kiến thức mố cầu phân tích

Wang, L., Gong, C "Trụ cầu kết cấu giữ." Sổ tay Kỹ thuật Cầu Ed Wai-Fah Chen Lian Duan Boca Raton: CRC Press, 2000 29 Mố Giữ lại cấu trúc 29.1 Giới thiệu 29,2 mố Các loại mố • Cân nhắc thiết kế chung • Cân nhắc thiết kế địa chấn • Cân nhắc thiết kế khác • Ví dụ thiết kế Linan Wang Giao thơng vận tải California 29.3 Cấu trúc lưu giữ Phòng ban Chao Gong Các loại kết cấu giữ lại • Tiêu chí thiết kế • Ví dụ thiết kế tường chắn cơng xơn • Tường chắn • Kết cấu giữ đất gia cố • Xem xét địa chấn cho kết cấu giữ ICF Kaiser Engineers, Inc 29.1 Giới thiệu Là phận cấu thành cầu, mố tạo giá đỡ thẳng đứng cho kết cấu thượng tầng cầu đầu cầu, kết nối cầu với đường dẫn giữ lại vật liệu đường từ nhịp cầu Mặc dù có nhiều loại mố mố cho cầu quan trọng phức tạp, nguyên tắc phân tích phương pháp thiết kế giống Trong chương này, chủ đề liên quan đến thiết kế mố cầu đường cao tốc thông thường thảo luận ví dụ thiết kế minh họa Không giống mố cầu, cấu trúc giữ đất chủ yếu thiết kế để trì áp lực đất bên Những cấu trúc sử dụng rộng rãi xây dựng đường cao tốc Trong chương này, số loại cấu trúc giữ lại trình bày ví dụ thiết kế đưa 29,2 mố 29.2.1 Các loại mố Trụ mở mố cuối đóng Từ quan điểm mối quan hệ mố cầu đường nước cầu vượt qua, mố cầu chia thành hai loại: mố mở mố kín, trình bày Hình 29.1 Đối với mố lộ thiên đường dốc mặt mố cầu mép đường bộ, kênh sông mà cầu qua Những dốc cung cấp khu vực rộng mở cho đường trượt nước cầu Nó tác động đến mơi trường © 2000 CRC Press LLC HÌNH 29.1 Các loại mố tiêu biểu mái nhà nằm cầu mố trụ kín Ngồi ra, việc mở rộng lịng đường kênh dẫn nước cầu tương lai cách điều chỉnh tỷ lệ độ dốc dễ dàng Tuy nhiên, tồn mái dốc thường đòi hỏi nhịp cầu dài số công việc đào đắp thêm Điều làm tăng chi phí xây dựng cầu Mố kín thường xây dựng sát mép đường giao thông kênh mương dẫn nước Do yêu cầu tĩnh không theo phương thẳng đứng hạn chế quyền thi công, mặt mố cầu mép đường kênh dẫn nước không phép xây dựng mái dốc phải xây tường mố cao Vì khơng có chỗ trống có khoảng trống nhỏ mố mép đường mịn nước, khó để thực tương lai việc mở rộng đường nước cầu Ngoài ra, tường mố cao khối lượng lớn thường dẫn đến chi phí xây dựng mố cao độ lún đường tiếp cận nhiều so với mố lộ thiên Nhìn chung, mố mở có tính kinh tế, thích ứng hấp dẫn mố đóng Tuy nhiên, cầu có mố kín xây dựng rộng rãi khu vực đô thị hệ thống giao thông đường sắt hạn chế quyền ưu tiên quy mô tải trọng lớn tàu hỏa, thường dẫn đến nhịp cầu ngắn © 2000 CRC Press LLC Trụ cầu nguyên khối kiểu ghế ngồi Dựa kết nối thân mố kết cấu thượng tầng cầu, mố phân nhóm thành hai loại: mố có màng ngăn nguyên khối kết thúc mố dạng an tồn, Hình 29.1 Trụ cầu kết cấu nguyên khối với kết cấu thượng tầng cầu Khơng cho phép có chuyển vị tương đối kết cấu thượng tầng cầu mố Tất lực kết cấu thượng tầng đầu cầu truyền lên thân mố sau truyền lên mố trụ lại đất móng Ưu điểm loại mố chi phí xây dựng ban đầu thấp gắn kết lớp đất trở lại giúp hấp thụ lượng cầu chuyển động độ Tuy nhiên, áp lực đất thụ động lớp đất phía sau gây dẫn đến thân mố không phù hợp với thiết kế chi phí bảo trì cao Trong thực tế loại mố chủ yếu thi công cho cầu ngắn Mố trụ kiểu ghế ngồi xây dựng tách biệt với kết cấu thượng tầng cầu Kết cấu thượng tầng cầu nằm thân mố thông