Giảm lún đường đầu cầu bằng mố mở rộng có bản giảm tải toàn khối

PHẦN MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
Lún đầu cầu đã trở thành một hiện tượng khá phổ biến, không những ở Việt Nam
mà ngay cả các nước phát triển trên thế giới như Nhật Bản, Trung Quốc, Đức và Cộng
hòa Pháp [1]. Lún nền đường đầu cầu dẫn đến sự thay đổi đột ngột cao độ tại khu vực
tiếp giáp nền đường và mố cầu, tạo thành điểm gãy khúc trên trắc dọc tuyến đường,
nghiêm trọng hơn nó tạo thành những hố (rãnh) sâu sát mố cầu. Hiện tượng này làm
giảm năng lực thông hành, gây hỏng hóc phương tiện, hàng hóa, phát sinh tải trọng
xung kích phụ thêm lên mố cầu, tốn kém cho cơng tác duy tu bảo dưỡng, gây cảm giác
khó chịu cho người tham gia giao thơng và làm mất an tồn giao thơng. Để giải quyết
vấn đề đó đã có nhiều giải pháp được đưa ra và cũng khắc phục được hiện tượng lún
đầu cầu như: kéo dài chiều dài nhịp cầu, làm sàn giảm tải gia cố cọc...[1-6]. Tuy đã
khắc phục được việc lún đầu cầu nhưng chi phí tốn kém, bên cạnh đó có những biện
pháp tiết kiệm hơn như làm bản quá độ tuy nhiên hiện tượng lún vẫn xảy ra. Chính từ
những vấn đề đó nhóm nghiên cứu xin đưa một giải pháp mới nhằm hạn chế lún đầu
cầu bằng việc thiết kế mố có bản giảm tải tồn khối, từ đề tài này nhóm nghiên cứu hi
vọng sẽ giúp hạn chế việc lún đột ngột ở đường đầu cầu và tạo độ êm thuận hơn khi xe
chạy vào cầu mà chi phí xây dựng khơng cao.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
■

Tìm ra được giải pháp mới trong việc hạn chế lún đột ngột đường đầu cầu bằng biện
pháp tiết kiệm hơn so với các biện pháp khác.

3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
■

Đối tượng nghiên cứu: Các hệ thống cầu trên địa bàn Đông Nam Bộ nói riêng và
các cơng trình cầu cả nước nói chung với những cầu có chiều cao mố vừa và nhỏ.

■

Phạm vi nghiên cứu: Vì thời gian (12 tháng) có giới hạn nên đề tài chỉ nghiên cứu
trong những giới hạn sau đây:

- Các cơng trình cầu vừa và nhỏ phù hợp với kết cấu của mố có bản giảm tồn khối.
1


- Từ cơ sở tính tốn đưa ra một số ví dụ cụ thể của việc tính kết cấu và tính lún khi có

bản bản giảm tải tồn khối.
- Đề tài tập trung chủ yếu vào khả năng chịu tải của mố, và tính lún nền đất sau mố

khi có bản giảm tải tồn khối.
4. ĐĨNG GĨP CỦA ĐỀ TÀI
Trên thế giới và Việt Nam có rất nhiều cơng trình, đề tài nghiên cứu liên quan
đến việc tìm giải pháp khắc phục lún đầu cầu. Do đó qua đề tài nghiên cứu này, nhóm
tác giả mong muốn có những đóng góp sau:
■

Chuyển dịch độ lún ra khỏi phạm vi mố bằng bản giảm tải tồn khối.

■

Tăng độ lớn bán kính trên đương cong đứng trên đường đầu cầu nên xe chạy vào
cầu êm thuân hơn.

■

Đề tài hy vọng giúp nhà thiết kế có thể cân nhắc việc đưa ra giải pháp hạn chế lún

cầu cho từng cơng trình làm sao phù hợp nhất, giữa việc giảm lún và chi phí phải
bỏ ra.

■

Hy vọng từ đề tài này sẽ có các đề tài tiếp theo phát triển hơn nữa mố mở rộng có
bản giảm tải tồn khối.

5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
■

Tìm hiểu về thiết kế mố và tính lún nền đất theo tiêu chuẩn Việt Nam và nước
ngồi từ đó nghiên cứu thiết kế mố mở rộng có bản giảm tải tồn khối, và tính lún
nền đất khi có bản giảm tải toàn khối.

■

Xây dựng phần mềm excel thiết kế mố có bản giảm tải tồn khối và tính lún nền
đất khi có bản giảm tải tồn khối.

6. CẤU TRÚC ĐỀ TÀI
Ngoài phần mở đầu đề tài gồm 4 chương:
■

Chương 1: Tổng quan hiện trạng lún và các phương pháp giảm lún đường đầu cầu
ở Việt Nam hiện nay.

