Cầu dân sinh Phần 1: Chỉ dẫn thiết kế

B GIAO THễNG VN TI TNG CC NG B VIT NAM THIT K IN HèNH CA D N - HP PHN CU DN SINH D N XY DNG CU DN SINH V QUN Lí TI SN NG A PHNG (LRAMP) TP I CH DN K THIT K LIấN DANH T VN CCTDI V VE&C TRUNG TM T VN U T PHT TRIN GTVT V CễNG TY C PHN K S V T VN VIT NAM H NI, 2015 B GIAO THễNG VN TI TNG CC NG B VIT NAM THIT K IN HèNH CA D N - HP PHN CU DN SINH D N XY DNG CU DN SINH V QUN Lí TI SN NG A PHNG (LRAMP) TP I CH DN THIT K LIấN DANH T VN H NI, 2015 CH U T PH LC LA CHN TIấU CHUN HOT TI THIT K TP I MC LC CHNG I GII THIU CHUNG CHNG II THIT K TNG TH CHNG III KHO ST A CHT CHNG IV KHO ST THY VN CHNG V PHN TCH THY VN CHNG VI CễNG TRèNH BO V B SễNG V CHNG XểI TR CU CHNG VII THIT K NG TRN CHNG VIII THIT K KT CU PHN DI V NN MểNG CHNG IX THIT K KT CU DM PH LC H S MU NHIM V KHO ST THIT K - BC THIT K K THUT BN V THI CễNG PH LC PHN 10 NN MểNG TIấU CHUN THIT K CU AASHTO LRFD CHNG I GII THIU CHUNG S tay thit k cu nụng thụn nhm cung cp cho cỏc k s thit k cỏc ti liu c bn, n gin tip cn vic thit k cu qui mụ nh ca d ỏn S tay thit k cu ny trung cho cỏc cu cú chiu di nhp t 6m n 24m vi bờ rng phn xe chy ca cu 3m n 3,5m, i vi cu cho ngi i b cú b rng 2m Ni dung ca s tay cp n hu nh ton b quỏ trỡnh thit k t vic kho sỏt a hỡnh, a cht, thy vn, thit k b trớ chung cu, n thit k kt cu phn di v nn múng, tr kt cu phn trờn ó c thit k nh hỡnh phn dm Cú nhiu ti liu k thut m cỏc k s cu cú th tham kho c trớch dn ti liu ny cỏc k s cu cú th tỡm hiu sõu hn Ni dung trỡnh by s tay ny nhm mc ớch cho cỏc phũng thit k cu tham gia d ỏn s dng, nhng cng cú th dựng cho cỏc k s xõy dng cụng trỡnh tham kho cn thit Chớnh vỡ vy s tay trớch dn nhiu Bng biu tra cu cho tớnh toỏn CHNG II 2.1 La chn v trớ 2.1.1 Hỡnh thỏi hc ca sụng sui 2.1.2 V trớ cu _3 2.2 iu kin t nhiờn _ 2.2.1 Din tớch lu vc 2.2.2 Cỏc mc nc _4 2.2.3 Tnh khụng ca cu v tnh khụng thụng thuyn 2.3 Bỡnh v o mt ct ngang sụng sui 2.4 Tui th thit k 2.5 Kh cu _ 2.5.1 Kh cu trờn ng cp A _7 2.5.2 Kh cu ng cp B, C _7 2.5.3 Kh cu trờn ng cp D (ng thụn, xúm) 2.5.4 Cng hp _7 2.5.5 ng trn _7 2.6 Ti trng thit k 2.6.1 Hot ti 2.6.2 Cỏc loi ti trng khỏc 2.6.3 p dng cỏc hot ti xe thit k cỏc b phn ca cu (3.6.1.3) _8 2.6.4 Hot ti thit k cho cu dn, cng, cu cú nhp ln hn 25m (3.6.1.3.3) _9 2.7 Vt liu _ CHNG II THIT K TNG TH Trong giai on u tiờn ca thit k, k s thit k phi tỡm c v trớ cu thớch hp phi quyt nh chiu di cu, b trớ loi cu, s lng nhp cu vi kớch thc nhp Cỏc quyt nh ny phi da trờn kho sỏt hin trng v cỏc thụng tin v: - a hỡnh v trớ cu v cỏc iu kin t nhiờn; - Tui th thit k cu, d ỏn ny yờu cu tui th thit k 50 n 75 nm (cu loi A); - Lu lng giao thụng; - Cỏc ngun vt liu a phng, kh nng chuyn, kh nng thi cụng a hỡnh ti v trớ cu quyt nh chiu cao, chiu di cu v s lng nhp v loi nn múng cụng trỡnh Tui th thit k yờu cu v cỏc ngun lc ó cú s nh hng ti vic la chn vt liu loi dm v phng phỏp thi cụng Cỏc s liu v lu lng giao thụng quyt nh kh cu v ti trng thit k Trong d ỏn ny phi theo cp ng c thit k theo qui hoch mng ng a phng Cỏc cp ng giao thụng nụng thụn c nh ngha