Một số nghiên cứu về cầu liền khối và khả năng áp dụng tại việt nam

TRNG I HC XY DNG KHOA O TO SAU I HC LUN VN THC S K THUT CHUYấN NGNH CU HM phần mở đầu Đặt vấn đề Cùng với phát triển giao thông Việt Nam nh toàn giới nhu cầu đại hóa đờng đờng cao tốc ngày đợc trọng, điều đòi hỏi cần xây dựng số lợng cầu lớn cầu có chiều dài nhịp trung nhỏ Nớc ta hàng năm giao thông vận tải chiếm 50% vốn đầu t cho xây dựng sở hạ tầng Do việc nghiên cứu loại vật liệu mới, kết cấu mới, áp dụng quy trình mới, đòi hỏi phải đầu t thời gian, công sức, tiền bạc để hoàn thiện, áp dụng cho phù hợp với điều kiện thực tế nớc ta.Tại nhiều nớc giới nh Anh, Mỹ, Canada Cầu liền khối phơng án đợc sử dụng ngày phổ biến có u điểm lớn việc xây dựng bảo trì Cầu liền khối Integral bridges loại cầu khe co giãn, không gối cầu, kết cấu dầm mố đợc liên kết cứng với nhau, tạo thành khối thống , mặt đờng đầu cầu mặt đờng cầu liên tục không đứt đoạn Cầu liền khối ngày trở nên phổ biến kỹ s tìm cách để giảm tốn chi phí bảo dỡng, nh xâm nhập nớc ăn mòn qua mối nối gối cầu, nhiên cầu liền khối, toàn vật liệu độ cứng kết cấu cần đợc tính toán cách sát thực tế, phân phối tải trọng phụ thuộc vào độ cứng kết cấu, mà độ cứng cầu liền khối phụ thuộc vào tất thành phần Ngày với phát triển khoa học kỹ thuật phát triển máy tính, vấn đề phức tạp với thuật toán thích hợp đ ợc giải cách dễ dàng Tuy nhiên phát triển cầu liền khối phơng pháp tính toán mà thành công thực tế loại cầu Vì vậy, luận án tập trung nghiên cứu cầu liền khối với tên đề tài là: Một số nghiên cứu cầu liền khối khả áp dụng Việt Nam Học viên: Lê Huy Hòa- MSHV: 1109211 Lớp: Cao Học Cầu Hầm T9/2011 TRNG I HC XY DNG KHOA O TO SAU I HC LUN VN THC S K THUT CHUYấN NGNH CU HM Mục tiêu phạm vi nghiên cứu đề tài - Tổng quan nghiên cứu ứng dụng cầu liền khối giới Việt Nam - Cấu tạo phận cầu, đặc điểm xác định, điều kiện nhiệt độ, thời tiết, yêu cầu xây dựng - Nguyên lý tính toán áp dụng tính toán với cầu nhịp L =33m - Nhận xét khả áp dụng cầu liền khối Việt Nam - Kết luận kiến nghị Phơng pháp nghiên cứu - Thu thập tài liệu có liên quan đề tài + Các tài liệu, sách báo công bố nớc + Các tài liệu nớc Internet - Thu thập hồ sơ, tài liệu loại cầu tơng ứng đợc thi công Việt Nam phục vụ cho mục đích so sánh, đánh giá - Đề nghị cấu tạo lập sơ đồ tính - Sử dụng phần mềm, bảng tính Học viên: Lê Huy Hòa- MSHV: 1109211 Lớp: Cao Học Cầu Hầm T9/2011 TRNG I HC XY DNG KHOA O TO SAU I HC LUN VN THC S K THUT CHUYấN NGNH CU HM chơng 1: tổng quan cầu liền khối 1.1 Tổng quan cầu liền khối giới việt nam Các cầu dầm thông thờng có nhiều vấn đề với khe co giãn, nh khe co giãn trụ mố Các khe co giãn qua trình sử dụng, khai thác bị