■

Chướng 2: Nghiên cứu tính tốn mố mở rộng có bản giảm tải tồn khối.

■

Chương 3: Nghiên cứu tính lún nền đường đầu cầu.

■

Chương 4: Kết luận và kiến nghị.
CHƯƠNG I:
2


TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG LÚN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢM LÚN
ĐƯỜNG ĐẦU CẦU Ở VIỆT NAM HIỆN NAY
1.1.
■

KHÁI NIỆM
Đường đầu cầu là nơi tiếp giáp giữa phân đường và cầu, ơ đây thường phần đường
đắp cao từ (2 - 8)m cho bằng với cao độ của mặt đường trên cầu [7].

■

Mố cầu là bộ phận quan trọng của cơng trình cầu, có chức năng liên kết với trụ cầu
gánh đỡ kết cấu nhịp truyền các tải trọng đứng, ngang xuống đất nền [8]. Là bộ
phận chuyển tiếp giữa đường và cầu đảm bảo cho xe chạy êm thuận từ đường vào
cầu. Đồng thời mố cầu cịn có tác dụng như một tương chắn đất ở nền đường đầu
cầu, để nền đường khơng bị lún sụt xói lở [7].

I

L

I
-I--------------------r------------------------V - ỵ- J

11

\\

v

II

Hình 1.1: Cấu tạo chung của mố cầu.
1.2.

HIỆN TRẠNG LÚN VÀ CÁC GIẢI PHÁP GIẢM LÚN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU Ở
NƯỚC TA HIỆN NAY
■

Lún đường đầu cầu về bản chất do phần cầu quá cứng, còn phần nền đường lại

mềm hơn. Lún nền đường đầu cầu dẫn đến sự thay đổi đột ngột cao độ tại khu vực
tiếp giáp nền đường và mố cầu, tạo thành điểm gãy trên trắc dọc tuyến đường,
thậm chí tạo thành những hố (rãnh) lún sâu sát mố cầu. Hiện tượng này làm giảm
3


năng lực thơng hành, gây hỏng hóc phương tiện, hàng hóa, phát sinh tải trọng xung
kích phụ thêm lên mố cầu hoặc cống, tốn kém cho công tác duy tu bảo dưỡng, gây

cảm giác khó chịu cho người tham gia giao thơng và làm mất an tồn giao thơng
[1].
Ở Cộng hịa Pháp, đã có những nghiên cứu đánh giá về xử lý đoạn đường đắp
cao đầu cầu nhằm đảm bảo sự thoải mái cho người sử dụng, đảm bảo an tồn
giao thơng, bảo vệ ổn định nền đường đắp cao đầu cầu và bảo vệ cơng trình
cầu. Sau các nghiên cứu, đánh giá, các chuyên gia đưa ra nhận định về những
nguyên nhân có thể gây lún nền đường đắp cao kề giáp với mố cầu. Cụ thể là
do lún nền đất tự nhiên; Lún do chính bản thân nền đắp; Lún do sự khó khăn
trong đầm nén đất đắp sát mố và tường cánh dẫn đến hậu quả sau một vài năm
khai thác đã xuất hiện lún gây ra sự chênh cao giữa mặt đường và bản quá độ
của cơng trình cầu. Các giải pháp khắc phục được tập trung vào gia tải trước;
Sử dụng đoạn nền đắp đặc biệt; Bản quá độ... Tại Đức, người ta không quá
quan tâm đến mức độ chênh lún giữa nền đường và cầu nhưng yêu cầu phải gia
tải trước đoạn nền đường đầu cầu, cống rất nghiêm ngặt, khống chế cả độ lún
cố kết và lún từ biến. Trong “Quy phạm xây dựng đường trên đất yếu” ban
hành năm 1990 của Bộ GTVT Đức đã quy định về việc gia tải trước như sau:
Chiều cao gia tải trước và thời gian tác dụng phải bảo đảm trong suốt thời kỳ
vận doanh khai thác đường không làm cho đất yếu phải chịu tải quá tình trạng
ban đầu dưới tác dụng của trọng lượng bản thân và tải trọng xe chạy [1].
Tại Trung Quốc, đã có những tài liệu nghiên cứu về đặc điểm khu vực nền
đường đầu cầu và hai bên cống như sau: thường là nền đắp cao; diện tích thi
cơng hẹp, khó triển khai các loại máy lu lớn để đầm nén; thi công nền đường
sau khi cầu đã làm xong nên thời gian ổn định ngắn; nền mặt đường là kết cấu
mềm, trong quá trình sử dụng dễ biến dạng và lún, trong khi đó kết cấu cầu có
độ cứng rất lớn, ít biến dạng, ít lún hoặc khơng lún. Các giải pháp thiết kế chủ
yếu hay sử dụng là bố trí bản q độ bằng bê tơng cốt thép hoặc bố trí các đoạn
4


đường quá độ; Chọn vật liệu đắp sau lưng mố thích hợp; Đầm nén đất đạt độ

chặt cao; Tăng cường các biện pháp thoát nước sau mố cầu [1].
■

Briaud và các cộng sự (1997) [9] đã tóm tắt các nhân tố khác nhau gây ra hiện
tượng lún lệch giữa đường và cầu. Những nhân tố này được liệt kê theo nhóm
và được sắp xếp theo thứ tự mà chúng góp phần vào hiện tượng lún không đều
đoạn đường dẫn vào cầu:
-

Sự đầm nén kém của nền đất đắp sau mố.

