Nghiên cứu đề xuất kết cấu kè hợp lý cho xây dựng đường vành đai ven sông sài gòn đoạn phường thủ thiêm, quận 2, thành phố hồ chí minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - - LÊ MINH XUÂN NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT KẾT CẤU KÈ HỢP LÝ CHO XÂY DỰNG ĐƢỜNG VÀNH ĐAI VEN SƠNG SÀI GỊN ĐOẠN PHƢỜNG THỦ THIÊM, QUẬN 2, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - - LÊ MINH XUÂN NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT KẾT CẤU KÈ HỢP LÝ CHO XÂY DỰNG ĐƢỜNG VÀNH ĐAI VEN SƠNG SÀI GỊN ĐOẠN PHƢỜNG THỦ THIÊM, QUẬN 2, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 1.1.1 NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG 1.1.2 MÃ SỐ: 60.58.02.05 1.1.3 CHUN SÂU: KTXD ĐƢỜNG Ô TÔ VÀ ĐƢỜNG THÀNH PHỐ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN PHƢỚC MINH TP HỒ CHÍ MINH - 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, dƣới hƣớng dẫn TS Nguyễn Phước Minh Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực không trùng lặp với đề tài, luận văn công bố Các tài liệu tham khảo luận văn có sở khoa học có nguồn gốc hợp pháp Học viên Lê Minh Xuân ii LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên, xin đƣợc gửi lời cảm ơn đến tất quý thầy cô giảng dạy chƣơng trình Cao học Ngành “Xây dựng đường tơ đường thành phố” khóa 24.2, ngƣời truyền đạt cho tơi kiến thức hữu ích xây dựng cơng trình làm sở cho tơi thực tốt luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Phước Minh tận tình hƣớng dẫn cho thời gian thực luận văn, Thầy hƣớng dẫn, bảo cho nhiều kinh nghiệm thời gian thực đề tài Tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất Thầy/Cô giảng dạy Khoa Trƣờng Giao Thông Vận Tải giúp đỡ việc hỗ trợ giải đáp thắc mắc, nhƣ góp ý thiếu sót nội dung luận văn Sau tơi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình tạo điều kiện tốt cho suốt trình học nhƣ thực luận văn Do thời gian có hạn kinh nghiệm nghiên cứu khoa học chƣa nhiều nên luận văn cịn nhiều thiếu sót, mong nhận đƣợc ý kiến góp ý Thầy/Cơ anh chị học viên Học viên Lê Minh Xuân iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC BẢNG BIỂU v DANH MỤC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii PHẦN MỞ ĐẦU CHƢƠNG ĐẶC ĐIỂM, QUY MÔ KỸ THUẬT TUYẾN ĐƢỜNG VÀNH ĐAI KHU ĐÔ THỊ THỦ THIÊM 1.1 Đặc điểm khu đô thị Thủ Thiêm 1.1.1 Tổng quan quy hoạch 1.1.2 Đặc điểm khí hậu 1.1.3 Đặc điểm địa hình, địa mạo 1.2 Hệ thống hạ tầng đƣờng khu đô thị Thủ Thiêm 1.3 Đặc điểm quy mô kỹ thuật tuyến đƣờng vành đai 13 1.3.1 Đặc điểm 13 1.3.2 Quy mô 15 1.4 Kết luận chƣơng 16 CHƢƠNG 17 TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ SẠT LỞ BỜ SÔNG VÀ NỘI DUNG LÝ THUYẾT, TÍNH TỐN KẾT CẤU KÈ CHO XÂY DỰNG ĐƢỜNG VÀNH