h hỏng, bong bật, dẫn đến độ bền giảm hậu giá thành bảo dỡng, thay cao Quá trình tu, bảo d ỡng h hỏng đợc tiến hành suốt vòng đời khai thác cầu Các chi tiết giữ khe co giãn bị bong bật h hỏng bị nới lỏng xe nặng chạy qua Nớc ngấm qua khe co giãn chảy xuống đầu dầm tờng đỉnh mố, trụ gây h hỏng cho đầu dầm gối cầu Khe co giãn bị kẹt gây đến h hỏng cho phận kết cấu Hình 1.1 : H hỏng khe co giãn mố trụ cầu Học viên: Lê Huy Hòa- MSHV: 1109211 Lớp: Cao Học Cầu Hầm T9/2011 TRNG I HC XY DNG LUN VN THC S K THUT KHOA O TO SAU I HC CHUYấN NGNH CU HM Hình 1.2: Công tác bảo dỡng, thay khe co giãn Đối với cầu liền khối hoàn toàn không sử dụng gối cầu, nh tránh đợc h hỏng gối cầu nh bị kẹt, bị rỉ sét không gây ảnh h ởng cho phận kết cấu Nh với công trình có kết cấu toàn khối, giảm đáng kể việc chi phí xây dựng ban đầu, chi phí bảo dỡng, thay xe chạy êm thuận 1.1.1 Tình hình áp dụng cầu liền khối giới Cầu liền khối (Integral bridge) khái niệm Việt Nam, nh ng giới loại cầu đợc xây dựng từ lâu Tại Mỹ Canada từ năm 1930 loại cầu đợc tính toán xây dựng Từ hình 1.3 đến hình 1.9 hình ảnh cầu liền khối đ ợc xây dựng Mỹ, Canada Châu âu: Học viên: Lê Huy Hòa- MSHV: 1109211 Lớp: Cao Học Cầu Hầm T9/2011 TRNG I HC XY DNG KHOA O TO SAU I HC LUN VN THC S K THUT CHUYấN NGNH CU HM Hình 1.3: Cầu Big East River Brigde với chiều dài 63.4m, rộng 13.96m Hình 1.4: Cầu Happy Hollow Creek cầu liền khối có chiều dài lớn Mỹ với tổng chiều dài 358m Học viên: Lê Huy Hòa- MSHV: 1109211 Lớp: Cao Học Cầu Hầm T9/2011 TRNG I HC XY DNG KHOA O TO SAU I HC LUN VN THC S K THUT CHUYấN NGNH CU HM Hình 1.5: Cầu liền khối Texas có dầm thép (Mỹ) Hình 1.6: Cầu liền khối xây dựng Mỹ Hình 1.7: Cầu liền khối nhịp Thuỵ Điển Học viên: Lê Huy Hòa- MSHV: 1109211 Lớp: Cao Học Cầu Hầm T9/2011 TRNG I HC XY DNG KHOA O TO SAU I HC LUN VN THC S K THUT CHUYấN NGNH CU HM Hình 1.8: Cầu liền khối nhiều nhịp Canada Hình 1.9: Cầu liền khối ba nhịp Alleghany (Mỹ) Ngày cầu liền khối đợc xây dựng với tổng độ dài cầu đến 358m cầu bê tông, cầu thép đến 198m 1.1.2 Tình hình áp dụng cầu liền khối Việt Nam số dạng cầu t ơng tự Tại Việt Nam cha áp dụng cầu liền khối, nhng có số loại cầu gần tơng tự, nh cầu mố trụ dẻo, cầu có mối nối liên tục nhiệt Học viên: Lê Huy Hòa- MSHV: 1109211 Lớp: Cao Học Cầu Hầm T9/2011 TRNG I HC XY DNG KHOA O TO SAU I HC LUN VN THC S K THUT CHUYấN NGNH CU HM Cũng xuất phát từ nguyên nhân khe co giãn dễ h hỏng, bong bật, phải thay thế, bảo dỡng suốt vòng đời cầu tạo êm thuận cho xe chạy nên ng ời ta thờng tạo mối nối liên tục nhiệt để giảm khối l ợng vật liệu mố trụ cầu ngời ta làm cầu mố trụ dẻo 1.1.2.1 Cầu mố trụ dẻo Hình 1.10: Sơ đồ kết cấu cầu mố trụ dẻo Nguyên tắc