-

Lún của đất nền và đất đắp nền đường.

-

Thoát nước kém.

-

Loại mố cầu.

-

Giải pháp thiết kế.v.v.

Sự giãn nử đonhtỆĩ
cùa câu nốiíẩJỊỊn£
Yầsự gi3n nửtõaĩĩ

Sự phát tri ấn cùa
khe hờ da xót mùn
tử đồn a nước th âm
vã Sosựdâmnén cũ
a tải trọng XBL

Sự giãn nở cùa áo đường đo hiệu úng
nhiặt
AplựcngartglSnmơ
* iỉptacđụng

Cácttiãu tính
Thiêtkê bân q
đặkhtìng hợp lý

Tín thất vát liệu nin đáp

cúanến

Sự địchđiuyAn âteũa
mái lẳtaắptruởc má

íácđâmrkénvỉtíệu
tt^duytímh

sóidàbân
q tơ
đuợcBUểt
kỄMtàng

dứngcẮch

i

Đẳt CĨ thê bị sụp
N&n đát tự nhi&n bịnén
do tâi trọng nên dỉp

Lực lõ ngangđoững
suit phLranÕ
rtaahữcũa nẾnđâp

Hình 1.2: Nguyên nhân gây ra hiện tượng lún lệch (Briaud) [9]

5


Một số hình ảnh chung về lún đầu cầu:

Hình 1.3: Lún đầu cầu ở cầu vượt Tân Cảng (Tp.HCM)

Hình 1.4: Cầu ông Cộ “cũ” (Hiệp An, Tp.Thủ Dầu Một)


Hình 1.5: Cầu nối Đại lộ Hậu Giang với đường Lê Hồng Phong, Đồng Nai (hướng đi)

Hình 1.6: Cầu nối Đại lộ Hậu Giang với đường Lê Hồng Phong, Đồng Nai (hướng về)
1.2.1. Giải pháp giảm lún đường đầu cầu bằng bản quá độ

t

■

’ F------- ---------------------------------

Ể

_______________________
J
1

Hình 1.7: Mố có bản q độ [2].
Mục đích của bản quá độ cho cầu là để bắc qua phần có nguy cơ lún do nhiều
nguyên nhân khác nhau có thể xuất hiện ở phía sau mố cầu. Bản q độ cịn làm
giảm lực xung kích giữa đường đầu cầu và kết cấu cầu, chuyển tiếp từ kết cấu có độ
cứng nhỏ (đường) đến kết cấu có độ cứng lớn (cầu). Giải pháp bản gác đỡ (bản quá
độ) là phương pháp giảm lún phổ biến nhất ở đầu cầu và hai bên cống, tùy theo chiều
dài đặt bản gác đỡ có thể phân chia 3 loại đặt cao, trung bình và thấp. Trong
đó: đặt cao là mặt bản bằng với mặt đỉnh mố, đặt trung bình là đầu bản phía xa mố đặt
giữa tầng mặt và tầng móng của áo đường, đặt thấp là đầu bản phía xa mố đặt sâu
dưới tầng móng áo đường [3, 6].
■

Ưu điểm: dễ thi công, thời gian thi công nhanh, tiết kiệm được chi phí.

■

Nhược điểm: chỉ áp dụng với nền đất tốt, chiều cao đất đắp không lớn, hiện
tượng lún vẫn xảy ra sau vài năm sử dụng, vẫn chưa thể khắc phục được tình

trạng lún khi nền đất yếu.


1.2.2. Giải pháp dùng sàn giảm tải trên hệ cọc bê tơng cốt thép đóng sâu

Hình 1.8: Sàn giảm tải sau mố [10].

Hình 1.9: Sàn giảm tải ở những cầu dẫn vào cầu Phú Mỹ (thành phố Hồ Chí Minh) [10].
Sàn giảm tải có tác dụng nâng đỡ trực tiếp phần đất đắp nền đường dẫn sau mố. Là kết cấu
BTCT có hệ cọc BTCT xuyên qua nền đất yếu, có tác dụng truyền tải trọng từ đất đắp, hoạt
tải xuống lớp đất tốt hơn phía dưới [11].
■

ưu điểm: đây là một giải pháp đảm bảo độ lún tối thiểu và độ ổn định, độ an toàn


cao cho kết cấu tường chắn, quy trình thi cơng đơn giản không yêu cầu thiết bị thi
công đặc chủng.
■

Nhược điểm: giá thành cao, vẫn có độ lún chênh lệch ở cuối đoạn xử lý với đường
bình thường nếu chiều cao đất đắp lớn, thì cần có thời gian thi cơng đóng cọc và sàn
giảm tải.

