Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại học Giao thông Vận tải
chơng
thiết kế mố cầu

I. Cấu tạo mố:

Do điều kiện địa hình, địa chất khu vực hai đầu cầu giống nhau, cũng nh kết
cấu nhịp đợc thiết kế đối xứng có các tiêu chuẩn kỹ thuật nh nhau nên ta thiết kế
mố cầu hai bên nh nhau. Vì vậy ta chỉ tính toán một mố.
Chiều cao đất đắp không lớn quá do đó ta có thể áp dụng mố dạng nặng kiểu
chữ U BTCT đổ tại chỗ, bê tông dùng mác M300, có thiết kế bản quá độ . ( các
kích thớc chi tiết xem bản vẽ mố).

65

310

1430

50

10
0

10
0

24
0

17
2

1330

1:1.25

12
8
50

160

190

16
0

80
50

20
0

550
40

II. tính toán:
1. Tĩnh tải:


1.1. Tĩnh tải bản thân mố:
Để tính tĩnh tải mố ta chia mố thành các khối có dạng hình học đơn giản, để
có thể dễ dàng tính trọng lợng của từng khối và cánh tay đòn đến một mặt cắt nào
đó cần tính. Chia thành các khối nh hình vẽ:
* Khối lợng riêng của bê tông: = 2,5 (T/m3)
* Khối lợng riêng đất đắp sau mố: = 1,8(T/m3)
* Khối lợng riêng bê tông lớp phủ: = 2,2 (T/m3)
1
4
2

5
3
6

7

đỗ thuỷ trung
Cầu- Đờng bộ K 37

Lớp
-1-


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại học Giao thông Vận tải

TT

1
2
3
4
5
6
7

Lập bảng tính toán hợp lực đối với trọng tâm mặt cắt đáy móng.
(Mômen mang dấu - hớng ra sông )
Các kích thớc Số PT Tên gọi
N (T) Độ lệch tâm Mô men
1 3.75 0.6 2 Tờng cánh 1
11.25
2.025
22.7813
1.72 2.15 0.6 1 Tờng cánh 1
5.547
2.47
13.7011
3
1.6 0.8 2 Tờng cánh 1
18.72
0.95
17.784
0.5
2,4 13 1 Tờng đỉnh
39
-0.1
-3,9

1,1
1,1 0.1 2 Đá kê gối
0.605
-0.95
-0.575
1.9
1,6 13 1 Tờng thân
98,8
-0.8
-79,04
2.5 14.3 5.5 1 Bệ trụ
491.56
0
0
Tổng
707.2
-71.631

1.2. áp lực thẳng đứng đất đắp sau mố:
Thể tích khối đất đắp V = (11,7 + 12,25).2,6/2 . 4. = 124,54 (m3)
Trọng lợng: P = 1,8 . 124,54 = 224,172 (T)
Cánh tay đòn: y = 1,45 (m)
Mômen tiêu chuẩn với trọng tâm mặt cắt đáy móng:
M = 2 . 737,1 = 325,05(T.m)
1.3. Bản quá độ:
Theo xu hớng thiết kế ngày nay mố cầu đờng ô tô thờng thiết kế bản quá độ
bằng BTCT để chuyển dần độ cứng đờng tạo độ êm thuận khi xe vào cầu và giảm
áp lực đất sau mố do hoạt tải. Bản quá độ đợc thiết kế có chiều dày 30cm; dài 4m;
rộng 11,7m. Chiều dày lớp phủ trên bản quá dộ lấy trung bình là 20cm với trọng lợng 2,2 (T/m3).
Phản lực do trọng lợng bản thân bản quá độ:

Rbqđ = 2,5 . 0,3 . 4 . 11,7 / 2 = 17,55 (T)
Phản lực do trọng lợng lớp phủ trên bản quá độ:
Rlp = 2,2 . 0,2 . 4 .11,7 / 2 = 10,3 (T)
Cánh tay đòn: y = 0.2
Với hệ số n= 1,1
Rbqđ = 19,305 (T)
Rlp = 11,33 (T)
Mbqđ = 3,816(T.m)
Mlp = 2,266 (T.m)
Với hệ số n = 0,9:
Rbqđ = 15,795(T)
Rlp = 9,27 (T)
Mbqđ = 3,159(T.m)
Mlp = 1,854 (T.m)
1.4. áp lực ngang do tĩnh tải đất đắp sau mố:
Tính với = 350, n =1,2 và à = tg2( 450 - / 2 ) = 0,27
đỗ thuỷ trung
Cầu- Đờng bộ K 37