làm việc cầu mố trụ dẻo: - Thân trụ, mố trụ có độ cứng nhỏ, kết cấu nhịp đợc liên kết chốt với mố trụ - Việc liên kết chốt đợc bố trí để cầu gồm nhiều liên liên tục, phân chia liên gọi trụ nhiệt độ - Khi có tải trọng dọc cầu, lực truyền lên tất trụ, mố liên Lực trụ, mố tỷ lệ với độ cứng, trụ cứng gọi trụ neo Mố trụ dẻo có u điểm giảm kích thớc mố trụ nhiều so với mố trụ nặng giảm khối lợng vật liệu, đơn giản cấu tạo thi công Học viên: Lê Huy Hòa- MSHV: 1109211 Lớp: Cao Học Cầu Hầm T9/2011 TRNG I HC XY DNG KHOA O TO SAU I HC LUN VN THC S K THUT CHUYấN NGNH CU HM Hình 1.11: Một số dạng trụ dẻo Cầu có mố trụ dẻo áp dụng cho nhịp nhỏ trung bình (L 15m) chiều cao trụ không lớn (h 7m), qua dòng nớc nhỏ trôi thuyền bè qua lại 1.1.2.2 Cầu có mối nối liên tục nhiệt Trong cầu nhiều nhịp, để giảm số lợng khe co giãn, đảm bảo xe chạy êm thuận áp dụng cầu có mối nối liên tục nhiệt Học viên: Lê Huy Hòa- MSHV: 1109211 Lớp: Cao Học Cầu Hầm T9/2011 TRNG I HC XY DNG KHOA O TO SAU I HC LUN VN THC S K THUT CHUYấN NGNH CU HM Hình 1.12: Cấu tạo liên tục nhiệt Cầu có mối nối liên tục nhiệt kết cấu đợc tạo chuỗi kết cấu nhịp dầm dầm giản đơn nối với mặt cầu cho d ới tác dụng lực dọc nhiệt độ cầu làm việc nh hệ dầm liên tục, dới tác dụng tải trọng thẳng đứng dầm làm việc nh hệ dầm giản đơn Cầu có mối nối liên tục nhiệt thờng có khe co giãn đầu dầm mố cầu, trình tu bảo dỡng phải tiến hành định kỳ 1.2 cầu không khe co gi ãn cầu liền khối 1.2.1 cầu không khe co gi ãn Cầu không khe co giãn (Jointless Deck Bridge) loại cầu khe nối kết cấu nhịp mố trụ, nhng cầu không khe co giãn khác với cầu liền khối có gối di động đặt dới kết cấu nhịp, đảm bảo cho mố trụ cầu không bị chuyển vị co dãn kết cấu nhịp d ới tác dụng nhiệt độ, chuyển vị tác dụng tải trọng: (hình 1.8); (hình 1.9) Học viên: Lê Huy Hòa- MSHV: 1109211 Lớp: Cao Học Cầu Hầm T9/2011 10 TRNG I HC XY DNG LUN VN THC S K THUT KHOA O TO SAU I HC - CHUYấN NGNH CU HM Phơng pháp đầm đất Vật liệu đất đắp mố cầu liền khối phải loại đất đắp thoát n ớc Đối với cầu liền khối áp lực đất tác dụng lên mố áp lực đất bị động việc xác định hệ số áp lực đất bị động vấn đề quan trọng việc thiết kế mố cầu liền khối Bảng 2.6: Tính toán hệ số áp lực đất bị động theo số tiêu chuẩn Tiêu chuẩn Hệ số áp lực đất Hệ số áp lực đất bị động K p Tiêu chuẩn Nga, AASHTO 1996 Trung Quốc tiêu AASHTO LRFD 1998 chuẩn 22 TCN 18-79 22 TCN 272-05 Theo điều 3.11.5.4 tiêu chuẩn K p = tg (45 + ) K p tra hình 2.19 (trang 52) hình 3.11.5.4-1 tiêu chuẩn Hệ số áp lực đất bị động đợc tính toán theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 05 Hệ số áp lực bị động, kp Đối với đất không dính giá trị hệ số áp lực bị động lấy