Bình Định.
3.2. Phƣơng án cọc bê tông cốt thép thƣờng.
3.3. Phƣơng án cọc khoan nhồi.
3.4. Phƣơng án cọc bê tông ly tâm ứng suất trƣớc.
3.5. So sánh tính hiệu quả của các phƣơng án.
3.6. Sử đụng phƣơng án cọc bê tông ly tâm ứng suất trƣớc tính và bố trí
cọc trong mố M1(MT1_M1).
3.7. Thi công cọc bê tông ly tâm ứng suất trƣớc
3.8. Kết luận chƣơng 3
Kết luận và kiến nghị
HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1

-7-


Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

Tài liệu tham khảo
1. Quy trình thiết kế cầu 22TCN 272-05.
2. GS.TS Nguyễn Viết Trung; PGS.TS Hoàng Hà; PGS.TS Nguyễn Ngọc Long:
“Cầu bê tông cốt thép” - Nhà xuất bản GTVT (2007).
3. GS.TS Nguyễn Viết Trung; PGS.TS Hoàng Hà; Ths Đào Duy Lâm: “Các ví dụ
tính toán Dầm cầu chữ I, T, Super-T bêtông cốt thép DUL theo tiêu chuẩn
22TCN 272-05” - Nhà xuất bản Xây dựng (2005).
4. GS.TS Lê Đình Tâm: “Cầu bêtông cốt thép trên đƣờng ôtô” – Nhà xuất bản Xây
dựng (2008).
5. Các giáo trình Sức bền vật liệu, Cơ học kết cấu, Kết cấu bêtông cốt thép, Lý
thuyết phần tử hữu hạn và các tài liệu khác có liên quan.
6. Phần mềm tính toán: Midas, Excel, Sap, Plaxis, Piling ...
7. BẢNG QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN GIAO THÔNG VẬN TẢI TỈNH BÌNH
ĐỊNH ĐẾN NĂM 2020, ĐỊNH HƢỚNG ĐẾN NĂM 2030.
8. “ Giới thiệu cọc bê tông ly tâm ứng lực trƣớc” CBHD: TS> Nguyển Văn Tiếng.
9. Theo tiêu chuẩn JIS A 5335-1987 và JIS A 5337-1982 hoặc TCVN 7888:2008.
10. Bài Giảng “ Mố trụ cầu “ Ths. Nguyễn Văn Vĩnh.
11. Bài giảng “ Mố Trụ Cầu “ GS.TS Nguyễn Viết Trung.
12. Bài giảng “ Kết Cấu Bê Tông Dự Ứng Lực” TS. Ngô Đăng Quang.

III. DỰ KIẾN KẾ HOẠCH THỰC HIỆN: 6 THÁNG
TT

CHƢƠNG MỤC

TIẾN ĐỘ
(tuần)