theo Tiờu chun Quc gia TCVN 10380: 2014 ng giao thụng nụng thụn - Yờu cu thit k Tng hp phõn cp k thut ng giao thụng nụng thụn theo chc nng ca ng v lu lng giao thụng trỡnh by Bng sau (Bng 4- Tiờu chun TCVN 10380: 2014): 2-1 10-126 tcvn ****: 2015 tiêu chuẩn thiết kế cầu đường (dự thảo) Hình 10.1-5- Khoảng cách cực đại đến vùng hoá lỏng đáng kể hàm cấp động đất A10.2 Thiết kế móng Thông thường thực tế người ta chấp nhận việc thiết kế móng chống động đất việc phải sử dụng cách tiếp cận tĩnh học, tải trọng động đất tác động lên móng xác định từ phản lực momen cần thiết cho cân kết cấu Mặc dù cách tiếp cận thiết kế sức chịu tải theo kiểu truyền thống áp dụng với yếu tố giảm sức chịu tải tương thích muốn có giới hạn an toàn chống hư hỏng, phải lưu ý số yếu tố liên quan đến tính động học tải trọng động đất Dưới tác dụng tải trọng chu kỳ tần số động đất, sức kháng huy động nhiều loại đất lớn cường độ kháng tĩnh học Đối với đất không dính không bão hoà, tăng lên khoảng 10%, đất dính tăng lên 50% Tuy nhiên lớp đất sét bão hoà yếu cát bão hoà, cường độ độ cứng tải trọng lặp theo chu kỳ lại giảm Đối với cầu phân loại Khu vực 2, việc sử dụng sức kháng tĩnh học đất để đánh giá móng đủ tin cậy an toàn hầu hết trường hợp, giảm cường độ độ cứng tác dụng tải trọng lặp vấn đề độảnh hưởng động đất nhỏ Tuy nhiên, cầu Khu vực 3, cần phải quan tâm đến khả độ cứng, độ bền đất trường đánh giá khả giới hạn móng cho thiết kế động đất Phần 10: Móng 10-127 Vì tải trọng động đất xảy ngắn thiên nhiên, khả chịu lực đất thời gian ngắn chu kỳ tải trọng không đáng kể Có thể cần phải quan tâm đến độ chuyển vị độ quay móng theo chu kỳ kết hợp với biến dạng đất, có ảnh hưởng đáng kể đến chuyển vị kết cấu phân bố momen uốn lực cắt trụ (cột) kết cấu khác Do tính dễ biến dạng móng làm ảnh hưởng tới phân bố lực mô men kết cấu ảnh hưởng đến tính toán chu kỳ dao động riêng nên cần có hệ số độ cứng tương đương cho hệ thống móng Trong nhiều trường hợp, việc sử dụng giải pháp phân tích khác dùng cho bệ móng cọc, giả thiết đất môi trường đàn hồi Trong sử dụng công thức cần phải nhận thức đàn hồi tương đương đất hàm số biên độ ứng biến, tải trọng động đất giá trị mô đun quan trọng phải thích hợp với tải trọng động đất thấp Sự tương quan mô đun chống cắt biên độ ứng suất cắt cho cát thể hình A10.21 Hình A10.2-1 Biến đổi mô đun chống cắt theo ứng biến cắt cát Dựa sở quan sát thực nghiệm quan sát hiên trường, người ta ngày nhận thấy móng bị nâng lên quay lắc lư làm cho móng tách rời khỏi đất chịu động đất, chấp nhận miễn có thiết kế giải pháp thích hợp để ngăn ngừa (Taylor Williams 1979) Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy,tạo mềm dẻo quay bên móng lắc lư tạo hiệu cho tiêu hao lượng Tuy nhiên, cần phải cẩn thận để tránh việc gây biến dạng thẳng đứng đáng kể với phá hỏng đất trình lắc lư động đất di chuyển giới hạn trụ Những điều dẫn đến khó khăn thiết kế với chuyển vị tương đối Tải trọng ngang cọc: Phần lớn giải pháp phổ biến để ước tính độ cứng ngang cọc thẳng đứng dựa giả thiết làm việc