Lớp
-2-


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại học Giao thông Vận tải

ea = à . . H = 0,27 . 1,8. 6,5 = 3,159
áp lực ngang của đất: Ea = 0,5 . ea . H. B = 0,5 . 3,159 . 6,5 . 13,3 = 136,5 T
Trong đó:

* = 1,8 (T/m2)
* B = 13,3 (m)
* H = 6,5 (m) chiều cao tính cả bệ.
Cánh tay đòn: y = 6,5 / 3 = 2,17 (m)
Mômen: M = - 2,17 . 233,5 = - 296,2 (T.m)
2. Hoạt tải +tĩnh tải:
Để tính phản lực do hoạt tải ta vẽ đờng ảnh hởng phản lực mố sau đó xếp tải
lên đờng ảnh hởng tìm vị trí bất lợi ta đợc nội lực lớn nhất.
Diện tích đờng ảnh hởng phản lực gối tại mố:
= - 1,42 m2
+ = 28,76 m2
2.1. Phản lực do tĩnh tải kết cấu nhịp:

- = -30,18 m2

Ptt = g . = 11,036 . (-1,42) = -15,67 (T)
Mtt = - 0,95. (-15,67) = 14,89(T.m)
2.2. Phản lực do H30 + Ng ời bộ hành:
Khi xếp tải lên( ĐAH +) để gây lực nén suống:
Ptt = (.n.(1+à)..qtđ + n . n .qn ) + =
= (0,9.1,4.1,154.2.1,7 + 1,4.2.0,45).28,76 =178,42 (T)
Mtt = - 0,95 . 178,42 = - 169,5 (Tm)
Khi xếp tải lên( ĐAH ) để đợc lực nhổ lớn nhất:
Ptt = (.n.(1+à)..qtđ + n . n .qn ) - =
= (0,9.1,4.1,154.2.1,7 + 1,4.2.0,45).(-30,18) =-187,23 (T)
Mtt = - 0,95 . (-187,23) = 177,87 (Tm)
2.3. Phản lực do XB80
Khi xếp tải lên ĐAH +
Ptt = n..qtđ . + = 1,1.1.3,2.28,76 = 101,23 (T)
Mtt = - 0,95 . 101,23 = -96,17 (Tm)

Khi xếp tải lên ĐAH
Ptt = n..qtđ . - = 1,1.1.3,2.(-30,18) = -106,23 (T)
Mtt = - 0,95 . (-106,23) = 100,92(Tm)
2.4. Lực hãm do H30:
Với chiều dài đặt tải > 50m, lực hãm Hhãm= 0,9P --> H = 0,9 . 30 = 27 (T)
Lực hãm chuyền 100% lực xuống gối cầu khi gối cố định, chuyền 50% khi
gối di động kiểu tiếp tuyến, chuyền 25% khi gối di động kiểu con lăn. Ta dùng gối
di động kiểu tiếp tuyến do vậy lực truyền xuống mố là 50%.
H = 0,5 . 27 = 13,5 T
đỗ thuỷ trung
Cầu- Đờng bộ K 37

Lớp
-3-


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại học Giao thông Vận tải

Lực hãm đặt tại tim gối, với chiều cao gối: 27cm, chiều cao đá kê gối 10cm.
Mômen tiêu chuẩn do lực hãm với đỉnh bệ:
Mlh = 13,5 .- 2,53= -34,155 (T.m)
Mômen tiêu chuẩn do lực hãm với đáy bệ:
Mlh = 13,5 . -5,03 = -67,9 (T.m)
2.5. Hoạt tải sau mố, trên bản quá độ:
Với chiều dài bản quá độ là: l b = 4 m, theo quy trình CHUH 2.05.030-84 của
Liên Xô cũ, thì phần hoạt tải tác dụng trên 1/2 bản trở về mố sẽ đợc truyền xuống
vai kê và không gây ra áp lực đất sau mố.
Chiều dài đoạn hoạt tải không gây ra áp lực đất là: a = 2 (m)