từ Hình 2.21 cho cho trờng hợp tờng nghiêng thẳng đứng đắp từ Hình 2.22 cho trờng hợp tờng thẳng đứng đáp dốc Đối với điều kiện khác với miêu tả Hình 2.21 2.22 áp lực bị động tính cách sử dụng phơng pháp thử dựa sở lý thuyết lăng thể tr ợt Khi sử dụng lý thuyết lăng thể trợt giá trị giới hạn góc ma sát t ờng không nên lấy lớn nửa góc nội ma sát, Đối với đất dính áp lực bị động xác định theo: p p = k p s g Z 10 + c k p (2.11) Trong đó: Pp = áp lực đất bị động (MPa) s = tỷ trọng đất (kg/m3) z = độ sâu tính từ mặt đất Học viên: Lê Huy Hòa- MSHV: 1109211 Lớp: Cao Học Cầu Hầm T9/2011 58 TRNG I HC XY DNG KHOA O TO SAU I HC LUN VN THC S K THUT CHUYấN NGNH CU HM c = độ dính đơn vị (MPa) kp = hệ số áp lực bị động lấy theo Hình 2.21 2.22 thích hợp Hệ số giảm (R) Kp theo tỷ số - / hệ số áp lực bị động Kp Mặt phá hoại Xoắn ốc logarit áp lực bị động Ghi : Các đường cong thể dùng cho /= -1 Góc nối ma sát theo độ Hình 2.22- Cách tính áp lực đất bị động tờng nghiêng đắp Học viên: Lê Huy Hòa- MSHV: 1109211 Lớp: Cao Học Cầu Hầm T9/2011 59 TRNG I HC XY DNG LUN VN THC S K THUT KHOA O TO SAU I HC CHUYấN NGNH CU HM Hệ số giảm (R) cuả Kp theo tỷ số / hệ số áp lực bị động Kp Mặt phá hoại Xoán ốc logarit áp lực bị động Ghi : Các đường cong thể dùng cho /= -1 góc nội ma sát theo độ Hình 2.23- Cách tính áp lực đất bị động tờng nghiêng, đắp dốc a áp lực ngang đất tĩnh tải EH áp lực ngang đất tĩnh tải tiêu chuẩn tính theo công thức thông thờng học đất, coi áp lực ngang phân bố tuyến tính tỷ lệ với chiều sâu đất Học viên: Lê Huy Hòa- MSHV: 1109211 Lớp: Cao Học Cầu Hầm T9/2011 60 TRNG I HC XY DNG KHOA O TO SAU I HC LUN VN THC S K THUT CHUYấN NGNH CU HM Điểm đặt hợp lực tiêu chuẩn Nga, Trung Quốc, úc, AASHTO 1996 0,33H với H chiều cao tờng, trọng tâm biểu đồ tam giác Phân bố tam giác áp lực ngang đơn giản hoá phân bố phi tuyến thực tế đợc mô tả hình 2.21 H Hiệu ứng đầm nèn Phân bố tam giác đơn giản hoá 0,4H Ph=p(H).H/2 Hình 2.24: Vị trí hợp lực áp lức đất ngang Có hai nhân tố tạo nên đặc trng phi tuyến: + Hiệu ứng vòm ứng suất cắt đất cao độ móng mặt phẳng phía chân đế tờng + Đầm nén sinh áp lực ngang đất đắp Hợp lực áp lực ngang đất đắp đ ợc tính qua phân bố tam giác đơn giản Tuy nhiên để tơng đơng với phân bố phi tuyến thực tế tính mô men, vị trí hợp lực phải đợc nâng từ 0,33H lên 0,4H Một số nghiên cứu tờng thực xác minh 0,4H vị trí hợp lý hợp lực Terzaghi (1934), Clausen Johansen (1972), Sherif (1982) Nh vị trí đặt hợp lực áp lực ngang đợc quy định tiêu chuẩn AASHTO 1998 22 TCN 272 05 gần hợp lý so với giá trị quan sát đ ợc nghiên cứu tờng thực Học viên: Lê Huy Hòa- MSHV: 1109211 Lớp: Cao Học Cầu Hầm T9/2011 61 TRNG I HC XY DNG LUN