ĐAI VEN SƠNG SÀI GỊN 17 2.1 Tổng quan giải pháp xử lý sạt lở bờ sông 17 2.1.1 Các nguyên nhân gây sạt lở bờ sông 17 2.1.2 Các giải pháp xử lý sạt lở bờ sông 18 2.2 Lựa chọn giải pháp xử lý sạt lở bờ sông cho đoạn tuyến nghiên cứu 42 2.3 Cơ sở lý thuyết tính tốn kết cấu kè 42 2.3.1 Nguyên lý thiết kế kết cấu kè 42 2.3.2 Cơ sở lý thuyết tính tốn kết cấu kè: 43 2.4 Kết luận chƣơng 51 CHƢƠNG 52 NGHIÊN CỨU, TÍNH TỐN KẾT CẤU KÈ HỢP LÝ CHO XÂY DỰNG ĐƢỜNG VÀNH ĐAI VEN SƠNG SÀI GỊN ĐOẠN PHƢỜNG THỦ THIÊM 52 3.1 Đề xuất phƣơng án kết cấu kết cấu kè 52 3.1.1 Phƣơng án 52 3.1.2 Phƣơng án 54 3.2 So sánh lựa chọn phƣơng án 56 iv 3.3 Nghiên cứu tính tốn kết cấu kè lựa chọn 57 3.3.1 Mặt cắt ngang điển hình 57 3.3.2 Quy mơ cơng trình 57 3.3.3 Các thông số kỹ thuật chủ yếu 57 3.3.4 Thiết kế mặt cắt ngang điển hình 58 3.3.5 Tính tốn móng 58 3.3.6 Tính lún kè 66 3.3.7 Tính tốn chuyển vị ngang kè 68 3.3.8 Kiểm tra kết cấu kè lựa chọn: 73 3.4 Kiểm toán ổn định tổng thể kết cấu 77 3.4.1 Kết tính tốn với tổ hợp tải trọng 77 3.4.2 Kết tính tốn với Tổ hợp tải trọng đặc biệt 79 3.4.3 Kết tính tốn với Tổ hợp tải trọng thời kì thi cơng 82 3.5 Trình tự cơng nghệ thi cơng quy trình bảo trì 84 3.5.1 Trình tự cơng nghệ thi công 84 3.5.2 Quy trình bào trì cơng trình 85 3.6 Kết luận chƣơng 95 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO ix v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Lộ giới tuyến đƣờng quy hoạch Khu đô thị Thủ Thiêm 12 Bảng 1.2: Các đặc trƣng lý lớp đất cơng trình 15 Bảng 2.1: Một số loại rọ đá phạm vi áp dụng 24 Bảng 2.2: Chiều dày thảm rọ đá 26 Bảng 2.3: Đặc tính kỹ thuật thảm cát 28 Bảng 3.1: Bảng phân tích ƣu nhƣợc điểm phƣơng án kết cấu kè 56 Bảng 3.2 Các thông số kỹ thuật chủ yếu kè 57 Bảng 3.3: Bảng tổng hợp kết tính sức chịu tải cọc: 64 Bảng 3.4: Bảng tính số lƣợng cọc cho đơn nguyên 65 Bảng 3.5: Bảng Tổ hợp tải trọng 70 Bảng 3.6: Bảng hệ số tải trọng 70 Bảng 3.7: Bảng áp lực đất trọng lƣợng đất tác dụng lên kè 70 Bảng 3.8: Áp lực nƣớc tác dụng lên tƣờng đáy cho trƣờng hợp 71 Bảng 3.9: Bảng áp lực thấm tác dụng lên cơng trình 71 Bảng 3.10: Bảng tổng hợp hệ số an toàn 84 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Tổng quan Khu đô thị Thủ Thiêm Hình 1.2: Các khu chức Khu đô thị Thủ Thiêm Hình 1.3: Hầm Thủ Thiêm Hình 1.4: Cầu Thủ Thiêm 10 Hình 1.5: Quy hoạch giao thơng Khu thị Thủ Thiêm 11 Hình 1.6: Mặt cắt ngang tuyến đƣờng ven sơng Sài Gịn 16 Hình 2.1: Trồng cỏ Vetiver chống sạt lở bờ sông 20 Hình 2.2: Dùng cỏ bảo vệ mái bờ sông 20 Hình 2.3: Thảm cỏ liên kết vải địa kỹ thuật 21 Hình 2.4: Trồng cỏ kết hợp với kè bê tơng có khoang rỗng 22 Hình 2.5: Lƣới thép dùng làm rọ đá, thảm đá 23 Hình 2.6: Rọ đá 23 Hình 2.7: Thảm rồng đá túi lƣới 