Chiều dài đặt tải gây ra áp lực đất là: b = 2 (m)
Chỉ phần hoạt tải đặt sau 1/2 bản quá độ mới gây ra áp lực đất nếu phần này
nằm trên lăng thể trợt của vùng đất sau mố.
Chiều dài của lăng thể trợt giả định:
l0 = H.tg(450- / 2) = 6,5 . tg( 450 - 350 / 2 ) = 3,38 (m) > a = 2(m)
Do đó phần hoạt tải nằm trong đoạn
b = 3,38 - 2 = 1,38(m) kể từ sau 1/2 bản quá độ về phía đờng sẽ gây ra
áp lực đất đối với mố cầu.
l0
hình vẽ:
Trờng hợp xếp xe H30:
Với cầu khổ 8 + 2 .1,5 với 2 làn xe:
2
Ta xếp đợc 1 trục của 2 làn xe trên vùng b = 1,38 m
Với diện tích phân bố của tải trọng bánh xe (s x b) đợc tính nh sau:
S = 2 . 1,9 + 1,1 + 0,6 = 5,5 (m)
Chiều rộng của diện tích phân bố tải trọng:
b = b1 + 2H
Trong đó:
b1: Chiều dài tiếp xúc giữa lốp xe và mặt đờng , b1 =20cm
H: Bề dày lớp phủ mặt đờng, trong trờng hợp này do có
bản quá độ nên bề dày này ta lấy trung bình 30 cm.
b = 0,2 + 2 . 0,3 = 0,8 (m)
Ta quy đổi tải trọng bánh xe về lớp đất tơng đơng có bề dày đợc tính theo
công thức sau:
h0 =

P

S .b. tc


Trong đó:
P: Là toàn bộ tải trọng tác dụng lên diện tích ( S x b )
tc : Dung trọng đất tính toán tiêu chuẩn, gtc = 1,8 (T/m3)
Trong trờng hợp bài toán chỉ xếp đợc một trục xe trong một làn -->
đỗ thuỷ trung
Cầu- Đờng bộ K 37

Lớp
-4-


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại học Giao thông Vận tải

P = 2 . 12 = 24 (T)
Thay số ta đợc: h0 = 3,03 (m)
Phần hoạt tải nằm ngoài lăng thể trợt sẽ không đợc tính.
l0 = 3,38 m a = 2 m b = 0,8 m d = 0,8 (khoảng cách giữa hai mép diện tích
phân bố áp lực bánh xe).
l0 < a + b + d = 2 + 0,8 +0,8 = 3,6 tính toán theo sơ đồ 5.
Dùng sơ đồ tính số 5 - bảng 4-2 trang 111, Giáo trình Mố trụ - Trờng đại học
GTVT; với chiều dài đặt tải là b = 0,8 (m). Khi đó áp lực do hoạt tải sẽ đợc tính
theo công thức:
Eb = .h0.h2.à.B
Với cánh tay đòn áp lực: eb = H - h1- 0,5.h2
Trong đó:
tg


à = tg ( + )
2
tg = - tg + (1 + tg ).(1

Với A =

A
)
tg

2.0,8.3,03
2.b.h0
=
--> A = 0,1147
2
6,5 2
H

--> tg = 0,416
--> = arctg(0,416) = 22,590
Hệ số áp lực đất à = tg / tg ( + ) = 0,416 / tg ( 22,590 + 350 ) = 0,264
h1 = a/tg = 2 / 0,416 = 4,8 (m)
h2 = b/tg = 0,8 / 0,416 = 1,923 (m)
* áp lực tiêu chuẩn do hoạt tải:
Etc= . h0 .h2 .à . B =1,8 . 3,03 . 1,923 . 0,264 . 13,3 =36,82 (T)
eB = 6,5 - 4,8 1,923 / 2 = 0,74 (m)
M = 0,74 . 36,82 = 27,247 Tm
Trong trờng hợp tính áp lực tính toán thì có hai hệ số tải trọng là 1.2(tăng dung
trọng của đất) và 0.9 (để giảm dung trọng của đất) để tính cho các tổ hợp.
Khi đó chiều dầy đất tính toán đợc theo công thức

h0=

n. P

1,2. tc .S .b

và

h0=

n. P

0,9. tc .S .b

với n - là hệ số tải trọng của hoạt tải.
Đối với tổ hợp chính (E12) thì hệ số tải trọng của hoat tải H30, n = 1,4 = 300:
h0(1,2) =