1.2.3. Giải pháp kéo dài nhịp cầu

Hình 1.10: Đường vào cầu Sài Gịn (Tp.Hồ chí Minh).
Chiều dải nhịp cầu được kéo dài vào phía đường rất lớn nhằm hạ thấp chiều cao nền đường
đắp đầu cầu tối đa.
■

ưu điểm: giảm chiều cao đất đắp sau mố, độ lún lệch giữa mố và đường không
đáng kể.

■

Nhược điểm: do việc kéo dài nhịp cầu dẫn đến rất tốn kém trong việc đầu tư
xây dựng.


1.3. GIẢM LÚN ĐẦU CẦU BẰNG MỐ MỞ RỘNG CÓ BẢN GIẢM TẢI TỒN KHỐI

Hình 1.11: Mơ hình mố mở rộng có bản giảm tải tồn khối.
Mố mở rộng có bản giảm tải tồn khối: Là loại mố có bản giảm tải bê tông cốt
thép được liên kết ngay tại bệ mố. Nhằm chuyển độ lún của đường ra xa mố, giảm độ
lún đột ngột từ đường vào cầu [12].
■

Ưu điểm: Dịch chuyển độ lún ra xa vị trí mố cầu, tăng độ êm thuận cho xe khi
chạy trên đoạn đường khi vào cầu, chi phí cho việc xây dựng không cao.

■

Nhược điểm: Hiện tượng lún vẫn xảy ra. Nhưng độ lún có giảm hơn và vị trí lún
ra xa nơi tiếp giáp với mố cầu.

■

Tuy nhiên chỉ áp dụng cho nền đất có chỉ tiêu cơ lý khơng q yếu và chiều cao
đất đắp sau mố không quá lớn, rất phù hợp cho các cầu vừa và nhỏ ở khu vực

Đông Nam Bộ.


CHƯƠNG 2:

NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN MỐ MỞ RỘNG CĨ BẢN GIẢM TẢI TỒN
KHỐI
2.1 . TRÌNH TỰ TÍNH TỐN MỐ CẦU
Khi thiết kế mố trụ cầu trước hết chọn loại mố cầu, sơ bộ xác định kích thước các
tiết diện, sau đó tiến hành các trình tự sau:
■

Chọn sơ đồ tính toán.

■

Xác định các loại tải trọng đối với tiết diện cần tính tốn của các bộ phận mố.

■

Lập các tổ hợp tải trọng nhằm xác định các trị số nội lực bất lợi rất có khả năng
xuất hiện trong quá trình xây dựng và khai thác cơng trình.

■

Kiểm tra các tiết diện theo các trạng thái giới hạn.

Hình 2.1: Kích thước hình học của mở rộng có bản giảm tải toàn khối.
2.2. CÁC TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN MỐ CẦU
2.2.1. Phản lực gối dưới tác dụng của trọng lượng bản thân kết cấu nhịp

Xác định dựa vào thiết kế cụ thể. Ví dụ nhịp dầm giản đơn:
R t = g L /2

(2.1)

Trong đó: g - trọng lượng bản thân kết cấu nhịp trên 1 đơn vị chiều dài nhịp (kN/m3). L
- chiều dài nhịp tính tốn (m).


Bảng 2.1: Tính kết cấu phần trên
STT
2.1.1
1
2
3
4
5

Hạng mục

Trị số

Đơn vị

Tĩnh tải giai đoạn 1- DC1
Bản BTCT mặt cầu = 0.5x( dài x rộng x bề dày )x wc
Lan can = 0.5x(dài x T/md)x2
Tấm bê tông ván khuôn ( tấm đan)= 0.5x(dài x rộng x dày)x
Dầm ngang = 0.5 x (Diện tích x số lượng )x wc
Dầm chủ = 0.5x trọng lượng một dầm x số dầm

Tong - DC
2.1.2 Tĩnh tải giai đoạn 2 -DW
1 Lớp phủ mặt cầu = 0.5 x( dài x rộng x dày)x Y lp

kN
kN
kN
kN
kN
kN
kN

2.2.2. Trọng lượng bản thân
Xác định theo kích thước hình bao của các bản vẽ kỹ thuật. Khi tính tốn nên chia
mố trụ thành các khối hình học đơn giản để tính thể tích, trọng lượng và cánh tay địn
từ trọng tâm của các khối này đến 1 trục nào đó cần tính moment
Cơng thức tính tốn: Q= Y*V (kN)

(2.2)

Trong đó:
ỵ- trọng lương riêng của vật liệu (kN/m3).
V- thể tích mố trụ (m3).
Khi bộ phận mố trụ nằm dưới nước khi tính ổn định phải xét đến tác dụng của áp
lực thuỷ tĩnh. Khi đó trọng lượng riêng là: y' = Ỵ - 1 (kN/m3)
Bảng 2.2 Tính từ kết cấu phần dưới
STT
1
2
3

4
5
6

rw-1 *

1Á.