VN THC S K THUT KHOA O TO SAU I HC CHUYấN NGNH CU HM Bảng 2.7: áp lực đất tĩnh tải đất đắp theo tiêu chuẩn Tiêu chuẩn Tiêu chuẩn Nga, Trung AASHTO-LRFD 1998 Quốc 22TCN 18-79 22 TCN 272 05 Công thức tính áp lực đất ngang Et = H2k Tay đòn 0,33H Điều 3.11.5.1 p = K s gz10 0,4H 0,4H 0,33H H H Hình vẽ Ngoài áp lực đất đợc tính theo phơng pháp chất lỏng tơng đơng tính cho tờng chắn có chiều cao dới 6m đất đắp loại đất thoát nớc (điều 3.11.5) Phơng pháp chất lỏng tơng đơng để tính áp lực đất Phơng pháp chất lỏng tơng đơng không đợc dùng đất đắp không thoát nớc đợc Nếu không thoả mãn tiêu chuẩn này, phải dùng quy định Điều 3.11.3; 3.11.5.1 3.11.5.3 để tính áp lực đất ngang [3] Khi sử dụng phơng pháp chất lỏng tơng đơng, áp lực đất p (MPa) lấy nh sau: p = eq g Z (x 10-9) (2.12) Trong eq = tỷ trọng chất lỏng tơng đơng đất, không nhỏ 480(kg/m3) Tổng hợp tải trọng đất nằm ngang trọng lợng đất đắp phải đợc giả thiết tác dụng chiều cao 0,4H phía đáy tờng chắn, H chiều cao toàn tờng lấy từ mặt đất đến đáy móng Học viên: Lê Huy Hòa- MSHV: 1109211 Lớp: Cao Học Cầu Hầm T9/2011 62 TRNG I HC XY DNG LUN VN THC S K THUT KHOA O TO SAU I HC CHUYấN NGNH CU HM Khi phân tích đất đắp dính không thoát nớc áp lực đất phải tính theo áp lực chất lỏng tơng đơng Trị số chuẩn tỷ trọng chất lỏng tơng đơng dùng thiết kế tờng có chiều cao không vợt 6000 mm lấy theo Bảng 2.8, đó: = chuyển vị đỉnh tờng theo yêu cầu để đạt đợc áp lực chủ động nhỏ áp lực bị động lớn nghiêng hay chuyển dịch ngang (mm) H= chiều cao tờng (mm) i = góc nghiêng mặt đất đắp tờng thẳng nằm ngang (độ) Độ lớn thành phần thẳng đứng tổng áp lực đất cho trờng hợp mặt đất đắp dốc lấy theo: Pv = Ph tan i (2.13) Trong đó: Ph = 0,5eq gH2 (x 10-9) (2.14) Bảng 2.8: Giá trị điển hình tỷ trọng chất lỏng tơng đơng đất Đất đắp Đất đắp với i = 250 Nghỉ eq(kg/m3) /H = 1/240 eq(kg/m3) Nghỉ eq(kg/m3) /H = 1/240 eq(kg/m3) Cát sỏi cuội xốp 880 640 1040 800 Cát sỏi cuội vừa 800 560 960 720 Cát cuội sỏi chặt 720 480 880 640 Phù sa chặt (ML) 960 640 1120 800 Đất sét gầy chặt (CL) 1120 720 1280 880 Đất sét béo chặt 9CH) 1280 880 1440 1040 Học viên: Lê Huy Hòa- MSHV: 1109211 Lớp: Cao Học Cầu Hầm T9/2011 63 TRNG I HC XY DNG KHOA O TO SAU I HC LUN VN THC S K THUT CHUYấN NGNH CU HM Bảng 2.8 tiêu chuẩn cho tỷ trọng chất lỏng t ơng đơng loại đất Điểm đặt hợp lực 0,4H với H chiều cao tờng Phơng pháp chất lỏng tơng đờng có u điểm đơn giản đỡ sai sót nhầm lẫn tinh toán áp lực đất b áp lực ngang đất hoạt tải sau mố LS áp lực ngang đất hoạt tải sau mố theo tiêu chuẩn đ ợc tính toán theo sách học đất, thay tác dụng hoạt tải sau mố lớp đất có chiều cao tơng đơng h eq Tuy nhiên phạm vi tác dụng hoạt tải sau mố