26 Hình 2.8: Thảm đá bảo vệ bờ sông 27 Hình 2.9: Kè bảo vệ đoạn bờ sơng Sài Gịn thảm cát 29 Hình 2.10: Đập mỏ hàn bảo vệ bờ 32 Hình 2.11: Hiện tƣợng dịng chảy, xói bồi lịng xây dựng đập mỏ hàn bảo vệ bờ 32 Hình 2.12: Kè mái nghiêng gia cố bảo vệ bờ sông 34 Hình 2.13 Kè tƣờng đứng gia cố bảo vệ bờ sông 35 Hình 2.14: Kè bảo vệ bờ sơng cấu kiện bê tơng rời khơng có liên kết 37 Hình 2.15: Cấu kiện bê tông liên kết dạng khớp nối 37 Hình 2.16: Cấu kiện bê tông sử dụng liên kết cáp thép Terrafix 38 Hình 2.17: Sử dụng thảm bê tông bảo vệ mái đáy kênh hạ lƣu cống 39 Hình 2.18: Sử dụng mảng nhồi bê tông bảo vệ bờ sông 40 Hình 2.19: Cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực 41 Hình 2.20: Sử dụng cọc ván bê tông dự ứng lực bảo vệ bờ sông 42 Hình 2.21: Sơ đồ tính lún kết cấu 47 Hình 3.1: Kết cấu kè phƣơng án 52 Hình 3.2: Kết cấu kè phƣơng án 55 Hình 3.3: Hình bố trí thép cọc 63 vii Hình 3.4: Sơ đồ bố trí cọc 65 Hình 3.5: Mặt cắt tính tốn 66 Hình 3.6: Sơ đồ tính tốn lún 66 Hình 3.7: Bản đáy kè 68 Hình 3.8: Bản tƣờng kè 68 Hình 3.9 Mơ hình tính chuyển vị ngang 72 Hình 3.10: Mơ hình kết tính chuyển vị ngang 73 Hình 3.11: Mơ hình tính tốn kiểm tra kết cầu kè 74 Hình 3.12: Mơ hình tính tốn 77 Hình 3.13: Mơ hình tính tốn với tổ hợp tải trọng 78 Hình 3.14: Toạ độ tâm bán kính cung trƣợt tính tốn với tổ hợp tải trọng 78 Hình 3.15: Cung trƣợt tính tốn với tổ hợp tải trọng 79 Hình 3.16: Mơ hình tính tốn với tổ hợp tải trọng đặc biệt 80 Hình 3.17: Toạ độ tâm bán kính cung trƣợt tính toán với tổ hợp tải trọng đặc biệt 80 Hình 3.18: Cung trƣợt tính tốn với tổ hợp tải trọng đặc biệt 81 Hình 3.19: Mơ hình tính tốn với tổ hợp tải trọng thi công 82 Hình 3.20: Toạ độ tâm bán kính cung trƣợt tính tốn với tổ hợp tải trọng thi cơng 82 Hình 3.21: Cung trƣợt tính tốn với tổ hợp tải trọng thi công 83 viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BTCT Bê tông cốt thép ĐBSCL Đồng sông Cửu Long DƢL Dự ứng lực PVC Poly Vinyl Clorua SPT Standard Penetration Test TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TH1 Trƣờng hợp TH2 Trƣờng hợp TH3 Trƣờng hợp TP Thành phố 1.5.7 Kết tính tốn 1.5.7.1 Các tổ hợp tính tốn nhƣ sau: Tổ hợp tính tốn 1: Trong thời gian thi cơng xong Tổ hợp tính tốn 2: Trong thời gian vận hành, vật nƣớc bị tắt Tổ hợp tính toán 3: Trong thời gian vận hành, vật thoát nƣớc hoạt động bình thƣờng 1.5.7.2 Kiểm tra nứt đáy kè: Kết tính tốn cho đáy kè Mơ men lớn đáy phƣơng 11: Mô men lớn đáy phƣơng 22: M11 = 3.87Tm M22 = 2,63Tm Lực cắt lớn đáy phƣơng 11: Lực cắt lớn đáy phƣơng 22: M11 = 12,5T M22 = 7,60T Kích thƣớc đáy tính tốn bxh: bxh = 1x0.5 m (1) Cốt thép chịu lực đáy: + Diện tích cốt thép tính theo cơng thức: Fa  mb Rnbh0 ma Ra Trong đó: mb: Hệ số điều kiện làm việc bê tông; mb = 0,90 ma: Hệ số điều kiện làm việc cốt thép; ma = 1,10 A kn nc M 1,10x1x3.87x105   0,0173 mb Rnbh02 0,90x135x100x(50  5) Ta có: A < A0 Tính tốn theo cốt thép đơn Tính đƣợc: Tính đƣợc  = 0,0179 m R bh  Fa  b n = 3,17 cm2; chọn 6Ø16 có Fa = 12,06cm2 ma Ra (2) Kiểm tra lại điều kiện đảm bảo: max    min Fa 12, 06   0, 268% bh0 45x100 mR 1,00x135   b n  0, 60x  2, 72% ; min  0,15% ma Ra 1,10x2.700 Ta có:   max Với diện tích cốt thép tính đƣợc đảm đảm bảo điều kiện max    min ; (3) Kiểm tra điều kiện đảm bảo an toàn nứt Kiểm tra mặt cắt nguy hiểm nhất, có: Mmax = 3,87 T.m; b = 100cm ; h0 = 45cm; Fa = 12,06 cm2 (6Ø16) 36 Điều kiện để cấu kiện không bị nứt nc.McMn = 1 R ck Wqđ () Trong : Mc – Mơmen uốn tác dụng tải trọng tiêu chuẩn Mn – Mơmen uốn mà tiết diện chịu đƣợc trƣớc khe nứt xuất 1 - hệ số xét đến biến dạng bê tông miền kéo đƣợc xác định nhƣ sau : 1 = mh. = 1x1,75 = 1,75 Với : mh = : Tra phụ lục 13 GTBTCT ứng với chiều cao mặt cắt h 100 cm  - hệ số chảy dẻo bê tơng Tra phụ lục 14 giáo trình bê tơng cốt thép, ứng với tiết diện chữ nhật ta đƣợc :  = 1,75 R ck - Cƣờng độ chịu kéo tiêu chuẩn bê tông Tra phụ lục 2, ứng với M300: 15 KG/cm2 Wqđ – mômen chống tiết diện quy đổi lấy mép biên chịu kéo tiết J qñ diện: Wqđ = () h - xn Trong : Jqđ – mơmen qn tính trung tâm tiết diện quy đổi xn – chiều cao miền bê tông chịu nén (khoảng cách từ mép biên chịu nén R ck = đến trọng tâm tiết diện quy đổi Và đƣợc xác định nhƣ sau : xn = Sqñ Fqñ Sqđ – mômen tĩnh tiết diện quy đổi lấy với mép biên chịu nén tiết diện quy đổi Đây trƣờng hợp tính tốn cho hình chữ nhật nên xn Jqđ đƣợc tính tốn nhƣ sau : 1 x100 x502  1x12,06x 45 bh  n.Fa h xn = = =25,02 cm 100x50  1x12,06 b.h  nFa Jqđ = b.x3n b.(h  x n )3   n.Fa (h  x n )2 = 1046483,017cm 3 Wqd  Thay vào (): J qd h  xn = 41892,83cm³  Mn = 1 R ck Wqđ = 11 T.m Vậy Mn> Mmaxtính tốn>> kết cấu khơng bị nứt 1.5.7.3 Kiểm tra nứt tƣờng kè: Kết tính tốn cho tƣờng kè: Mô men lớn tƣờng kè phƣơng 11: Mô men lớn tƣờng kè phƣơng 22: Lực cắt lớn tƣờng kè phƣơng 11: Lực cắt lớn tƣờng kè phƣơng 22: 37 M1 = 1,25Tm M22 = 0,87Tm M1 = 2,826T M22 = 1,972T Kích thƣớc tƣờng: bxh = (100x30)cm (1) Cốt thép chịu lực tƣờng kè: + Diện tích cốt thép tính theo cơng thức: Fa  mb Rnbh0 ma Ra Trong đó: mb: Hệ số điều kiện làm việc bê tông; mb = 0,90 ma: Hệ số điều kiện làm việc cốt thép; ma = 1,10 A kn nc M 1,10x1x1,25x105   0,0181 mb Rnbh02 0,90x135x100x(30  5) Ta có: A < A0 Tính tốn theo cốt thép đơn Tính đƣợc: Tính đƣợc  = 0,0181 m R bh  Fa  b n = 1,85 cm2; chọn 6Ø14 có Fa = 9,24cm2 ma Ra (2) Kiểm tra lại điều kiện đảm bảo: max    min Fa 9, 24   0,369% bh0 25x100 mR 1,00x135   b n  0, 60x  2, 72% ; min  0,15% ma Ra 1,10x2.700 Ta có:   max Với diện tích cốt thép tính đƣợc đảm đảm bảo điều kiện max    min ; (3) Kiểm tra điều kiện đảm bảo an toàn nứt Kiểm tra mặt cắt nguy hiểm nhất, có: Mmax = 1,25T.m; b = 100cm ; h0 = 25cm; Fa = 9,24cm2 (6Ø14) Điều kiện để cấu kiện không bị nứt nc.McMn = 1 R ck Wqđ () Trong : Mc – Mômen uốn tác dụng tải trọng tiêu chuẩn Mn – Mômen uốn mà tiết diện chịu đƣợc trƣớc khe nứt xuất 1 - hệ số xét đến biến dạng bê tông miền kéo đƣợc xác định nhƣ sau : 1 = mh. = 1x1,75 = 1,75 Với : mh = : Tra phụ lục 13 GTBTCT ứng với chiều cao mặt cắt h 100 cm  - hệ số chảy dẻo bê tông Tra phụ lục 14 giáo trình bê tơng cốt thép, ứng với tiết diện chữ nhật ta đƣợc :  = 1,75 R ck - Cƣờng độ chịu kéo tiêu chuẩn bê tông Tra phụ lục 2, ứng với M300: R ck = 15 KG/cm2 38 Wqđ – mômen chống tiết diện quy đổi lấy mép biên chịu kéo tiết J qñ diện: Wqđ = () h - xn Trong : Jqđ – mơmen qn tính trung tâm tiết diện quy đổi xn – chiều cao miền bê tông chịu nén (khoảng cách từ mép biên chịu nén đến trọng tâm tiết diện quy đổi Và đƣợc xác định nhƣ sau : xn = Sqđ Fqđ Sqđ – mơmen tĩnh tiết diện quy đổi lấy với mép biên chịu nén tiết diện quy đổi Đây trƣờng hợp tính tốn cho hình chữ nhật nên xn Jqđ đƣợc tính tốn nhƣ sau : 1 x100 x302  1x9,24x 25 bh  n.Fa h 2 xn = = =15,03 cm 100x30  1x9,24 b.h  nFa Jqđ = b.x3n b.(h  x n )3   n.Fa (h  x n )2 = 225921,16cm 3 Wqd  Thay vào (): J qd = 15091,6 cm³ h  xn  Mn = 1 R ck Wqđ = 3,96 T.m Vậy Mn> Mmaxtính tốn>> kết cấu khơng bị nứt 1.5.7.4 Kiểm tra cốt thép chịu mô men cọc: Mô men lớn cọc tính tốn đƣợc M = 7,04Tm Kích thƣớc cọc: bxh = (35x35)cm (1) Diện tích cốt thép tính theo cơng thức: Fa  mb Rnbh0 ma Ra Trong đó: mb: Hệ số điều kiện làm việc bê tông; mb = 0,90 ma: Hệ số điều kiện làm việc cốt thép; ma = 1,10 kn nc M 1,10x1x7,038x105 A   0,074 mb Rnbh02 0,90x135x35x(35  5) Ta có: A < A0 Tính tốn theo cốt thép đơn Tính đƣợc: Tính đƣợc  = 0,20 mb Rnbh0 Fa   ma Ra 0,9 13500  0,35  0,3  0.074  10.5 cm ; 1.1 270000 chọn 3Ø22 có Fa = 11.4 cm2 (2) Kiểm tra lại điều kiện đảm bảo: Ta có:   Fa 11.4   1, 08% bh0 35x30 39 max    min max   mb Rn 1,00x135  0, 60x  2, 73% ; min  0,15% ma Ra 1,10x3400 Với diện tích cốt thép tính đƣợc đảm bảo điều kiện max    min ; Vậy cốt thép chịu lực 3Ø22 có Fa = 11.4cm2 đảm bảo yêu cầu 1.5.7.5 Kiểm tra nén thủng đáy móng kè ( Theo tiêu chuẩn TCVN 5574-2012 kết cấu bê tông bê tông cốt thép – tiêu chuẩn thiết kế) F <  Rbt um h0 Trong đó: F lực nén thủng ( Phần đầu cọc) Rbt cƣờng độ chịu kéo tính tốn dọc trục bê tông ứng với trạng thái giới hạn thấp nhất:  hệ số, lấy : + bê tông nặng 1.0 + bê tông hạt nhỏ: 0,85 +bê tông nhẹ: 0.8 Um giá trị trung bình chu vi đáy đáy dƣới thấp nên thủng hình thành bị nén thủng phạm vi chiều