Luận văn thạc sĩ kỹ thuật xây dựng phân tích ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ đến ứng suất và biến dạng của cầu toàn khối một nhịp tại khu vực nam bộ việt nam

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu kỹ thuật xây dựng phân tích ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ đến ứng suất và biến dạng của cầu, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân,

• Tác giả: Nguyễn Văn Toản
• Người hướng dẫn: TS. Lê Bá Khánh
• Trường học: Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Công trình giao thông
• Đề tài: Phân Tích Ảnh Hưởng Nhiệt Độ Đến Ứng Suất Cầu Toàn Khối Tại Nam Bộ, Việt Nam
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng Quan Cầu Toàn Khối Giải Pháp Kết Cấu Ưu Việt Tại Nam Bộ

Cầu toàn khối (CTK) là một giải pháp kết cấu hiện đại, đang được áp dụng rộng rãi trên thế giới và ngày càng được quan tâm tại Việt Nam, đặc biệt là khu vực Nam Bộ. Ưu điểm nổi bật của CTK là loại bỏ khe co giãn và gối cầu, giảm thiểu chi phí bảo trì và tăng tuổi thọ công trình. Tuy nhiên, việc ứng dụng CTK tại Nam Bộ, với đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa, đặt ra những thách thức về ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ đến ứng suất và biến dạng của kết cấu. Việc nghiên cứu và phân tích kỹ lưỡng các yếu tố này là vô cùng quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả của công trình. Theo luận văn của Nguyễn Văn Toản, CTK mang lại nhiều lợi ích về kinh tế kỹ thuật so với cầu truyền thống.

1.1. Ưu Điểm Vượt Trội Của Cầu Toàn Khối So Với Cầu Truyền Thống

CTK mang lại nhiều ưu điểm so với cầu truyền thống, bao gồm: loại bỏ hoàn toàn khe co giãn và gối cầu, giảm chi phí bảo trì; đơn giản hóa kết cấu phần dưới; thi công nhanh chóng và đơn giản hơn; kết cấu phần trên thanh mảnh hơn; giảm chiều dài và độ dốc đường dẫn lên cầu; lái xe êm thuận hơn; loại bỏ các chi tiết có vấn đề; cấu trúc mạnh mẽ và bền vững hơn. Việc loại bỏ khe co giãn giúp giảm tiếng ồn và rung động khi xe cộ lưu thông, đồng thời giảm nguy cơ hư hỏng kết cấu do tác động của nước và các chất ăn mòn xâm nhập vào khe co giãn.

1.2. Thách Thức Khi Xây Dựng Cầu Toàn Khối Tại Khu Vực Nam Bộ

Khu vực Nam Bộ có khí hậu nhiệt đới gió mùa, với sự thay đổi nhiệt độ lớn giữa ngày và đêm, giữa các mùa trong năm. Sự thay đổi nhiệt độ này gây ra ứng suất và biến dạng trong kết cấu CTK, đặc biệt là tại vị trí liên kết giữa dầm và mố. Cần phải nghiên cứu kỹ lưỡng ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ đến sự làm việc của CTK để đưa ra các giải pháp thiết kế và thi công phù hợp, đảm bảo an toàn và tuổi thọ của công trình. Cần chú trọng đến các yếu tố như: vật liệu xây dựng, giải pháp kết cấu, quy trình thi công.

II. Vấn Đề Ứng Suất Nhiệt Áp Lực Lên Cầu Toàn Khối Tại Nam Bộ

Sự thay đổi nhiệt độ gây ra ứng suất trong kết cấu CTK do sự giãn nở và co ngót của vật liệu. Tại Nam Bộ, với biên độ nhiệt độ lớn, ứng suất nhiệt có thể đạt giá trị đáng kể, ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ của công trình. Đặc biệt, cọc móng là bộ phận chịu tác động lớn từ ứng suất nhiệt, có thể dẫn đến phá hoại mỏi theo thời gian. Nghiên cứu của Nguyễn Văn Toản chỉ ra rằng, ứng suất trong cọc móng HP thay đổi theo chu kỳ nhiệt độ, là một trong những nguyên nhân có thể làm cọc bị phá hoại mỏi.

2.1. Cơ Chế Phát Sinh Ứng Suất Nhiệt Trong Cầu Toàn Khối

Ứng suất nhiệt phát sinh do sự giãn nở và co ngót của vật liệu khi nhiệt độ thay đổi. Do CTK liên kết toàn khối giữa dầm và mố, sự giãn nở và co ngót này bị cản trở, tạo ra ứng suất bên trong kết cấu. Hệ số giãn nở nhiệt của bê tông và thép khác nhau cũng góp phần làm tăng ứng suất nhiệt. Việc tính toán và dự đoán chính xác ứng suất nhiệt là yếu tố quan trọng trong thiết kế CTK. Phần tử hữu hạn (PTHH) là công cụ mạnh mẽ để mô phỏng và phân tích ứng suất trong kết cấu.

2.2. Rủi Ro Phá Hoại Mỏi Cọc Hậu Quả Của Ứng Suất Nhiệt Tuần Hoàn

Ứng suất nhiệt thay đổi theo chu kỳ ngày và đêm, mùa, gây ra tải trọng lặp lên cọc móng. Tải trọng lặp này có thể dẫn đến phá hoại mỏi của cọc sau một thời gian dài sử dụng. Đặc biệt, cọc thép HP có nguy cơ bị phá hoại mỏi cao hơn so với cọc bê tông do tính chất vật liệu. Cần phải đánh giá nguy cơ phá hoại mỏi của cọc và thiết kế cọc có đủ khả năng chịu tải để đảm bảo an toàn công trình.

2.3. Tương Tác Đất Kết Cấu Ảnh Hưởng Đến Phân Bố Ứng Suất

Tương tác giữa đất và kết cấu (SSI) đóng vai trò quan trọng trong việc phân bố ứng suất trong CTK. Đất nền có khả năng chịu một phần ứng suất do nhiệt độ gây ra, giúp giảm ứng suất trong kết cấu. Tuy nhiên, tính chất của đất nền, như độ chặt, độ ẩm, ảnh hưởng đến mức độ tương tác này. Việc mô hình hóa SSI chính xác là cần thiết để đánh giá đúng ứng suất trong CTK. Mô hình Drucker-Prager được sử dụng để mô phỏng tương tác giữa đất nền và móng mố CTK.

III. Phân Tích ANSYS Phương Pháp Đánh Giá Ứng Suất Cầu Toàn Khối

Phần mềm ANSYS là một công cụ mạnh mẽ để phân tích ứng suất và biến dạng của CTK dưới tác động của sự thay đổi nhiệt độ. ANSYS cho phép xây dựng mô hình 3D chi tiết của CTK, bao gồm cả tương tác giữa đất và kết cấu, và mô phỏng các điều kiện nhiệt độ khác nhau. Kết quả phân tích ANSYS cung cấp thông tin quan trọng về phân bố ứng suất, chuyển vị và nguy cơ phá hoại của CTK.

3.1. Xây Dựng Mô Hình Phần Tử Hữu Hạn 3D Cho Cầu Toàn Khối

Việc xây dựng mô hình PTHH 3D chi tiết là bước quan trọng trong phân tích ANSYS. Mô hình cần bao gồm đầy đủ các bộ phận của CTK, như dầm, mố, cọc, đất nền. Sử dụng các loại phần tử phù hợp để mô phỏng chính xác đặc tính vật liệu và hành vi của kết cấu. Thiết lập các điều kiện biên và tải trọng phù hợp với thực tế. Phần tử SOLID187 và BEAM188 được sử dụng trong mô hình này.

3.2. Mô Phỏng Tương Tác Đất Kết Cấu Bằng Mô Hình Drucker Prager

Mô hình Drucker-Prager là một mô hình vật liệu đàn dẻo được sử dụng rộng rãi để mô phỏng hành vi của đất. Mô hình này cho phép xác định ứng suất và biến dạng của đất dưới tác động của tải trọng. Các thông số của mô hình Drucker-Prager cần được xác định dựa trên kết quả thí nghiệm đất. Mô hình đàn dẻo lý tưởng được sử dụng cho vật liệu kết cấu.

3.3. Áp Dụng Điều Kiện Nhiệt Độ Thực Tế Tại Nam Bộ Vào Mô Hình

Sử dụng dữ liệu nhiệt độ thu thập được tại khu vực Nam Bộ để áp dụng vào mô hình ANSYS. Xác định biên độ nhiệt độ ngày và đêm, mùa, và phân bố nhiệt độ theo chiều cao kết cấu. Mô phỏng sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian để đánh giá ảnh hưởng của tải trọng lặp đến tuổi thọ của CTK. Dữ liệu nhiệt độ từ các trạm khí tượng như Tân Sơn Hòa và Mỹ Tho được sử dụng.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Ứng Suất Và Chuyển Vị Của Cầu Toàn Khối

Kết quả phân tích ANSYS cho thấy sự thay đổi nhiệt độ ảnh hưởng đáng kể đến ứng suất và chuyển vị của CTK. Ứng suất tập trung tại vị trí liên kết giữa dầm và mố, đặc biệt là tại đầu cọc. Chuyển vị của mố và cọc thay đổi theo chu kỳ nhiệt độ, có xu hướng chuyển vị về phía đất nền khi nhiệt độ tăng và ngược lại khi nhiệt độ giảm.

