(Luận Văn Thạc Sĩ) Nghiên Cứu Giải Pháp Kết Cấu Hợp Lý Cho Thân Cống Vùng Triều Trên Nền Đất Yếu Khu Vực Tỉnh Bến Tre.pdf

i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian thực hiện luận văn, với sự phấn đấu nổ lực của bản thân và dưới sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô, bạn bè và đồng nghiệp, luận văn ’’Nghiên cứu giải pháp kết cấu hợp lý ch[.]

-i- LỜI CẢM ƠN Sau thời gian thực luận văn, với phấn đấu nổ lực thân giúp đỡ tận tình thầy cô, bạn bè đồng nghiệp, luận văn: ’’Nghiên cứu giải pháp kết cấu hợp lý cho thân cống vùng triều đất yếu’’đã hoàn thành Tác giả xin chân thành cảm ơn đến toàn thể thầy giáo, cô giáo trường Đai học Thủy lợi, khoa Sau đại học, khoa Cơng trình trường Đại học Thủy lợi tận tâm giảng dạy tác giả suốt trình học tập trường Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Vũ Hoàng Hưng, PGS.TS Nguyễn Quang Hùng hướng dẫn, giúp đỡ tận tình thời gian tác giả làm luận văn Tác giả xin chân thành gửi lời cảm ơn tới lãnh đạo tập thể Cơ sở trường Đại học Thủy lợi tạo điều kiện thuận lợi mặt suốt thời gian tác giả học tập làm luận văn Tác giả xin cảm ơn giúp đỡ đến tồn thể thầy giáo, giáo mơn Kết cấu cơng trình trường Đại học Thủy lợi giúp đỡ tận tình thời gian tác giả làm luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn đến gia đình khích lệ, động viên, hỗ trợ tạo điều kiện tốt mặt cho tác giả suốt trình học tập thực luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn đến Ban giám đốc công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Bến Tre, cô, chú, anh, chị, em đồng nghiệp công ty tạo điều kiện giúp đỡ kinh nghiệm cho tác giả suốt trình học tập thực luận văn TÁC GIẢ -ii- CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc BẢN CAM KẾT Tôi xin cam kết tất nghiên cứu luận văn kết nghiên cứu tơi thực khố học cao học Trường Đại học Thuỷ lợi hướng dẫn nghiên cứu khoa học TS Vũ Hoàng Hưng PGS.TS Nguyễn Quang Hùng Tôi xin chịu trách nhiệm hồn tồn lời cam kết mình./ Tp.Hồ Chí Minh, ngày 05 tháng 12 năm 2014 Học viên Nguyễn Viết Tồn -iii- MỤC LỤC Tính cấp thiết Đề tài .1 Mục đích Đề tài Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu: Kết dự kiến đạt .2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CỐNG VÙNG TRIỀU 1.1 Khái quát cống vùng triều 1.1.1 Khái niệm .3 1.1.2 Phân loại 1.1.3 Phạm vi ứng dụng 1.1.4 Tình hình xây dựng cống vùng triều giới Việt Nam 1.2 Các hình thức kết cấu cống vùng triều xây dựng .15 1.2.1 Cống lộ thiên BTCT truyền thống 15 1.2.2 Cống ngầm BTCT truyền thống 17 1.2.3 Cống đập trụ đỡ .18 1.2.4 Cống đập trụ phao 19 1.2.5 Cống đập xà lan .20 1.3 Vấn đề nghiên cứu luận văn .21 1.3.1 Đặt vấn đề 21 1.3.2 Nghiên cứu lựa chọn giải pháp kết cấu thân cống 21 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU THÂN CỐNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 23 2.1 Đặc điểm tự nhiên khu vực đồng sông Cửu Long 23 2.1.1 Đặc điểm chung .23 2.1.2 Điều kiện địa chất 27 2.2 Đề xuất giải pháp kết cấu cống phù hợp .29 2.2.1 Hình thức kết cấu 29 2.2.2 Phương pháp tính tốn 29 2.3 Giải pháp tính tốn kết cấu thân cống hợp lý cho đất yếu .62 -iv- 2.3.1 Giới thiệu phần mềm phân tích kết cấu SAP2000 62 2.3.2 Đề xuất phạm vi áp dụng .65 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN KẾT CẤU CỐNG CẦU VÁN – HUYỆN BÌNH ĐẠI – TỈNH BẾN TRE 68 3.1 Giới thiệu cơng trình .68 3.1.1 Quy mơ cơng trình 68 3.1.2 Số liệu tính toán .68 3.1.3 Trường hợp tính tốn kiểm tra .72 3.1.4 Tải trọng tính tốn 72 3.2 Phân tích kết cấu cống theo tốn khơng gian phần mềm SAP2000 74 3.2.1 Mô tả kết cấu thân cống 74 3.2.2 Mơ hình hóa kết cấu cống 75 3.2.3 Phân tích kết cấu cống 81 3.2.4 Đánh giá kết 110 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 112 TÀI LIỆU THAM KHẢO 115 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1 : Đập Hollandse Ijssel barrier .6 Hình 1- : Cơng trình Lower – Rhine .7 Hình - : Đập chắn sóng bão Hartel – Hà Lan .8 Hình - :Đập Sông Thame ( Anh) Hình - : Đập Ems - Đức Hình - : Cống Ba Lai 11 Hình - : Tổng thể cơng trình ngăn mặn, giữ Thảo long 11 Hình - : Cống Láng Thé 12 Hình - : Cống kênh 284 13 Hình - 10 : Cắt ngang cống truyền thống với cửa van phẳng tự động đóng mở 15 -v- Hình - 11 : Cắt dọc cống truyền thống cửa van phẳng tự động đóng mở 15 Hình - 12 : Cắt ngang cống truyền thống với cửa van cung 15 Hình - 13 : Cắt dọc cống truyền thống với cửa van cung 16 Hình - 14 : Kết cấu cống trịn .17 Hình - 15 : Cống hộp hình chữ nhật 17 Hình - 16 : Kết cấu cống đập trụ đỡ 18 Hình - 17 : Kết cấu cống đập trụ phao 19 Hình - 18 : Kết cấu cống đập xà lan 20 Hình - : Bản đồ đồng Sông Cửu Long .24 Hình - : Sơ đồ tính kết cấu thân cống vùng triều luận văn 32 Hình - : Áp lực đất tác dụng lên trụ biên 34 Hình - : Áp lực đất tác dụng lên trụ biên 35 Hình - : Áp lực nước tác dụng lên khe cửa vận hành đóng cửa giữ nước 36 Hình - : Áp lực nước tác dụng lên khe cửa vận hành đóng cửa ngăn triều 36 Hình 2-7 : Mặt cắt cấu kiện chịu uốn .40 Hình 2- : Sức kháng trước sức kháng bên cọc chịu lực ngang 55 Hình 2-9 : Sơ đồ tính hệ số 57 Hình 2-10 : Quan hệ phản lực chuyển vị đất xung quanh cọc 58 Hình 2-11 : Xác định modun phản lực 59 Hình 2-12 : Các đường đồng ứng suất .62 Hình 2-13 : Phần mềm SAP 2000 63 Hình 2-14 : Thư viện mẫu số dạng kết cấu thông dụng 63 Hình 2-15: Hệ SAP 2000 65 Hình 2-16 : Hệ SAP 2000 65 Hình 3-1 : Chi tiết cắt dọc kết cấu thân cống 74 Hình 3-2 : Chi tiết mặt kết cấu