Á

Tên kết câu
Bệ mố
Tường thân
Tường đầu (trên)
Tường cánh (phần đuôi)
Tường cánh (phần thân)
Đá kê gối
Tổng cộng

Cơng thức tính tốn
bm =

b1.a1.C2
Vtt = a3.b6.c3
Vtfi = a8.b7.c3
Vtcd = (2b4 + b3).a5.C1
Vtct = 2.(b2 + b3 + b4).a2.c1
đkg = g. 11. 9. 4
V

V

2.2.3. Phản lực gối do hoạt tải thẳng đứng gây ra
Các tải trọng truyền từ kết cấu nhịp

n

(a

b

c )

Thể tích
(m3)
(m3)
(m3)
(m3)
(m3)
(m3)
(m3)

Trọng
lượng
kN
kN
kN
kN
kN
kN

kN


Hoạt tải trên kết cấu nhịp truyền xuống mố: (LL+IM)
+ Tổ hợp (1): xe 3 trục+ tải trọng làn
+ Tổ hợp (2): xe 2 trục+ tải trọng làn

Hình 2.2 Hoạt tải xe trên kết cấu nhịp (LL) [13].
Ghi chú: nét đứt thể hiện vị trí tải của xe hai trục thiết kế.
Công thức xác định phản lực do tải trọng trục xe gây ra:
LL

HL93=

max {LL

3T+Làn

; LL

2T+ Làn

}

.

(2 3)

Trong đó:
LL3T+Làn và LL2T+ Làn = h*nL*m*YLL*[LP ĩ * y ĩ* ( 1 + /M) + 9,3*Area] (2.4) q:

Hệ số điều chỉnh tải trọng lấy theo điều 1.3.2 trong 22TCN272-05 n: số làn xe
trên cầu
m: hệ số làn xe phụ thuộc vào số làn xe.


YLL: hệ số tải trọng
: tải trọng trục bánh xe tại điểm đang xét yt: tung độ đường ảnh hưởng tại
vị trí đang xét. IM: là hệ số xung kích.
Area: diện tích đường ảnh hưởng tại vị trí đang xét.
2.2.4. Lực hãm xe (BR)
■

Lấy bằng 25% trọng lượng các trục xe tải hay xe hai trục thiết kế trên tất cả các làn
xe chạy cùng một hướng.

■

Lực hãm xe nằm ngang theo phương dọc cầu, và cách mặt cầu =1.8m ở đây do gối
di động đặt tại mố nên ta có :
BR= 0.00 KN

(2.5)

2.2.5. Lực ly tâm (CE)
Lực ly tâm được lấy bằng tích số của các trọng lượng trục xe tải hay xe hai trục với
hệ số C lấy như sau:
m

„

4 l/2

Trong đó: c = 7--— (2.6)

• Tốc độ thiết kế= 60km/h

v= 17m/s

• Gia tốc trọng lực

g= 9,81m/s2

• Bán kính cong của làn xe

R= 0,00 m

Đặt cách mặt xe chạy là 1,8m
Hệ số tính tốn lực ly tâm C: 0,00 m
Trị số lực ly tâm:

CE: 0,00 kN

2.2.6. Tải trọng gió (WS, WL)
2.2.6.1 Tải trọng gió ngang
■

Áp lực gió ngan tác dụng lên xe được lấy bằng 1,5 kN/m, tác dụng theo hướng
nằm ngang, ngang với tim dọc kết cấu và cách mặt đường =1,8 (m).

■

Trị số tải trọng gió ngang tác dụng lên xe: WLN= 1.5*Ldầm*0,5 (kN).

2.2.6.2 Tải trọng gió dọc
■

Áp lực gió dọc tác dụng lên xe được lấy bằng 0,75 kN/m, tác dụng theo hướng
nằm ngang, song song với tim dọc kết cấu cầu và đặt cách mặt đường =1,8m.


Vì tại mố đặt gối di động nên ta có WLD= 0,00 (kN).

■

2.2.6.3. Tải trọng gió thẳng đứng
■

Chỉ tính tải trọng này do các trạng thái giới hạn không liên quan đến gió lên hoạt
tải và chỉ tính khi lấy hướng gió vng góc với trục dọc của cầu.

■

Phải lấy tải trọng gió thẳng đứng PV tác dụng vào trọng tâm của diện tích thích
hợp theo cơng thức:

PV= 0.00045*V2*AV (kN)

(2.7)

Trong đó:

V: tốc độ gió thiết kế =38(m/s).
AV: diện tíchphẳng của mặt cầu = chiều dài dầm* chiều rộng khổ cầu (m2).
2.2.7. Nội lực do trọng lượng đất đắp
Công thức: Ps= b8*Std*gđ (kN).

(2.8)

Hình 2.3: Nội lực do khối đất đắp sau mố cầu.
Trong đó:
-

Std: diện tích tác dụng của các lớp (m2), trong đó chiều rộng các lớp đất bằng
chiều rộng bệ mố theo phương ngang cầu, chiều dài của lớp đất bằng chiều
dài của bản giảm tải toàn khối cộng với khoảng cách từ mép sau tường thân
đến mép bệ mố.

-

gđ- trọng lượng riêng của lớp đất sau mố (kN/m3).

-

b8: chiều cao đất đắp sau mố, bằng chiều cao tường thân cộng chiều cao
tường đỉnh (m).

-

(1): là khối khép kín, được bao bọc bởi hai bên tường cánh, tường thân,
tường đỉnh.

-

(2) khối đất trong phạm vi bản giảm tải toàn khối.

2.2.8. Nội lực do áp lực đất EH, LS
2.2.8.1 Áp lực ngang đất (EH)

(thíỀn về antữàn)

Hình 2.4: Áp lực ngang của đất.
Áp lực ngang của đất đắp lên mố tính theo cơng thức:
EH = ( Y*H2*K*c5)/2 (kN)

(2.9)

Trong đó:
H: chiều cao áp lực đất (m)
C5: chiều dài bệ mố (m)
K: hệ số áp lực ngang của đất đối với tường có dịch chuyển K được lấy bằng
Ka: là hệ số áp lực chủ động của đất
Vị trí đặt hợp lực 0.4H tính từ đáy móng
a

_ Sin2(ỡ + ọ'')
~ T.Sin2(0 -ổ)

(2.10)

Trong đó:

1 + sqrt(sin( s + ỳ). six(q) - /3)-ạ
sin( 0 + S) + Sin(0+f)

(2.11)

S: Góc ma sát giữa đất đắp và tường = 24° f: Góc của đất đắp với
phương nằm ngang = 0°
0: Góc của đất đắp sau tường với phương thẳng đứng = 90° ỳ: Góc
nội ma sát có hiệu =35°
2.2.8.2. Áp lực ngang do hoạt tải sau mố (LS)
Khi hoạt tải đứng sau mố trong phạm vi bằng chiều cao tường chắn, tác
dụng của hoạt tải có thể thay bằng lớp đất tương đương có chiều cao heq .

Áp lực ngang do hoạt tải sau mố tính theo cơng thức:
LS= K*heq*Y*H*C5 (kN)

(2.12)

Với vị trí hợp lực đặt tại 0.5H
Trong đó:
K: hệ số áp lực đất
heq: chiều cao lớp đất tương đương phụ thuộc vào chiều cao tường chắn (m)
C5: chiều dài bệ mố trừ chiều dày của 2 tường cánh (m)
Ỵ. trọng lượng riêng của đất đắp (kN/m3)


H: chiều cao tường chắn (m)
Vị trí đặt hợp lực 0.5H tính từ đáy móng.

Đối với tường chắn có chiều cao trung gian, heq được xác định bằng nội suy
Bảng 2.3: Chiều cao lớp đất tương đương
tuyến tính.
Chiều cao tường (mm)

Heq (mm)

<1500

1700

2.2.8.3. Áp lực thẳng đứng (VS)

Do lớp đất tương đương
3000tác dụng tới mặt cắt A-A khi
1200thiết kế mố.
6000
760đương.
Hình
2.6: Chiều dày lớp đất tương

Trị số VS được tính >9000
như sau:

610

VS= heq*Y*(ara3-a4+ao)*C5 (kN)

(2.13)

Trong đó:
a1-a3-a4+a0: chiều dài cột đất tương đương heq gây ra do áp lực thẳng đứng xét

tại mặt cắt A-A (m).
C5: chiều rộng bệ mố theo phương ngang cầu (m).
ỵ: trọng lượng riêng của lớp đất sau mố (kN/m3).


2.3. CÁC MẶT CẮT KIỂM TOÁN VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN MỐ
2.3.1. Các mặt cắt kiểm tốn

Hình 2.7: Các mặt cắt kiểm toán
+ Mặt cắt A-A: mặt cắt đáy móng.
+ Mặt cắt B-B: mặt cắt chân tường thân.
+ Mặt cắt C-C: mặt cắt chân tường đỉnh
+ Mặt cắt D-D, E-E: mặt cắt ngang bệ mố phía sau và phía trước tường thân.
+ Mặt cắt G-G, Q-Q, K-K : mặt cắt tại bản giảm tải toàn khối.
+ Tường cánh được kiểm tốn riêng.