chiều cao lớp đất tơng đơng tính theo tiêu chuẩn lại khác nhau: + Phạm vi tác dụng hoạt tải sau mố: Theo tiêu chuẩn Nga, Trung Quốc 22TCN 18 79 AASHTO 96 H/2 với H chiều cao tờng + Chiều cao lớp đất tơng đơng tính theo 22 TCN 272 05 h eq = P Sb Công thức tính đổi trực tiếp từ hoạt tải sang lớp đất t ơng đơng nên chiều cao tính đổi có giá trị lớn + Chiều cao lớp đất tơng đơng theo AASHTO 1996 610mm + Chiều cao lớp đất tơng đơng theo AASHTO LRFD theo 22 TCN 272 05 đợc sác định theo bảng 2.9, có trị số từ 1700 mm đến 610 mm Với chiều cao tờng đợc xác định cách tính áp lực ngang tác dụng vào t ờng phân bố áp lực từ xe tải thiết kế Phân bố áp lực ngang tính theo toán nửa không gian đàn hồi với hệ số Poisson 0,5 Hoạt tải chất thêm phải đợc xét đến tải trọng xe tác dụng mặt đất đắp phạm vi đoạn chiều cao t ờng phía sau mặt sau tờng Đối với đờng ôtô cờng độ tải trọng phải lấy phù hợp với quy định Điều 3.6.1.2 Nếu tải trọng chất thêm khác với đờng ôtô chủ đầu t phải quy định chấp nhận hoạt tải chất thêm phù hợp Sự tăng áp lực ngang hoạt tải chất thêm tính theo: Học viên: Lê Huy Hòa- MSHV: 1109211 Lớp: Cao Học Cầu Hầm T9/2011 64 TRNG I HC XY DNG KHOA O TO SAU I HC LUN VN THC S K THUT CHUYấN NGNH CU HM p = k s g heq (x 10-9) (2.15) Trong đó: p = áp lực đất ngang không đổi tác dụng hoạt tải chất thêm phân bố (MPa) s = tỷ trọng đất (kg/m3) k = hệ số áp lực đất h eq = chiều cao đất tơng đơng với xe tải thiết kế (mm) Chiều cao đất tơng đơng cho tải trọng đờng ô tô, h eq lấy từ Bảng 2.9 Đối với chiều cao tờng trung gian phải dùng nội suy tuyến tính Chiều cao tờng phải lấy khoảng cách từ mặt đất đắp đến đáy bệ móng Bảng 2.9 - Chiều cao tơng đơng đất dùng cho tải trọng xe Chiều cao tờng (mm) heq (mm) 1500 1700 3000 1200 6000 760 9000 610 c Phơng pháp đầm chặt đất Tác động thiết bị đầm chặt đất sau lng mố gây áp lực ngang lên tờng trớc, tiêu chuẩn úc, AASHTO 96, AASHTO LRFD 22 TCN 272 05 quan tâm đến tác động áp lực đất đầm phụ thuộc vào chiều rộng vùng đất đắp loại đất, trọng lợng thiết bị phơng pháp đầm Vì dùng thiết bị đầm lớn, ng ời thiết kế cần tính đến áp lực đất đầm d Tính áp lực đất động đất gây Học viên: Lê Huy Hòa- MSHV: 1109211 Lớp: Cao Học Cầu Hầm T9/2011 65 TRNG I HC XY DNG KHOA O TO SAU I HC LUN VN THC S K THUT CHUYấN NGNH CU HM Khi có động đất, đất đắp sau mố bị lún, mố bị dịch chuyển áp lực đât tăng lên lực quán tính lớn theo ph ơng dọc ngang cầu từ kết cấu nhịp truyền đến mố bị phá hoại hoá lỏng đất móng Đặc điểm thiết mố cầu liên quan đến vị trí cầu, địa hình địa chất, đất đắp sau mố, loại kết cấu nhịp, tải trọng Việc thiết kế mố cầu chịu tải trọng động đất toán phức tạp liên quan đến làm việc tơng tác đất, mố