1,4.24
= 3,53(m)
1,2.5,5.0,8.1,8

--> A = 2.b.h0/H2 = 0,13368
--> tg = 0,39787
đỗ thuỷ trung
Cầu- Đờng bộ K 37

Lớp
-5-



Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại học Giao thông Vận tải
--> = arctg(0,562) = 21,70
--> l0 = H.tg = 6,5 .0,39787 = 2,6 (m)
--> b = l0 - a = 2,6 - 2 = 0,6(m)
Hệ số áp lực đất:

à = tg / tg ( + ) = 0,39787 / tg ( 21,70 + 300 ) = 0,3142
Với h1= a/tg = 2/0,39787 = 5,026 (m)
h2 = b/tg = 0,6/0,39787 = 1,5(m)
--> E1,2 = . h1,2 .h2. à.B = 1,8 . 3,53 .1,5 .0,3142 . 13,3 = 39,83(T)
--> Cánh tay đòn: eB = H - h1 - 0,5.h2 = 6,5 5,026 0,5.1,5 = 0,724 m
M = 0,724 . 39,83 =28,837 Tm.
Trờng hợp xếp xe XB80:
Chỉ một xe chạy qua cầu, do đó trên lăng thể trợt đã tính toán xếp đợc một
trục xe 20T. Nghĩa tổng cộng hoạt tải tác dụng lên lăng thể trợt nhỏ hơn trong trờng
hợp H30 xếp đợc tổng cộng tải trọng là 24T. Cho nên áp lực đất bất lợi trong trờng
hợp H30 nằm trên lăng thể trợt, nên không cần tính cho XB80.
3. Tính duyệt mặt cắt đáy móng:
3.1. Bảng tổng hợp nội lực:
Thứ tự Lực tác dụng
N(T)
H(T)
M(T.m)
1 Tĩnh tải bản thân mố
n=1
707.2
-71.631

n = 1,1
777.92
0
-78.794
n = 0,9
636.48
0
-64.468
2 Tĩnh tải bản quá độ
Lớp phủ trên bản quá độ
n=1
10.3
2.06
n = 1,5
15.45
0
3.09
n = 0,9
9.27
0
1.854
Bản quá độ
n=1
17.55
3.51
n = 1,1
19.305
0
3.861
n = 0,9

15.795
0
3.159
Tổng cộng
n=1
27.85
0
5.57
n>1
34.755
0
6.951
n<1
25.065
0
5.013
3 áp lực đất thẳng đứng
n=1
224.17
325.05
n = 1,1
246.59
0 357.555
n = 0,9
201.75
0 292.545
đỗ thuỷ trung
Cầu- Đờng bộ K 37

Lớp

-6-


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại học Giao thông Vận tải
4 áp lực đất ngang

136,5
5 Phản lực tĩnh tải KCN
n>1
6 Phản lực H30 + Ngời
Phản lực dơng
Phản lực âm
7 Phản lực XB80
Phản lực dơng
Phản lực âm
8 Lực hãm H30 ra sông
n=1
n = 1,4
n = 1,12
9 H30 trên lăng thể trợt

-296,2

-15.67

14.89

178.42

-187

-169.5
178

101.23
-106.23

-96.17
100.92
13.5
18.9
15.12

-69.7
-97.58
-78.064

39.83

-28.837

Lập tổ hợp tải trọng
Tổ hợp bất lợi nhất:
Thứ tự Tổ hợp tải trọng
1 Tĩnh tải mố
2 Tĩnh tải bản quá độ
3 áp lực đất thẳng đứng
4 áp lực đất ngang
5 Phản lực KCN

6 Phản lực H30 + Ngời
7 lực hãm do H30
8 H30 lên lăng thể trợt
Tổng cộng

N(T)

H(T)
777.92
34.755
246.59
-15.67
178.42

1266

M(T.m)
-78.794
7
357.555
136,5
-296,2
14.89
-170
18.9
-97.58
40
-28.837
195,4
-670.12


3.2. Đặc trng hình học mặt cắt đáy móng:
* Diện tích: F = 78,65 (m2)
* Mômen quán tính: Jx = 1340,26 (m4)
* Mômen quán tính: Jy = 198,26(m4)
* Mômen kháng uốn: Wx = 187,45 (m3)
* Mômen kháng uốn: Wy = 72,096 (m3)
3.3. Kiểm toán:
3.3.1. Kiểm toán ứng suất:
Kiểm toán theo công thức:
đỗ thuỷ trung
Cầu- Đờng bộ K 37

