Đang tải... (xem toàn văn)
Giải Ba nghiên cứu khoa học trường ĐH Xây Dựng " Đề tài nghiên cứu sử dụng cọc hơi ép trong cồng trình biển ở việt nam "
Đề tài: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CỌC HƠI ÉP TRONG CỒNG TRÌNH BIỂN Ở VIỆT NAM LỜI CÁM ƠN Chúng em xin chân thành cám ơn: Thầy Mai Hồng Quân thời gian vừa qua hướng dẫn chúng em tận tình để chúng em hướng nghiên cứu, thành có đề tài có phần cơng lao to lớn Thầy Khoa Cơng Trình Biển, Trường Đại Học Xây Dựng tạo điều kiện cho chúng em nghiên cứu phát triển ý tưởng để có Báo Cáo Nhóm Sinh Viên Thực Hiện Các ký hiệu dùng đề tài Thầy Hướng Dẫn: ThS Mai Hồng Qn Khoa: Cơng Trình Biển Đề tài: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CỌC HƠI ÉP TRONG CỒNG TRÌNH BIỂN Ở VIỆT NAM CTB Cơng trình biển A Diện tích mặt cắt ngang cọc Q Lực nén chịu tải cọc d Độ sâu cọc đất ρ Khối lượng riêng nước P Áp lực thuỷ tĩnh ω Diện tích mặt cắt D Đường kính cọc L Độ dài tồn cọc t1,t2 Độ dày thép thân cọc W Trọng lượng cọc P Lực đứng tác dụng lên cơng trình Nq, Nc, Nγ Hệ số lực tính tốn Ф Hệ số chịu tải Mục Lục Thầy Hướng Dẫn: ThS Mai Hồng Quân Khoa: Cơng Trình Biển Đề tài: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CỌC HƠI ÉP TRONG CỒNG TRÌNH BIỂN Ở VIỆT NAM I 1.1 1.2 II 2.1 2.2 III 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 IV V VI Đặt vấn đề Giới thiệu cọc ép ứng dụng cơng trình biển Giới thiệu cọc ép Các ứng dụng cơng trình biển Tính tốn cọc ép Tính tốn sức chịu tải cọc Tính tốc cọc q trình thi cơng Tính tốn ứng dựng cơng trình sử dụng cọc ép Số liệu tính tốn cơng trình Số liệu điều kiện địa chất Số liệu thượng tầng kết cấu cơng trình Kết tính tốn nhận xét Một số loại cơng trình có khả sử dụng Việt Nam Các loại dàn áp dụng cọc ép vùng biển Việt Nam Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo Trang Trang Trang Trang Trang 11 Trang 11 Trang 14 Trang 15 Trang 15 Trang 19 Trang 21 Trang 21 Trang 24 Trang 25 Trang 29 Trang 33 Trang 36 Danh mục hình ảnh: Hình Mơ hình hút để giảm áp suất lòng cọc (trang 5) Hình 2: sơ đồ làm việc cọc (trang 6) Hình 3: Vận chuyển cọc biển (trang 7) Hình 4: Thi cơng cọc biển (trang 7) Hình 5: Sử dụng cọc ép dàn tối thiểu(trang 8) Hình 6: Sử dụng cọc ép để hạ neo(trang 10) Hình Sơ đồ hình học, kết cấu dàn trụ (trang 21) Hình Mơ hìmh kết cấu jacket truyền thống dàn trụ đơn.(trang 27) Danh mục bảng tính: Thầy Hướng Dẫn: ThS Mai Hồng Qn Khoa: Cơng Trình Biển Đề tài: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CỌC HƠI ÉP TRONG CỒNG TRÌNH BIỂN Ở VIỆT NAM Bảng 1: Vận tốc gió trung bình thời gian phút (m/s) Bảng 2: Vận tốc gió trung bình thời gian phút (m/s) Bảng : Vận tốc gió trung bình thời gian giây (m/s) Bảng : Chiều cao chu kỳ sóng lớn theo hướng Bảng 5: Vận tốc dòng chảy mặt lớn ứng với chu kỳ xuất lặp lại 100 năm theo hướng song Bảng : Vận tốc dòng chảy đáy lớn ứng với chu kỳ xuất lặp lại 100 năm theo hướng song Bảng : Xác định chiều dày hà bám Bảng : Số liệu địa chất dùng cho thiết kế giàn RC5 Bảng Số liệu thượng tầng Bảng 10: Số liệu chân đế Bảng11: Kết dao động riêng cơng trình Bảng 12 : Chuyển vị đỉnh Bảng13: Kết nội lực chân cơng trình Bảng 14: kết tính tốn Bảng 15: Thống kê áp dụng dàn trụ đơn Đặt vấn đề: Thầy Hướng Dẫn: ThS Mai Hồng Qn Khoa: Cơng Trình Biển Đề tài: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CỌC HƠI ÉP TRONG CỒNG TRÌNH BIỂN Ở VIỆT NAM Biển đại dương chiếm 7/10 diện tích trái đất nhu cầu hoạt động biển người ngày tăng mà việc xây dựng cơng trình biển cần thiết Việc xây dựng công trình nhằm : - Phục vụ thăm dị khai thác vận chuyển dầu khí - Phục vụ ăn ở, nhu cầu lại biển nhu cầu khác là: du lịch, nghiên cứu khoa học,… - Phục vụ cho hoạt động biển khác như: Trạm cứu hộ, cơng trình đảm bỏa hải, trạm chuyển tải, cảng bờ cảng xa bờ,… Ở Việt Nam mười năm qua cơng trình biển xây dựng nhiều với kỹ thuật ngày tiên tiến Các cơng trình ngày đòi hỏi phải lớn xa bờ kèm với vốn đầu tư nhiều hơn.Vì đặt câu hỏi để tiết kiệm vốn đâu tư kỹ thuật thi công đơn giản hơn? XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU DÀN THÉP SỬ DỤNG CỌC HƠI ÉP số phương án I Giới thiệu cọc ép ứng dụng cơng trình biển 1.1 Giới thiệu cọc ép dùng cơng trình biển Thầy Hướng Dẫn: ThS Mai Hồng Qn Khoa: Cơng Trình Biển Đề tài: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CỌC HƠI ÉP TRONG CỒNG TRÌNH BIỂN Ở VIỆT NAM Cọc thép cấu tạo từ thép ống đường kính lớn, đầu bịt kín (Hình vẽ H1) thi cơng với ngun lý sau: • Dùng bơm cơng suất lớn hút để giảm áp suất lòng cọc tạo chênh áp bên bên dước cọc Hình Mơ hình hút để giảm áp suất lịng cọc • Cọc hạ sâu vào đất trọng lượng thân áp lực chênh áp bên bên ống Thầy Hướng Dẫn: ThS Mai Hồng Qn Khoa: Cơng Trình Biển Đề tài: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CỌC HƠI ÉP TRONG CỒNG TRÌNH BIỂN Ở VIỆT NAM Hình 2: sơ đồ làm việc cọc Sau hạ cọc, Bơm tháo bỏ đỉnh cọc bịt kín để mở liên kết với kết cấu cơng trình Do tác động dùng để hạ cọc trọng lượng thân áp lực thủy tĩnh Thầy Hướng Dẫn: ThS Mai Hồng Qn Khoa: Cơng Trình Biển Đề tài: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CỌC HƠI ÉP TRONG CỒNG TRÌNH BIỂN Ở VIỆT NAM Hình 3: Vận chuyển cọc biển Hình Thi công cọc biển Thầy Hướng Dẫn: ThS Mai Hồng Qn Khoa: Cơng Trình Biển Đề tài: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CỌC HƠI ÉP TRONG CỒNG TRÌNH BIỂN Ở VIỆT NAM Những ưu điểm cọc ép: • Khơng u cầu thiết bị đóng cọc, khắc phục khó khăn việc thi cơng cọc nước có khả sử dụng độ sâu lớn • Các cọc khơng cần thiết bị vận chuyển biển • Tạo khả sử dụng phương án cơng trình tự • Có thể dịch chuyển cơng trình tới vị trí cần thiết 1.2 Các ứng dụng cơng trình biển • Làm móng cọc cho cơng trình biển cố định, cho kết cấu bảo vệ đầu giếng ngầm Hình 5: Sử dụng cọc ép dàn tối thiểu • Làm dẫn hướng hạ neo cho kết cấu cần neo giữ cơng trình biển bán chìm Thầy Hướng Dẫn: ThS Mai Hồng Qn Khoa: Cơng Trình Biển Đề tài: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CỌC HƠI ÉP TRONG CỒNG TRÌNH BIỂN Ở VIỆT NAM Hình 6: Sử dụng cọc ép để hạ neo • Kết hợp làm móng phao cho cơng trình biển loại nhỏ II Tính toán cọc ép II.1 Sức chịu tải cọc Các ký hiệu: 10 Thầy Hướng Dẫn: ThS Mai Hồng Qn Khoa: Cơng Trình Biển Đề tài: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CỌC