qua đệm chịu lực, gối đá thiết bị khác Loại mố cho phép người thiết kế cầu kiểm soát lực kết cấu thượng tầng truyền lên thân mố đất Bằng cách điều chỉnh thiết bị cấu trúc thượng tầng cầu mố, kiểm sốt chuyển vị cầu Loại trụ có thân ngắn thân cao, hình Hình 29.1 Đối với mố trụ thân ngắn, độ cứng mố thường lớn nhiều so với thiết bị liên kết kết cấu thượng tầng trụ cầu Do đó, thiết bị coi điều kiện biên phân tích cầu Tương tự, trụ cầu cao bị dịch chuyển đáng kể lực tương đối Độ cứng trụ cầu thân cao phản ứng đất xung quanh phải xem xét phân tích cầu Tính khả dụng dịch chuyển thiết bị kết nối, khả co ngót kết cấu thượng tầng rút ngắn bê tông khiến loại mố lựa chọn rộng rãi cho cơng trình cầu dài, đặc biệt cầu bê tông dự ứng lực cầu thép Tuy nhiên, Thực tiễn thiết kế cầu cho thấy thiết bị liên kết tương đối yếu kết cấu thượng tầng mố thường yêu cầu cột liền kề phải thiết kế đặc biệt Mặc dù mố trụ kiểu ghế ngồi có chi phí xây dựng ban đầu tương đối cao mố nguyên khối, chi phí bảo dưỡng lại tương đối thấp Lựa chọn loại mố Việc lựa chọn loại mố cần phải xem xét tất thông tin sẵn có yêu cầu thiết kế cầu Những yếu tố bao gồm hình dạng cầu, u cầu đường bờ sông, địa kỹ thuật hạn chế quyền ưu tiên, yêu cầu thẩm mỹ, cân nhắc kinh tế, v.v Kiến thức ưu điểm nhược điểm loại mố khác giúp ích nhiều cho nhà thiết kế cầu việc lựa chọn loại mố cho kết cấu cầu từ giai đoạn đầu thiết kế cầu 29.2.2 Cân nhắc chung thiết kế Tải trọng thiết kế mố thường bao gồm tải trọng thẳng đứng tải trọng ngang từ thượng tầng cầu, áp lực đất dọc ngang, tải trọng trọng lực mố, tải trọng phụ tải lên vật liệu lưng mố Một mố phải thiết kế để chịu thiệt hại áp suất Trái đất, tải trọng trọng lực cấu trúc thượng tầng mố cầu, tải trọng trực tiếp lên cấu trúc thượng tầng cách tiếp cận, tải trọng gió tải trọng chuyển tiếp truyền qua kết nối cấu trúc thượng tầng trụ cầu Bất kỳ kết hợp có lực đó, tạo điều kiện tải trọng khắc nghiệt nhất, cần nghiên cứu thiết kế trụ cầu Trong đó, mố tích hợp loại mố nguyên khối, ảnh hưởng biến dạng kết cấu thượng tầng cầu, bao gồm chuyển động nhiệt cầu, © 2000 CRC Press LLC BẢNG 29.1 Tải trọng thiết kế mố (Thiết kế tải trọng dịch vụ) Trường hợp Tải trọng thiết kế mố Tôi II III IV V Tải trọng chết kết cấu thượng tầng Tải X X - X X trọng chết tường móng X X X X X Tải trọng chết đất chân tường bao gồm phụ phí Tải trọng chết X X X X - đất chân tường X X X X - Áp suất trái đất lên phía sau tường bao gồm phụ phí Tải trọng trực tiếp lên X X X X - cấu trúc thượng tầng Nhiệt độ độ co ngót Cơng suất cọc cho phép áp lực đất cho phép tính bằng% X - - X - - - - X - 100 100 150 125 150 HÌNH 29.2 Định lượng tải trọng thiết kế mố tổ hợp tải trọng xem xét thiết kế mố Tải trọng thiết kế phi chủ nghĩa cấp độ dịch vụ kết hợp chúng thể Bảng 29.1 Hình 29.2 Có thể dễ dàng thu tải trọng thiết kế mố trụ tổ hợp tải trọng cách nhân hệ số tải trọng với tải trọng cấp dịch vụ Dưới tác dụng địa chấn, trụ cầu thiết kế mà khơng làm hỗ trợ kết cấu thượng tầng cầu trụ cầu bị số thiệt hại trận động đất lớn Thông số kỹ thuật thiết kế AASHTOBridge khuyến nghị thiết kế tải trọng dịch vụ phương pháp thiết kế hệ số tải trọng sử dụng để thực thiết kế trụ cầu Tuy nhiên, không chắn việc đánh giá phản ứng đất tải trọng tĩnh, chu kỳ, động địa chấn, phương