thân cống 75 Hình 3-3 : Thân cống mơ hình hóa phần tử khối 77 Hình 3-4 : Thân cống mơ hình hóa phần tử khối 78 Hình 3-5 : Thân cống mơ hình hóa phần tử khối vỏ 78 -vi- Hình 3-6 : Thân cống mơ hình hóa phần tử vỏ 78 Hình 3-7 : Sơ đồ áp lực đất (ALD) 81 Hình 3-8 : Sơ đồ áp lực nước ngầm (ALNn) 81 Hình 3-9 : Sơ đồ lực dàn van (DV) cầu giao thơng (CGT) 81 Hình 3-10 : Sơ đồ lực tính tốn đóng cửa trữ nước 82 Hình 3-11 : Sơ đồ áp lực cửa van vào khe van đóng van trữ nước (CV-1) .82 Hình 3-12 : Sơ đồ áp lực nước đóng van trữ nước (ALNcl-1) 83 Hình 3-13 : Sơ đồ lực thấm tác dụng vào đáy (ALNt1) 83 Hình 3-14 : Sơ đồ lực đẩy tác dụng vào đáy (ALNđn1) .83 Hình 3-15 : Phổ mầu mơmen M22 đáy tường bên cống TH1 84 Hình 3-16 : Biểu đồ nội lực cọc 85 Hình 3-17 : Phổ mầu chuyển vị cống TH1* 85 Hình 3-18 – Phổ mầu ứng suất S22 đáy tường bên TH1* 86 Hình 3-19 :Sơ đồ lực tính tốn đóng cửa ngăn triều 87 Hình 3-20 : Sơ đồ áp lực cửa van vào khe van đóng van trữ nước (CV-2) .87 Hình 3-21 : Sơ đồ áp lực nước đóng van ngăn triều (ALNcl-2) 88 Hình 3-22 : Sơ đồ lực thấm tác dụng vào đáy (ALNt2) 88 Hình 3-23 : Sơ đồ lực đẩy tác dụng vào đáy (ALNđn2) .88 Hình 3-24 – Phổ mầu mômen M22 đáy tường bên cống TH2 89 Hình 3-25 – Biểu đồ nội lực cọc 90 Hình 3-26 – Phổ mầu chuyển vị cống TH2* .90 Hình 3-27 – Phổ mầu ứng suất S22 đáy tường bên TH2* 91 Hình 3-28 : Sơ đồ lực tính tốn đắp đê quai sửa chữa cống 92 Hình 3-29 : Phổ mầu mômen M22 đáy tường bên cống TH3 92 Hình 3-30 : Biểu đồ nội lực cọc 93 Hình 3-31 : Phổ mầu chuyển vị cống TH3* 94 Hình 3-32 : Phổ mầu ứng suất S22 tường bên TH3* 94 Hình 3-33 – Sơ đồ lực tính tốn giai đoạn thi cơng 95 Hình 3-34 : Sơ đồ áp lực đất (ALD1) .95 -vii- Hình 3-35 : Sơ đồ áp lực đất (ALD2) .96 Hình 3-36 : Sơ đồ áp lực nước ngầm (ALNn) 96 Hình 3-37 : Sơ đồ lực cầu giao thông (CGT1) 96 Hình 3-38 : Phổ mầu mơmen M22 đáy tường bên cống TH4 97 Hình 3-39 : Biểu đồ nội lực cọc 98 Hình 3-40 : Phổ mầu mômen M22 đáy tường bên cống TH4* .98 Hình 3-41 : Biểu đồ nội lực cọc 99 Hình 3-42 – Sơ đồ lực tính tốn giai đoạn thi cơng dùng hệ chống 100 Hình 3-43 : Phổ mầu mơmen M22 đáy tường bên cống TH5 .101 Hình 3-44 : Biểu đồ nội lực cọc .102 Hình 3-45 : Phổ mầu mômen M22 đáy tường bên cống TH5* .102 Hình 3-46 : Biểu đồ nội lực cọc .103 Hình 3-47 : Lực chống lớn phía hạ lưu 106 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng - 1: Một số cống ngăn mặn tỉnh Bến Tre 14 Bảng 2-1 : Bảng kiểm tra địa chất số cơng trình tỉnh Bến Tre 29 Bảng 2-1 : Hệ số đảm bảo k n 38 Bảng 2-2 : Hệ số tổ hợp tải trọng n c .38 Bảng 2-3 : Phân cấp cơng trình cống .39 Bảng 2-4 : Hệ số điều kiện làm việc m a 39 Bảng 2-5 : Hệ số điều kiện làm việc m b2 .39 Bảng 2-6 : Hệ số điều kiện làm việc m b .40 Bảng 2-7 : Cường độ chịu nén R n , cường độ chịu kéo R k , mô đun đàn hồi E bê tông (kG/cm²) 40 Bảng 2-8 : Bảng giá trị ξ r tính cấu kiện chịu uốn, nén lệch tâm kéo lệch tâm 41 Bảng 2-9 : Bảng tra hệ số A, B, D theo ϕ .49 Bảng 2-10 : Cường độ tiêu chuẩn đất mũi cọc q p 50 Bảng 2-11 : Cường độ tiêu chuẩn lớp đất mặt bên cọc f i 51 -viii- Bảng 2-12 : Bảng tra hệ số theo K.X Zavriev .54 Bảng 2-13 : Bảng tra k h theo J.E.Bowles dùng cho móng cọc 54 Bảng - : Các trường hợp sử dụng nước trình vận hành .69 Bảng 3-2 : Số liệu địa chất cống Cầu Ván - huyện Bình Đại - tỉnh Bến Tre 70 Bảng 3-3 : Hệ số lệch tải n .73 Bảng 3-4 : Tổ hợp lực tính tốn 74 Bảng 3-5 : Bảng kết tính độ cứng lị xo gán vào cọc mơ hình kết cấu thân cống SAP2000 80 Bảng 3-6 :Nội lực số phần tử đáy tường bên cống TH1 84 Bảng 3-7 :Chuyển vị thân cống tổ hợp tải trọng TH1* 86 Bảng 3-8 : Ứng suất đáy tường bên tổ hợp tải trọng TH1* .86 Bảng 3-9 : Nội lực số phần tử đáy tường bên cống TH2 .89 Bảng 3-10 : Chuyển vị thân cống tổ hợp tải trọng TH2* 91 Bảng 3-11 : Ứng suất đáy tường bên tổ hợpTH2* 91 Bảng 3-12 :Nội lực số phần tử đáy tường bên cống TH3 93 Bảng 3-13 :Chuyển vị thân cống tổ hợp tải trọng TH3* 94 Bảng 3-14 : Ứng suất đáy tường bên tổ hợp tải trọng TH3* 94 Bảng 3-15 :Nội lực số phần tử đáy tường bên cống TH4 97 Bảng 3-16 :Nội lực số phần tử đáy tường bên cống TH4* 99 Bảng 3-17 :Nội lực số phần tử đáy tường bên cống TH5 101 Bảng 3-18 :Nội lực số phần tử đáy tường bên cống TH5* 103 Bảng 3-19 : Bảng kiểm tra phù hợp tiết diện lựa chọn với nội lực tính tốn kết cấu thân cống 104 Bảng 3-20 : Bảng kết kiểm tra khả chịu cắt kết cấu 105 Bảng 3-21 : Bảng kết kiểm tra nứt kết cấu 106 -1- MỞ ĐẦU Tính cấp thiết Đề tài Ngày vấn đề thết kế kết cấu hợp lý cho cơng trình đóng vai trị ý nghĩa quan trọng nhằm xác định kích thước hợp lý kết cấu sở đảm bảo đủ độ bền với mặt cắt tiết diện chịu lực nhỏ tương ứng với việc giảm khối lượng vật liệu Điều làm giảm giá thành cho cơng trình, mang lại nhiều lợi cho Nhà đầu tư Trong thực tế, kết cấu thân cống vùng triều đất yếu thường thiết kế dựa theo Quy phạm, Tiêu chuẩn thiết kế hành Các tiêu chuẩn xây dựng sở lý thuyết thực nghiệm chưa phản ánh hết điều kiện tự nhiên nơi xây dựng công trình, nên phương pháp thường phải chấp nhận tốn vật liệu mặt cắt thiết kế chưa dạng hợp lý Ngoài ra, nguyên nhân dẫn đến hệ toán nhà thiết kế chi phí thiết kế tỷ lệ thuận với giá trị xây lắp Để mang lại lợi ích cho Nhà thiết kế hệ số an tồn cơng trình nâng cao điều gây thất cho Nhà đầu tư Vì tốn kết cấu cơng trình nói chung kết cấu thân cống vùng triều đất yếu nói riêng mang tính chất cấp thiết, giai đoạn công trình loại nhiều, khu vực Tỉnh Bến Tre