đàn hồi áp dụng khái niệm dầm hẫng tương đương (Davisson Gill 1960), dầm đàn hồi Winkler (Matlock Reese 1960), giải pháp chuỗi liên tục đàn hồi (Poulos 1971) Tuy nhiên, việc sử dụng phương pháp có xét đến phản lực phi tuyến dẫn đến cho phép phá huỷ đất quan trọng cọc nằm đất sét mềm cát 10-128 tcvn ****: 2015 tiêu chuẩn thiết kế cầu đường (dự thảo) chịu tải trọng ngang lớn Cách làm đề cập đề xuất Viện dầu khí Mỹ (API) để thiết kế dàn khoan khơi Phương pháp áp dụng phản lực phi tuyến đường cong P-Y cát đất sét phát triển thực nghiệm từ thí nghiệm chất tải trường Các yếu tố chung phân tích API trường hợp cát minh họa Hình A10.2-2 Dưới tải trọng lớn, vùng phá huỷ bị động phát triển gần đầu cọc Các liệu thí nghiệm giới hạn bền,pu, tải trọng ngang tương ứng với độ võng đầu cọc, yu, khoảng 3d/80, d đường kính cọc Lưu ý phần lớn sức kháng theo phương ngang tập trung bên với độ sâu khoảng 5d Phương pháp API cho thấy suy giảm độ bền chống lực ngang chịu tải trọng theo chu kỳ, trường hợp cát bão hoà, suy giảm nêu không phản ánh gia tăng áp lực nước lên lỗ rỗng Sự giảm độ bền chống lực ngang động đất gây ra, gia tăng áp lực nước lỗ rỗng trường tự cát bão hoà miêu tả Finn Martin (1979) Một phương pháp số cho phép sử dụng đường cong P.Y ARL để tính đặc trưng độ cứng cọc hình thành bước cho chương trình máy tính BMCOL76 mô tả Bogard Matlock (1977) Tải tọng ngang Biến dạng Mô men uốn Vùng bị động P Huy Động Tải trọng tĩnh Pu Tĩnh Chu kỳ chậm tải Tĩnh lực Chu kỳ chậm - chiều sâu 20m Sự giảm cấp kết cấu định hướng lại vùng bị động sau vài chu kỳ tác động độ sâu đến 40m Hình A10.2-2 - Tải trọng ngang cọc cát - sử dụng tiêu chuẩn API Sự ảnh hưởng làm việc nhóm lên độ cứng cọc chủ đề gây tranh cãi Các giải pháp dựa lý thuyết đàn hồi gây hiểu nhầm độ cong xuất gần đầu cọc Dẫn chứng thực nghiệm cho thấy tác dụng nhóm không đáng kể cọc có khoảng cách trống lớn 4d tới 6d Đối với hệ thống cọc xiên, tính toán độ cứng cọc theo phương ngang phức tạp độ cứng cọc theo chịu nén chịu kéo dọc trục Một điều quan trọng cần nhân thức biến dạng uốn nhóm cọc xiên tạo phản lực lớn bệ cọc Nên nhớ cho dù cọc xiên có hấp dẫn mặt kinh tế chịu tải trọng ngang, cọc cứng theo phương ngang bố trí cho phát sinh nội lực dọc trục Do đó, Phần 10: Móng 10-129 xuất chuyển vị tương giá trị lớn vùng đất bao quanh dẻo đáp ứng động đất kiểu trường tự trường ( đặc biệt thay đổi lớn độ cứng đất xuất dọc theo chiều dài cọc), chuyển vị tương đối gây momen uốn lớn cọc Vì lý này, hệ thống cọc thẳng, dẻo chịu lực ngang phát sinh mô men uốn đầu cọc khuyến nghị áp dụng Tuy nhiên, hệ thống cọc phải thiết kế cọc mềm chuyển vị ngang lớn cần thiết để chịu tải trọng ngang Một thiết kế mang tính thỏa hiệp có tính đến sử dụng cọc xiên đặt tách rời khoảng cách định mang lại hệ thống có lợi độ mềm giới hạn tính kinh tế để chịu lực dọc trục lực ngang gây Sự tương tác cọc đất: Việc sử dụng đặc điểm độ cứng cọc để xác định momen uốn cọc nơi có động đất dựa phương pháp giả tĩnh cho momen sinh tải trọng ngang từ tác dụng quán tính kết cấu