kết cấu nhịp Vì cần có giả thiết phơng pháp tính gần đơn giản hoá để tính toán Với mố đứng tự nh tờng trọng lực, tờng công xon, vùng động đất mạnh, thiết kế để chúng không chuyển vị d ới gia tốc lớn đất không thực tế việc thiết kế cho mố cầu có chuyển vị ngang nhỏ chấp nhận đợc phơng pháp thiết kế thích hợp Phơng pháp thờng đợc dùng để tính toán lực động đất tác dụng lên mố phơng pháp gần tĩnh học Mononobe-Okabe với giả thuyết: - Mố đợc tự dịch chuyển - Đất đắp loại đất không dinh, có góc ma sát - Đất đắp không bão hoà vấn đề hoá lỏng không phát sinh áp lực đất bị động mố mố bị đẩy vào đất đắp đ ợc tính theo công thức Coulomb có tính đến lực quán tính nằm ngang thẳng đứng theo công thức: E PE = K PE gH (1 k v ) K PE 10 cos ( + ) sin( + ) sin( + i ) = x cos( + ) cos(i ) cos cos cos( + ) (2.16) (2.17) Trong đó: K PE : Hệ số áp lực đất bị động Học viên: Lê Huy Hòa- MSHV: 1109211 Lớp: Cao Học Cầu Hầm T9/2011 66 TRNG I HC XY DNG LUN VN THC S K THUT KHOA O TO SAU I HC CHUYấN NGNH CU HM g: Gia tốc trọng trờng (m/s ) : Tỷ trọng đất đắp (kg/m ) H: Chiều cao mặt đất (mm) : Góc ma sát đất (độ) : Góc quán tính động đất: k = arctg h kv (độ) : Góc ma sát đất tờng mố (độ) K h : Hệ số gia tốc nằm ngang K v : Hệ số gia tốc thẳng đứng i: Góc mái dốc đất đắp (độ) : Góc nghiêng lng tờng i KvW KhW W H Hình 2.25: Biểu đồ tải trọng áp lực đất Điểm tác dụng áp lực đất E AE H/2 2.4.2 nguyên lý tính toán cầu liền khối có móng cọc 2.4.2.1 Độ đàn hồi đất đắp sau mố Học viên: Lê Huy Hòa- MSHV: 1109211 Lớp: Cao Học Cầu Hầm T9/2011 67 TRNG I HC XY DNG KHOA O TO SAU I HC LUN VN THC S K THUT CHUYấN NGNH CU HM Đất đợc mô hình hoá thành phần tử đàn hồi phi tuyến (hình 2.23) (hình 2.24) Giá trị lực gối đàn hồi liên quan tới hệ số áp lực đất chủ động K a hệ số áp lực đất bị động K p F = K. v w.h (2.18) Trong đó: - F: Sức kháng có hiệu - K: Hệ số áp lực đất, đợc tính theo giá trị T /H - T : Dịch chuyển mố vị trí - v : ứng suất thông thờng theo phơng thẳng đứng, đợc tính theo tỷ trọng đất độ sâu đất ( v = .z) Trọng lợng độ đợc giả định truyền hoàn toàn lên mố - w h: Kích thớc bề mặt đàn hồi 2.4.2.2 Độ đàn hồi đất kiềm chế cọc Đất bao quanh cọc đợc mô hình phần tử đàn hồi phi tuyến vị trí cách 0,3m, dọc theo độ sâu cọc Giá trị lực đ ờng cong lực chuyển vị đợc xác định phơng pháp tiếp tuyến hyperbolic F = A.p u tanh( k z y ).L p A pu (2.19) Trong đó: - A: Hệ số kinh nghiệm điều chỉnh tính toán (A = 0,8(z/D) 0,9) - p u : Sức kháng thành bên đất, thờng đợc lấy thấp p us p ud - k : Độ cứng đất, đợc xác định từ số liệu địa chất móng - z: Độ sâu đất từ đáy độ tới điểm nút - y: Độ lệch ngang, đợc xác định theo [14] - L p : Chu vi cọc Sức kháng thành