Thực tế cho thấy, toán kết cấu hợp lý có từ lâu thường áp dụng cho cơng trình dân dụng, kết cấu thép, kết cấu áo đường, cơng trình biển, … chưa áp dụng tính tốn kết cấu thân cống vùng triều đất yếu Không Việt Nam mà nước có xây dụng cơng trình thủy lợi phát triển Hà Lan, Mỹ, Trung Quốc, Nhật Bản,…cũng tìm thấy tài liệu cơng trình nghiên cứu giải pháp kết cấu hợp lý thân cống vùng triều đất yếu -2- Mục đích Đề tài Đề xuất giải pháp xây dựng phương pháp tính tốn kết cấu hợp lý thân cống vùng triều đất yếu khu vực tỉnh Bến Tre Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu: Dựa loại hình kết cấu cống áp dụng khu vực Tỉnh Bến Tre, đánh giá ưu nhược điểm kiến nghị giải pháp kết cấu thân cống phù hợp Từ số liệu điều tra cơng trình cống Cầu Ván, qua tài liệu tham khảo với hỗ trợ phần mềm chuyên dụng SAP 2000, Excel, Auto CAD, phân tích, tính tốn đề xuất kích thước cống hợp lý Kết dự kiến đạt Đưa giải pháp kết cấu thân cống hợp lý khu vực tỉnh Bến Tre Xây dựng phương pháp tính tốn kết cấu để đưa mặt cắt kết cấu hợp lý kinh tế kỹ thuật Áp dụng cho cơng trình cống Cầu Ván - huyện Bình Đại - tỉnh Bến Tre -3- CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CỐNG VÙNG TRIỀU 1.1 Khái quát cống vùng triều 1.1.1 Khái niệm Cống vùng triều loại cơng trình thủy làm nhiệm vụ kiểm soát khống chế mực nước điều tiết nước phục vụ nhiều mục đích khác Cống nằm vùng chịu ảnh hưởng thủy triều lên xuống theo chu kỳ thời gian phụ thuộc biến chuyển thủy văn Sự thay đổi lên xuống phụ thuộc vào lực hấp dẫn từ mặt Trăng (phần chủ yếu) từ thiên thể khác mặt Trời (phần nhỏ) điểm bề mặt Trái Đất Trái Đất quay tạo nên tượng nước lớn (triều lên) nước ròng (triều xuống) vào khoảng thời gian định ngày 1.1.2 Phân loại Có hai hình thức cống dùng phổ biến cho vùng triều cống lộ thiên cống ngầm 1.1.2.1 Cống lộ thiên (cống hở) Là loại công trình thủy lợi hở xây dựng để điều tiết lưu lượng khống chế mực nước nhằm đáp ứng yêu cầu cấp nước, phân lũ, tiêu úng, ngăn triều, giữ ngọt, ngăn mặn Đây hình thức cống phổ biến cống vùng triều Theo nhiệm vụ mục đích sử dụng chia thành loại sau : Cống lấy nước : xây dựng để lấy nước từ sông, kênh từ hồ chứa phục vụ yêu cầu dùng nước; Cống điều tiết : xây dựng sông, kênh để dâng cao mực nước tạo điều kiện lấy nước cho cơng trình phía thượng lưu; -4- Cống tiêu : dùng tháo nước, chống úng cho vùng định hệ thống, bên cạnh nhiệm vụ tiêu, cống đảm nhận nhiệm vụ khác; Cống phân lũ : dùng để tháo phần lưu lượng mùa lũ sông sang hướng khác, tập trung nước phân lũ vào vùng định nhằm hạ thấp đỉnh lũ sơng chính; Cống ngăn triều : xây dựng cửa sông ven biển, chịu ảnh hưởng trực tiếp thủy triều Ở thời kỳ định, thủy triều dâng, cống mở để cơng trình lấy nước vào đồng (do triều đẩy dồn lên) Khi triều rút vào mùa lũ, lợi dụng chân triều thấp mở cống tháo tiêu nước từ đồng Vào mùa khơ cống đóng để ngăn triều giữ Ngồi cống cịn có tác dụng thay đổi nước đồng nhằm tháo chua rửa mặn; Cống tháo cát : để tháo rửa bùn cát lắng đọng phía trước cơng trình dâng điều tiết nước 1.1.2.2 Cống ngầm Là cơng trình thủy lợi thường đặt mặt đê, mặt đập dùng vào việc cấp nước, phân lũ, tiêu úng, ngăn triều, giữ ngọt, ngăn mặn Đây hình thức cống dùng phổ biến vùng triều Một số loại cống ngầm dùng phổ biến nay: Theo vật liệu xây dựng : có loại cống ngầm sành, bê tông, bê tông cốt thép ống kim loại, ống nhựa Trong thực tế xây dựng sử dụng phổ biến cống bê tông cốt thép kim loại, trường hợp cột nước thấp sử dụng cống sành, bê tơng ống nhựa; Theo hình thức kết cấu : có loại cống trịn, cống hộp, cống vịm; -5- Theo cách bố trí : cống ngầm đặt trực tiếp nền, cống ngầm đặt hành lang bê tơng cốt thép Cách bố trí thứ tương đối kinh tế kiểm tra sửa chữa khó khăn khớp nối hai đoạn ống làm việc khơng tốt để nước rị rỉ ảnh hưởng an toàn đập Khi tháo nước với lưu lượng lớn, chỗ nối tiếp kẽ nứt hình thành chân khơng, hút hết hạt đất thân đập vào cống làm đập bị trụt lún Vì vậy, trường hợp nến đá tốt dùng thường đặt mốt phần tồn đường ống nền; Theo hình thức lấy nước, thoát nước ngăn nước a Lấy nước theo kiểu đặt van khống chế hạ lưu thượng lưu b Lấy nước theo kiểu cửa kéo nghiêng Theo biện pháp thi công a Cống thi công chổ b Cống chế tạo đúc sẵn thi công lắp ghép 1.1.3 Phạm vi ứng dụng Cống vùng triều ứng dụng rộng rãi, đặc biệt Nước ta, nơi có đường bờ biển dài nhiều hệ thống sơng ngịi thơng biển trãi dài từ Bắc chí Nam Tùy vào cơng sử dụng, quy hoạch xây dựng (thủy lợi, giao thông, hạ tầng kỹ thuật,…) điều kiện tự nhiên (vị trí địa lý, địa hình, địa chất, thủy văn,…) mà lựa chọn hình thức kết cống cho phù hợp 1.1.4 Tình hình xây dựng cống vùng triều giới Việt Nam 1.1.1.4 Đặc điểm chung Sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước vấn đề nhiều nước giới quan tâm Đặc biệt tương lai tới tượng thời tiết cực đoan có xu hướng tăng tần suất mạnh cường độ, lên vấn đề xâm nhập mặn, nước biển dâng gây khó khăn -6- cho sản xuất nông nghiệp, cung cấp nước làm suy thoái tài nguyên đất nước Các dạng thiên tai ảnh hưởng trực tiếp tới sinh mạng đời sống ngưới dân 1.1.4.2 Một số cơng trình Thế giới [1] Đập chắn sóng Hollandse Ijsel – Hà Lan : Cơng trình khởi công xây dựng sông Hollandse IJsel nối Rotterdam với biển bắc, khởi cơng năm 1954 hồn thành đưa vào sử dụng năm 1958 Vị trí xây dựng cơng trình đoạn sơng rộng 250m Đập gồm trụ tạo thành khoang rộng 80m âu thuyền rộng 24m dài 120m.Trên trụ tháp bố trí thiết bị đóng mở cao 