1

Chƣơng 1

6

2

Chƣơng 2

6

3

Chƣơng 3 và phần Kết luận, kiến nghị

8

4

Hoàn thiện Luận văn

5
Tổng cộng

25

HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1
-8-


Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

Cán bộ hƣớng dẫn

TS. Trần Thế Truyền

Bộ môn Cầu hầm
Trƣởng bộ môn

PGS.TS Nguyễn Ngọc Long

Học viên

Hà Nguyễn Anh Khoa

Tp. Hồ Chí Minh ng

05 th ng 01 năm 2015

HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1
-9-


Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

Chƣơng III

VÍ DỤ TÍNH TOÁN VỀ SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC BÊ TÔNG LY
TÂM ỨNG SUẤT TRƯỚC VÀ CÁC LOẠI CỌC KHÁC NHẰM SO
SÁNH KẾT QUẢ
3.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH TẠI TỈNH BÌNH ĐỊNH.
3.1.1 Giới thiệu chung.
Tuyến QL1 bắt đầu từ cửa khẩu Hữu Nghị (Lạng Sơn) đến Năm Căn
(Cà Mau) có tổng chiều dài 2300km. Từ những năm 1993 bằng các nguồn vốn
ODA đã nâng cấp theo tiêu chuẩn đƣờng cấp III, quy mô 2 làn xe trên toàn
tuyến; Giai đoạn từ năm 2003 đến nay, một số đoạn có lƣu lƣợng lớn đã đƣợc
mở rộng lên 4 làn xe (khoảng 476 Km) và xây dựng 18 tuyến tránh qua các khu
đô thị (khoảng 164 Km). Tuy nhiên, đến nay một số đoạn tuyến trên QL1 đã
quá tải, đặc biệt các đoạn từ Hà Nam – Ninh Bình – Thanh Hóa – Hà Tĩnh và
một số đoạn qua đô thụ lớn; Một số đoạn sẽ tiếp tục quá tải trong thời gian tới
nhƣ đoạn Cần Thơ – Phụng Hiệp, Đồng Nai – Phan Thiết.
3.1.2 Phạm vi nghiên cứu.
Phạm vi nghiên cứu của dự án cầu Mỹ Trinh1, Km1+414.5 trên tuyến
tránh Phù Mỹ, gói thầu số 9, Km1171 – Km1180 tỉnh Bình Định thuộc dự án
mở rộng QL1 là:


Điểm đầu dự án: Km1+386.95 trên tuyến tránh Phù Mỹ, tỉnh Bình



Diểm cuối dự án: Km1+442.05 trên tuyến tránh Phù Mỹ, tỉnh Bình



Tổng chiều dài nghiên cứu dự án là 55.1m.

Định.
Định

3.1.3 Quy trình áp dụng.
HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1
-10-


Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

Danh mục tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng cho các dự án mở rộng QL1
đoạn từ Vũng Ánh (tỉnh Hà Tĩnh) đến Cần Thơ đã đƣợc Bộ trƣởng Bộ GTVT
phê duyệt tại Quyết định số 1094/QĐ-BGTVT ngày 16/5/2012.
3.1.4 Quy mô tuyến đƣờng.
 Đƣờng cấp III đồng bằng theo tiêu chuẩn đƣờng TCVN4054-2005.
 Tốc độ thiết kế Vtk = 80Km/h.
 Quy mô mặt cắt ngang:
+

Bề rộng nền đƣờng Bnền = 12.0m.

+

Bề rộng mặt đƣờng gồm 2 làn xe cơ giới Bmặt = 2×3.5m.

+

Bề rộng mặt đƣờng làn xe thô sơ, xe máy Bmặt = 2×2m.

+

Bề rộng lề đƣờng Blề = 2×0.5m.

 Cầu đƣợc xây dựng vĩnh cữu bằng BTCT và BTCT DƢL
 Cầu gồm 1 nhịp 25m, chiều dài toàn cầu Ltc = 35.1m
 Tải trọng thiết kế: HL93, Ngƣời 3kN/m2
 Tần suất thiết kế P4%: H4% = 30.25m, L 0=23m, V=1.42m/s
 Động đất cấp 7 với hệ số gia tốc A=0.1008 (theo TCVN 9386-2012)
 Cầu không có thông thuyền thì khoảng cách giữa mực nƣớc thiết kế
(P4%) đáy dầm là 0.5m (trƣờng hợp không coa cây trôi)
3.1.5 Kết cấu phần trên.
 Dùng dầm BTCT DƢL lắp ghép L=25m, mặt cắt ngang gồm 5 dầm
chủ tiết diện chữ “I”, chiều cao dầm chủ h=1.45m, cự ly giữa các dầm chủ là
2.4m.
 Mặt cầu bằng be tông cốt thép dày 0.2m.

HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1
-11-


Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

 Lớp phủ bê tông nhựa chặt Dmax=19mm, dày 7cm; lớp phòng nƣớc dày
4mm.
 Dốc ngang cầu i=2% đối với đoạn thẳng, tạo dốc ngang bằng xà mũ
 Lan can, tay vịn, ống nối bằng thép mạ kẽm.
 Gối cầu bằng cao su bản thép nhập ngoại, khe co giản thép.
3.1.6 Kết cấu phần dƣới.
Hai mốt bằng BTCT, móng cọc BT ly tâm ứng suất trƣớc D500.
3.1.7 Đƣờng 2 đầu cầu.

Đƣờng đầu cầu có bề rộng Bn=13m, Bm=12m sau đó vuốt vào nền
đƣờng theo tiêu chuẩn chung của tuyến, bề rộng nền đƣờng Bn=12m, Bm=11m
trên phạm vi 15m đƣờng đầu cầu tiếp theo.
3.1.8 Đặc điểm địa chất.
Căn cứ vào kết quả khoan khỏa sát địa chất công trình, thí nghiệm
xuyên tiêu chuẩn và thí nghiệm trong phòng tại hai lỗ khoan cầu Mỹ trinh 1,
địa tầng khu vực xây dựng công trình đƣợc phân chia thành các lớp đất, đá mô
tả theo thứ tự từ trên xuống nhƣ sau ( Tên các lớp đất, đá đƣợc thống nhất với
báo cáo khỏa sát địa chất công trình nền đƣờng và cống đoạn Km1171+00 –
Km1180+00)
 Lớp B: Lớp bùn mặt ruộng.
Lớp B phân bố ngay trên bề mặt thiên nhiên , với bề dày 0.3m tại vị trí
xây dựng cầu Mỹ Trinh 1. Lớp đất cần đƣợc đào bỏ trƣớc khi thi công nền
đƣờng đầu cầu.
 Lớp 1: Sét ít dẻo màu xám vàng (CL), trạng thái dẻo cứng.
Lớp 1 nằm dƣới lớp B, gặp trong 2 lỗ khoan cầu Mỹ trinh1, thành phần
là sét ít dẻo trạng thái cứng. Chiều dày thay đổi 2.2m (MT1_M1) đến 3.7m
HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1
-12-


Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

(MT1_M2). Lớp đất có khả năng chịu tải trung bình đối với công trình cầu. Áp
lực tính toán quy ƣớc R0=2.0kG/cm2 .
 Lớp 2: Cát lẫn bụi sét màu xám vàng (SC-SM), kết cấu chặt vừa.
Lớp 2 nằm dƣới lớp 1, gặp trong cả hai lỗ khoan cầu. Thành phần là cát
lẫn bụi sét, màu xám vàng xám trắng, bão hòa nƣớc, kết cấu chặt vừa. Chiều
dày thay đổi 5.7m (MT1_M1) đến 8.0m (MT1_M2). Lớp đất có khả năng chịu
tải trung bình đối với công trình cầu. Áp lực tính toán quy ƣớc R0=1.5kG/cm2.

 Lớp 3: Cát lẫn sét màu xám vàng, xám trắng (SC), kết cấu chặc
vừa.
Lớp 3 nằm dƣới lớp 2, gặp trong cả hai lỗ khoan cầu. Thành phần là cát
lẫn sét màu nâu vàng, kết cấu chặt vừa, đất có nguồn gốc là sản phẩm phong
hóa triệt để của đá granit tạo thành. Chiều dày thay đổi 7.6m (MT1_M1) đến
4.8m (MT1_M2). Lớp đất có khả năng chịu tải trung bình đối với công trình
cầu. Áp lực tính toán quy ƣớc R0=2.5kG/cm2.
 Lớp 4: Cát hạt vừa.
Lớp 4 nằm dƣới lớp 3, gặp trong cả hai lỗ khoan cầu. Thành phần là cát
hạt vừa và nhỏ đất có nguồn gốc là sản phẩm phong hóa của đá granit tạo
thành. Chiều dày thay đổi 8.5m (MT1_M1) đến 8.8m (MT1_M2).
 Lớp 5: Cát cấp phối kém lẫn bụi, sỏi sạn màu xám vàng (SP-SM)
sản phẩm của đá granit phong hóa mạnh, kết cấu rất chặt.
Lớp 5 nằm dƣới lớp 4, gặp trong cả hai lỗ khoan cầu. Thành phần là cát
cấp phối kém lẫn bụi, sỏi sạn màu xám vàng, sản phẩm phong hóa mạnh của đá
granit tạo thành. Lớp có khả năng chịu tải tốt đối với công trình cầu. Chiều dày
lớp chƣa xác định do các lỗ khoan đều kết thúc trong lớp này . Áp lực tính
toán quy ƣớc R0=5.0kG/cm2.

HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1
-13-


Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

Tính to n sức chịu tải của c c loai cọc với cùng một địa chất v cùng
độ sâu mũi cọc. Với cọc bê tông cốt thép thường cọc khoan nhồi v cọc bê
tông l tâm ứng lực trước được tính theo sức chịu tải của cọc đơn. Chọn chiều
sâu mũi cọc 30m.
3.2 PHƢƠNG ÁN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP THƢỜNG.

Chọn cọc BTCT 40x40cm, cốt thép trong cọc là 4ϕ 22 mác bê tông 300
hay cấp độ bền chịu nén B22.5 . Chiều dài mỗi cọc là 10m. Chiều sâu mũi cọc
là 30m.
3.2.1 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc.

QVL = φ.( Ra.Fa + Rb.Fb )
Trong đó:
Rb – Cƣờng độ chịu nén của bê tông.
Fb – Diện tích mặt cắt ngang cọc.
Ra – Cƣờng độ chịu nén của thép.
Fa – Diện tích của cốt thép bố trí trong cọc.
φ – Hệ số uốn dọc của cọc.
Ta có:

Ltt 9,4

 23,5
b 0,4
Tra bảng (2) ta có: φ = 0,74
Fb = 40 × 40 = 1600 (cm 2)

Fa  4

  2.2 2
4

 15,197(cm 2 )

HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1
-14-

Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

Vậ ta có:

QVL = φ.( Ra.Fa + Rb.Fb ) = 0,74(2700.15,197 + 130.1600) = 184,28 (Tấn)
3.2.2 Sức chịu tải của cọc theo đất nền.
Công thức tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền theo điều
10.7.2.3-2 nhƣ sau:

QR = φqp.Qp + φqs.Qs
Trong đó :
QR : Sức chịu tải của cọc theo đất nền
QS = qS. AS : Sức kháng tại thân cọc
QP = qP. AP : Sức kháng tại mũi cọc
qS : Sức kháng đơn vị tại thân cọc
qP : Sức kháng đơn vị tại mũi cọ
AS = P.L i : Diện tích bề mặt thân cọc
AP : Diện tích bề mặt mũi cọc
φqs : Hệ số sức kháng tại thân cọc (theo 10.5.5-2).
φqp : Hệ số sức kháng tại mũi cọc (theo 10.5.5-2).
Diện tích mặt cắt ngang cọc: AP = 0,4×0,4 = 0.16 (m 2)
Chu vi mặt cắt ngang của cọc: P = 0,4×2 = 0.8 (m)
 Sức kháng tại thân cọc.
Sức kháng thân cọc trong đất dính đƣợc xác định theo phƣơng pháp α:

qs = αSu (10.8.3.3.1-1)
Trong đó:
HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1

-15-


Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

α - hệ số dính bám.
Su - cƣờng độ kháng cắt không thoát nƣớc trung bình (Mpa)
Sức kháng thân cọc đơn vị trong đất rời đƣợc tính theo chỉ số SPT
nhƣ sau:

qs =0,0025.N < 0,19Mpa

(theo Quiros và Reese – 10.8.3.4.2-1)

Bảng tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền.
Loại đất

Cao độ

Độ sâu

Li

(m)

(m)

(m)

