Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu ứng xử đất sau tường cọc bản áp dụng tính toán các công trình ven sông trong vùng đất yếu bằng phương pháp PTHH
Luân văn thạc só MƠÛ ĐẦU 1/ ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) là vùng châu thổ nằm cuối lưu vực sông Mêkông , được giới hạn bởi phía Bắc là biên giới Việt Nam– Campuchia, Tây Ninh và Thành phố Hồ Chí Minh, phía Nam và Đông là biển Đông, phía Tây là vònh Thái Lan. Đồng bằng sông Cửu Long có diện tích tự nhiên 3.900.000 ha, bao gồm 12 tỉnh là Long An, Tiền Giang, Bến Tre, Đồng Tháp, Vónh Long, Trà Vinh, Cần Thơ, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau, Kiêng Giang, An Giang.ĐBSCL là vựa lúa lớn nhất và là trọng điểm kinh tế về nông nghiệp của cả nước. Tuy nhiên trong những năm gần đây, lũ lụt gây ra những thiệt hại nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sản xuất và cuộc sống đồng bào ở khu vực ĐBSCL vốn đã gặp nhiều khó khăn. Cùng với hiện tượng sạt lở bờ sông liên tiếp xảy ra khi lũ về, khiến cho người dân ở vùng ven sông luôn luôn lo sợ mối nguy hiểm đến tính mạng và thiệt hại về tài sản và phải di dời đi nơi khác. Những tổn thất về hiện tượng sạt lỡ bờ sông đã xảy ra trong những thập niên quả là nặng nề và thực sự là lực cản lớn nhất đến quá trình công nghòệp hóa hiện đại hóa vùng ĐBSCL. Để chống xói lở bờ sông và bảo vệ công trình ven sông tại ĐBSCL, tuỳ theo đòa chất, đòa hình , đặt điểm dòng chảy và tải trọng tác dụng mà sử dụng các công trình ven sông như: tường cọc bản, tường chắn đất trọng lực thấp, tường bán trọng lực, tường bản góc BTCT … bảo vệ các công trình ven sông như : đường, đê đập, tuyến dân cư , nhà cửa……Tường cọc bản, là một dạng đặt biệt của tường chắn đất với mục đích chung là chòu tải trọng ngang gây ra bởi mặt đất tự nhiên, đất đắp, tải trọng bên trên. Hệ thống kết cấu bao gồm tường và hệ kết cấu chống đở tường (thanh neo, thanh chống, sàn đỡ …), ngoài ra tường còn ngàm vào trong đất bên dưới. Trong hầu hết các trường hợp, đất vừa gây ra lực tác động lên tường đồng thời vừa là kết cấu chống đỡ hay giữ tường, tạo ra sự dòch chuyển cơ học của hệ kết cấu trong đất. 1 Luân văn thạc só Người thiết kế phải biết xác đònh nội lực và mức độ chuyển dòch của kết cấu. Thông thường, chúng được xác đònh trong điều kiện làm việc cực hạn. Bên cạnh đó, cũng cần xác đònh mức độ chuyển dòch tiềm tàng của đất có thể xảy ra trong quá trình thi công kết cấu theo thời gian vì sự thoát nước bên trong xuất hiện. Do đó, ảnh hưởng của ứng xử đất trong quá trình thi công đến sự làm việc của cọc bản là rất lớn do đó cần phải xem xét. Cho đến nay việc thiết kế tường chắn thường được tiến hành theo phương pháp truyền thống đơn giản (cân bằng giới hạn) hay theo phương pháp kinh nghiệm. Phương pháp đơn giản thường được áp dụng cho tường trọng lực, tường cosol ngàm, tường ngàm với một thanh chống hay neo.Thông thường thì những phương pháp đó cho ta những kết quả hạn chế về sự chuyển dòch và không có kết quả về sự tương tác giữa tường và đất. Nên việc nghiên cứu ứng dụng máy tính với một số phần mềm đã mang lại một số kết quả đáng kể trong việc phân tích và thiết kế kết cấu tường chắn trong chục năm qua.2/ TÍNH KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀIChúng ta đã đạt được những thành tựu đáng kể trong cơ học vật rắn biến dạng và trong phương pháp PTHH. Dó đó việc nghiên cứu tính toán sự làm việc đồng thời của tường và đất là một trong những ứng dụng đó, cho ta cái nhìn khoa học về quá trình hình thành và làm việc của kết cấu (Tường –Đất) từ lúc xây tường, đến lúc hoạt động của hệ và đến lúc phá hoại.Với việc mô phỏng gần sát với điều kiện làm việc của cọc ngoài thực tế sẽ cho ta có thể kiểm soát được trạng thái ứng xử của đất và các nguyên nhân tác động lên chúng, bằng cách đưa vào các thông số phù