45m Hai cửa van phẳng rộng 81,2m cao 11,5m nặng 635 vận chuyển vị trí lắp đặt tàu kéo Cơng trình có cửa đóng mở để đảm bảo an tồn có cố Cửa van âu thuyền nặng 60 Hình 1-1 : Đập Hollandse Ijssel barrier Các kết cấu BTCT gồm trụ ngưỡng thi công chỗ khung vây tường thép Nền móng cơng trình gia cố thêm cọc đóng sâu vào cơng trình -7- [2] Cơng trình Lower – Rhine: Cơng trình Lower – Rhine Hà lan xây dựng sông Rhine khoảng năm 1960 Cơng trình bố trí cửa van lưỡi trai (Visor gate) cửa rộng 54m nâng cửa, chiều cao thông thuyền 9,1m Đây đập chắn nước để phát điện phục vụ giao thông thủy Trên sơng Rhine cịn có hai cơng trình có kết cấu tương tự xây dựng Amerongen Hagestein Dạng đập chắn nước xây dựng Nhật Bản sông Aji - Osaka Mỗi cửa cơng trình rộng 57m Cơng trình khánh thành vào năm 1970 Hình 1- : Cơng trình Lower – Rhine [3] Đập chắn sóng bão Hartel – Hà Lan: Cơng trình xây dựng kênh Hartel để chống nước dâng bão, khánh thành năm 1996 Cơng trình gồm khoang thông nước, điều tiết nước van phẳng Cửa lớn rộng tới 98m cao 9,3m Cửa nhỏ rộng 49,3m Các cửa van nâng lên thẳng đứng xilanh thủy lực gắn tháp cao Khi có bão cửa hạ xuống vị trí cách ngưỡng BT khoảng 0,2 m để nước qua lại -8- Hình - : Đập chắn sóng bão Hartel – Hà Lan [4] Đập sơng Thame – Anh: Hình - :Đập Sơng Thame ( Anh) Để chống lại sóng triều cường từ biển Bắc đổ vào sơng Thames có bão, năm 1974 kỹ sư người Anh triển khai thiết kế thi cơng cơng trình ngăn sơng Thames Hồn thành đưa vào sử dụng năm 1982 Đập chắn sóng sơng Thames xây dựng Woolwich cách thủ 17 km -9- Cơng trình có chiều rộng tổng cộng 520m gồm khoang 61m, khoang 31,5m, cửa van cao 20m, cửa van hàn kín tạo thành hộp phao nên nước cho vào đóng nâng cửa lên [5] Đập chắn sóng Ems – Đức: Cơng trình xây dựng sông Ems từ năm 1999 đến năm 2002 Cơng trình gồm khoang thơng nước Cửa thơng thuyền lớn rộng 60m bố trí cửa van trụ xoay (Rotary segmentgate) Hai cửa hai bên khoang rộng 50m cửa van viền phân (segment gate) lại cửa rộng 63,5m Với tổng chiều dài gần 500m, cơng trình lớn Châu Âu Hình - : Đập Ems - Đức Nước ta vậy, có nguồn tài nguyên nước vào loại trung bình có hệ thống sơng ngịi dày đặc hiệu sử dụng nước chưa cao nhiều nguyên nhân khác Trong đó, phần lớn lượng nước bị lãng phí đổ tự biển theo cửa sông Trong điều kiện khí hậu tồn cầu biến đổi bất lợi thảm phủ rừng bị suy thoái, nguồn nước từ thượng nguồn chảy đồng ngày giảm, tình trạng thiếu nước xảy vùng châu thổ -10- Các tỉnh ven biển đồng sông Cửu Long chịu tác đông trực tiếp thủy triều, mặn xâm nhập sâu Hiện diện tích đất nơng nghiệp bị mặn xâm nhập (có nồng độ khoảng 4g/l) lớn, chiều dài xâm nhập sơng nhiều nơi lên đến 40Km Thời gian qua, tỉnh có Bến Tre chịu tác động bất lợi biến đổi khí hậu gây Để chuẩn bị kịp thời đối phó với tác động bất lợi kể phải đầu tư khối lượng lớn hệ thống cơng trình ngăn sơng, hệ thống đê bao ven biển hạ lưu sông nên cần nhiều tài lực, vật lực nhân lực Trong đó, chiếm tỷ trọng khơng nhỏ cơng trình cống làm nhiệm vụ ngăn triều, ngăn mặn, điều tiết nước, tiêu nước, … 1.1.4.3 Một số cơng trình Việt Nam [1] Cống Ba Lai (Bến Tre) Hình thức : Kiểu cống lộ thiên BTCT, đóng mở cửa van tự động hai chiều - Vị trí : cạn, bên bờ trái sông Ba Lai - Cao trình ngưỡng : -4,20m - Kích thước cửa : nxBxH = 10x(8x7,2m) - Chiều rộng thông nước : 84,0m - Chiều dài thân cống : 16,0m - Cao trình đỉnh trụ pin : + 3,0m - Cao độ cầu : +5,50m - Cầu ô tô cống : H30-X60, B=7,0m - Tiêu hai chiều, chiều dài bể tiêu thượng lưu : 22,6m, hạ lưu : 17,50m Hố phịng xói thượng lưu có cao độ : -6,0m, phịng xói hạ lưu : -7,0m - Kênh dẫn thượng lưu dài 1,082m, kênh dẫn hạ lưu dài 534m, bề rộng đáy kênh dẫn : 107,6m, cao độ đáy kênh -4,0m, mái kênh dẫn m = 3,0 -11- - Xử lý cống cọc BTCT 35x35cm - Cửa van tự động kiểu chữ thép không gỉ, cao độ đỉnh cửa : +3,0m, H=7,2m Hình - : Cống Ba Lai [2] Cống Thảo Long (Thừa Thiên Huế) Hình - : Tổng thể cơng trình ngăn mặn, giữ Thảo long Cống Thảo Long (Thừa Thiên Huế) ngăn cửa sơng Hương có quy mơ lớn nước ta Bxh=485x4m, gồm 15 khoang cửa khoang rộng 31,5m, cửa van Clape trục điều khiển xi lanh thủy lực, nhịp -12- cầu 33m, mặt cầu 10m, H30-XB80, chênh lệch mực nước 1,2m; giá thành 160 tỷ, giảm 70 tỷ so với phương án truyền thống [3] Cống Láng Thé (Trà Vinh) Hình - : Cống Láng Thé - Hình thức : Kiểu cống lộ thiên BTCT, đóng mở cửa van tự động hai chiều - Cao trình ngưỡng : -4,50m - Kích thước cửa : nxBxH = 10x(10x7,5m) - Chiều rộng thông nước : 100,0m - Chiều dài thân cống : 17,0m - Cao trình đỉnh trụ pin : + 3,0m - Cao độ cầu : +5,50m - Cầu ô tô cống : H18-X80, B=7,0m - Tiêu hai chiều, chiều dài bể tiêu thượng lưu : 21,2m, hạ lưu : 15,0m Hố phịng xói thượng, hạ lưu có cao độ : -6,50m - Kênh dẫn thượng lưu dài 733m, kênh dẫn hạ lưu dài 903m, bề rộng đáy kênh dẫn : 125m, cao độ đáy kênh -4,5m, mái kênh dẫn m = 3,0 -13- - Cửa van tự động kiểu chữ thép không rỉ, cao độ đỉnh cửa : +3,0m, H=7.5m [4] Cống Kênh 284 (Kiên Giang) Hình - : Cống kênh 284 - Hình thức : Kiểu cống lộ thiên BTCT, đóng mở cửa van tự động hai chiều - Cao trình ngưỡng : -2,50m - Kích thước cửa : nxBxH = 1x(5x4,5m) - Chiều rộng thông nước : 5,0m - Chiều dài thân cống : 15,0m - Cao trình đỉnh trụ pin : + 2,0m - Cao độ cầu : +2,2m - Cầu ô tô cống : H13, B=3,5m - Tiêu hai chiều, chiều dài bể tiêu thượng lưu : 12m, hạ lưu : 12m Hố phịng xói thượng, hạ lưu có cao độ : -3,50m - Kênh dẫn thượng lưu dài 70m, kênh dẫn hạ lưu