pháp thiết kế tải trọng dịch vụ thường sử dụng để kiểm tra độ ổn định mố phương pháp hệ số tải trọng sử dụng để thiết kế phận mố Tải trọng tổ hợp tải trọng liệt kê Bảng 29.1 gây trượt mố, lật hỏng ổ trục Các đặc tính ổn định mố phải kiểm tra để thoả mãn số © 2000 CRC Press LLC hạn chế Đối với mố trụ có móng lan chịu tải trọng làm việc, hệ số an toàn chống trượt phải lớn 1,5; hệ số an toàn để chống lật phải lớn 2,0; Hệ số an toàn chống phá hủy ổ trục đất phải lớn 3,0 Đối với trụ cầu có cọc đỡ, cọc phải thiết kế để chống lại lực gây trượt, lật hư hỏng trụ Thiết kế cọc sử dụng phương pháp thiết kế tải trọng dịch vụ phương pháp thiết kế hệ số tải trọng Sự phá hủy cắt sâu mố cần nghiên cứu thiết kế mố Thông thường, khả hư hỏng báo cáo địa kỹ thuật cho nhà thiết kế cầu Có thể sử dụng phương pháp điều hướng sâu di dời trụ cầu để tránh loại hỏng hóc 29.2.3 Cân nhắc thiết kế địa chấn Các điều tra thiệt hại động đất khứ cầu cho thấy thơng thường có hai loại thiệt hại động đất trụ cầu - hư hỏng ổn định hư hỏng thành phần Thiệt hại ổn định mố trận động đất chủ yếu bị hỏng đất bị biến dạng mức khả chịu lực đất Những hư hỏng móng dẫn đến trụ cầu bị nghiêng, trượt, lún lật Sự cố đất thường xảy điều kiện đất xấu, chẳng hạn đất yếu tồn mực nước ngầm cao Để tránh hư hỏng đất trận động đất, xem xét việc mượn lại đất, móng cọc, độ nén đất cao, vật liệu thấm hệ thống nước xem xét thiết kế Hư hỏng thành phần mố thường áp lực đất lớn, huy động dịch chuyển tương đối lớn mố đất tựa lưng Những áp lực mức gây hư hỏng nghiêm trọng cho phận mố tường sau mố tường cánh mố Tuy nhiên, hư hỏng thành phần mố thường không làm cho kết cấu thượng tầng cầu lực đỡ mố chúng sửa chữa Điều cho phép nhà thiết kế cầu tận dụng biến dạng đất mố tác động lực địa chấn để tiêu tán lượng địa chấn nhằm tránh cầu bị trụ đỡ cột trận động đất lớn Ứng xử đất mố trụ bị biến dạng tải trọng địa chấn phù hợp tiêu tán lượng địa chấn, đặc biệt cầu có tổng chiều dài 300 ft (91 m) khơng có lề, khơng bị lệch bị lệch chút (tức 0,4 ) (29,10) Đối với tải đường dây: ph= π w m2 n H (m + n 22 ) w ( m ≤ 4) p h = 0,203 n H ( 0,16 + n 2) ( m> 0,4) (29.11) Ở đâu KL u < 34 r • 12 M • • M2 Bảng 29.7 cho hệ số lực bên hệ số mômen đáy tường tính theo cơng thức 29.3.3 Ví dụ thiết kế tường chắn công xôn Tường đúc hẫng kết cấu chắn sử dụng phổ biến Nó có thành tích chi phí hiệu tốt cho tường có chiều cao 10 m Hình 29.22a cho thấy mặt cắt ngang điển hình tường chắn cơng xôn Bảng 29.8 cho lực tác dụng bên mômen tác dụng đáy tường chắn công xôn Đối với hầu hết trường hợp, giá trị sau sử dụng làm giả thiết ban đầu trình thiết kế tường chắn bê tơng cốt thép • 0,4 ≤ B / H ≤ 0,8 • 1/12 ≤ t người máy/ H ≤ 1/8 • L ngón chân ≅ B / • t hàng đầu ≥ 300 mm • t chân ≥ t người máy © 2000 CRC Press LLC BẢNG 29.7 Tải trọng dòng tải trọng điểm Hệ số lực bên Hệ số tải dòng Hệ số tải điểm m=x/H ( f) a ( m) b m=x/H ( f) c ( m) d 0,40 0,548 0,335 0,40 0,788 0,466 0,50 0,510 0,287 0,50 0,597 0,316 0,60 0,469 0,245 0,60 0,458 0,220 0,70 0,429 0,211 0,70 0,356 0,157 0,80 0,390 0,182 0,80 0,279 0,114 0,90 0,353 0,158 0,90 0,220 0,085 1,00 0,320 0,138 1,00 0,175 0,064 1,50 0,197 0,076 1,50 0,061 0,019 2,00 0,128 0,047 2,00 0,025 0,007 Ghi chú: a Tổng lực bên dọc theo chiều dài tường = hệ số ( f) × ω ( lực) / (đơn vị độ dài) b Tổng mômen dọc theo chiều dài tường = hệ số ( m) × ω × H ( lực lượng × chiều dài) / (đơn vị chiều dài) (ở chân móng) c Tổng lực bên dọc theo chiều dài tường = hệ số ( f) × V / H ( lực) / (đơn vị độ dài) d Tổng mômen dọc theo chiều dài tường = hệ số ( m) × V ( lực lượng × chiều dài) / (đơn vị chiều dài) (ở cuối móng) Thí dụ Được Một tường chắn bê tơng cốt thép hình Hình 29.22b : H o = 3,0 m; phụ phí ω = 11,00 kPa góc ma sát Trái đất φ = 30 ° Trọng lượng đơn vị trái đất γ = 1,8 / m Khả chịu đựng [ σ] = 190 kPa Rạn ma sát f = 0,30 Giải pháp Chọn Kích thước Điều khiển Thử h = 1,5 m, đó, H = H o + h = 3,0 + 1,5 = 4,5 m Sử dụng t bot = 1/10 H = 0,45 m ⇒ 500 mm; t hàng đầu = t bot = 500 mm t = 600 tfoo mm Sử dụng B = 0,6 H = 2,70 m ⇒ 2700 mm; L ngón chân = 900 mm; thế, L gót chân = 2,7 - 0,9 - 0,5 = 1,3 m = 1300 mm Tính áp suất bên trái đất Từ Bảng 29.4 , k a = 0,33 k p = 3,00 Áp suất Trái đất hoạt động: Phần (phụ phí) P = k a ω H = 0,33 (11,0) (4,5) = 16,34 kN Phần P = 0,5 k a γ H = 0,5 (0,33) (17,66) (4,5) = 59,01 kN Áp suất Trái đất thụ động tối đa có thể: P p = 5k p γ h = 0,5 (3,00) (17,66) (1,5) © 2000 CRC Press LLC = 59,60 kN HÌNH 29,22 Ví dụ thiết kế Tính tốn tải trọng dọc Phụ phí W s ( 11,00) (1,3) = 14,30 kN Sử dụng ρ = 2,50 / m đơn vị trọng lượng bê tông cốt thép Tường W w 0,50 (4,5 - 0,6) (24,53) = 47,83 kN Chân W f 0,60 (2,70) (24,53) = 39,74 kN Lớp phủ đất chân W t 17,66 (1,50 - 0,60) (0,90) Lớp phủ đất gót = 14,30 kN chân W h 17,66 (4,50 - 0,60) (1,30) = 89,54 kN Tổng 205,71 kN © 2000 CRC Press LLC BẢNG 29.8 Dữ liệu thiết kế tường chắn công xôn với tải phụ tải phân bổ đồng S 0,00 0,40 0,60 0,80 1,00 1,50 2,00 S 0,00 0,40 0,60 0,80 1,00 1,50 2,00 h 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2.0 2,2 2,4 2,6 2,8 3.0 26.48 p 2,94 4,24 5,77 7,53 9.53 11,77 14,24 16,94 19,89 23.06 y 0,33 0,40 0,47 0,53 0,60 0,67 0,73 0,80 0,87 0,93 1,00 m 0,98 1,69 2,69 4.02 5,72 7.84 10.44 13,56 17,24 21,53 26.48 33,54 p 5.30 7,06 9,06 11h30 13,77 16.47 19.42 22,59 26.01 29,65 y 0,41 0,48 0,55 0,62 0,69 0,76 0,83 0,90 0,97 1,04 1.11 m 2,16 3,39 5.00 7,03 9.53 12,55 16,14 20,33 25,19 30,75 37.07 37.07 p 6,47 8,47 10,71 13,18 15,89 18,83 22,00 25.42 29.06 32,95 y 0,42 0,50 0,57 0,65 0,72 0,79 0,86 0,93 1,00 1,07 1,14 m 2,75 4,24 6.15 8,54 11.44 14,91 18,98 23,72 29,17 35,36 42,36 40,60 p 7.65 9,88 12,36 15.06 18.00 21,18 24,59 28,24 32.12 36,24 y 0,44 0,51 0,59 0,67 0,74 0,81 0,89 0,96 1,03 1.10 1.17 m 3,33 5,08 7.30 10.04 13,34 17,26 21,83 27.11 33,14 39,98 47,66 p 8,83 11h30 14,00 16,94 20.12 23,53 27,18 31.07 35,18 39,54 44,13 y 0,44 0,53 0,60 0,68 0,76 0,83 0,91 0,98 1,06 1.13 1,20 m 3,92 5,93 8,46 11,55 15,25 19,61 24,68 30,50 37.12 44,59 52,95 p 11,77 14,83 18.12 21,65 25.42 29.42 33,65 38,13 42,83 47,77 52,95 y 0,46 0,54 0,63 0,71 0,79 0,87 0,94 1,02 1.10 1.17 1,25 m 5,39 8.05 11,34 15,31 20.02 25,50 31,80 38,97 47.06 56.12 66,19 p 14,71 18,36 22,24 26,36 30,71 35,30 40,13 45,19 50.48 56.01 61,78 y 0,47 0,55 0,64 0,72 0,81 0,89 0,97 1,05 1.13 1,21 1,29 m 6,86 10.17 14,22 19.08 24,78 31,38 38,92 47,45 57.01 67,65 79.43 h 3.2 3,4 3.6 3.8 4.0 4.2 4.4 4,6 4.8 5.0 5.2 p 30.12 34.01 38,13 42.48 47.07 51,89 56,95 62,25 67,78 73,55 79,55 y 1,07 1.13 1,20 