Bài giảng Thiết kế và xây dựng mố trụ cầu - Phần 3: Tính các công trình phụ tạm

PHẦN THỨ TƯ 
TÍNH CÁC CÔNG TRÌNH 
PHỤ TẠM 
TÍNH VÒNG VÂY CỌC VÁN 
1.1. ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT: 
q
Eh
Ec
Eb
ph pc pb
h
H
Áp lực ngang của đất và tải trọng trên bờ hố móng 
Áp lực chủ động Áp lực bị động 
1. TẢI TRỌNG 
Đối với đất không dính: 
. .c ap K Hγ=
Đối với đất dính: 
. . 2c a ap K H c Kγ= −
γ- dung trọng của đất, khi dưới mực nước tính 
với dung trọng đẩy nổi. 
Ka- hệ số áp lực chủ động, Ka = tg2(45o-φ/2). 
φ- góc nội ma sát. 
c- lực dính. 
q
Eh
Ec
Eb
ph pc pb
h
H
1. TẢI TRỌNG 
+ Áp lực chủ động: 
.h ap q K=+ Áp lực ngang do tải trọng trên bờ hố móng: 
Đối với đất không dính: 
Đối với đất dính: 
Kb- hệ số áp lực chủ động, Kp = tg2(45o+φ/2). 
q
Eh
Ec
Eb
ph pc pb
h
H
1. TẢI TRỌNG 
+ Áp lực bị động: 
pb = Kp.! .h
pb = Kp.! .h+ 2c Kp
Những nơi có nước chảy phải xét thêm áp lực nước (tương đương với 
chiều cao dâng nước Δh): 
h
γn.Hγn.Δh
H
Δ
h
h ®
MNTC
N¬i	
  ngËp	
  nuí c
H
h
h ®
MNN
γn.h®
N¬i	
  cã	
  nuí c	
  ngÇm
g
vh
2
2
=Δ
1.2. ÁP LỰC THỦY TĨNH: 
1. TẢI TRỌNG 
NƠI CÓ NƯỚC MẶT NƠI KHÔNG CÓ NƯỚC 
MẶT 
2.1. TÍNH VÒNG VÂY KHÔNG CÓ THANH CHỐNG: 
2.1.1. Trường hợp không có lớp bêtông bịt đáy: 
- Lực gây lật: En, Ec. 
- Lực giữ: Eb. 
2. TÍNH VÒNG VÂY CỌC VÁN 
Bất lợi nhất khi hút cạn nước trong vòng vây. Cọc ván sẽ bị xoay quanh 
điểm O cách chân cọc ván Δh=(0,15-0,2)h. 
h
pbpcph
Eb
Ec
En
Δh
h ®
h n
MNTC
O
h
pbcph
Eb
Ec
En
Δh
h ®
h n
MNTC
O
M! c !mMb = 0
a- Tính chiều sâu đóng cọc ván: 
PT cân bằng mômen đối với điểm O: 
(1) 
m=0,95- hệ số điều kiện làm việc. 
Từ (1) h và chiều sâu cọc ván t = h + Δh 
b- Tính cường độ cọc ván: 
Sơ đồ dầm công sôn ngàm tại điểm O tìm được Mmax 
2.1.2. Trường hợp có lớp bêtông bịt đáy: 
Tính toán 2 giai đoạn: 
a- Khi đào móng xong, chưa thi công lớp BTBĐ: 
 Tính toán với mực nước trong hố móng thấp 
hơn mực nước bên ngoài 25% độ sâu bơm hút 
(từ mặt nước tới đáy hố móng). Điểm lật O 
cách chân cọc ván một đoạn Δh. 
2. TÍNH VÒNG VÂY CỌC VÁN 
h
pbpc
E b
E c
Δh
h ®
h n
MNTC
O
nE
h
pbpc
E b
E c
Δh
h ®
h n
MNTC
O
nE
MNTC
h
n
h
®
E 2 E6
E4
hE 7
E3E1
O
0
.5
	