Lớp
-7-


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại học Giao thông Vận tải
[n, k ] =

N M

[Ru, Rk]
F W

Trong đó:
Ru, Rk: Cờng độ chịu nén khi uốn và chịu kéo của bê tông mác M300,
* Ru = 140(kg/cm2) = 1400 (T/m2)

* Rk = 135(kg/cm2) = 1350 (T/m2)
n =

1266 670,12
N M
+
= 78,65 + 187,45 = 19,67< Ru = 1400 Đạt.
F W

n =

1266 670,12
N M

= 78,65 187,45 = 12,52< Ru = 1400 Đạt.
F W

Trên tiết diện chỉ có ứng suất nén, không có ứng suất kéo
Riêng phần bê tông đã đủ khả năng chịu lực nên chỉ bố trí cốt thép cấu tạo.
3.3.2.Kiểm toán chống lật
Công thức

e0
m
y

e0 = M/N = 670,12 / 1266 = 0,529 (m)
y = 2,75 (m)
m = 0,7 ( móng đặt trên nền đất)
--> e0/y = 0,529/2,75 = 0,19 < 0,7 --> Đạt

3.3.3. Kiểm tra ổn định chống trợt:
Công thức:

H
f . P

m = 0,8

với f = 0,3 Hệ số ma sát giữa đáy móng và đất nền
H = 195,4 (T)
P = 1266(T)

H
f P

=

195,4
= 0,51 m = 0,8 Đạt
0,3.1266

4.Tính duyệt mặt cắt đỉnh móng:
4.1. Tổng hợp tải trọng:
đỗ thuỷ trung
Cầu- Đờng bộ K 37

Lớp
-8-



Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại học Giao thông Vận tải

Lập tổ hợp tải trọng bất lợi theo bảng tải trọng ở phần trên.
Tổ hợp bất lợi nhất:
Thứ tự Tổ hợp ti trọng
N(T)
H(T)
M(T.m)
1 Tĩnh ti mố
777.92
-78.794
2 Tĩnh ti bn quá độ
34.755
7
3 áp lực đất thẳng đứng
246.59
357.555
4 áp lực đất ngang
136,5
-296,2
5 Phn lực KCN
-15.67
14.89
6 Phn lực H30 + Ngời
178.42
-170
7 lực hãm do H30
18.9

-97.58
8 H30 lên lăng thể trợt
40
-28.837
Tổng cộng
1266
195,4
-670.12
4.2. Đặc trng hình học tiết diện:

* Diện tích F = 28,39(m2)
* Mômen quán tính: Jx = 498,4(m4)
* Mômen quán tính: Jy = 23,42(m4)
4.3. Kiểm tra ứng suất:
Kiểm tra theo công thức:
[n, k ] =

N M
. y [Ru, Rk]
F Jx

Trong đó:
Ru, Rk: Cờng độ chịu nén khi uốn và chịu kéo của bê tông mác M300,
* Ru = 140(kg/cm2) = 1400 (T/m2)
* Rk = 13.5(kg/cm2) = 1350 (T/m2)
n =

1266 670,12
N M
+

.1,5 = 46,6 Ru Đạt
+ .y =
28,39 498,4
F Jx

n =

1266 670,12
N M

.3 = 40,56 Ru Đạt
.y =
28,39 498,4
F Jx

Trên tiết diện chỉ có ứng suất nén, không có ứng suất kéo
đỗ thuỷ trung
Cầu- Đờng bộ K 37

Lớp
-9-


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại học Giao thông Vận tải

Riêng phần bê tông đã đủ khả năng chịu lực nên chỉ bố trí cốt thép cấu tạo.
4.4. Kiểm toán theo cấu kiện chịu nén:
Trên tiết diện chỉ có ứng suất nén --> kiểm toán cấu kiện theo điều kiện chịu

nén đúng tâm.
N . (Rt.Ft + Rtr .Fb )

Điều kiện cờng độ:
Bán kính quán tính:

r=
Chiều dài tính toán

J min
=
F

23,42
= 0,9
28,39

l0 = 2 . 4 = 8 m

Tỉ số: l0/r = 8/0,9 = 8,89 < 34,6 không xét tới ảnh hởng của uốn dọc, = 1
Xét riêng phần bê tông: RTr. Fb = 1250 . 28,39 = 35487,5 (T)
N = 1266 T < 35487,5T
Ta thấy chỉ riêng phần bê tông đã đủ khả năng chịu lực vì vậy chỉ cần bố trí
cốt thép cấu tạo.
5. Tính toán móng cọc:
5.1. Tính số cọc cần thiết
Dùng cọc đờng kính = 100cm, thi công bằng phơng pháp khoan nhồi. số
cọc cần thiết đợc xác định theo công thức:

P


n =

0,6.P ,

Trong đó:
P: Là tổng lực thẳng đứng lớn nhất P = 1266(T)
P: Sức chịu tải giới hạn của cọc
P = c . R . Fcọc
Lấy: c = 1
R = 600(T/m2)
Fcọc - Là diện tích mặt cắt ngang cọc
Fcọc = .

D2
12
= 3,14. = 0,785 (m2)
4
4

--> P = 1 . 600 . 0,785 = 471 (T)
n =

P

0,6.P

đỗ thuỷ trung
Cầu- Đờng bộ K 37


,

=

1266
= 5,1
0,6.471

Lớp
-10-


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại học Giao thông Vận tải

135

4 x 290

135

150

250

150

Chọn 10 cọc, các cọc đợc bố trí nh hình vẽ các cọc đợc bố trí thành 2 hàng 5
cột nh hình vẽ.


5.2. Tính lực tác dụng lên một cọc:
Kiểm tra điều kiện tính toán theo cọc bệ cao hay cọc bệ thấp.
Để tính toán theo cọc bệ thấp thì độ chôn sâu của đáy bệ phải thoả mãn điều
kiện sau:
h 0,75 .tg(450 - 0,5)

2.H
a.

Trong đó:
0,75: là hệ số xét đến ma sát giữa bệ móng với đất
H: Là lực ngang tác dụng lên bệ móng H = 195,4 (T)
a: Cạnh bệ móng thẳng góc với hớng tác dụng của lực
a = 14,3 (m)
- Trọng lợng riêng đất từ đáy bệ lên g = 1,8 (T/m2)
- Góc ma sát trong của đất trên bệ móng
Thay số liệu vào công thức trên ta có:
0,75 . tg (450 - 150)

292
= 1,193(m)
14,3.1,8

Chiều sâu trôn bệ móng: h = 2,5 (m) > 1,193(m) tiến hành tính toán theo
móng cọc bệ thấp.

Nội lực trong mỗi cọc:
P
n


Ntt = +

M
xn
J

Trong đó:
P: Là tổng lực thẳng đứng tác dụng lên móng cọc
M: Mômen ngoại lực tác dụng lên móng cọc
n: Tổng số cọc n = 10
đỗ thuỷ trung
Cầu- Đờng bộ K 37

Lớp
-11-


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại học Giao thông Vận tải

xn: Khoảng cách từ trục trọng tâm đến từng hàng cọc
Khi tính toán ta có thể chỉ tính cho cọc bất lợi nhất là cọc ở xa nhất.
J - Mô men quán tính của toàn bộ cọc đối với trục trọng tâm của đám
cọc, đợc tính toán nh sau:
J = na .

n = nb


x
n =1

2
n

;

Với:
xi: khoảng cách từ cọc i đến trục trong tâm
--> J = 5 .2 . 1,252 = 15,625(m4)
Nội lực trong cọc lớn nhất:
Ntt = 1266 / 10 + 670,12 . 1,25 /15,625 = 180,2(T)
5.3. Kiểm toán móng cọc bệ thấp theo các trạng thái giới hạn:
5.3.1. Trạng thái giới hạn thứ nhất:
Đối với lực dọc trục:
a. Theo sức chịu của đất nền:
Điều kiện :
Nmax + N Ntt
Trong đó:
Nmax : Nội lực tính toán lớn nhất Nmax = 141,5(T)
N: Trọng lợng cọc, với cọc: 100cm, l = 22 m
--> N = 0,785 . 22 . 2,5 = 43,175(T)
Ntt : Sức chịu tính toán của cọc theo đất nền trong trờng hợp cọc ma sát, tính
theo công thức sau:
Ntt = k.m2 (Un1 . i . fitc . li + F .Rtc).
K Hệ số đồng nhất lấy bằng : 0,7
m2 = 1 Hệ số điều kiện chịu lực
U = 3,14 m Chu vi tiết diện cọc, cọc 100 cm
n = 3 Số lớp đất mà cọc đóng qua