1,27 1,33 1,40 1,47 1.53 1,60 1,67 1,73 m 32,13 38,54 45,75 53,81 62,76 72,65 83,53 95,45 108,45 122,58 137,88 p 37,66 42.01 46,60 51.42 56.48 61,78 67,31 73.07 79.08 85,31 91,78 y 1.17 1,24 1,31 1,38 1,44 1.51 1.58 1,65 1,71 1,78 1,85 m 44,18 52,14 61,00 70,80 81,59 93,41 106,31 120,35 135,56 151,99 169,70 p 41.42 46.01 50,83 55,89 61,19 66,72 72.49 78,49 84,72 91,20 97,90 y 1,21 1,28 1,35 1,42 1,49 1.56 1,62 1,69 1,76 1.83 1,90 m 50,21 58,95 68,63 79,30 91,00 103,79 117,70 132,80 149,11 166,70 185,61 p 45,19 50.01 55.07 60,37 65,90 71,66 77,66 83,90 90,37 y 1,24 1,31 1,38 1,45 1.52 1.59 1,66 1,73 1,80 1.87 m 56,23 65,75 76,25 87,79 100,41 114,17 129.09 145,25 162,67 181.41 201,52 p 48,95 54.01 59,31 64,84 70,60 76,60 82,84 89,31 96.02 102,96 110,14 y 1,27 1,34 1,41 1,49 1.56 1,63 1,70 1,77 1,84 1,90 1,97 m 62,26 72,55 83,88 96,29 109,83 124,54 140.48 157,70 176,23 196.12 217,43 p 58,37 64.01 69,90 76.02 82,37 88,96 95,79 102,85 110,14 117,67 125.44 y 1,32 1,40 1,47 1.55 1,62 1,69 1,76 1,84 1,91 1,98 2,05 m 77,32 89,55 102,94 117,53 133,36 150,49 168,96 188,82 210,12 232,89 257,20 p 67,78 74.02 80.49 87,19 y 1,36 1,44 1.52 1.59 2,04 2,11 m © 2000 CRC Press LLC 97,08 104,02 1,94 94,14 101,32 108,73 116,38 124,26 132,38 140,74 1,67 1,74 1,82 1,89 92,38 106,56 122,00 138,77 156,90 176,44 197,44 219,94 244,00 269,67 296,97 1,96 BẢNG 29.8 Dữ liệu thiết kế tường chắn công xôn với tải phụ tải phân bổ đồng S 0,00 h 5,4 5,6 p 85,78 92,25 y 1,80 1.87 m 154,41 0,40 0,60 0,80 1,00 1,50 2,00 0,60 0,80 1,00 1,50 2,00 6.4 6.6 6,8 7.0 7.2 7.4 98,96 105,90 113,08 120,50 128,14 136,03 144,15 152,50 161,09 2,47 1,93 2,00 2,07 2,13 2,20 2,27 2,33 2,40 172,21 191,33 211,81 233,70 257.06 281,92 308,33 336,35 366.01 397,36 178,51 98.49 105.43 112,61 120.03 127,67 135,56 143,68 152.03 160,62 169,45 1,92 1,98 2,05 2,12 2,18 2,25 2,32 2,39 2,45 2,52 2,59 m 188,72 209,11 230,91 254,17 278,94 305,26 333,18 362,74 394.01 427.01 461,80 tr 104,85 112.02 119.44 127.09 134,97 143.09 151.44 160.03 168,86 177,92 187,22 2,03 2,10 2,17 2,23 2,30 2,37 2,44 2,50 2,57 2,64 m 205,88 227,56 250,70 275,35 301,55 329,36 358,81 389,95 422,83 457,51 494.02 tr 111.20 118,61 126,26 134.15 142,27 150,62 159,21 168.04 177.10 186,39 195,92 2,07 2,14 2,21 2,28 2,35 2,41 2,48 2,55 2,62 2,69 m 223,04 246.01 270,50 296,53 324,17 353.46 384.43 417,16 451,66 488.01 526,24 tr 117,55 125,20 133.09 141,21 149,56 158.15 166,98 176.04 185,33 194,86 204,63 2,11 2,18 2,25 2,32 2,39 2,46 2,52 2,59 2,66 2,73 m 240,19 264,46 290,29 317,71 346,79 377,55 410.06 444,36 480.49 518,51 558,46 tr 133.44 141,68 150.15 158,86 167.80 176,98 186,39 196.04 205,93 216,05 226.40 2,19 2,26 2,33 2,40 2,47 2,54 2,61 2,68 2,75 2,82 m 283,08 310,59 339,77 370,67 403,33 437,80 474,14 512,38 552,57 594,76 639,00 tr 149,33 158.15 167,21 176,51 186.04 195,81 205,81 216,05 226,52 237,23 248,17 2,26 2,33 2,40 2,47 2,54 2,62 2,69 2,76 2,83 2,90 356,72 389,25 423,62 459,87 498.05 538,21 580,39 624,64 671.01 719,55 7.8 7.0 8.2 8,4 8.6 8.8 9.0 9.2 9.5 217,58 227,81 238,29 248,99 265,50 2,87 2,93 3,00 3.07 3,17 3,33 623,72 668,25 714,86 763,58 840,74 980,60 237,82 248,52 259.47 270,65 287,86 317,71 2,99 3.06 3,12 3,19 3,29 710,75 759,38 810,17 863,18 946,94 1098,27 247,93 258,88 