4.1. Phân Bố Ứng Suất Tại Vị Trí Liên Kết Dầm Và Mố

Ứng suất tập trung tại vị trí liên kết dầm và mố do sự cản trở giãn nở và co ngót của vật liệu. Giá trị ứng suất này tăng lên khi biên độ nhiệt độ tăng. Cần phải thiết kế chi tiết liên kết dầm và mố để giảm ứng suất tập trung và đảm bảo độ bền của kết cấu.

4.2. Chuyển Vị Của Mố Và Cọc Theo Chu Kỳ Nhiệt Độ

Mố và cọc chuyển vị theo chu kỳ nhiệt độ, do sự giãn nở và co ngót của dầm. Chuyển vị này có thể gây ra ứng suất bổ sung trong kết cấu. Cần phải tính toán chuyển vị của mố và cọc để đảm bảo kết cấu không bị vượt quá giới hạn cho phép.

4.3. Phân Tích Mỏi Của Cọc Theo Thời Gian Sử Dụng

Phân tích mỏi của cọc cho thấy tuổi thọ của cọc giảm khi biên độ nhiệt độ tăng và chiều dài nhịp tăng. Cần phải thiết kế cọc có đủ khả năng chịu mỏi để đảm bảo tuổi thọ của CTK. Phương pháp phân tích mỏi ứng suất theo thời gian được sử dụng.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Thiết Kế Cầu Toàn Khối An Toàn Tại Nam Bộ

Kết quả nghiên cứu và phân tích có thể được ứng dụng vào thiết kế CTK tại Nam Bộ để đảm bảo an toàn và tuổi thọ công trình. Cần phải tính toán kỹ lưỡng ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ đến ứng suất và biến dạng của kết cấu, lựa chọn vật liệu phù hợp, và thiết kế chi tiết liên kết dầm và mố để giảm ứng suất tập trung. Theo AASHTO LRFD, tổ hợp tải trọng và hệ số tải trọng cần được xem xét kỹ lưỡng.

5.1. Lựa Chọn Vật Liệu Xây Dựng Với Hệ Số Giãn Nở Nhiệt Thích Hợp

Lựa chọn vật liệu xây dựng, như bê tông và thép, với hệ số giãn nở nhiệt tương đồng để giảm ứng suất nhiệt. Sử dụng bê tông chất lượng cao và thép có độ bền cao để tăng khả năng chịu lực của kết cấu. Cần chú ý đến các tiêu chuẩn như ASTM và JIS.

5.2. Thiết Kế Chi Tiết Liên Kết Dầm Và Mố Để Giảm Ứng Suất Tập Trung

Thiết kế chi tiết liên kết dầm và mố để giảm ứng suất tập trung, như sử dụng các biện pháp giảm chấn hoặc tăng cường liên kết. Sử dụng phần mềm ANSYS để kiểm tra và tối ưu hóa thiết kế liên kết. Chú trọng đến việc bố trí cốt thép hợp lý.

5.3. Áp Dụng Các Giải Pháp Giảm Thiểu Ảnh Hưởng Của Nhiệt Độ

Sử dụng các giải pháp giảm thiểu ảnh hưởng của nhiệt độ, như sử dụng lớp phủ cách nhiệt hoặc hệ thống thông gió. Xây dựng CTK vào thời điểm nhiệt độ thấp để giảm ứng suất ban đầu. Nghiên cứu ứng dụng vật liệu EPS (Expanded Polystiren geofoam) để giảm áp lực đất lên mố.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Cầu Toàn Khối Bền Vững Tại Nam Bộ

Nghiên cứu và phân tích ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ đến ứng suất và biến dạng của CTK là vô cùng quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả của công trình tại Nam Bộ. Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng vào thiết kế CTK, giúp xây dựng những cây cầu bền vững và tiết kiệm chi phí. Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các giải pháp mới để giảm thiểu ảnh hưởng của nhiệt độ và tăng tuổi thọ của CTK.