N

Su

qs

Qs

φqs.Qs

(Mpa)

(kN/m2)

(kN)

(kN)

1

B

-0.3

0

-

0

-

-

-

2

sét 1

-2.5

0.0

-

13

0.065

-

-

cát 2

-8.2

5.7

5.70

18

-

45.00

205.20

92.34

cát 3

-15.8

13.3

7.60

22

-

55.00

334.40

150.48

cát 4

-24.3

21.8

8.50

40

-

100.00

680.00

306

cát 5

-32.5

30.0

8.20

50

-

125.00

820.00

369

3
4
5
6

Qthan

Sức kháng thân cọc

917.82

 Sức kháng mũi cọc.
Do mũi cọc đặt vào lớp đất cát theo 10.8.3.4.3-1, ta có:
Theo Reese và Wright, qp = 0.064 N đói với chỉ số SPT N <60
Vậy, mũi cọc dặt vào tầng đất có SPT = 50, nên:

qp = 0,064×50=3.2 (Mpa) = 3200 (kN)
φqp = 0,45
Qp = φqp ×AP × qp=0,45× 0.16×3.2×1000 = 230.4(kN).
Vậy tổng sức chịu tải cọc đơn theo đất nền là:

QR = 917,82+ 230.4 = 1148.22(KN).
HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1
-16-

Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

3.3 PHƢƠNG ÁN CỌC KHOAN NHỒI.

Chọn cọc khoan nhồi có đƣờng kính ngoài là D = 600(mm), mũi cọc ở
đô sâu 30m, cốt thép trong cọc 12ϕ14 , mác bê tông 300 hay cấp độ bền chịu
nén B22,5.
3.3.1 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc.

QVL = k.m.(Rb.Ac + Rs.As)
Trong đó:
Rb– cƣờng độ chịu nén của bê tông.
Ac – diện tích mặt cắt ngang cọc.
Rs – cƣờng độ chịu nén của thép.
As – diện tích của cốt thép bố trí trong cọc.
k.m – hệ số điều kiện làm việc, k.m = 0,7.
Ta có:
Ac = π.302 = 2827.43 (cm2)

As  12

 1.4 2
4

 18.468(cm 2 )

Vậ ta có:

QVL = k.m.(Rb.Ac + Rs.As) = 0,7(130.2827,43 + 2700.18,468) = 292.2 (Tấn)

3.3.2 Sức chịu tải của cọc theo đất nền.
Công thức tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền theo điều
10.7.2.3-2 nhƣ sau:
HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1
-17-


Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

QR = φqp.Qp + φqs.Qs
Trong đó :
QR : Sức chịu tải của cọc theo đất nền
QS = qS. AS : Sức kháng tại thân cọc
QP = qP. AP : Sức kháng tại mũi cọc
qS : Sức kháng đơn vị tại thân cọc
qP : Sức kháng đơn vị tại mũi cọ
AS = P.L i : Diện tích bề mặt thân cọc
AP : Diện tích bề mặt mũi cọc
φqs : Hệ số sức kháng tại thân cọc (theo 10.5.5-2).
φqp : Hệ số sức kháng tại mũi cọc (theo 10.5.5-2).
Diện tích mặt cắt ngang một cọc: Ap 

  0.6 2
4

 0.283(m 2 )

Chu vi mặt cắt ngang của cọc: P = 3.14×0.6 = 1.884 (m)
 Sức kháng tại thân cọc.
Sức kháng thân cọc trong đất dính đƣợc xác định theo phƣơng pháp α:

qs = αSu (10.8.3.3.1-1)
Trong đó:
α - hệ số dính bám.
Su - cƣờng độ kháng cắt không thoát nƣớc trung bình (Mpa)
Sức kháng thân cọc đơn vị trong đất rời đƣợc tính theo chỉ số SPT
nhƣ sau:

HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1
-18-


Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

qs =0,0025.N < 0,19 (Mpa)

(theo Quiros và Reese – 10.8.3.4.2-1)