cầu Tuy nhiên phải nhớ tải trọng quán tính sinh từ tương tác di chuyển đất cọc, động đất trường tự với cọc tự dịch chuyển trường tự ảnh hưởng đến momen uốn Điều minh hoạ chi tiết Hình A10.2-3 Lịch sử thời gian dịch chuyển động đất trường tự cung cấp liệu cho số liệu đầu vào độ bền chống lực ngang phân tử mặt phân cách truyền xuống cọc Gần đầu cọc momen uốn bị ảnh hưởng tải trọng tương tác ngang sinh tác dụng quán tính lên kết cấu cầu Tại độ sâu lớn (ví dụ sâu 10d), độ cứng đất tăng dần lên với độ cứng cọc, cọc liên kết để biến dạng giống trường tự do, momen uốn cọc trở thành hàm số độ cong dịch chuyển trường tự Hình A10.2-3- Cơ chế tương tác cọc đất có tải trọng động đất 10-130 tcvn ****: 2015 tiêu chuẩn thiết kế cầu đường (dự thảo) Hình A10.2-4 minh hoạ đặc tính dịch chuyển trường tự do, hình miêu tả mặt cắt đất rời sâu 61m trận động đất El Centro Đáp ứng trường tự xác định cách sử dụng phân tích đáp ứng đơn chiều phi tuyến Từ biểu đồ chuyển vị thêo thời gian cụ thể, ước tính độ cong momen uốn cọc giả sử cọc bị liên kết để dịch chuyển pha trường tự Độ sâu Dịch chuyển T2 = 1.9 giây T1 = 1.4 giây T3 = 2.8 giây Hình A10.2-4- Mặt cắt tiêu biểu dịch chuyển động đất Độ cong lớn tăng lên mặt phân cách lớp đất yếu đất cứng Trong trường hợp vậy, cần phải dùng cọc dẻo dễ uốn Margason (1979) cho động đất mạnh sinh độ cong lớn đến 2,36 x 10-5 mm, vấn đề cọc thép thiết kế tốt hay cọc bê tông dự ứng lực Những vấn đề nghiên cứu làm việc hệ thống tương tác kết cấu cọc đất , giới thiệu Hình A10.2-3, Penzien trình bày cho hệ thống cọc cầu tầng đất sét mềm sâu (1970) Matlock (1978) trình bày nghiên cứu tương tự với hệ thống kết cấu cọc đơn giản (SPASM) so với nghiên cứu Penzien Như mẫu sử dụng phiên động chương trình BMCOL đề cập A.10.3 Những yêu cầu đặc biệt cọc Những điều dự báo tính chất đáp ứng đất cầu đòi hỏi sử dụng hệ thống móng có dung sai Do biến dạng cong lực cắt sinh nên cọc cần phải có độ dai, cọc cọc thép mặt cắt H cọc bê tông bọc vỏ thép thích hợp khu vực có khả xảy địa chấn cao Những cọc bê tông không cốt thép thường bị gãy giòn , cần bố trí cốt thép dọc để giảm mức tai biến Cốt thép chịu lực nên kéo dài vào tận bệ để liên kết chặt phận để giúp cho việc chuyển tải từ cọc sang bệ cọc Phần 10: Móng 10-131 Kinh nghiệm cho thấy cọc bê tông cốt thép thường có xu hướng bị tạo chốt chảy hay bị vỡ vụn đáy bệ Do vậy, nên giảm khoảng cách cốt đai khu vực để bê tông bọc kiềm chế tốt Cọc đóng chế tạo sẵn cần chế tạo với số lượng cốt đai xoắn ốc đáng kể để đảm bảo tốt sức bền mặt cắt khả chịu biến dạng cong bị oằn xuống tác động dao động đất đáp ứng kết cấu Hiển nhiên, điều nhằm đảm bảo cọc không bị phá hoại đất phá hoại uốn cột bắt buộc phát sinh phần mặt đất Những yêu cầu thêm thiết kế cọc tập trung vào cọc dành cho cầu phân loại Khu vực 3, nơi mà tải trọng động đất thường xảy ra, phản ánh triết lý thiết kế nhằm mục đích giảm thiểu thiệt hại lòng đất mà không dễ dàng phát trận động đất lớn 10-132 tcvn ****: 2015 tiêu chuẩn thiết kế cầu đường (dự thảo) PH LC B10 TNH SC KHNG