6.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu Và Đề Xuất Giải Pháp

Tổng kết lại các kết quả nghiên cứu chính, bao gồm phân bố ứng suất, chuyển vị và nguy cơ phá hoại mỏi của CTK. Đề xuất các giải pháp thiết kế và thi công cụ thể để giảm thiểu ảnh hưởng của nhiệt độ và tăng tuổi thọ của CTK.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Cầu Toàn Khối Tại Việt Nam

Đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo về CTK tại Việt Nam, như nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố khác (ngoài nhiệt độ) đến sự làm việc của CTK, phát triển các mô hình phân tích chính xác hơn, và nghiên cứu ứng dụng các vật liệu mới. Nghiên cứu về tương tác mỏi của cọc cầu toàn khối.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Giới thiệu đối tượng nghiên cứu, tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu. Chương 2: Tổng quan cơ sở lý thuyết về CTK, mỏi của cọc thép trong CTK, tương tác giữa mố móng và đất nền dưới tác động của nhiệt độ thay đổi có tính tuần hoàn. Chương 3: Phân tích tham số nghiên cứu bằng chương trình ANSYS. PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ: Nhận xét, đánh giá và rút ra kết luận về ảnh hưởng của nhiệt độ tác động nhiệt thay đổi, có xét đến tính chất lặp lại tới ứng suất và biến dạng của mố, móng cọc và dầm.

Đồng thời đề nghị định hướng nghiên cứu tiếp sau nghiên cứu này. HV: Nguyễn Văn Toản MSHV: 7140679 –4– CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẦU TOÀN KHỐI 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Cầu toàn khối (CTK) được manh nha từ cuối của thế kỷ XX, đã trở nên ngày một phổ biến trên thế giới. Cầu toàn khối đang được xem xét như là một lựa chọn phù hợp để thay thế một số dạng cầu truyền thống bởi vì những lợi ích về kỹ thuật và kinh tế mà CTK mang lại (Peter Collin et al, International Workshop on IABs, 2006). Sự ảnh hưởng của nhiệt độ theo ngày, theo mùa lên CTK như là một nguyên nhân gây ra tải trọng chu kỳ do kết cấu biến dạng khi nhiệt độ thay đổi.

Kết quả này ảnh hưởng đáng kể trong sự tương tác giữa đất-kết cấu của CTK, đặc biệt là nó có thể gây ra lực lên đất phía sau mố vượt quá giới hạn cho phép, hoặc làm giảm tuổi thọ và phá hoại mỏi cọc móng theo thời gian [1][20][25]. 1 CTK được xây dựng tại Nova Scotia, Canada Bên cạnh đó, sự hiểu biết về ứng xử của kết cấu CTK hiện nay là chưa đầy đủ. Điều này do tính phức tạp của tổng thể CTK và chúng cần được nghiên cứu một HV: Nguyễn Văn Toản MSHV: 7140679 –5– cách rõ ràng trong đó cần cân nhắc nghiên cứu sự tương tác giữa đất và kết cấu (Peter Collin et al, International Workshop on IABs, 2006). Các sơ đồ tính toán khi đưa vào áp dụng đều kèm theo các giản ước nhất định không thể bao quát được hết các yếu tố nhiều mặt trong thực tiễn và các số liệu tổng kết từ những công trình cụ thể cũng không thể đại diện được hết mọi điều kiện thực tiễn.

Chính vì vậy các kết luận chưa thể là bao quát chung cho mọi trường hợp. Dựa trên những tài liệu nghiên cứu được, vấn đề mỏi của kết cấu CTK dưới ảnh hưởng của nhiệt độ là điều cần được quan tâm, đặc biệt là trong điều kiện nhiệt độ thay đổi phức tạp. Nhiều nghiên cứu nhấn mạnh rằng ứng suất xuất hiện trong cọc đều chịu ảnh hưởng của tính chất có chu kỳ của nguyên nhân tác động. Mặc dù vậy, chưa có nghiên cứu toàn diện nào xem xét về mối quan hệ giữa mỏi trong cọc CTK và chu kỳ tác động của nhiệt độ trong điều kiện của Nam Bộ, Việt Nam.