cao làm việc tiết diện Mô hình tính tốn Ta có:  Rbt um h0 = 1*(0.9*10^3)*(3.14*0.8)*0.43 = 972.144 kN F = 303.75 kN < = 972.144 kN Thỏa điều kiện nén thủng Kết luận: Đáy móng kè khơng bị nén thủng 1.5.7.6 Tính tốn kiểm tra thép cọc neo vào đáy Theo mục 8.9 tiêu chuẩn 10304:2014 (Trích lục theo yêu cầu TCVN 5574: 2014) để tính tốn chiều dài cốt thép neo chờ ngàm vào đài Ta có cơng thức: 40 Lan  (an Rs  an )d Rb (289) Lan chiều dài neo cốt thép tối thiểu Rs cƣờng độ chịu kéo cốt thép Rs  Rsn s  280.95 Rsn cƣờng độ chịu kéo tiêu chuẩn cốt thép ( Tra bảng 18 Rsn = 295)  s : Hệ số tin cậy cốt thép (Tra bảng 20  s = 1.05) d: đƣờng kính cốt thép, d = 22mm an , an , an , giá trị cho phép tối thiểu bảng 36 ( Tra bảng ta đƣợc giá trị an  0.7, an  11 ) Rb cƣờng độ nén dọc trục bê tông (Tra bảng 13 Rb = 13Mpa) 280.95 Lan  (0.7*  11)22 = 418.05(mm) 13 Đập đầu cọc 50cm, cốt thép chờ neo vào đài cọc 50cm > lan = 418.05 (thép neo đƣợc hàn liên kết với thép đáy) 41 PHỤ LỤC KIỂM TOÁN ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ 2.1 Phƣơng pháp tính Sử dụng phần mềm tính ổn định mái dốc Geo-Slope để tính tốn Từ kết tính tốn, ta tìm đƣợc tâm cung trƣợt nguy hiểm nhất, tiến hành tính tốn, kiểm tra cung trƣợt trụ tròn theo QCVN 04 - 05 : 2012/BNNPTNT – Cơng trình thủy lợi – Các quy định chủ yếu thiết kế, với trạng thái giới hạn thứ ứng với trƣờng hợp tính tốn Mg  [ K ] - Điều kiện kiểm tra: M tr Trong đó: Mct Mg : tƣơng ứng tổng moment lực gây trƣợt lực giữ ứng với tâm cung trƣợt nguy hiểm nhất, xác định theo công thức: M tr  R. (Gn  Pn )sin  n M g  R.[(Gn  Pn ) cos  ntgn  cnln  Qc ] Trong đó: R: bán kính cung trƣợt h: chiều cao trung bình cột đất Gn: trọng lƣợng cột đất thứ n Gn   n hnb q: tải trọng phân bố (T/m) Pn: tải trọng tác dụng lên cột đất Pn = b.q  n : góc hợp pháp tuyến trung tâm cột đất thứ n với đƣờng thẳng đứng b: chiều rộng cột đất ln: chiều dài cung trƣợt cột đất thứ n C, : lực dính góc nội ma sát đất Qc: sức kháng cọc [K]: hệ số an toàn ổn định theo cấp cơng trình ứng với trƣờng hợp 2.2 Các trƣờng hợp tính tốn, số liệu tính tốn 2.2.1 Trƣờng hợp tính tốn Trạng thái giới hạn I: a) Tổ hợp lực b) Tổ hợp lực đặc biệt c) Tổ hợp lực giai đoạn thi công 2.2.2 Hệ số an toàn ứng với trƣờng hợp tính tốn Ta có: Trong đó: nc: Là hệ số tổ hợp tải trọng tƣơng ứng với trạng thái giới hạn 42 nc = 1,00 với tổ hợp tải trọng – trạng thái thứ I nc = 0,90 với tổ hợp tải trọng đặc biệt - trạng thái thứ I nc = 0,95 với tổ hợp tải trọng thi công - trạng thái thứ I K : Là hệ số an toàn chung cơng trình Ntt : tải trọng tính tốn tổng quát R : sức chịu tải tổng quát m : hệ số điều kiện làm việc, mái dốc nhân tạo m = 1,00 Ta tính đƣợc hệ số an tồn ứng với trƣờng hợp tính tốn