THEO NN V BIN DNG CA CC KHOAN TRONG NN V MM YU IGM (Theo Dan Brown et all- FHWA-NHI-10-016 13, Drilled Shafts Manual-2010) B10.1 TNH SC KHNG MA ST THNH BấN V SC KHNG CHNG NN DANH NH CA CC KHOAN TRONG NN MM IGM (ỏ trm tớch ht nh) Sc khỏng thnh bờn i vi cc khoan nhi ngm ỏ sột (xa thch, ỏ sột, bt kt v.v) Hassan et al (1997) ó xõy dng phng phỏp thit k trờn c s mụ hỡnh húa tớnh toỏn, quan trc th ti, cỏc thớ nghim phũng v ti hin trng xỏc nh sc khỏng nộn ca ỏ mm phin sột, mt loi ỏ khú ly mu v thớ nghim theo cỏc phng phỏp thụng thng ONeill et al (1996) ó dựng thut ng vt liu a cht trung gian gia ỏ v t ch cỏc loi ỏ ny cho mc ớch thit k cc khoan nhi Tớnh toỏn thit k tng t nh dng cụng thc phng phỏp - Sc khỏng ma sỏt n v thnh bờn c tớnh bng: f SN qu B.10.1-1 õy: qu = cng khỏng nộn ca ỏ nguyờn dng, = h s iu chnh xột n mc cú khe ni, v = h s thc nghim ly theo Hỡnh B10.1-1 13-9 Biu c ỏp dng vi cỏc iu kin ghi trờn hỡnh v, ú Em = mụ un n hi ca ỏ, n = ỏp lc gõy bi bờ tụng ti thi im bờ tụng cc, p = ỏp sut ca khớ quyn cú n v cựng vi n v ca n, and wt = tng chuyn v thng ng cn thit huy ng ton b sc khỏng thnh bờn, cú tr s bng 25 mm Trờn hỡnh v th hin biu c xõy dng vi giỏ tr gúc ma sỏt ca mt tip giỏp bng rc = 30 Nu giỏ tr gúc ma sỏt khỏc i thỡ iu chnh giỏ tr thụng s vi h s: bieu tan rc tan 30o Phần 10: Móng 10-133 Hỡnh B10.1-1 H s vi loi a cht trung gian gia t v ỏ IGM (O'Neill et al 1996) tỡm giỏ tr trờn biu , ngi thit k phi xỏc nh ỏp lc gõy bi bờ tụng lng ti im gia ca lp a tng th i, n Nu bờ tụng cú c st 17,5 cm hoc ln hn v bờ tụng c vo h khoan vi tc 1,2m mt gi hoc nhanh hn Nu chiu sõu zi* phớa di b mt ỏ1,2m cú th xỏc nh theo phng trỡnh 13 28 n chiu sõu ln hn s ly bng giỏ tr zi* = 1,2m n = 0.65 c zi* B10.1-2 phng trỡnh 13-26, (ng nhm ln vi h s sc khỏng) l h s hiu ng khe ni xột n vic cú cỏc khe ni rng hoc b chốn mựn t ca ỏ H s cú th xỏc nh theo Bng 13-3 Cỏc giỏ tr ny khụng dung cho ỏ cú giỏ tr RQD nh hn 20% Vi iu kin a cht ny cn tin hnh th ti xỏc nh sc khỏng thnh bờn H s sc khỏng theo phng phỏp ny ly bng = 0.60 (Bng 10-5) theo kin ngh ca Allen (2005) trờn c s nghiờn cu iu chnh tin cy ca Paikowsky v cng s (2004) Trong phng trỡnh 13-26, qu,i l giỏ tr qu lp th i Giỏ tr ny thng ly bng giỏ tr trung bỡnh nộn mt trc cỏc mu ỏ nguyờn dng lng tr cú ng kớnh cm hoc ln hn i vi loi a cht khụng ly mu c thớ nghim, Cavusoglu et al (2004) ó xõy dng tng quan gia qu v kt qu xuyờn cụn Texat cho loi a cht trung gian vựng Texat v Oklahoma S tn ti ca loi a cht yu hn gia cỏc vt liu nguyờn dng cú th ly mu cng c xem xột qua h s Loi ỏ sột yu ca kin to Denver v cỏc vựng khỏc Colorado cú th ỏnh giỏ theo phng phỏp trờn cỏc vựng ny ó xõy dng tng quan gia sc khỏng nộn,qu, vi ch s N xuyờn tiờu chun ng thi Abu-Hejleh et al (2003) ó xõy dng tng quan gia ch sụ N xuyờn tiờu chun vi sc khỏng ma sỏt thnh bờn ỏ sột ging t ; giỏ tr N < 100 Vi loi i cht ny rt khú ly mu thớ nghim UC, xỏc nh cng khỏng ộp theo tng quan vi N theo cỏc phng trỡnh sau: 10-134 tcvn ****: 2015 tiêu chuẩn thiết kế cầu đường (dự thảo) qu (ksf) = 0.24 N qu (MPa) = 1,66 N B10.1-3 Sc khỏng ma sỏt thnh bờn v khỏng chng chõn cc tớnh theo giỏ tr xuyờn tiờu chun N c xỏc nh theo cỏc tng quan sau: fSN (ksf) = 0.075 N fSN (MPa) = 0,52 N B10.1-4 qBN (ksf) = 0.92 N qBN (MPa) = 6,35 N B10.1-5 õy fSN = sc khỏng thnh bờn danh nh, qBN = sc khỏng chng chõn cc danh nh Khi tớnh theo cỏc phng trỡnh B10.1 and B10.1-5, Abu-Hejleh et al (2003) kin ngh dung h s sc khỏng = 0.70 Sc khỏng chng chõn cc khoan trờn nn ỏ mm nhng ly c mu Phng phỏp xỏc nh sc khỏng chng chõn cc trờn ỏ cú th ỏp dng cho c sc khỏng chng chõn cc trờn nn ỏ mm IGM nh ỏ phin sột , bt kt ONeill et al (1996) ó nhn thy cỏc cụng thc 13-21 n13-23 sau õy cú th ỏp dng cho a cht trung gian gia t v ỏ IGMs cỏc ch tiờu ca ỏ trm tớch phõn lp nm ngang tha v cú cỏc thụng tin v khong cỏch cỏc vt nt ỏ v m rng ca vt nt Khi ỏ cú cỏc vt nt phõn b vi khang cỏch ớt nht 30 cm v m rng vt nt khụng rng quỏ 6mm, thỡ cú th xỏc nh sc khỏng chng n v chõn cc nh sau: qBN = qu ksp d B10.1-6 ú: K sp Sv B t 10 300 d sv d 0.4 Ds 3.4 B B10.1-7 B10.1-8 õy: qu = cng nộn mt trc ca ỏ sv = khong cỏch thng ng gia cỏc vt nt ca ỏ td = m rng ca vt nt; B = ng kớnh hc ngm chõn cc vo ỏ, Ds = chiu sõu chon ngm chõn cc vo ỏ Phần 10: Móng 10-135 B10.2 TNH LN XUT HIN THEO LC DC TRC CA CC KHOAN TRấN NN B10.2.1 Phng phỏp tớnh gn ỳng theo chui biu thc Mt s tỏc gi nghiờn cu ó xõy dng phng phỏp tớnh gn ỳng gii bi toỏn quan h gia lc dc trc v lỳn cc khoan nhi ngm nn rn chc nh ỏ, hoc loi a cht t rt cht cho kt qu phự hp vi cỏc phng phỏp gii chớnh xỏc da trờn lý thuyt n hi v do, cỏc phowng phỏp phn t hu hn v cỏc kt qu tớnh nghim toỏn theo kt qu th ti ti hin trng Phng phỏp tớnh theo chui biu thc cú u im n gin , d s dng cho k s thit k nn múng Ni dung ca phng phỏp v cỏch dng phng phỏp s c trỡnh by di õy C s ca phng phỏp tớnh ny miờu t trờn hỡnh B10.2-1, liờn quan n quan h gia ti trng nộn cc t trờn nh phn cc khoan ngp ỏ (Q c) v chuyn v ti trng ny gõy ti nh phn cc ngp ỏ (wc) Phn cc khoan bờ tụng c mụ hỡnh nh mt lng tr n hi vựi mt ỏ n hi Khi lng tr cú chiu cao D v ng kớnh B cú mụ un n hi Ec v h s Poisson c Khi ỏ bao quanh cc khoan l ng nht cú giỏ tr mụ un n hi Er v h s Poisson r cũn ỏ bờn di chõn cc khoan cú giỏ tr mụ un n hi Eb a v h s Poisson b Cc khoan chu lc nộn thng ng Q c c gi thit lc phõn b u trờn ton b mt ct ngang cc khoan to ng sut trung bỡnh b = 4Q c/(B2) Phng phỏp tớnh theo chui biu thc trỡnh by ph lc ny cho cỏc trng hp: Cc khoan ngp ỏ Carter v Kulhawy (1988) xut; Cc khoan ngp ỏ sột mm yu (IGM) ONeill et al (1996) xut Cỏc yờu cu v thụng s u vo cho tng phng phỏp s c tho lun B10.2.2 Cc khoan ngm nn ỏ rn chc (Kulhawy and Carter 1992) Cỏc gi thit ca phng phỏp ny nh trờn ó trỡnh by Li gii ng quan h ti trng bin dng ca phn cc ngm nn ỏ gm hai on thng: (1) on ng s tuyn tớnh n hi ban u (2) on lm vic iu kin trt hon ton Ti trng ln nht c gii hn ti sc khỏng dc trc danh nh ca cc khoan Kulhawy and Carter (1992) phõn hai trng hp cc khoan ngm ỏ chu nộn xem xột : (1) cc khoan ngp ton phn, i vi trng hp chõn cc khoan ta tip xỳc hon ton vi nn ỏ v (2) cc khoan ngp chu ct i vi trng hp gia chõn cc khoan vi nn ỏ cú khong rng khụng tip xỳc Vi trng hp (2) ch dựng cho cỏc thớ nghim th ti khụng cú lc chng chõn cc bng cỏch to khong chng chõn cc Sau õy ch a cỏc tớnh toỏn cho trng hp (1) 10-136 tcvn ****: 2015 tiêu chuẩn thiết kế cầu đường (dự thảo) Hỡnh B10.2-1 ng cong quan h Ti trng bin dng ca cc khoan ngm nn ỏ ; (a)Mụ hỡnh n hi ca on cc ngm nn ỏ; (b) ng song tuyn tớnh ti trng lỳn i vi on tuyn tớnh n hi ca ng cong L tanhL b B L 2Qc wc Gr B L tanhL b B L (B10.2.2-1) Trong ú: L 2L L B 2 (B10.2.2-2) ln51 r L / B (B10.2.2-3) Ec / Gr (B10.2.2-4) Gr Er / 21 r (B10.2.2-5) D13 Gr / Gb (B10.2.2-6) Gb Eb / 21 b (B10.2.2-7) Xỏc nh ln ca ti trng truyn xung ỏy chõn cc khoan (Qb) theo phng trỡnh b coshD Qb Qc D tanhD b B D (B10.2.2-8) i vi on trt hon ton ca ng cong ti trng- lỳn Phần 10: Móng 10-137 Q wc F3 c F4 B Er B (B10.2.2-9) Trong ú: F3 a1 BC3 BC4 4a3 c B a2 F4 a1 D4 D3 Er C3, (B10.2.2-11) D3, D4 D3 D3, b2 1, (B10.2.2-10) (B10.2.2-12) 4a3 a12,1B exp2,1 D b EE r (B10.2.2-13) 1/ (B10.2.2-14) E B a1 c Er (B10.2.2-15) Ec B Er a3 (B10.2.2-16) a1 r a2 (B10.2.2-17) E a2 c r r Ec tan tan c a3 tan Er Ec (B10.2.2-18) (B10.2.2-19) ln ti trng truyn xung ỏy chõn cc khoan (Qb) c tớnh bng: B C Qb P3 P4 Qc Q c (B10.2.2-20) Trong ú: P3 a1 B exp1 D / D4 D3 (B10.2.2-21) P4 a2 exp2 D exp1 D / D4 D3 (B10.2.2-22) 10-138 tcvn ****: 2015 tiêu chuẩn thiết kế cầu đường (dự thảo) Chỳ ý rng cú th xỏc nh im giao gia on tuyn tớnh ca biu vi on trt hon ton ca biu , ký hiu l im (Qc1, wc1) trờn hỡnh B10.2-1, bng cỏch cõn bng hai phng trỡnh B10.2.2-1 vi B10.2.2-9, gii ng thc ny tỡm giỏ tr ti trng dc trc (Qc1) v dựng giỏ tr ny tớnh chuyn v wc1 tng ng Ngi dựng phng phỏp ny cn lm quen vi cỏc gi thit xõy dng phng phỏp tớnh Cỏc c trng mụ un ca ỏ c coi l khụng i trờn sut chiu sõu ca hc ỏ v phớa di ỏy chõn cc Khi mụ un ca ỏ thay i theo chiu sõu cn phi ỏnh giỏ cn thn xỏc nh giỏ tr tha vi iu kin gi thit khụng i theo chiu sõu Cng ca ỏ c biu th thụng qua cỏc thụng s ca Mohr-Coulomb (c, , and ) where = gúc n phỡnh Khi khụng thc hin cỏc thớ nghim mt tip giỏp bờ tụng vi ỏ nh thớ nghim ct trc tip, Kulhawy v Carter (1992) xut dựng tng quan gia cỏc thụng s cng Mohr-Coulomb vi cng nộn mt trc ca mu ỏ nguyờn dng (qu): q c 0,1 u Pa pa 2/3 q tan tan 0,001 u pa (B10.2.2-23) 2/3 (B10.2.2-24) Phng phỏp trờn c ỏp dng tt nht cú th ti cho cc ngm ỏ, nú to khuụn kh gii thớch lm rừ kt qu thớ nghim bng cỏch thit lp cỏc giỏ tr c trng ca ỏ (Er, Eb, c, ,and ) Khi khoan kho sỏt thy cỏc ỏ cú cu trỳc a cht, cng , c trng lin tng t, cú th s dng phng phỏp tớnh toỏn õnhs giỏ quan h ti trng- bin dng dựng cho thit k B10.2.3 TNH LN XUT HIN THEO LC DC TRC CA CC KHOANG TRONG NN MM IGMs Phng phỏp tớnh lỳn ca cc nn ỏ mm (cú c im trung gian gia ỏ v t) IGM c ONeill et al (1996) xut Kt qu tớnh ng cong quan h ti trng- lỳn theo cỏc phng trỡnh ca phng phỏp ny phự hp vi kt qu tớnh theo mụ hỡnh phn t hu hn phi tuyn v kt qu th ti cc ngm vo nn ỏ phin sột ti Texas , Hoa K Phng phỏp ny ch ỏp dng tớnh cho phn cc