270.06 281.47 299.03 329.48 3.04 3,11 3,18 3,24 3,34 754,26 804,94 857,83 912,98 1000.04 1157.11 258.05 269,23 280,65 292.30 310,21 341,25 3.09 3,16 3,23 3,29 3,39 797,78 850,50 905.49 962,78 1053.14 1215,94 268,17 279,59 291,24 303.12 321,39 353.02 3,14 3,20 3,27 3,34 3,44 841,29 896.06 953,14 1012,58 1106,24 1274,78 293.47 305.48 317,71 330,19 349,34 382.43 3,24 3,31 3,38 3,44 3.55 y y y y y p 0,40 6.2 y h 0,00 6.0 p 1,96 2,01 2,04 2,12 2,18 m 325,97 S 5,8 y 7.6 169,92 178,98 144,15 197,81 207,57 2,53 2,60 2,33 2,73 m 430,46 465,35 336,35 540,67 581,21 p 187.80 197,34 160,62 217.10 227,34 y 2,65 2,72 2,45 2,85 m 498,43 536,94 394,01 619,79 664,23 p 196,75 206,51 168,86 226,75 237,23 y 2,71 2,77 2,50 2,91 m 532,41 572,73 422,83 659,36 705,75 p 205,69 215,69 177.10 236,40 247,11 y 2,75 2,82 2,55 2,96 m 566,39 608,53 451,66 698,92 747,26 p 214,63 224,87 185,33 246,05 257,00 y 2,80 2,87 2,59 3,00 m 600,38 644,32 480,49 738,48 788,78 p 236,99 247,82 205,93 270,17 281,71 y 2,89 2,96 2,68 3,10 m 685,34 733,81 552,57 837,38 892,57 p 259,35 270,76 226,52 294.30 306,42 y m 2,97 3.04 2,76 3,18 770,30 823,30 624,64 936,28 996,35 2,80 2,92 2,98 3.02 3.07 3,17 3,25 3.51 3,56 3,61 3,72 1072,29 1137.07 1238,99 1421,87 318,77 331,36 344,19 357,25 377,29 411,85 3,32 3,39 3,46 3.53 3,64 1058,87 1123,88 h = chiều cao tường (m); khoảng cách từ chân móng đến đỉnh tường © 2000 CRC Press LLC 3,46 1009,97 s = độ dày tương đương đất tải trọng phụ tải phân bố (m) Giả sử mật độ đất = 2,0 / m 294,18 950,08 Ghi chú: Hệ số áp đất hoạt động k a = 0,30 10.0 1191,43 1261,57 1371,74 3,81 1568,96 Do đó, lực ma sát lớn chân F = f N tot = 0,30 (205,71) = 61,71 kN Kiểm tra trượt Tổng lực tác dụng bên (bao gồm phụ phí) P + P = 16,34 + 59,01 = 75,35 kN Tổng khả chống trượt tối đa Bị động + ma sát = 59,60 + 61,71 = 121,31 kN Hệ số an toàn trượt = 121,31 / 75,35 = 1,61> 1,50 đồng ý Kiểm tra lật ngược Lấy điểm A điểm tham chiếu Mômen kháng (không bao gồm lực bị động lực bảo tồn) Phụ phí 14h30 (1,3 / + 0,5 + 0,9) Lớp phủ đất gót 89,54 (1,3 / + 0,5 + 0,9) Tường 47,83 (0,5 / + 0,9) Lớp phủ đất chân 14,30 (0,9 / 2) Chân móng 39,74 (2,7 / 2) = 29,32 kN · m = 183,56 kN · m = 55,00 kN · m = 6,44 kN · m = 53,65 kN · m Tổng 327,97 kN · m Khoảnh khắc lật ngược P ( H / 2) + P ( H / 3) = 16,34 (4,5) / + 59,01 (4,5) / = 125,28 kN · m Hệ số an toàn trượt = 327,97 / 125,28 = 2,62> 1,50 đồng ý Kiểm tra vòng bi Tổng tải trọng thẳng đứng N tot = 205,71 kN Tổng thời điểm đường tâm móng: • Theo chiều kim đồng hồ (không bao gồm lực bị động để bảo tồn) Phụ phí 14h30 (2,70 / - 1,30 / 2) Lớp phủ đất gót chân 89,54 (2,70 / - 1,30 / 2) = 10,01 kN · m = 62,68 kN · m 72,69 kN · m • Ngược chiều kim đồng hồ Tường 47,83 (2,70 / - 0,9 - 0,5 / 2) = 9,57 kN · m Lớp phủ đất chân 14,30 (2,70 / - 0,9 / 2) Áp suất = 12,87 kN · m đất hoạt động = 125,28 kN · m 147,72 kN · m © 2000 CRC Press LLC Tổng thời điểm cuối móng M tot = 147,72-72,69 = 75,03 kN · m (ngược chiều kim đồng hồ) Ứng suất chịu lực tối đa σ = N tot / A ± M tot / S Ở đâu A = 2,70 (1,0) = 2,70 m S = 1,0 (2 7) / = 1,22 m Vì thế: σ max = 205,71 / 2,70 + 75,03 / 1,22 = 137,69 kPa 0 đồng ý Độ uốn độ bền cắt Cả phần tường phần móng cần thiết kế để có đủ khả chịu lực cắt thoát 29.3.4 Tieback Wall Tường tieback