dài 350m, bề rộng đáy kênh dẫn : 6,0m, cao độ đáy kênh -2,5m, mái kênh dẫn m = 1,5 -14- - Cửa van tự động kiểu chữ thép không rỉ, cao độ đỉnh cửa : +2,0m, H=4,5m Theo số liệu thống kê, cơng trình cống ngăn mặn Nhà nước đầu tư xây dựng tỉnh Bến Tre : Bảng - 1: Một số cống ngăn mặn tỉnh Bến Tre Tên cống TT Địa điểm Số cửa, chiều rộng xây dựng thông nước (m) Cao Thời gian Vốn đầu tư trình xây dựng (triệu đ) ngưỡng Vàm Đồn Bến Tre 1x5+4x2,5m 15,0 -3,5 1983-1986 175 Cây Da Bến Tre 2x4,5m 9,0 -3,0 1990-1991 4.042 Cái Lức Bến Tre 1x5m 5,0 -3,0 1992-1994 5.491 Tân Hương Bến Tre 1x7,5m 7,5 -3,0 1996-1997 9.075 Cả Ráng Sâu Bến Tre 1x7,5m 7,5 -3,0 1996-1997 8.735 Cổ Rạng Bến Tre 1x3m 3,0 -2,5 1996-1997 3.122 Sơn Đốc Bến Tre 2x7,5m 15,0 -3,0 2000-2002 14.742 Xẻo Sâu Bến Tre 1x5m 5,0 -3,0 2000 6.955 Mương đào Bến Tre 1x7,5m 7,5 -3,0 2000 8.025 10 Cái Bông Bến Tre 1x7,5m 7,5 -3,0 2000 7.350 11 Cái Mít Bến Tre 1x5m 5,0 -3,0 2000-2002 6.678 12 Ba Lai Bến Tre 2x10+8x8m 84,0 -4,2 2000-2004 66.690 13 Cống Nhà Thờ Bến Tre 1x5m 5,0 -3,0 2013 13.803 14 Cống Cầu Ván Bến Tre 1x5m 5,0 -3,0 2013 18.562 15 Cống Định Trung Bến Tre 4x10m 40 -4,4 2013-2014 98.000 16 Cống Sơn Đốc Bến Tre 6x10m 60 -4,5 2013-2014 136.000 Ngồi cơng trình ngăn sơng ứng dụng công nghệ truyền thống Hiện nay, Ban chiến lược & Phát triển Công nghệ Thuỷ lợi - Viện Khoa học Thuỷ lợi GS.TS Trương Đình Dụ chủ trì nghiên cứu đề xuất hai công nghệ ngăn sông đập trụ đỡ đập xà lan Những cơng nghệ thích hợp cho việc xây dựng cơng trình ngăn sơng lớn, lịng sơng rộng sâu, đất mềm yếu có ưu điểm vượt trội cơng nghệ truyền thống -15- 1.2 Các hình thức kết cấu cống vùng triều xây dựng 1.2.1 Cống lộ thiên BTCT truyền thống Hình - 10 : Cắt ngang cống truyền thống với cửa van phẳng tự động đóng mở Hình - 11 : Cắt dọc cống truyền thống cửa van phẳng tự động đóng mở Hình - 12 : Cắt ngang cống truyền thống với cửa van cung -16- TL: 1/100 +6.90 +5.25 +3.50 +3.00 +2.50 +2.50 MNLN(P=10%): +3.00 +0.50 -3.50 -4.30 -4.30 -6.00 -6.00 -6.00 Hình - 13 : Cắt dọc cống truyền thống với cửa van cung Ưu điểm: - Kết cấu bền vững, khả chịu lực lớn, độ ổn định cao; - Tuổi thọ cơng trình cao; - Quản lý vận hành tu sửa chữa cơng trình thuận lợi; - Phạm vi ứng dụng rộng rãi đặc biệt vùng dao động mực nước lớn, vùng ven biển; - Công nghệ gần vào hồn thiện trải qua thời gian dài ứng dụng, tích lũy kinh nghiệm giai đoạn khảo sát, thiết kế, thi công, vận hành khai thác sử dụng tu bảo quản Nhược điểm: - Giá thành cao, kinh phí xử lý tiêu tốn kém; - Thời gian thi công dài biện pháp thi cơng làm khơ hố móng; - Kết cấu đáy dày từ 0,6÷1,0 m, cộng với trụ pin làm ứng suất tác dụng lên lớn khả chịu tải nền, phải đóng cọc bê tơng cốt thép sâu; - Diện tích mặt thi công xây dựng cống lớn dẫn đến cơng tác đền bù giải phóng mặt bằng, tái định cư phức tạp, khó khăn tốn ảnh hưởng không nhỏ đến tiến độ xây dựng, làm tính khả thi dự án -17- 1.2.2 Cống ngầm BTCT truyền thống PHÍA ĐỒ NG PHÍA SÔ NG Hình - 14 : Kết cấu cống trịn Hình - 15 : Cống hộp hình chữ nhật Ưu điểm: - Kết cấu bền vững, khả chịu lực lớn, độ ổn định cao; - Tuổi thọ cơng trình cao; - Kỹ thuật thi công đơn giản, phổ thông nên người dân thi cơng, vật liệu xây dựng cống có nơi, giá thành rẻ; - Hiện có thiết kế định hình đúc sẵn, việc thi công, lắp đặt trở nên đơn giãn chất lượng Nhược điểm: - Thời gian thi công biện pháp thi cơng làm khơ hố móng; - Hạn chế giao thông thủy; - Đối với cống đúc sẵn vị trí khớp nối hai đốt cống xử lý khơng tốt cơng trình dễ bị sụp lún hạt đất bị nước qua thân cống gây bọng lớp đất quanh khớp nối -18- Để khắc phục hạn chế cho cống công nghệ truyền thống phải tốn cơng tác đền bù giải phóng mặt bằng, tái định cư; địi hỏi nguồn kinh phí đầu tư lớn phải thi công khô, số công nghệ làm cống nghiên cứu Dưới số kết cấu cống cải tiến ứng dụng có hiệu Việt Nam 1.2.3 Cống đập trụ đỡ Hình - 16 : Kết cấu cống đập trụ đỡ Ưu điểm: - Đã khắc phục đáng kể tồn hạn chế kết cấu Cống kiểu truyền thống : thi cơng lịng sơng (khơng phải dẫn dịng thi cơng) giảm diện tích đất chi phí đền bù giải phóng mặt bằng… Nhược điểm: - Công nghệ thi công trụ đỡ, trụ pin phải làm khơ hố móng khung vây cọc ván thép lịng sơng, kỹ thuật thi cơng phức tạp phụ thuộc lớn đến thời tiết khí hậu thủy văn dịng chảy sơng; - Thi cơng lắp ghép hạng mục cơng trình nước hạn chế độ xác, giám sát chất lượng cơng trình khó khăn -19- 1.2.4 Cống đập trụ phao Hình - 17 : Kết cấu cống đập trụ phao Ưu điểm: - Cơng nghệ đập trụ phao có kết cấu nhẹ thích hợp với đất yếu; - Đập đập trụ phao dễ thi công, thi công điều kiện đơng dân cư chật hẹp, khơng phải dẫn dịng thi công chế tạo địa điểm khác, di chuyển đến vị trí thi cơng hạ chìm vào vị trí Nhược điểm: - Đối với cơng trình ngăn sông lớn, yêu cầu mở rộng độ cống, cột nước sâu chênh lệch mực nước thượng hạ lưu cao nên kết cấu trụ pin lớn, chi phí cao; - Việc giám sát chất lượng khó khăn; - Phụ thuộc vào đường thủy lai dắt từ bãi chế tạo đến công trường lắp đặt -20- 1.2.5 Cống đập xà lan Hình - 18 : Kết cấu cống đập xà lan Ưu điểm: - Công nghệ đập xà lan có kết cấu nhẹ thích hợp với đất yếu; - Đập xà lan dễ thi công, thi công điều kiện đông dân cư chật hẹp, khơng phải dẫn dịng thi cơng chế tạo địa điểm khác, di chuyển đến vị trí thi cơng hạ chìm vào vị trí; Đập xà lan dùng cửa van Clape trục rẻ cửa tự động 25% Nhược điểm: - Chỉ thích hợp cho vùng có lưu tốc nhỏ; chênh lệch mực nước thấp; điều kiện địa