  m
E 5
d
Bª	
  t«ng	
  bÞt	
  ®¸ y
MNTC
h
n
h
®
E 2 E6
E4
hE 7
E3E1
O
0
.5
	
  m
E 5
d
Bª	
  t«ng	
  bÞt	
  ®¸ yBê tô 
bịt đáy 
b- Khi có lớp bê tông bịt đáy và hút cạn nước: 
Điểm lật O nằm cách mặt trên của lớp BTBĐ 0.5 m. 
- Lực gây lật: E1, E3, E4, E5. 
- Lực giữ: E2, E6, E7. 
Nội dung tính toán: - Chiều sâu đóng cọc ván; 
 - Cường độ cọc ván. 
Cân bằng Mo h 
2.2. TÍNH VÒNG VÂY CÓ MỘT TẦNG THANH CHỐNG 
Lực gây lật: E1, E2, E3, E4, E5. 
Lực giữ: E6, E7. 
2. TÍNH VÒNG VÂY CỌC VÁN 
Điểm lật O tại tầng thanh chống. 
h ®
h
h n
MNN Thanh	
  chèng
h'
O
E5
E4E2
E1
E3
E6
E7
h/
2
h/
2 γn.(hn	
  +	
  h2)
γο.(h®	
  -­‐	
  hn).λc	
  +	
  .(hn	
  +	
  
h
2).λc
Thanh 
chống 
Tính ổn định: 
Dầm đơn giản, tựa trên gối là thanh 
chống và điểm giữa của biểu đồ áp 
lực bị động (h/2). Chỉ tính với áp lực 
chủ động (khi chưa mất ổn định) 
 M cọc ván và N thanh chống 
Tính cường độ: 
2.2.1. Trường hợp không có lớp bêtông bịt đáy: 
Cân bằng Mo h 
2.2. TÍNH VÒNG VÂY CÓ MỘT TẦNG THANH CHỐNG 
2. TÍNH VÒNG VÂY CỌC VÁN 
Tính với 2 sơ đồ: 
- Sơ đồ 1: Hút một phần nước trong hố móng (25% chiều sâu bơm hút), 
chưa đổ bê tông bịt đáy. 
Sơ đồ này tính ổn định và cường độ cọc ván như phần trên. 
- Sơ đồ 2: Đã có lớp bê tông bịt đáy và hút cạn nước. 
Sơ đồ này không cần tính ổn định mà chỉ tính cường độ cọc ván, thanh 
chống với sơ đồ dầm giản đơn kê trên điểm tựa thứ nhất là thanh chống 
và điểm tựa thứ hai là điểm giữa của lớp bê tông bịt đáy. 
2.2.2. Trường hợp có lớp bêtông bịt đáy: 
Nếu mất ổn định, tường cọc ván quay quanh điểm O tại thanh chống 
dưới cùng. 
γn.(hn	
  +	
  h®	
  +	
  h)	
  
γn.(h®	
  +	
  h).λch/
2
h/
2
E 6
E1
E2 E3
E4
MNN
h
h ®O
h n
h o
E 5
Lực gây lật: E1 (phần dưới điểm O) , E2, E3, E4. 
Lực giữ: E1 (phần trên điểm O), E5, E6. 
2.3. TÍNH VÒNG VÂY CÓ NHIỀU TẦNG THANH CHỐNG 
2. TÍNH VÒNG VÂY CỌC VÁN 
Cân bằng Mo h 
TÍNH CHIỀU DÀY 
LỚP BÊ TÔNG BỊT ĐÁY 
Hố móng có BT bịt đáy sau khi hút cạn nước 
CHIỀU DÀY LỚP BÊ TÔNG BỊT ĐÁY 
xh
x
h
C äc
Điều kiện: 
Trọng lượng bêtông bịt đáy phải thắng được sức đẩy nổi của nước. 
b
n
nb n
hxhxn
γ
γ
γγ
.
.
... ≥⇔≥
x- chiều dày lớp BTBĐ (m). 
h- chiều cao từ MNTC đến đáy hố móng. 
γb, γn- dung trong bêtông và nước (t/m3). 
n- hệ số tải trọng lấy bằng 0.9. 
CHIỀU DÀY LỚP BÊ TÔNG BỊT ĐÁY 
Có thể xét thêm ma sát giữa lớp BT bịt đáy với tường cọc ván và cọc 
móng (móng cọc) để giảm chiều dày, tuy nhiên trong mọi trường hợp 
chiều dày BT bịt đáy không được nhỏ hơn 1m.