Hình 2.8: Cách phân chia mặt cắt tường cánh
2.3.2. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mố cầu
Nguyên tắc thành lập tổ hợp tải trọng:


Khi thành lập tổ hợp tải trọng đối với mố cầu thì ta phải thành lập 2 tổ hợp:
Tổ hợp tải trọng I: bất lợi ra phía sơng.
Tổ hợp tải trọng II: bất lợi vào bờ.
Về nguyên tắc tất cả các TTGH ta đều phải lập với 2 tổ hợp tải trọng I và II, tuy nhiên
trong kiểm toán mố ta chỉ kiểm toán theo TTGH cường độ I, TTGH sử dụng.
Trong đó:

- Trạng thái giới hạn cường độ I: Tổ hợp tải trọng cơ bản liên quan đến việc sử dụng

cho xe tiêu chuẩn của cầu không xét đến gió.
- Trạng thái giới hạn cường độ II: Tổ hợp tải trọng liên quan đến cầu chịu gió với

vận tốc vượt quá 25m/s.
- Trạng thái giới hạn cường độ III: Tổ hợp tải trọng cơ bản liên quan đến việc sử

dụng cho xe tiêu chuẩn của cầu với gió có vận tốc 25m/s.
- Trạng thái giới hạn sử dụng: Tổ hợp tải trọng liên quan đến khai thác bình thường

của cầu với gió có vận tốc 25m/s với tất cả tải trọng lấy theo giá trị danh định.
Dùng để kiểm tra độ võng, bề mặt vết nứt của kết cấu bê tông cốt thép và bê tông
cốt thép dự ứng lực, sự chảy dẻo của kết cấu thép và trượt của các liên kết có nguy
cơ trượt do tác dụng của hoạt tải xe, tổ hợp tải trọng này cũng cần được sử dụng để
khảo sát ổn định mái dốc.
- Trạng thái giới hạn giai đoạn thi công: khi tải trọng xe lu cộng với lớp đất bên trên

tác dụng lên bản giảm tải tồn khối có thể bỏ qua do tải trọng này nhỏ hơn nhiều so
với tải trọng của toàn bộ chiều dày kết cấu phần đường đầu cầu và hoạt tải của
đồn xe HL93 gây ra.
2.4. TÍNH DUYỆT MỐ CẦU
2.4.1. Tính duyệt khả năng chịu uốn
2.4..1.1. Chịu uốn 1 phương:
❖

Với mặt cắt chữ nhật khoảng cách từ trục trung hịa tới mép chịu nén:
(2.14)
Trong đó:

+ As: diện tích cốt thép chịu uốn bố trí trên mặt cắt ngang (mm2). +fy:
cường độ chảy của cốt thép (MPa).
+ /ỉ: hệ số quy đổi hình khối ứng suất tương đương.
+fc: cường độ chịu nén của bê tông ở tuổi 28 ngày (MPa).
+ b: chiều rộng của bản cánh chịu nén (mm).
❖

Mơmen kháng uốn tính tốn (N.mm) :
Mr= (pM„ Ọ*As*fy*(ds-

(2.15)

Trong đó:
+ a: chiều dày khối ứng suất tương đương a= /)*c (mm).
+ ds: khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép
chịu kéo (mm).
+ ọ: là hệ số sức kháng uốn.
❖

Kết cấu đủ khả năng chịu uốn khi:
Mr > M u

(2.16)

Trong đó:
+ Mu: mơmen tại mặt cắt kiểm tốn (N.mm).
+ Mr: mơmen kháng uốn tính tốn (N.mm).
2.4.I.2. Chịu uốn 2phương:
❖

Nếu lực tính tốn dọc trục Pu < 0,1*ọ*fc*Ag, kiểm toán uốn 2 phương theo
(2.17)

điều kiện:
Trong đó:

■h Mux : mơmen uốn tính tốn theo phương x (N.mm).
+ Muy: mơmen uốn tính tốn theo phươngy (N.mm).
+ Mrx: mômen kháng uốn đơn trục theo phương x (N.mm).
Mrx= ọ*Asx

(2.18)

+ Mry: mômen kháng uốn đơn trục theo phương y (N.mm).
Mry= Ọ*Asy*fy*(ds- -J

(2.19)


+ ds:chiều cao có hiệu có của mặt cắt (mm).
+ As:diện tích cốt thép chịu kéo (mm2).
+ fy:cường độ chảy của cốt thép (MPa).
+ ọ:hệ số sức kháng
+ a= p1*c : chiều dày khối ứng suất tương đương (mm)
„_ A.fy
c =_____
.
0,85#f>

(2.20)