HƠI ÉP TRONG CỒNG TRÌNH BIỂN Ở VIỆT NAM Hình Sơ đồ hình học, kết cấu dàn trụ 3.4.2 Phương pháp tính tốn, chương trình quy phạm sử dụng • Phương pháp tính tốn Kết cấu chân đế tính tốn theo phương pháp phần tử hữu hạn • Chương trình tính tốn Sử dụng chương trình tính tốn Sap2000 version 10 để tính tốn kết cấu Đây chương trình chun dụng tính tốn kết cấu cơng trình biển thép 22 Thầy Hướng Dẫn: ThS Mai Hồng Qn Khoa: Cơng Trình Biển Đề tài: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CỌC HƠI ÉP TRONG CỒNG TRÌNH BIỂN Ở VIỆT NAM 3.4.3 Kết nội lực • Kết dao động riêng Bảng11: Kết dao động riêng cơng trình Outpu StepT StepN Frequ CircFr Eigen Period tCase ype um ency eq value Text Text Unitle ss Sec Cyc/s ec rad/se c rad2/s ec2 MOD AL Mode 2.580 68 0.387 49 2.434 5.927 MOD AL Mode 2.580 68 0.387 49 2.434 5.927 MOD AL Mode 0.232 07 4.309 27.07 733.0 MOD AL Mode 0.159 45 6.271 39.40 1552 MOD AL Mode 0.159 41 6.273 39.41 1553 MOD AL Mode 0.093 26 10.72 67.37 4539 MOD AL Mode 0.093 00 10.75 67.55 4564 MOD AL Mode 0.092 82 10.77 67.69 4582 MOD AL Mode 0.081 92 12.20 76.69 5882 MOD AL Mode 10 0.078 47 12.74 80.07 6412 23 Thầy Hướng Dẫn: ThS Mai Hồng Qn Khoa: Cơng Trình Biển Đề tài: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CỌC HƠI ÉP TRONG CỒNG TRÌNH BIỂN Ở VIỆT NAM MOD AL Mode 11 0.078 46 12.74 80.08 6413 MOD AL Mode 12 0.070 88 14.10 88.64 7858 • K ết chuyển vị đỉnh cơng trình Bảng 12 : Chuyển vị đỉnh Joint OutputCase CaseType U1 U2 U3 Text Text Text cm cm cm 14 COMB1 Combination 36.860 8.831 -0.483 14 COMB2 Combination 27.048 -9.137 -0.506 14 COMB3 Combination 14.408 8.573 -0.523 14 COMB4 Combination 25.175 3.887 -0.506 • Kết nội lực chân cơng trình Bảng13: Kết nội lực chân cơng trình Tổ hợp Lực nén lớn (T) Lực nhổ lớn (T) Comb1(NE) 344.205 184.020 Comb2(E) 222.676 118.552 Comb3(SE) 122.336 26.500 24 Thầy Hướng Dẫn: ThS Mai Hồng Quân Khoa: Cơng Trình Biển Đề tài: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CỌC HƠI ÉP TRONG CỒNG TRÌNH BIỂN Ở VIỆT NAM Comb4(N) 198.716 86.088 3.5 Kết tính tốn cọc ép Nhận xét Khả chịu nén cọc ép lớn đảm bảo khả chịu nén.Vì tốn đặt chủ yếu xét toán cọc ép chịu nhổ nguy hiểm Kết quả.( Bảng 14) Thông số cọc ép Nhận xét Sức chịu tải cọc Trọng Ma sát Ma sát lượng L(m) D(m) t1(m) t2(m) ngoài(T) trong(T) thân(T) Hệ số an toàn chịu nhổ 0.022 0.025 180 20 269 2.54 6 0.022 0.025 105 13 213 1.78 IV Một số loại cơng trình có khả sử dựng Việt Nam 4.1 Cơng trình trụ đơn 4.1.1 Dàn kết cấu trụ đơn Kết cấu chân đế trụ đơn hình thái kết cấu có cấu tạo đơn giản phát triển sử dụng nhiều cho dàn loại nhỏ vùng nước sâu trung bình, đặc biệt hay sử dụng cho dàn dạng minimum 25 Thầy Hướng Dẫn: ThS Mai Hồng Qn Khoa: Cơng Trình Biển Đề tài: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CỌC HƠI ÉP TRONG CỒNG TRÌNH BIỂN Ở VIỆT NAM Hình 8: Mơ hình dàn trụ có sử dụng cọc ép Bảng 15: Thống kê áp dụng dàn trụ đơn Các thông số đặc trưng Nhỏ Lớn 15 95 Độ sâu nước (m) Sóng thiết kế 100 năm Số lượng cọc (Cọc) Khối lượng thượng tầng (T) 200 500 Khối lượng chân đế (T) 150 1000 Chu kỳ dao động (s)