ngm nn IGMs, khụng xột n tng t ph phớa trờn thng khụng c xột ti cho mc ớch thit k Vic xỏc nh sc khỏng ma sỏt thnh bờn danh nh fsN cho cc khoan ngp ỏ mm IGM theo cỏc ch dn phn B10.1 Cn phi la chn giỏ tr thụng s n, trờn c s mt thnh h ỏ c phõn loi l loi mt nhỏm hay mt trn Nu mt thnh ỏ c phõn loi l trn, thỡ giỏ tr n xỏc nh theo Hỡnh B10.2.3-1 Nu mt thnh ỏ c phõn loi l nhỏm thỡ n = n/qu, õy n l ng sut thng ng cú hiu ti chiu sõu m fSN c tớnh v qu cng chu nộn n hụng ca mu lừi trờn ton b chiu sõu ca h ỏ Mt gi thit quan trng tớnh theo phng phỏp ny l coi mt tip Phần 10: Móng 10-139 giỏp gia ỏ v cc khoan l (khụng biu hin tớnh cht bin dng húa mm phỏ hoi lc) H khoan ỏ c gi thit l vt liu ng nht dc theo thnh h ỏ v nn bờn di ỏy h Cỏc bc thc hin ca phng phỏp l nh sau: Cỏc kớch thc ca h khoan ỏ c chn nh sau D = Chiu sõu ngm ca cc khoan ngm vo nn ỏ khỏc vi ton b chiu di cc khoan, v B = ng kớnh cc khoan ngm ỏ Em l mụ dun n hi ca ỏ xỏc inh nh Trong iu 10.4.6.5 v xỏc nh cng tớnh i ca cc khoan v bờ tụng theo Ec (AE)cockhoan = Ec (Ac + nAs) (B10.2.3-1) õy : E c = Mụ un n hi ca bờ tụng , Ac = din tớch mt ct ngang phn bờ tụng, As = din tớch mt ct ngang ca ct thộp dc cc khoan, n = t l mụ un n hi = Es/Ec, v Es = mụ un n hi ca ct thộp Tớnh cỏc thnh phn c trng kớch thc hỡnh hc: 1.14 D E D 0.05 log10 c 0.44 B Em B (B10.2.3-2) 0.37 D E D 0.15 log10 c 0.13 B Em B (B10.2.3-3) Hỡnh B10.2.3-1 Thụng s n ca thnh h nhn h khoan nn ỏ mm IGM (ONeill et al 1996) - Hf Chn mt chui cỏc giỏ tr chuyn v nh phn cc ngm nn ỏ mm, wc Vi mi giỏ tr wc ó cho tớnh mt giỏ tr sc khỏng, (ti trng t lờn nh phn cc khoan ngm ỏ mm) tng ng vi giỏ tr chuyn v ny theo cỏc bc sau õy Tớnh thnh phn lỳn phm vi n hi: Em w Df aa c (B10.2.3-4) 10-140 - tcvn ****: 2015 tiêu chuẩn thiết kế cầu đường (dự thảo) Tớnh thnh phn lỳn phm vi khụng n hi: kf n - H f n n H f 2n (B10.2.3-5) Tớnh ỏp lc n v t ti ỏy chõn cc khoan, qb D / B 200 wc qb 0.0134 Em D / B D / B D / B D 0.67 (B10.2.3-6) - Tớnh Qc, ti trng nộn t nh ca phn cc khoan ngm ỏ tng ng vi giỏ tr wc: Nu Hf < n (trong phm vi tuyn tớnh ca bin dng): Qc B L H f f aa qb B2 (B10.2.3-7) Nu Hf > n (trong phm vi phi tuyn ca bin dng): Qc B L K f f aa qb B2 (B10.2.3-8) Phng phỏp tớnh trỡnh by trờn c nghiờn cu cho thy cú th d oỏn chớnh xỏc cho lỳn ti phm vi cm ca cỏc cc khoan ng kớnh ti 1,8m Nh mt phn ca quỏ trỡnh thit k, giỏ tr qb a vo tớnh õy khụng c vt quỏ cỏc giỏ tr qBN c xỏc nh theo cỏc phng phỏp trỡnh by phn B10.1 ... CẦU CHƯƠNG VII THIẾT KẾ ĐƯỜNG TRÀN CHƯƠNG VIII THIẾT KẾ KẾT CẤU PHẦN DƯỚI VÀ NỀN MÓNG CHƯƠNG IX THIẾT KẾ KẾT CẤU DẦM PHỤ LỤC HỒ SƠ MẪU “NHIỆM VỤ KHẢO SÁT THIẾT KẾ - BƯỚC THIẾT KẾ KỸ THUẬT BẢN... dài lớn 24m, hoạt tải thiết kế 0,65 HL-93 bao gồm xe tải thiết kế tải trọng dải ( tương đương H13 tải trọng thiết kế theo qui trình thiết kế cầu 1979) 2-7 Hoạt tải thiết kế cầu đường loại B,C,... + Khi thiết kế hẫng: 300mm tính từ mép đá vỉa hay lan can + Khi thiết kế phận khác: 450mm tính từ mép xe thiết kế (ii) Đối với cầu khổ 3,0m: - 0,45 xe hai trục thiết kế 0,45 xe tải thiết kế Đối