hợp3/ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Thực tế các công trình tường cọc bản đã được thi công khá nhiều ở Việt Nam như : công trình cảng, công trình kè ven sông, ven biển, công trình tầng hầm nhà cao tầng…Việc tính toán sự làm việc đồng thời của hệ tường và đất theo trình tự quá trình thi côâng theo phương pháp truyền thống là hết sức khó khăn. 2 Luân văn thạc só Cho nên với phần mềm ứng dụng tính toán tường cọc bản bằng phương pháp phần tử hữu hạn sẽ là một công cụ đắc lực giúp cho các kỹ sư thiết kế có thể tìm ra lời giải chính xác hơn, tối ưu hơn … và có thể dự đoán các yếu tố phức tạp ảnh hưởng trong quá trình thi công nhằm giảm nguy cơ gây hại đến công trình. 3 Luân văn thạc só PHẦN I 4 Luân văn thạc só CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH TƯỜNG CỌC BẢN CHO CÁC CÔNG TRÌNH VEN SÔNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU.1-1 MỘT SỐ SỰ CỐ ĐIỂN HÌNH CÁC CÔNG TRÌNH VEN SÔNG -Đất ven sông bò sạt lở là do dòng chảyQua tài liệu nghiên cứu cho thấy điều kiện tự nhiên hình thành nên dòng sông, nguyên nhân dòng chảy ở các sông của ĐBSCL về mùa lũ thường có vận tốc lớn hơn 0.5m/s nên có khả năng gây ra xói lở bờ là rất lớn. 5 Luân văn thạc só Hình 1.2Hình 1.3 6Hình 1.2Hình 1.3 Luân văn thạc só Công Tình cầu kênh ngang số 2- bến Bình Dông1-2 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ SƯÛ DỤNG HỆ TƯỜNG CỌC BẢN1-2-1 Giới thiệu chung : 7Hình 1.5Hình 1.4 Luân văn thạc só Tường cọc bản nói chung là dùng để chống lại áp lực ngang do đất, nước và các tải trọng phía trên gây ra và đạt trạng thái ổn đònh nhờ sức chống ngang của đất phía trước của đất phía trước tường khi tường cọc bản hạ sâu xuống đất và nhờ các hệ thống neo phía sau tường.Vật liệu chế tạo tường cọc bản thường là thép hay bê tông dự ứng lực trước.Các tiết diện ngang của tường rất đa dạng nhằm cho tường có khả năng chòu uốn cao vơi diện tích tiết diện ngang nhỏ.Tường cọc bản được ứng dụng khá phổ biến trong các công trình cảng, bến tàu, tường chắn, đê chắn sóng, tầng hầm các nhà cao tầng …. 1-2-2 Một số công trình sử dụng hệ tường cọc bản-Công trình bến cảng cập tàu :Xây dựng ở những bến cảng sâu, quy mô xây dựng lớn, sử dụng hệ tường cọc bản thép (Iarsen) có hệ thống neo. -Công trình bảo vệ bờ sông kè Khai Lông– Cần thơ có chiều dài tuyến kè L=1.050 m. 8Hình 1.6 Luân văn thạc só + Có vải đòa kỹ thuật cách lưng tường bêtông cốt thép với khối đất đắp phía sau. + Có bản giằng bêtông cốt thép tiết diện T.+ Có dầm giằng bêtông cốt thép và cọc neo bêtông cốt thép. + Bên dưới tường chắn bêtông cốt thép có cọc bêtông cốt thép đóng bên dưới 2-3m- Công trình xây dựng tường kè chống sạt lở bờ sông tại đường Nguyễn Công Trứ– Thò xã Rạch Giá - Tỉnh Kiên Giang (2001). 9Hình 1.8Hình 1.7 Luân văn thạc só Hình 1.9-Công trình Nhà Máy Nhiệt Điện Phú Mỹ I huyện Tân Thành Tỉnh Bà Ròa Vũng Tàu (1999) với hạng mục kênh dẫn nước của nhà máy chiều dài trên 1.000 m, chiều rộng 45m chiều sâu 8.7m-Công trình Phú Mỹ II (2000)Hình 1.10 10 [...]... hệ tường cọc bản - Các phương pháp cổ điển hiện vẫn đang được sử dụng để tính toán hệ tường cọc bản là do tính chất đơn giản của phương pháp, hơn nữa các phương pháp này cũng thường được trình bày trong các tiêu chuẩn của các nước - Phương pháp cổ điển sử dụng số lượng thông số đầu vào ít hơn phương pháp PTHH do đóviệc tính toán khá đơn giản và cho kết quả thường dễ kiểm soát hơn phương pháp PTHH, do... có độ cứng lớn Bao gồm các cọc bản BTCT có tỷ số δc/t > 0,06 Khi tính toán người ta sẽ tính toán theo sơ đồ chân tường dòch chuyển tự do Hình 1.13 Tường cọc bản tựa tự do Luân văn thạc só 13 Việc tính toán có thể sử dụng phương pháp giải tích (cho trường hợp đất đồng nhất), hoặc phương pháp đồ giải (cho mọi loại đất nền) a/ Tính toán tónh học cho tường cừ mềm ngàm hoàn toàn Phương pháp đồ giải: các