li Bề dầy tầng đất thứ i
fitc Lực ma sát đơn vị tiêu chuẩn
F = 0,785 cm2 tiết diện ngang của cọc
Rtc = 4500KN/m2 Sức kháng tiêu chuẩn của đất nền dới chân cọc
i = 1 Hệ số tra bảng(cọc đóng).
Thứ tự
Tên lớp
Chiều dầy lớp
LTB lớp đất
fitc(KN/m2)
1
Sét pha
13,4
6,7
58
2
Sét pha nâu
2,2
14,5
71,5
3
Cát nhỏ
1,8
16,5
54
4
Cát vừa
12,65
Lớp 4 là lớp đầu cọc cắm tại đấy có Rtc = 4500KN/m2
Ntt = 0,7.1.(3,14(58 . 13,4 + 71,5 . 2,2 + 54. 1,8) + 0,785 . 4500)

= 4740,43 KN = 474,04 T
đỗ thuỷ trung
Cầu- Đờng bộ K 37

Lớp
-12-


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại học Giao thông Vận tải

--> Nmax + N = 180,2 +43,175 = 223,375T < Ntt = 474,04 (T) --> Đạt
b. Theo sức chịu của vật liệu làm cọc:
Điều kiên:
Nmax < Ntt (2)
Trong đó Ntt là sức chịu tính toán theo vật liệu của cọc, đợc tính theo công
thức của cọc chịu nén đúng tâm tiết diện tròn:
Ntt = m2(RnF1+ RaFa+ 2,5RaxFax )
Trong đó:
m2- Hệ số làm việc điều kiệnlấy nh trên, m2= 1
F1- Diện tích phần lõi bê tông nằm trong cốt đai (không kể lớp bê tông
bảo vệ). Ta thiết kế cọc gồm 14 thanh cốt thép dọc chủ 25 (loại CT5 có gờ)
đặt cách đều nhau theo chu vi cọc, có lớp bê tông bảo vệ dày 10cm, khi đó ta
có lõi bê tông nằm trong lòng cốt đai có đờng kính là 80cm.
Có các đặc trng cơ lý, hình học:
Ra = 30000(T/m2)
Fa = 68,6 (cm2) = 0,00686 (m2)
Fcọc = .


D2
0,8 2
= 3,14.
= 0,5024 (m2)
4
4

Cờng độ chịu nén bê tông mác M400, thi công ngoài công trờng
Rn = 1500(T/m2)
Rax - Cờng độ tính toán cốt thép đai xoắn, thiết kế cốt thép đai xoắn có bớc
15cm, 14 (loại All - CT5) , cờng độ cốt thép Rax = 24000(T/m2), diện tích cốt
thép
Fax = 0,0001538(m2)
--> Ntt = 1.(1500 .0,5024 + 30000 . 0,00686 + 2,5 . 24000 . 0,0001538)
= 968,6 (T)
Do đó bất đắng thức (2):
Nmax = 141,5 (T) < Ntt = 968,6(T) --> Đạt
c. Đối với lực ngang:
Theo quy trình thiết kế cầu công suất 1979, kiểm tra theo điều kiện sau:
Hx
m2
k .Ptc + Tx

Trong đó:
Hx - Lực ngang lớn nhất tác dụng lên bệ, Hx= 195,4(T)
k - Số cọc trong bệ, k = 10
Ptc- Lực ngang tiêu chuẩn của một cọc, đối với cọc khoan nhồi ta lấy
Ptc = 170(KN) = 17(T)
Tx- Tổng hình chiếu trên trục ngang của nội lực thẳng đứng, ở đây
thiết kế cọc thẳng nên Tx = 0

m2 - Hệ số điều kiện làm việc, tra theo bảng 3 - 21, trang 155 giáo trình Nền và
Móng; móng cọc bệ thấp, có số cọc >11 cọc tra đợc m2 = 1
đỗ thuỷ trung
Cầu- Đờng bộ K 37

Lớp
-13-


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại học Giao thông Vận tải
Hx
195,4
=
= 0,9 m2 --> Đạt
k .Ptc + Tx 12.17