Kể cả trong tiêu chuẩn thiết kế cầu AASHTO LRFD cũng chưa đề cập đến trường hợp tải trọng nhiệt trong tổ hợp TTGH về mỏi.2 Dạng CTK một nhịp trên hệ móng cọc một hàng học Hình 1.3 Dạng CTK một nhịp không sử dụng móng cọc HV: Nguyễn Văn Toản MSHV: 7140679 –6– 1.2 CẦU MỐ TOÀN KHỐI Đối với cầu truyền thống một nhịp giản đơn cho phép xoay tự do đầu cầu. Khe co dãn và gối thường được sắp xếp để cho phép biến dạng dọc và đôi khi theo hướng ngang của cây cầu do sự thay đổi nhiệt độ. Khi kết cấu phần trên của CTK được ngàm chặt vào kết cấu phần dưới, tất cả các chuyển vị tịnh tiến và xoay của kết cấu phần trên được truyền tới kết cấu phần dưới. Cầu truyền thống Cầu toàn khối Hình 1.

4 Bố trí kết cấu của cầu truyền thống và CTK Do nhiệt độ tăng lên Do nhiệt độ giảm (hoặc hoạt tải) Hình 1. 5 Xu thế biến dạng của CTK một nhịp do nhiệt độ thay đổi Trong biến dạng do nhiệt, mố cầu chuyển dịch vào đất đắp, phản lực của đất tác động lên mố là áp lực đất bị động. Những chuyển vị của kết cấu phần trên bị hạn chế bởi độ cứng của mố cầu và do áp lực đất tác động lên mố cầu. Điều này gây ra một sự tương tác của kết cấu phần trên, kết cấu phần dưới và đất xung quanh.

HV: Nguyễn Văn Toản MSHV: 7140679 –7– Cầu truyền thống Cầu toàn khối Hình 1. 6 Sơ đồ hình học và sơ đồ tính của cầu truyền thống và CTK một nhịp 1.1 Thuận lợi và khó khăn của cầu mố toàn khối Những thuận lợi được đúc kết từ việc xây dựng cầu toàn khối ở các nước khác như: Loại bỏ hoàn toàn khe biến dạng và gối cầu; đơn giản hóa kết cấu phần dưới; nhanh hơn và đơn giản hóa quá trình xây dựng; giúp thanh mảnh hơn kết cấu phần trên; giảm chiều dài và độ dốc đường dẫn lên cầu; lái xe êm thuận; loại bỏ các chi tiết có vấn đề như khe biến dạng. Tuy nhiên, bên cạnh những yếu tố thuận lợi thì có một số khó khăn như: Tăng lực tương tác giữa đất và mố có thể gây nứt mố; nứt trong kết cấu áo đường phía sau mố dẫn tới nứt bản quá độ; một số vấn đề về ứng suất biến dạng chưa nghiên cứu rõ dưới ảnh hưởng của nhiệt độ; vấn đề liên quan đến thi công trong điều kiện phức tạp. Tổng quan về phương diện thi công, khai thác, CTK được đánh giá là đơn giản, tuy nhiên do tính đặc thù của tính làm việc “toàn khối” mà khi nghiên cứu sâu các yếu tố ảnh hưởng đến loại công trình này có một số vấn đề khó khăn, đánh giá và không dễ để đưa ra được một thiết kế nào phù hợp chung cho nhiều điều kiện tự nhiên khác nhau.

Các vấn đề chủ yếu tác động đến CTK mà cần nghiên cứu đánh giá kỹ lưỡng gồm: HV: Nguyễn Văn Toản MSHV: 7140679 –8– - Các tác động liên quan đến môi trường: nhiệt độ, độ ẩm, từ biến, co ngót, lún. - Mối tương tác giữa đất và kết cấu: tương tác giữa đất đầu cầu và tường mố, tương tác giữa đất nền và cọc. - Độ dẻo của kết cấu bên dưới: vấn đề về cọc móng, tỷ lệ độ cứng giữa kết cấu phần trên và kết cấu phần dưới. - Các phương án về hệ thống móng mố.

- Các vấn đề liên quan tới tải trọng có chu kỳ. - Các yếu tố hình học của cầu trên đường: độ chéo, độ cong, độ dốc. - Các vấn đề liên quan đến cấu tạo: liên quan tới liên tục hóa các dầm chủ, cấu tạo tại mố, tường cánh, nền đắp, chốt liên kết, chi tiết phụ trợ,. - Các vấn đề về liên quan đến thi công trong điều kiện phức tạp.2 Vật liệu của cọc trong cầu toàn khối Trên quan điểm tạo được độ dẻo tối đa cho hệ mố cầu nên cọc thép được áp dụng rộng rãi trong các CTK ở Hoa Kỳ (tiêu biểu là cọc thép chữ H cánh rộng, ống thép nhồi bê tông).