loại cấu trúc thích hợp cho mặt cắt Các dây buộc cáp neo ứng suất trước sử dụng để chống lại áp lực đất bên So với loại kết cấu chắn khác, tường chắn có độ lệch bên Hình 29.23 thành phần đặc trưng phân bố áp lực đất bên tường chắn Khoảng cách dọc giằng phải từ 1,5 đến 2,0 m để đáp ứng yêu cầu khoảng trống cho thiết bị xây dựng Góc dốc lỗ khoan phải từ 10 đến 15 ° để thuận tiện cho việc bơm vữa Để giảm thiểu hiệu ứng nhóm, khoảng cách lỗ thắt dây phải lớn ba lần đường kính lỗ thắt dây tối thiểu 1,5 m Độ bền liên kết cho thiết kế tieback phụ thuộc vào yếu tố kỹ thuật lắp đặt, đường kính lỗ, v.v Để ước tính sơ bộ, độ bền liên kết cuối 90 đến 100 kPa Dựa kinh nghiệm thi cơng, hầu hết đường kính lỗ tieback từ 150 đến 300 mm, công suất thiết kế tieback nằm khoảng 150 đến 250 kN Do đó, khoảng cách bên tương ứng dây buộc 2,0 đến 3,0 m Khả chịu lực cuối phải nâng cao cách căng dây buộc thử nghiệm công trường Một tường rào xây dựng từ xuống theo đoạn cắt Các chi tiết tường bao gồm lớp đế lớp mặt Lớp thi cơng cách sử dụng cọc lính thẳng đứng gỗ bê tơng nằm cọc đóng vai trị tường tạm Sau đó, lớp bê tông cốt thép cốt thép đúc chỗ cuối xây dựng làm lớp hoàn thiện tường Một loại lớp khác sử dụng hiệu tường "bê tông phun" đúc chỗ 29.3.5 Cấu trúc giữ đất gia cố Kết cấu giữ đất gia cố sử dụng phần fi ll Khơng có giới hạn chiều cao thực tế cho hệ thống giữ này, có lượng dịch chuyển bên Sự cần thiết © 2000 CRC Press LLC M u m u n b o n d len gth ; (b ) Trái đất p ressu lại d istrib u tio n d istrib u tio n ; (c) đánh máy ical lo quảng cáo d iagram HÌNH 29,24 Trái đất ổn định học (MSE) khái niệm việc sử dụng dải dải nhiều lớp để gia cố vật liệu theo hướng bên để vật liệu tích hợp hoạt động cấu trúc giữ trọng lực Hình 29.24 hiển thị chi tiết điển hình cấu trúc giữ MSE Thông thường, chiều rộng fi ll chiều dài dải vng góc với mặt tường có thứ tự 0,8 chiều cao fi ll Tuổi thọ hiệu vật liệu sử dụng làm cốt thép phải xem xét Kim loại vải không phân hủy ưu tiên Cần kiểm tra lật trượt với giả thiết thân đất gia cố đóng vai trị tường chắn trọng lực Độ bền tác động ma sát dải vật liệu cần kiểm tra Cuối cùng, bảng mặt cần thiết kế neo dải chịu áp lực đất bên © 2000 CRC Press LLC 29.3.6 Xem xét địa chấn kết cấu giữ lại Các hiệu ứng địa chấn bị bỏ qua hầu hết thiết kế kết cấu giữ Đối với cấu trúc giữ lại khổ ( H> 10 m), tải trọng địa chấn kết cấu chắn ước tính cách sử dụng giải pháp Mononobe – Okabe Các yếu tố ARS thể đất Các yếu tố k v k h đại diện cho giá trị gia tốc thân đất lớn tác dụng địa chấn theo phương thẳng đứng phương ngang Tương tự tải trọng địa chấn khác tation, gia tốc trọng lực sử dụng làm đơn vị k v k h Trừ có báo cáo nghiên cứu địa điểm cụ thể, giá trị ARS ngang tối đa nhân với 0,50 sử dụng k h giá trị thiết kế Tương tự, k v 0,5 lần giá trị ARS dọc tối đa Nếu khơng có đường cong ARS dọc, k v gán giá trị từ 0,1 k h đến 0,3 k h Áp suất Trái đất với hiệu ứng địa chấn Hình 29.25 cho thấy sơ đồ tải áp suất đất có tác động địa chấn Tương tự tính tốn tải trọng tĩnh, lực tác dụng đơn vị chiều dài tường ( P AC) xác định là: P ae = k ae γ ( - k v) H (29.12) Ở đâu θ′= • kh rám nắng –1 • • tội ( φ + β− θ ′) k ae = cos θ sin ′ β tội β θ (δ 1- ′ - • ) •• •• tội ( φ δ) + ( tội φ θ -α′ tội ( β − θ ′ - δ) tội ( α • β) •• Lưu