chất thuận lợi (tại vùng, mà đất có tiêu lực dính thích hợp); - Khó kết hợp giao thơng bộ; - Việc giám sát chất lượng khó khăn; -21- - Phụ thuộc vào đường thủy lai dắt từ bãi chế tạo đến công trường lắp đặt 1.3 Vấn đề nghiên cứu luận văn 1.3.1 Đặt vấn đề Với điều kiện địa hình, địa chất, thủy văn tỉnh Bến Tre, khu vực chịu ảnh hưởng đặc biệt nghiêm trọng nước biển dâng xâm nhập mặn tác động biến đổi khí hậu Trong tình hình nay, để kịp thời ứng phó với biến đổi khí hậu Việc đầu tư xây dựng tuyến đê biển, đê bao ven sơng cơng trình cống tuyến đê vấn đề cấp thiết mà Nhà nước Nhân dân tỉnh Bến Tre thực Nhằm giãm gánh nặng vốn đầu tư xây dựng cơng trình có nhiều cơng trình nghiên cứu mặt cắt đê hợp lý cho khu vực Vấn đề đặt nghiên cứu lựa chọn giải pháp kết cấu thân cống hợp lý cho khu vực nội dung nghiên cứu luận văn 1.3.2 Nghiên cứu lựa chọn giải pháp kết cấu thân cống Khu vực tỉnh Bến Tre với mạng lưới sơng ngịi dày đặc, biên độ triều dao động lớn Đánh giá ưu, nhược điểm hình thức kết cấu cống vùng triều kết hợp với kinh nghiệm khảo sát, thiết kế thi cơng cơng trình cống khu vực chưa có cơng trình cống áp dụng cơng nghệ mới, kể cơng trình vừa triển khai gần : cống Định Trung, cống Sơn Đốc 2, sử dụng công nghệ truyền thống Thực tế cho thấy công nghệ cống truyền thống thích hợp với khu vực tỉnh Bến Tre Nó cịn áp dụng nhiều cho cơng trình cống sau Để mang lại nhiều lợi ích cho Nhà đầu tư việc Nghiên cứu chọn giải pháp kết cấu hợp lý thân cống vùng triều theo công nghệ truyền thống hướng đắn mang lại hiệu thiết thực -22- Do nội dung nói lớn, nên để giảm bớt khối lượng luận văn không sâu vào nghiên cứu địa chất yếu mà chấp nhận cống làm việc xử lý cọc BTCT Đây cách xử lý phổ biến hợp lý cơng trình cống vùng triều đất yếu khu vực đồng Sơng Cửu Long nói chung tỉnh Bến Tre nói riêng Kết luận chương Qua khái quát tình hình xây dựng cơng trình cống nước kết hợp với kết cấu cống vùng triều xây dụng nước ta từ xưa đến với đánh giá ưu, nhược điểm loại kết cấu Xuất phát từ thực tiễn điều kiện tự nhiên khu vực Qua phân tích định hướng vấn đề cần nghiên cứu Trong nội dung luận văn sâu vào phân tích nghiên cứu số nội dung sau: - Điều kiện tự nhiên khu vực ĐBSCL tỉnh Bến Tre; - Đặc điểm địa chất khu vực; - Đề xuất hình thức kết cấu thân cống phù hợp cho khu vự tỉnh Bến Tre xây dựng phương pháp tính tốn -23- CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU THÂN CỐNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 2.1 Đặc điểm tự nhiên khu vực đồng sông Cửu Long 2.1.1 Đặc điểm chung Sông Mêkông chảy qua lãnh thổ Việt Nam chia hai nhánh sông Tiền sông Hậu đổ biển Đông Theo chín cửa gồm : Cửa Tiểu, Cửa Đại, Ba Lai, Hàm Luông, Cổ Chiên, Cung Hầu, Định An, Ba Thắc, Trần Đê (riêng Ba Lai có hệ thống cống đập Ba Lai ngăn lại, Ba Thắc bị bồi lấp) hình thành vùng đồng châu thổ rộng lớn phần đồng sông Cửu Long Đồng sông Cửu Long (ĐBSCL)với diện tích 40.548,2 km² Có vị trí nằm liền kề với vùng Đơng Nam Bộ, phía Bắc giáp Campuchia, phía Tây Nam vịnh Thái Lan, phía Đơng Nam Biển Đông Vùng bao gồm tỉnh Long An, Tiền Giang, Bến Tre, Vĩnh Long, Trà Vinh, Cần Thơ, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau, Kiên Giang, An Giang, Đồng Tháp, Hậu Giang Nằm phần cuối bán đảo Đông Dương, liền kề với vùng kinh tế trọng điểm phía Nam nên vùng có mối quan hệ hai chiều chặt chẽ quan trọng Nằm giáp với Campuchia chung sông Mê Kông điều kiện giao lưu hợp tác với nước bán đảo Nằm vùng tận Tây Nam Tổ quốc có bờ biển dài 73,2 km nhiều đảo, quần đảo Thổ Chu, Phú Quốc vùng đặc quyền kinh tế giáp biển Đông vịnh Thái Lan Vùng nằm khu vực có đường giao thơng hàng hải hàng không quốc tế Nam Đông Nam với châu Úc quần đảo khác Thái Bình Dương Vị trí quan trọng giao lưu quốc tế -24- Hình - : Bản đồ đồng Sông Cửu Long -25- Địa hình: Vùng đồng sơng Cửu Long Việt Nam hình thành từ trầm tích phù sa bồi dần qua kỷ nguyên thay đổi mực nước biển; qua giai đoạn kéo theo hình thành giồng cát dọc theo bờ biển Những hoạt động hỗn hợp sơng biển hình thành vạt đất phù sa phì nhiêu dọc theo đê ven sông lẫn dọc theo số giồng cát ven biển đất phèn trầm tích đầm mặn trũng thấp vùng Đồng Tháp Mười, tứ giác Long Xuyên – Hà Tiên, tây nam sông Hậu bán đảo Cà Mau Đồng sơng Cửu Long có địa hình phẳng hầu hết có cao độ trung bình từ 0,7-1,2 m Dọc theo biên giới Campuchia cao với cao độ từ 2,0-4,0 m, sau thấp dần xuống trung tâm đồng với cao độ 0,8-1,2 m 0,3-0,5 m khu vực giáp triều ven biển Khí hậu: Nền khí hậu nhiệt đới ẩm với tính chất cận xích đạo thể rõ rệt Nhiệt độ trung bình hàng năm 24 – 270C, biên độ nhiệt trung bình năm – 30 C, chênh lệch nhiệt độ ngày đêm thấp, có bão nhiễu loạn thời tiết Có hai mùa rõ rệt, mùa mưa tập trung từ tháng - 11, lượng mưa chiếm tới 99% tổng lượng mưa năm Mùa khô từ tháng 12 đến tháng năm sau, khơng có mưa Có thể nói yếu tố khí hậu vùng thích hợp cho sinh vật sinh trưởng phát triển, tiền đề cho việc thâm canh, tăng vụ Đất đai: Diện tích đất vùng bao gồm nhóm đất sau: + Đất phù sa: Phân bố chủ yếu vùng ven hệ thống sống Tiền sông Hậu, diện tích 1,2 triệu chiếm 29,7% diện tích đất tự nhiên tồn vùng khoảng 1/3 diện tích đất phù sa nước Nhóm đất có -26- độ phì cao cân đối, thích hợp nhiều loại trồng lúa, ăn quả, màu, cơng nghiệp ngắn ngày; + Nhóm đất phèn: Phân bố vùng Đồng Tháp Mười Hà Tiên, vùng trũng trung tâm đảo Cà Mau với tổng diện tích 1,2 triệu chiếm 40% diện tích tồn vùng Đất có hàm lượng