+ /ỉ: hệ số quy đổi hình khối ứng suất tương đương.
+fc: cường độ chịu nén của bê tông ở tuổi 28 ngày (MPa).
+ b: chiều rộng mặt cắt (mm)
❖

Nếu lực tính tốn dọc trục Pu > 0,1*ọ*fc*Ag. Kiểm tốn uốn 2 phương theo điều
kiện:
-2- = (2.21)
?rxy ?rx ?ry (pPo
Trong đó:
+ Po khả năng làm việc của cột chịu nén đúng tâm:
Po= 0,85* fc*(Ag -Ast)+ Ast*fy (N)

(2.22)

+ Ag: diện tích nguyên của mặt cắt (mm2)
+ ọ: hệ số sức kháng = 0.75 với cấu kiện chịu nén dọc trục.
+ Prxy: sức kháng dọc trục tính tốn khi uốn theo hai phương. (N)
+ Prx: sức kháng dọc trục tính tốn khi chỉ có độ lệch tâm ex (N)
+ ex: độ lệch tâm của lực dọc trục tính tốn theo hướng trục X, ex
+ Pry: sức kháng dọc trục tính tốn khi chỉ có độ lệch tâm ey (N)
+ ey: độ lệch tâm của lực dọc trục tính tốn theo hướng trục X, --(mm)
+ Pu: lực dọc trục tính tốn (N)
2.4.2. Tính duyệt khả năng chịu cắt
Vu < Ọ.Vn
Trong đó:
+ ọ: Hệ sô sức kháng cắt

(2.23)


+ Vn: Sức kháng cắt danh định là trị số nhỏ hơn của:
Vn= VS+ VC

(2.24)

Vn= 0.25*f'c*bv*dv
Với:
Vc =0.083*p*Jf] *bV*dV
VSS=

Av*fy*dv*(cotg9+cotgò)*sina.

(2.25)
(2.
26)

(2.

27)

+ bv: bản bụng hữu hiệu lấy bằng bản bụng nhỏ nhất trong chiều cao dv được xác
định trong điều 5.8.2.7 (mm). [7]
+ dv: chiều cao chịu cắt hữu hiệu được xác định trong điều 5.8.2.7 [7]
+ S: cự ly cốt thép đai (mm).
+ /ỉ: là hệ số chỉ khả năng của bê tông bị nứt chéo truyền lực kéo được quy định
trong điều 5.8.3.4 (mm).
+ B: Góc nghiêng của ứng suất nén chéo được xác định trong điều 5.8.3.4 [7]

+ a: Góc nghiêng của thép ngang đối với trục dọc (độ).
+Av: Diện tích cốt thép chịu cắt trong cự ly S (mm2).
2.4.3. Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu
pmin > ữ.ữĩị

(2.228)

Trong đó:
+ Pmm: là tỷ lệ giữa diện tích thép chịu kéo và diện tích nguyên.
+fy: cường độ chảy của cốt thép (MPa).
+f'c: cường độ chịu nén của bê tông ở tuổi 28 ngày (MPa).
2.4.4 Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa
Y < 0.42

(2.29)

Trong đó:
+ de: Khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm của

cốt thép chịu kéo (mm).
+ c: Khoảng cách từ trục trung hòa đến mép chịu nén (mm).


2.4.5. Tính duyệt theo TTGH sử dụng
Kiểm tra khống chế nứt bằng phân bố cốt thép
f < fsa = —Z—_ < 0.6fy
(dc*^)3

(2.30)

Trong đó
+ A: Diện tích phần bê tơng có cùng trọng tâm với cốt thép chịu kéo và
được bao bởi mặt cắt ngang và đường thẳng song song với trục trung hòa,
chia cho số lượng các thanh cốt thép (mm).
+ Z: Thông số bề rộng vết nứt (N/mm).
+ dc: Chiều cao phần bê tơng tính từ thớ chịu nén ngoài cùng đến tâm của
thanh thép gần nhất (mm).
+fs: Ứng suất trong cốt thép chủ dưới tác dụng của ngoại lực (N/mm2).
2.5. TÍNH TỐN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC
2.5.1. Khả năng chịu tải của cọc theo đất nền
Khả năng chịu tải của cọc theo đất nền Được xác định bằng cơng thức:
QR1= h*(fpq*Qp+ fqs*Qs)
Với:

QP= qp*Ap
QS= qs*As

Trong đó:
+ h: Hệ số hữu hiệu của cọc
+ QP: Sức kháng mũi cọc (N)
+ Qs: Sức kháng thân cọc (N)
+ qp: Sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)
+ qs: Sức kháng đơn vị thân cọc (MPa)
+ AS: Diện tích bề mặt thân cọc (mm2)
+fpq: Hệ số sức kháng mũi cọc
+fqs: Hệ số sức kháng thân cọc

(2.31)