nhƣ sau: 2.3 TT Trƣờng hợp tính tốn nc m Kn [K] Tổ hợp lực 1,00 1,15 1,15 Tổ hợp lực đặc biệt 0,90 1,15 1,04 Giai đoạn thi công 0,95 1,15 1,09 Toán toán ổn định tổng thể 2.3.1 Mặt cắt tính tốn ổn định tổng thể Căn để lựa chọn mặt cắt tính tốn: o Dựa vào đặc điểm địa hình o Tài liệu khảo sát địa chất o Mặt cắt ngang điển hình thiết kế Chọn mặt cắt tính tốn: C3 mặt cắt ngang nguy hiểm để tính tốn 2.3.2 Kết tính tốn với trƣờng hợp nêu Tổ hợp tải trọng - Sơ đồ tính tốn: 43 - Các lực tác dụng: + Mực nƣớc lƣng tƣờng kè cao trình + 1,71m, mực nƣớc chân kè -2.53m, kết tính toán nhƣ sau: + Hoạt tải ngƣời đỉnh kè q = 0,3T/m2 - Kết tính tốn: Dựa số liệu cho, tiến hành tính hệ số ổn định cho số cung trƣợt xác định đƣợc cung trƣợt nguy hiểm có tọa độ bán kính cung trƣợt là: X = 35.19; Y = 9.74; R = 18.83 bảng tính hệ số an toàn chi tiết cho trƣờng hợp Kmin theo bảng sau: Bảng tính hệ số an tồn với cung trƣợt nguy hiểm 44 Bảng tính lực tác dụng cho hệ số an toàn: Kmin = ( ) Tổ hợp tải trọng đặc biệt Sơ đồ tính tốn: 45 - Các lực tác dụng: + Mực nƣớc lƣng tƣờng kè cao trình + 2,30m, mực nƣớc chân kè -2.53m, kết tính tốn nhƣ sau: + Hoạt tải ngƣời đỉnh kè q = 0,3T/m2 - Kết tính tốn: Dựa số liệu cho, tiến hành tính hệ số ổn định cho số cung trƣợt xác định đƣợc cung trƣợt nguy hiểm có tọa độ bán kính cung trƣợt là: X = 35.35; Y = 9.75; R = 17.83 bảng tính hệ số an tồn chi tiết cho trƣờng hợp Kmin theo bảng sau: 46 Bảng tính hệ số an tồn với cung trƣợt nguy hiểm Bảng tính lực tác dụng cho hệ số an toàn: Kmin= ( ) Tổ hợp tải trọng thời kè thi cơng - Sơ đồ tính tốn: 47 Kết giá trị tọa độ cung trƣợt theo geoslop - Các lực tác dụng: + Mực nƣớc lƣng tƣờng kè cao trình + 1,71m, mực nƣớc chân kè -2.530m, kết tính tốn nhƣ sau: + Hoạt tải xe phục vụ thi công đỉnh kè q = 1,0 T/m2 - Kết tính tốn: Dựa số liệu cho, tiến hành tính hệ số ổn định cho số cung trƣợt xác định đƣợc cung trƣợt nguy hiểm có tọa độ bán kính cung trƣợt 48 là: X = 33.47; Y = 8.57; R = 15.68 bảng tính hệ số an tồn chi tiết cho trƣờng hợp Kmin theo bảng sau: Bảng tính hệ số an tồn với cung trƣợt nguy hiểm Bảng tính lực tác dụng cho hệ số an toàn: Kmin = ( ) 2.3.3 Kết luận TÊN c1 =  tan q1= R= Qc = Hệ số tổ hợp nc Hệ số vƣợt tải n ĐƠN VỊ KN/m độ KN/m m KN Tổ hợp lực Tổ hợp lực Giai đoạn đặc biệt thi công 12 12 12 1.08 1.08 1.08 0.019 0.019 0.019 3 10 17.83 17.83 15.68 6.4 6.1 6.8 0.9 0.95 1 49 TÊN Hệ số điều kiện làm việc m Hệ số độ tin cậy kn Mtr = Mg = K tính tốn Kmin = nc.Kn/m ĐƠN VỊ Tổ hợp lực 1.15 5147.2 7985.8 1.55 1.15 KN.m KN.m Điều kiện ổn định: K>Kmin Đạt Tổ hợp lực Giai đoạn đặc biệt thi công 1 1.15 1.15 6993.2 5706.2 8514.5 7180.7 1.22 1.26 1.04 1.09 Đạt Kết luận: Đoạn cơng trình đảm bảo an tồn 50 Đạt