độc tố cao, tính chất lý yếu, nứt nẻ nhanh; + Nhóm đất xám: Diện tích 134.000 chiếm 3,4% diện tích tồn vùng Phân bố chủ yếu dọc biên giới Campuchia, bậc thềm phù sa cổ vùng Đồng Tháp Mười Đất nhẹ, tơi xốp, độ phì thấp, độc tố bình thường; + Ngồi cịn có nhóm đất khác đất cát giơng, than bùn, đất đỏ vàng, đất xói mịn… chiếm diện tích khơng đáng kể khoảng 0,9% diện tích tồn vùng; + Nhìn chung đất đai thuận lợi cho phát triển nơng nghiệp, thích hợp trồng lúa, dừa, mía, dứa, ăn Tài nguyên nước: Với hệ thống hạ lưu sông Mê Kông Việt Nam hai nhánh sông Tiền sông Hậu tổng lượng nước sông Cửu Long 500 tỷ mét khối Trong sơng Tiền chiếm 79% sơng Hậu chiếm 21% Chế độ thuỷ văn thay đổi theo mùa Mùa mưa nước sông lớn vào tháng 9, tháng 10 làm ngập vùng trũng Đồng Tháp Mười, Tứ giác Long Xuyên Về mùa này, nước sông mang nhiều phù sa bồi đắp cho đồng Về mùa khô, lượng nước giảm nhiều, làm cho thuỷ triều lấn sâu vào đồng làm vùng đất ven biển bị nhiễm mặn nghiêm trọng Chế độ nước ngầm phức tạp, phần lớn độ sâu 100 mét Nếu khai thác nhiều làm nhiễm mặn vùng -27- Tài nguyên biển: Chiều dài bờ biển 732 km với nhiều cửa sông vịnh Biển vùng chứa đựng nhiều hải sản q với trữ lượng cao: Tơm chiếm 50% trữ lượng tôm nước, cá 20%, cá đáy 32%, ngồi cịn có hải sản q đồi mồi, mực… Trên biển có nhiều đảo, quần đảo có tiềm kinh tế cao đảo Thổ Chu, Phú Quốc Ven bờ hệ thống rừng ngập mặn có giá trị kinh tế sinh thái với nhiều loại động vật, thực vật Tài nguyên khoáng sản: Trữ lượng khống sản khơng đáng kể Đá vơi phân bố Hà Tiên, Kiên Lương dạng núi vách đứng với trữ lượng 145 triệu Phục vụ sản xuất xi măng, vôi xây dựng; cát sỏi dọc sông Vàm Cỏ, sông Mê Kông trữ lượng khoảng 10 triệu mét khối; than bùn U Minh, Cần Thơ, Sóc Trăng, tứ giác Long Xun Ngồi cịn khống sản khác đá, suối khoáng… 2.1.2 Điều kiện địa chất Vùng ĐBSCL Việt Nam hình thành từ trầm tích phù sa bồi dần qua kỷ nguyên thay đổi mực nước biển; qua giai đoạn kéo theo hình thành giồng cát dọc theo bờ biển Những hoạt động hỗn hợp sông biển hình thành vạt đất phù sa phì nhiêu dọc theo đê ven sông lẫn dọc theo số giồng cát ven biển đất phèn trầm tích đầm mặn trũng thấp vùng Đồng Tháp Mười, tứ giác Long Xuyên – Hà Tiên, tây nam sông Hậu bán đảo Cà Mau, đất chủ yếu phù sa sông Tiền, sông Hậu, đất than bùn, Glây- mùn, sét cát Nhìn chung địa chất vùng đa phần đất yếu Đặc tính đất yếu thường có độ ẩm cao sức kháng cắt khơng nước thấp Đất thuộc dạng cố kết bình thường có khả thấm -28- nước thấp Mực nước ngầm đất thường nằm gần bề mặt, cách từ 0,5m đến 2,5m Một số trường hợp đất yếu có hàm lượng hữu cao có lớp than bùn Đối với vài loại đất, lún thứ cấp chiếm từ 10-25% độ lún tổng cộng Trong số khu vực thành phố, mặt cắt địa kỹ thuật cho thấy đất bao gồm lớp đất với độ chặt, độ cứng, độ thấm chiều dày khác Đặc điểm công trình thuỷ lợi nói chung khác với cơng trình giao thơng, xây dựng ngồi chịu tải trọng đứng phải chịu tải trọng ngang, thành phần tải trọng ngang cơng trình thủy lợi thường lớn, phụ thuộc nhiều vào cột nước trước sau cơng trình Trong thơng thường kết cấu móng chịu tải trọng đứng lớn nhiều lần tải trọng ngang Đây điều bất lợi cơng trình thuỷ lợi vùng ĐBSCL phần lớn có địa chất mềm yếu, sông rộng sâu Với điều kiện địa chất việc xây dựng cơng trình nói chung cống vùng triều nói riêng khu vực ảnh hưởng nhiều đến kích thước đáy hình thức kết cấu thân cống Kiểm tra địa chất số khu vực địa bàn tỉnh Bến Tre Xí nghiệp khảo sát Xây dựng Công ty Cổ phần Tư vấn Bến Tre thực khoan thăm dị số vị trí cơng trình sau: Kết báo cáo địa chất cho thấy: - Khả chịu tải đất nhỏ, phần lớn nhỏ 1,50 kg/cm²; - Mô đun biến dạng đất thấp, phần lớn nhỏ 50 kg/cm²; - Sức kháng cắt đất nhỏ, lực dính c < 0.1 kg/cm² (ảnh hưởng trực tiếp đến sức kháng cắt) -29- Bảng 2-1 : Bảng kiểm tra địa chất số cơng trình tỉnh Bến Tre VỊ TRÍ HỐ KHOAN STT Bến Thủy nội địa Thành phố Bến Tre (Xã Mỹ thạnh An, Tp Bến Tre) Cầu Ba Luông (Xã Quới Sơn, huyện Châu Thành) Nhà khách huyện Chợ Lách (Thị trấn Chợ Lách, huyện Chợ Lách) Trạm tăng áp Mỏ Cày Nam (Xã Tân Hội, huyện Mỏ Cày Nam) Trạm tăng áp Thạnh Phú (Xã Mỹ Hưng, huyện Thạnh Phú) Trụ sở phịng giao dịch Bình Đại (Thị trấn Bình Đại, huyện Bình Đại) Trung tâm y tế huyện Ba Tri (Thị trấn Ba Tri, huyện Ba Tri) Trung tâm Thể thao, Văn hóa huyện Giồng Trơm (Thị trấn Giồng Trơm, huyện Giồng Trơm) Trường THCS Tân Bình (Xã Tân Bình, huyện Mỏ Cày Bắc) C E Rtc (kg/cm²) (kg/cm²) (kg/cm²) 0.059 15.6 0.89 0.064 13.69 0.93 0.042 16.45 0.88 0.054 14.89 1.31 0.04 11.45 1.04 0.042 23.94 1.02 0.044 17.64 1.21 0.036 43.86 1.47 0.01 67.54 2.95 2.2 Đề xuất giải pháp kết cấu cống phù hợp 2.2.1 Hình thức kết cấu Cống hở có mặt cắt ngang dạng chữ U dùng cửa van phẳng, hai vách đứng đỡ nhà van đặt thiết bị đóng mở mố đỡ cầu giao thông Kết cấu thân cống đặt cọc, chịu trọng lượng thân, chịu áp lực đất hai bên, áp lực nước, áp lực nước ngầm, cầu giao thông, xe cộ người qua lại 2.2.2 Phương pháp tính tốn Tính tốn kết cấu thân cống vùng triều có nhiều phương pháp tính tốn để xác định nội lực có phương pháp tính tốn : -30- - Phương pháp tính tốn theo hệ phẳng; - Phương pháp tính tốn theo tốn khơng gian Cả hai phương pháp tính tốn kết cấu sử dụng số giả thiết đơn giản hóa sau : • Vật liệu kết cấu liên tục, đồng đẳng hướng; • Biến dạng tỷ lệ bậc với ứng suất (định luật Hookle); • Chuyển vị biến dạng gây nhỏ so với kích thước kết cấu nên coi kích thước kết cấu sau biến dạng