ý khơng có tải trọng địa chấn, k v = k h = θ ′ = Do đó, K ac = K a Tổng lực bên kết tính khơng tác động khoảng cách H / từ lên tường Quy trình đơn giản sau thường sử dụng thực tế thiết kế: • Tính toán P ae ( tổng áp suất đất bên hoạt động đơn vị chiều dài tường) • Tính tốn P a = ½ k a γ H ( áp suất đất bên hoạt động tĩnh đơn vị chiều dài tường) HÌNH 29,25 Biểu đồ tải trọng cho áp suất Trái đất với tác động địa chấn © 2000 CRC Press LLC (29,13) • •k v • • ) • • (29,14) • Tính tốn ∆ P = P ae - P a • Giả định P a hành động khoảng cách H / từ tường • Giả định ∆ P tác dụng với khoảng cách 0,6 H từ tường Tổng áp suất trái đất, bao gồm hiệu ứng địa chấn P ae, phải lớn tĩnh lực lượng P a Nếu kết tính tốn cho biết ∆ P < 0; sử dụng k v = Sử dụng quy trình tương tự tính tốn áp suất Trái đất chủ động, áp suất Trái đất thụ động với Các hiệu ứng địa chấn xác định sau: P pe = k (29.15) pe γ ( - k v) H Ở đâu θ′= • - 1• rám nắng • kh • • •k v • (29,16) tội ( β + θ ′ - φ) k pe = cos θ ′tội β tội ( β θ+ δ′ +- • 90 •) •• tội ( φ + δ) tội ( φ-θ′ •α• tội ( β + θ ′ + δ) tội ( α • β) •• ) • Lưu ý rằng, khơng có tải trọng địa chấn, k pc = k p Người giới thiệu AASHTO, Thông số kỹ thuật tiêu chuẩn cho Cầu đường cao tốc, Xuất lần thứ 16, Hiệp hội Đường cao tốc Tiểu bang Giao thông Vận tải Hoa Kỳ, Washington, DC, 1996 Bridge Memo to Designers Manual, Sở Giao thông Vận tải, Tiểu bang California, Sacramento Brian H Maroney, Matt Griggs, Eric Vanderbilt, Bruce Kutter, Yuk H Chai Karl Romstad, Các phép đo thực nghiệm hành vi mố cầu, Tiến hành Nghiên cứu Địa chấn Hàng năm Thứ haiWorkshop, Phòng kết cấu, Sở Giao thông vận tải, Sacramento, CA, March Năm 1993 Brian H Maroney Yuk H Chai, Độ cứng sức bền mố cầu chịu tải trọng động đất, Kỷ yếu Hội thảo quốc tế lần thứ hai thiết kế địa chấn cải tạo cầu bê tông cốt thép, Queenstown, New Zealand, tháng năm 1994 Rakesh K Goel, Hành vi động đất cầu có mố tích hợp, Kỷ yếu Hội nghị địa chấn quốc gia cầu EC Sorensen, Phân tích tương tác cấu trúc đất phi tuyến cầu nhịp đất sét mềm, Kỷ yếu Hội đường cao tốc, Sacramento, CA, tháng năm 1997 nghị địa chấn quốc gia cầu đường cao tốc, Sacramento, CA, tháng năm 1997 AEAR, Hướng dẫn Kỹ thuật Đường sắt, 1996 Braja M Das, Nguyên tắc Kỹ thuật Nền móng, Công ty xuất số PWS-KENT, Boston, MA, Năm 1990 10 T William Lambe Robert V Whitman, Chất rắn, John Wiley & Sons, New York, 1969 Gregory P Tschebotarioff, Nền móng, Giữ lại Cấu trúc Trái đất, Xuất lần thứ 4, McGraw-Hill, New York, 1973 11 Joseph E Bowles, Phân tích thiết kế móng, McGraw-Hill, New York, 1988 Whitney Clark Huntington, Áp suất 12 Trái đất Tường chắn, John Wiley & Sons, New York © 2000 CRC Press LLC ... kế đưa 29,2 mố 29.2.1 Các loại mố Trụ mở mố cuối đóng Từ quan điểm mối quan hệ mố cầu đường nước cầu vượt qua, mố cầu chia thành hai loại: mố mở mố kín, trình bày Hình 29.1 Đối với mố lộ thiên... Là phận cấu thành cầu, mố tạo giá đỡ thẳng đứng cho kết cấu thượng tầng cầu đầu cầu, kết nối cầu với đường dẫn giữ lại vật liệu đường từ nhịp cầu Mặc dù có nhiều loại mố mố cho cầu quan trọng phức... đến nhịp cầu ngắn © 2000 CRC Press LLC Trụ cầu nguyên khối kiểu ghế ngồi Dựa kết nối thân mố kết cấu thượng tầng cầu, mố phân nhóm thành hai loại: mố có màng ngăn nguyên khối kết thúc mố dạng