Bên cạnh đó, cọc bê tông cũng được sử dụng nhưng không phổ biến bằng cọc thép, chỉ áp dụng khi chuyển dịch ở mố nhỏ (Precast/Prestressed Integral Bridge USA, 2001). Cọc thép có tính năng phù hợp hơn nhưng vấn đề chống rỉ cho cọc thép là phức tạp và tốn kém hơn nhiều so với cọc bê tông. Tuy vậy, việc sử dụng cọc bằng ống thép nhồi bê tông cũng bắt đầu đã áp dụng tại nhiều nước, khi thiết kế cọc cần tính đến chiều dày ăn mòn dự phòng [2] [11]. Vì vậy, vấn đề đưa ra là giải pháp thiết kế nào để đảm bảo cọc không chịu uốn quá mức, trong phạm vi đầu cọc đủ độ dẻo khi uốn, bên cạnh việc đảm bảo điều kiện va đập, xung kích khi thi công đối với cọc đóng.

Trong một nghiên cứu của Kamel và cộng sự có đề cập đến điều chỉnh bước xoắn cốt đai làm ảnh hưởng tới độ dẻo khi uốn của cọc BTCT DƯL 30x30cm [8]. HV: Nguyễn Văn Toản MSHV: 7140679 –9– Hình 1. 7 Kết quả thí nghiệm tải trọng/biến dạng cho cọc thép và bê tông (Kamel) 1.3 TƯƠNG TÁC GIỮA ĐẤT VÀ MỐ, CỌC CẦU TOÀN KHỐI Mối tương tác giữa đất và móng-mố có ảnh hưởng lớn tới sự làm việc của CTK. Đồng thời, đó lại là điều khó dự đoán nhất vì phản lực đất là hàm số không tuyến tính của độ dịch chuyển và hình dáng biến dạng của tường mố.

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tương tác đất/móng-mố bao gồm tường mố, cọc và cách bố trí cọc, tường cánh, bản lên cầu, đặc trưng của đất (đầu tiên là độ cứng của đất), độ dịch chuyển tổng cộng, và độ cứng của kết cấu nhịp. Độ dịch chuyển của móng-mố là kết quả của hai tác động: dịch chuyển do nhiệt của kết cấu nhịp và sự dãn nở thể tích cọc có liên quan tới nhiệt độ. Dãn dài của cầu đẩy mố dịch chuyển về phía nền đất đắp, tác động tới áp lực đất lên mố, lên cọc, lên tường mố và tường cánh và làm dịch chuyển bản quá độ. HV: Nguyễn Văn Toản MSHV: 7140679 – 10 – Hình 1.

8 Chuyển vị của mố do tác động của gradient nhiệt và độ lệch tâm giữa áp lực đất và lực dọc trục trong kết cấu nhịp Áp lực của đất lên mố là yếu tố luôn được quan tâm nghiên cứu vì nó quyết định sự chống đỡ dịch chuyển và xoay chuyển của mố và cũng là thông số để thiết kế tường mố. Áp lực đất tính quá lớn là không an toàn, nếu khi thiết kế xét tới tác dụng ngược chiều của áp lực đất đối với mô men do tĩnh tải và hoạt tải gây ra trong kết cấu bên trên. Tính quá thấp cũng có thể ảnh hưởng tới độ an toàn của cấu tạo tường mố. Vì áp lực đất phụ thuộc và sự biến dạng của tường mố, phân bố của áp lực trên mố thực chất không phải là tuyến tính như thường giả định để giản đơn hóa thiết kế.

Nghiên cứu cho thấy để áp lực đất phát huy tới mức hoàn toàn bị động, chuyển dịch tại mố phải đạt tới mức bằng 1~4% chiều cao của tường mố (tùy đặc điểm của đất), cũng có nghĩa là áp lực đó phụ thuộc vào tỷ lệ da/Ha (da là dộ dịch chuyển và Ha là chiều cao mố). Với chiều cao mố khoảng 2.50m của CTK thông thường và độ dịch chuyển quy định là 2. Khuyến cáo nên hạn chế phát huy áp lực đất ở mức 2/3 mức bị động hoàn toàn để quy định chiều dài hạn chế của cầu và có thể bỏ qua không xét tới áp lực đất trong thiết kế cầu nhiều nhịp và cầu một nhịp ngắn (Burke, 1995).