Bảng tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền.
Loại đất

Cao độ

Độ sâu

Li

(m)

(m)

(m)

Su

qs

Qs

φqs.Qs

(Mpa)

(kN/m2)

(kN)

(kN)

N

1

B

-0.3

0

-

0

-

-

-

2

sét 1

-2.5

0.0

-

13

0.065

-

-

cát 2

-8.2

5.7

5.70

18

-

45.00

483.25

217.4607

cát 3

-15.8

13.3

7.60

22

-

55.00

787.51

354.3804

cát 4

-24.3

21.8

8.50

40

-

100.00

1601.40

720.63

cát 5

-32.5

30.0

8.20

50

-

125.00

1931.10

868.995

3
4
5
6

Qthan

Sức kháng thân cọc

2161.466

 Sức kháng mũi cọc.
Do mũi cọc đặt vào lớp đất cát theo 10.8.3.4.3-1, ta có:
Theo Reese và Wright, qp = 0.064 N đói với chỉ số SPT N <60
Vậy, mũi cọc dặt vào tầng đất có SPT = 50, nên:

qp = 0,064×50=3.2 (Mpa) = 3200 (kN)
φqp = 0,45
Qp = φqp ×AP × qp=0,45× 0.283×3.2×1000 = 407.52(kN).
Vậy tổng sức chịu tải cọc đơn theo đất nền là:

QR = 2161.446+ 407.52 = 2568.986(KN).
3.4 PHƢƠNG ÁN CỌC BÊ TÔNG LY TÂM ỨNG SUẤT TRƢỚC.
3.4.1 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc.
 Áp dụng tiêu chuẩn JIS A 5337 – 1982.
 Chọn dƣờng kính cọc bê tông ly tâm ứng suất trƣớc.
HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1
-19-


Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

 Bảng kích thƣớc theo nhà máy cho cọc ống nhƣ sau:
Đƣờng kính (mm) Chiều dày (mm)
500

90

Loại

Chiều dài (mm)

A

15

 Các thông số tra bảng.
 Cƣờng độ chịu nén của bê tông : σcu = 800 kG/cm2
 Cƣờng độ bê tông sau khi căng cáp: σcp = 560 kG/cm2
 Cƣờng độ chịu kéo: σpt = 80 kG/cm2
 Mô dun đàn hồi của bê tông cọc: Ec = 0.4 x 10 5 kG/cm2

 Mô đun dàn hồi của cọc sau khi căng cáp: Ec’ = 3.5 x 10 5 kG/cm2
Tổng diện tích thép ứng lực:

AP  14

 .0.712
4

 5.6(cm 2 )

Diện tích mặt cắt ngang cọc:

HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1
-20-


Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

AC 

 ( D  ( D  2.d ) )
2

2

4



 .(50  2.9) 2 )

2

4

 1159.25(cm 2 )

Bảng thông số cọc BT ly tâm DUL D500
Đƣờng kính cọc (mm)

500

Loại

A

Chiều dày (mm)

90

Bán kính ngoài r o (cm)

25

Bán kính trong r i (cm)

16

Bán kính bố trí cáp r p (cm)

21

Diện tích của cọc (cm 2)

1159.25

Đƣờng kính và số lƣợng cáp

7.1×14

Tổng diện tích cáp ƢST (cm 2)

5.6

3.4.1.1 Tính momen gây nứt.
 Cƣờng độ chịu kéo của cáp ƢST: σ pi
σ1pi = 0.8 x σpy = 0.8×13000 = 10400 (kG/cm 2)
σ2pi = 0.7 x σpu = 0.7×14500 = 10150(kG/cm2)
Với: σpu: cƣờng độ chịu kéo cực hạn của thép ƢST.
σpy: cƣờng độ chịu kéo giới hạn chảy của thép ƢST.
 Chọn: min (σ1pi; σ2pi) = 10150 (kG/cm 2).
 Cƣờng độ chịu kéo của thép đặt vào trong ƢST: σ pt

HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1
-21-


 pt 

 pi

Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

A
1  n'  P
 AO





n’: hệ số tỷ lệ giữa mô đun dàn hồi trƣớc và sau khi căng cáp

n' 

EP
20

 5.71
ECP 3.5

Đƣờng kính cọc (mm)

500

Loại

A

AP (cm2)

5.6

AC (cm2)

1159.25

AO (cm2)

1153.65

σpt (kG/cm2)

9876.26

 Ứng suất ban đầu của bê tông: σ cpt

 cpt 



pt

 AP 

AO

(kG / cm 2 )

Đƣờng kính cọc (mm)

500

Loại

A

σpt (kG/cm2)

9876.26

σcpt (kG/cm2)

47.94

 Tính tổn hao cƣờng độ do từ biến và co ngót của bê tông: ∆σ pψ

HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1
-22-


Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

 p 

n    cpt  ( E P   s )
  cpt 
  (1  0.5 )
1  n
 
 pt 

E
20
n'  P 
5
EC
4

(kG / cm 2 )

ψ = 2 là hệ số kể đén ảnh hƣởng của từ biến.
εs = 0.15×10 -3 là hệ số xét ảnh hƣởng co
ngót của bê tông.

Đƣờng kính cọc (mm)

500

Loại

A

∆σpψ (kG/cm2)

457.21

 Độ giảm cƣờng độ do chùng ứng suất của thép: ∆σ r

∆σr = r(σpt - 2∆σpψ) (kG/cm2); Với r = 0.035 là hệ số chùng ứng suất.
Đƣờng kính cọc (mm)

500

Loại

A

∆σr (kG/cm2)

313.66

 Cƣờng độ chịu kéo hữu hiệu của cáp: σpe

σpe = σpt - ∆σpψ - ∆σr (kG/cm2)
Đƣờng kính cọc (mm)

500

Loại

A

σpt (kG/cm2)

9876.26

∆σpψ (kG/cm2)

457.21

∆σr (kG/cm2)

313.66

HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1
-23-


Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

σpe (kG/cm2)

9105.39

 Ứng suất hữu hiệu của bê tông: σ ce

 ce 

 pe  AP
AO

(kG / cm 2 )

Đƣờng kính cọc (mm)

500

Loại

A

Ap (cm2)

5.6

AO (cm2)

1153.65

σce (kG/cm2)

44.2

 Đặc trƣng hình học của tiết diện:
 Mô men quán tính: I e

Ie 




r
4

4
0



n


 ri 4   AP rp2 (cm 4 )
2


Đƣờng kính cọc (mm)

500

Loại

A

r0 (cm)

25

ri (cm)

16

rp (cm)

21

n

5

Ap (cm2)

5.6

Ie (cm4)

260794.87

HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1
-24-


Đề Cƣơng Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

 Mô đun kh ng uốn: Z e

Ze 

Ie
(cm 3 )
r0

Đƣờng kính cọc (mm)

500

Loại

A

Ze (cm3)

10461.8

 Mô men gâ nứt: M’ cr

M’cr = Ze( σtb + σce ) (T.m)
Đƣờng kính cọc (mm)

500

Loại

A

Ze (cm3)

10461.8

σtb (kG/cm2)

80

σce (kG/cm2)

44.2

M’cr (T.m)

12.99

M’br (T.m)

19.49

M’br: mô men gây gãy cọc.
M’br = 1.5 M’ cr ( Theo tiêu chuẩn JIS 5337 – 1982)
3.4.1.2 Tính toán sức chịu tải của cọc.
 Theo công thức nhật bản.
 Sức chịu tải lâu d i:

Ra = 1/4× (σcu – σce)Ac (Tấn)
 Sức chịu tải tức thời tới hạn theo vật liệu:
HV: Hà Nguyễn Anh Khoa – Lớp: Xây Dựng Cầu Hầm K21-1
-25-