bên đất p us p ud đợc tính toán theo p us = (c z + c D)z Học viên: Lê Huy Hòa- MSHV: 1109211 Lớp: Cao Học Cầu Hầm T9/2011 (2.20) 68 TRNG I HC XY DNG LUN VN THC S K THUT KHOA O TO SAU I HC CHUYấN NGNH CU HM p ud = c Dz (2.21) Trong đó: - D: Đờng kính cọc - z: Độ sâu đất từ đáy độ tới vị trí đàn hồi đất - : Tỷ trọng đất - c1 = K tan.sin/tan( - ).cos + tan .tan/tan( - ) + K tan(tan.sin - tan) - c = tan/tan( - ) tan (45 - /2) - c = K tan.tan + K a (tan - 1) - : Góc ma sát đất - = /2, = 45 + /2 - K : Hệ số áp lực đất tĩnh (K = - sin) - K a : Hệ số áp lực đất chủ động (K a = tan (45 - /2)) 2.4.2.3 Sự dịch chuyển mố Sự dịch chuyển T dầm nhiệt độ đợc tính toán theo: T = L b .T (2.22) Trong đó: - L b : Tổng chiều dài cầu đờng tim mố - : Hệ số giãn nở nhiệt vật liệu kết cấu phần - T: Sự thay đổi nhiệt độ Học viên: Lê Huy Hòa- MSHV: 1109211 Lớp: Cao Học Cầu Hầm T9/2011 69 TRNG I HC XY DNG LUN VN THC S K THUT KHOA O TO SAU I HC CHUYấN NGNH CU HM Đỉnh mố Phần tử cọc Phần tử dầm Nút đàn hồi Chi tiết phần tử mố Đáy mố Hình 2.26: Mô hình khung phẳng phân tích lực dT dT Bản độ d1 Lò xo đỉnh d2 Lò xo thứ d3 Lò xo thứ d4 Lò xo đáy Hình 2.27: Mô hình gối đàn hồi đất đắp sau mố Sau tính toán đợc độ cứng lò xo mố cọc ta tiến hành phân tích lực dọc, mô men, lực cắt mô hinh không gian nh hình 2.23 2.5 Tóm tắt chơng Học viên: Lê Huy Hòa- MSHV: 1109211 Lớp: Cao Học Cầu Hầm T9/2011 70 TRNG I HC XY DNG KHOA O TO SAU I HC LUN VN THC S K THUT CHUYấN NGNH CU HM Chơng trình bày vấn đề chung cầu liền khối nh : Tiêu chuẩn thiết kế, liên kết ngang hình dạng mặt cầu, độ dốc, trình tự thi công, mô men âm kết nối mố liền khối kết cấu phần trền Ngoài trình bày cấu tạo phận cầu liền khối nguyên lý tính toán mố cầu liền khối móng nông móng cọc nh: - Cấu tạo kết cấu phần trên, mố trụ, móng cầu liền khối - Nguyên lý tính toán mố cầu liền khối móng nông Học viên: Lê Huy Hòa- MSHV: 1109211 Lớp: Cao Học Cầu Hầm T9/2011 71 TRNG I HC XY DNG KHOA O TO SAU I HC LUN VN THC S K THUT CHUYấN NGNH CU HM Mục lục Học viên: Lê Huy Hòa- MSHV: 1109211 Lớp: Cao Học Cầu Hầm T9/2011 72 ... khe co giãn, nhng Việt Nam cha áp dụng hai loai cầu Vì việc nghiên cứu áp dụng cầu liền khối Việt Nam nhu cầu thực tế Do cầu liền khối kết cấu toàn khối có nhiều u điểm so với Cầu không khe co... 1.9: Cầu liền khối ba nhịp Alleghany (Mỹ) Ngày cầu liền khối đợc xây dựng với tổng độ dài cầu đến 358m cầu bê tông, cầu thép đến 198m 1.1.2 Tình hình áp dụng cầu liền khối Việt Nam số dạng cầu. .. thay gối cầu 1.2.2 cầu liền khối Cầu Liền Khối (Integral Bridge) gần giống cầu không khe co giãn, tức cầu khe co giãn đầu kết cấu nhịp mố nhịp với Tuỳ dạng cầu liền khối mà cầu sử dụng gối cầu (hình