nội... 8002 cho cả hai phương pháp chân tường dòch chuyển tự do và ngàm trong đất + Phương pháp giảm mômen của Rowe chỉ dùng cho tường cọc ván thép mềm Phương pháp này bao gồm việc phân tích tường khi giả thiết chân tường dòch chuyển tự do, áp dụng các hệ số giảm mômen uốn để kể đến độ mềm của tường liên quan đến độ chôn sâu trong đất Phương pháp này cho thiết kế kinh tế hơn phương pháp dầm tương đương điều... VỀ CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN HỆ TƯỜNG CỌC Hình 11 BẢN 1-3-1 Theo tiêu chuẩn Việt Nam 22TCN 207-92 Theo tiêu chuẩn này, đối với các công trình tường cọc bản có neo, người ta chia thành hai loại tường cọc bản : 1-3-1-1 Tường mềm Bao gồm tất cả các cọc ván thép và cọc bản BTCT có tỷ số δc/t ≤ 0,06 Trong đó: t - độ chôn sâu của tường được tính toán với giả thiết tường ngàm hoàn toàn δc - chiều cao cấu kiện tường. .. dụng phương pháp PTHH thường thông qua các phần mềm chuyên dụng, do đó việc kiểm soát kết quả tính toán sẽ khó khăn hơn đặc biệt trong trường hợp khai báo không đúng các thông số đầu vào - Phương pháp PTHH có thể giải được các bài toán có điều kiện biên phức tạp, nhiều trường hợp không thể giải quyết bằng các phương pháp cổ điển 1-6-2 Kiến nghò Khi sử dụng các phần mềm đòa cơ chuyên dụng, cần nghiên cứu. .. Phương pháp Bishop : giả thiết lực phân mảnh chỉ có phương ngang − Phương pháp Spencer : giả thiết phương lực phân mảnh không đổi − Phương pháp Janbu : giả thiết điểm đặt lực phân mảnh có thể thay đổi… Luận văn này sẽ đề cập đến các phương pháp tính toán của hai tác giả Fellenius và Bishop là các phương pháp được sử dụng tương đối phổ biến và khá đơn giản a /Phương pháp Fellenius Theo Fellenius, các lực... cẩn thận các cơ sở lý thuyết được áp dụng trong chương trình Đồng thời, cần sử dụng các phương pháp quy phạm để kiểm tra lại kết quả tính toán đặc biệt đối với các dạng bài toán mới, để tránh sai lầm trong tính toán PHẦN II Luân văn thạc só 28 CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU ĐẤT YẾU KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG VÀ TP HỒ CHÍ MINH 2-1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT Ở ĐBSCL: 2-1-2 Cấu trúc đòa chất Theo kết quả nghiên cứu của... HẠN (PTHH) TRONG ĐỊA CƠ 1-5-1 Giới thiệu khái quát về phương pháp phần tử hữu hạn trong đòa cơ học Phương pháp PTHH là sản phẩm đồng thời là công cụ chủ lực mạnh của tiến bộ khoa học kó thuật hiện nay Khả năng to lớn của phương pháp PTHH thể hiện đặc biệt trong cơ học đất và đá - là các vật liệu đa dạng về tính chất cơ học và điều kiện gia tải Những ưu điểm bảo đảm tính phổ cập của phương pháp PTHH. .. lầm trong tính toán Đồng thời, việc thí nghiệm để tìm các thông số tính toán (ví dụ chỉ tiêu cơ lý của đất nền ) cũng yêu cầu đơn giản và ít tốn kém hơn - Phương pháp cổ điển mặc dù bỏ qua nhiều vấn đề trong tính toán, không giải quyết được bài toán tường và đất đồng thời làm việc, nhưng nhìn chung các giải pháp đơn giản hoá thường thiên về an toàn và đã được kiểm nghiệm nhiều trong thực tế Do vậy, các. .. chỉnh của Blum và thích hợp sử dụng cho hầu hết các loại đất trừ đất sét quá cố kết và tường có đắp sau, khi áp lực đất đã có hệ số không nên sử dụng vì xảy ra ứng suất theo phương ngang cao Tuy nhiên, nên kiểm tra cẩn thận để độ võng nhận được theo phương pháp này nằm trong giới hạn cho phép + Phương pháp tải trọng giới hạn thực nghiệm của Brinch Hansen Đây là phương pháp tải trọng giới hạn thực nghiệm, . QUAN VỀ TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH TƯỜNG CỌC BẢN CHO CÁC CÔNG TRÌNH VEN SÔNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU.1-1 MỘT SỐ SỰ CỐ ĐIỂN HÌNH CÁC CÔNG TRÌNH VEN SÔNG -Đất ven sông. tường cọc bản đã được thi công khá nhiều ở Việt Nam như : công trình cảng, công trình kè ven sông, ven biển, công trình tầng hầm nhà cao tầng…Việc tính toán