5.3.2. Trạng thái giới hạn thứ hai:
hình vẽ

Kiểm toán ứng suất đáy móng dới chân cọc theo đáy móng quy ớc. Khối
móng qui ớc đợc xác định bởi chiều sâu chôn cọc và có diện tích xác định theo góc
mở nh hình vẽ, theo công thức sau đây:
a=

tb
4

Trong đó:

tb là góc ma sát trung bình của các lớp đất từ chân cọc lên. ở đây ta lấy
tb đợc tính theo công thức
i .h i
tb =
hi
Với hi , ji là chiều dày và góc ma sát trong của các lớp đất, ở đây ta lấy.
Thứ tự Tên lớp
Chiều dầy lớp
0
1
2
3
4

Sét pha
Sét pha nâu
Cát nhỏ
Cát vừa

13,4
2,2
1,8
12,65

31
29
34
35

Thay số ta có: tb = 32,250 --> a = 804

Diện tích đáy móng F = (A1+ 2.l.tga).(B1 + 2.l.tga)
Trong đó:
A1= 4,1(m)
B1 = 13,3(m)
h = 22(m) chiều dài cọc
--> F = (14,3+ 2 .22tg804).(5,5 + 2. 22.tg804) = = 10,32 . 19,52 = 201,44(m2)
đỗ thuỷ trung
Cầu- Đờng bộ K 37

Lớp
-14-


Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại học Giao thông Vận tải

Mômen chống uốn theo phơng dọc cầu:
W = 655,4(m2)
Trọng lợng các cọc trong móng
Pcọc = 12.(0,785 . 22).2,5 = 518,1(T)
Thể tích đất trong móng khối quy ớc = Thể tích móng khối - Thể tích cọc
Vđ =241 . 22 12 . 22 . 0,785 = 5094,76(m3)
Dung trọng tính đổi các lớp đất trong móng khối:
tđ =

h
hi

i i


= 1,82 (T/m3)

Trong đó: gi,hi là dung trọng và chiều dày các lớp đất trong móng khối.
Trọng lợng đất trong móng khối:
Pđất = tđ. Vđ = 1,82 . 5094,76 = 9272,46(T)
--> Tổng lực thẳng đứng tác dụng lên đáy móng cọc:
P = Pđ + Pcọc + N = 9272,46 + 518,1 + 1266 = 11056,56(T)
ứng suất dới đáy móng đợc kiểm toán theo công thức sau:
max =

P M

Rđ
F W

Trong đó:
Rđ là cờng độ đất nền tại đáy móng khối xác định theo công thức sau:
Rđ = 1,2{Rqu[ 1 + k1(b -2 )] + k2. tđ (h - 3) };
Rqu - Cờng độ dất nền quy ớc tra bảng
Rqu = 3(kg/cm2)
k1,k2 : Hệ số tra bảng (2 -5) giáo trình Nền và Móng, trang 42
k1 = 0,1; k2 = 0,3;
b = 11,736(m)
h = 22 (m)
Rđ = 1,2{3.[ 1 + 0,1.(11,736 -2 )] + 0,3 . 1,82 . (22 - 3) }
= 19,55 kg/cm2 = 195,5(T/m2)
max =

1266 670,12

P M
+
= 201,44 + 655,4 = 7,3 T/m2 < Rđ Đạt
F W

max =

1266 670,12
P M

= 201,44 655,4 = 5,26 T/m2 < Rđ Đạt
F W

6. Kiểm toán mố chịu phản lực âm:
Mố cầu trong dây văng ngoài các tải trọng tác dụng nh mố các loại cầu khác
(tĩnh tải, áp lực đất...) , còn chịu tác dụng của phản lực đổi dấu. Vì vậy mố cầu dây
văng cần phải đảm bảo ổn định chống nhổ.
Công thức kiểm tra:
n.Gmố > Pmax
Trong đó:
+ n : Hệ số tải trọng n = 0,9
đỗ thuỷ trung
Cầu- Đờng bộ K 37

Lớp
-15-


Đồ án tốt nghiệp


Trờng Đại học Giao thông Vận tải

+ Gmố: Trọng lợng mố cầu : 707,2 (T)
+ Pmax: Phản lực nhổ lớn nhất Pmax = -187 (T)
Ghi chú:
Thiên về an toàn ta bỏ qua ảnh hởng của đất đá trên mố cũng nh lực
ma sát giữa mố và đất đá.
n.Gmố = 0,9 . 707,2 = 636,48(T)
n.Gmố = 636,48 > Pmax = 187 (T) --> Mố cầu bảo đảm điều kiện chống
nhổ.

đỗ thuỷ trung
Cầu- Đờng bộ K 37

Lớp
-16-