kích thước trước biến dạng 1) Phương pháp tính tốn theo hệ phẳng Rời rạc kết cấu dạng kết cấu đơn giản dạng sườn, vách, cột,…để áp dụng công thức tính tốn tốn sức bền vật liệu dầm cột hay toán siêu tĩnh dạng khung dầm Với phương pháp không xét tổng thể tồn kết cấu mà tính tốn riêng rẽ phận kết cấu, coi phận làm việc độc lập + Bản đáy: Tính móng bè chịu phản lực đất, nội dung tính tốn bao gồm: tính tốn nội lực bản, kiểm tra cường độ chịu uốn cắt, đâm thủng; + Bản sàn (nếu có): Tính kết cấu sàn chịu tác động tải trọng thực tế cơng trình, liên kết sàn gối cứng góc giao trụ biên; + Hệ tường ngang, dọc: Cắt 1m theo phương ngang phương dọc, tính tốn hệ khung siêu tĩnh làm việc đồng thời với nền, sàn đáy có sơ đồ dầm kê lên gối cứng (vì đáy thân cống liên kết với cọc); + Trụ biên: Tính tốn cấu kiện chịu nén uốn chịu tác động tải trọng nén chân dầm, tường, áp lực đất, áp lực nước… -31- Phương pháp có đơn giản, dễ kiểm sốt Tuy nhiên có nhược điểm lớn tính tốn: kết cấu dầm dạng thân cống có dạng khơng gian gồm trụ biên, trụ pin (nếu có), sàn (nếu có) đất làm việc nhau, có tương tác qua lại nên việc tính tốn riêng rẽ phận khơng xác 2) Phương pháp tính tốn theo tốn khơng gian Kết cấu cống kết cấu không gian có hình dạng, điều kiện biên chịu tải trọng phức tạp, để giải tốn khơng thể thực phương pháp giải tích, mà phải dùng phương pháp số Một phương pháp số hữu hiệu phương pháp phần tử hữu hạn giải theo chuyển vị (mơ hình tương thích) khơng thể giải khơng có trợ giúp máy tính điện tử phần mềm chuyên dụng Phương pháp xây dựng nguyên lý biến phân Lagrange cực tiểu có xét đến tổng thể tương tác phận kết cấu trụ pin Đồng thời mô đặc trưng phần tử biểu thị mối quan hệ lực nút biến dạng nút tương ứng, quan hệ chuyển vị điểm với ngoại lực tác dụng lên kết cấu Ngoài với phương pháp tính tính tốn cho toán lớn, điều kiện biên phức tạp, kết cấu khơng gian, chi tiết, xem xử lý nội lực xuất cục kết cấu, đồng thời kiểm tra khả chống chọc thủng cọc kết cấu Khi xét đến tương tác chuyển vị cục tổng thể, xác định độ cứng tổng thể tải trọng tác dụng từ xác định thơng số biến dạng kết cấu, tính tốn ứng suất kết cấu Với phát triển vượt bậc công nghệ thông tin, hạn chế phương pháp phần tử hữu hạn khối lượng tính tốn lớn giải nhanh phương pháp lập trình tính tốn Hiện có nhều phần mềm ứng dụng vào -32- tính tốn thiết kế nước giới Thái Lan, Hàn Quốc, Đan Mạch, Mỹ, Tuy nhiên phần mềm thường tập trung sâu vào khía cạnh định, kết cấu phần Sap2000, Ansys (Hoa Kỳ)… tập trung phân tích ứng suất biến dạng đất Plaxis (Hà Lan), Sigma/w (GeoSlope, CaNaDa) Với tốn phân tích ứng suất biến dạng kết cấu thường ứng dụng phần mềm phân tích kết cấu SAP2000 ANSYS Với kết cấu dạng tường bản: Bản sàn (nếu có), đáy, trụ biên trụ pin (nếu có) mơ hình hóa phần tử Shell, cọc, chống (nếu có) phần tử Frame, đặc trưng hình học tính chất vật lý gán tương ứng cho phận kết cấu Hình - : Sơ đồ tính kết cấu thân cống vùng triều luận văn Các bước tính tốn : 2.2.2.1 Sơ chọn tiết diện kết cấu thân cống Lựa chọn tiết diện kết cấu sơ dựa sở sau : -33- - Chiều dài thân cống phải đảm bảo chế độ thủy lực, cách bố trí thân cống ( khe cửa, khe phai, dàn van, cầu giao thông, ) - Bề rộng đáy phụ thuộc vào độ tính tốn; - Cao trình ngưỡng cống phụ thuộc vào độ tính tốn chế độ thủy lực; - Cao trình đỉnh trụ biên phụ thuộc vào mục đích phục vụ vào nhiệm vụ cơng trình, phụ thuộc vào cách bố trí cửa van; - Bề dày đáy thân cống sơ chọn 1/6 bề rộng đáy; - Bề dày trụ biên (tường bên) sơ chọn 1/6 chiều cao tường 2.2.2.2 Vật liệu xây dựng kết cấu thân cống Vật liệu sử dụng kết cấu thân cống bê tông cốt thép (BTCT) theo TCVN 4116:1985 - Thiết kế kết cấu bê tơng cốt thép cơng trình thủy cơng 2.2.2.3 Tính tốn ngoại lực tác dụng vào kết cấu [1] Áp lực đất Áp lực đất tải trọng chủ yếu tác dụng lên trụ biên cống, giá trị phụ thuộc vào tính chất, độ chặt đất đắp, độ ngậm nước đất, hình thức trụ biên yếu tố khác Hiện thiết kế cơng trình, người ta thường dùng lý thuyết tính áp lực đất Culơng Răngkin, thực tế chứng minh kết tính tốn áp lực đất chủ động theo lý thuyết áp lực đất Culông tương đối gần sát thực tế, tính tốn tỉ mỉ Trường hợp mặt đất nằm ngang, góc ma sát nhỏ, lưng tường thẳng đứng nhẵn kết tính tốn theo lý thuyết áp lực đất Răngkin sát với thực tế Cường độ áp lực đất tác dụng lên trụ biên mặt tiếp đất xác định theo công thức sau: Công thức Culông: = Pa γ h0 K cos (α + δ ) (2-1) -34- Pb = γ ( h0 + H ) K cos (α + δ ) (2-2) Trong đó: K – hệ số xác định theo cơng thức sau: K= h0 = cos (ϕ − α )  sin (ϕ + δ ) sin ϕ 1 +  cos (ϕ + δ ) cos α  q γ (2-3)   cos (α + δ ) cos α   - chiều cao tính đổi từ tải trọng q đất đắp (2-4) γ − trọng lượng riêng đất (kN/m3); q – tải trọng phân bố bề mặt đất (kN/m2); α – góc tạo trụ biên mặt tiếp đất phương thẳng đứng; δ - góc ma sát trụ biên mặt tiếp đất với đất, thường chọn từ 00 ÷ 150 , trụ biên mặt tiếp đất nhẵn δ = 00 ; ϕ – hệ số ma sát đất q a p a a p MNN E c c E c E h α H E δ H c h a p h h q Zc n p b b b p b γh n Hình - : Áp lực đất tác dụng lên trụ biên Nếu sau lưng trụ biên có nước ngầm hình 2-3 cơng thức tính cường độ áp lực đất từ mực nước ngầm trở xuống có khác chút tính theo công thức sau: = Pa γ h0 K cos (α + δ ) (2-5) Pc = γ ( h0 + h1 ) K cos (α + δ ) (2-6)   γ + h2  K cos (α + δ ) Pb = γ dn ( h0 + h1 ) γ dn   (2-7) -35- Công thức Răngkin: Cường độ áp lực đất ngang điểm a cao trình mặt đất đắp trụ biên mặt tiếp đất hình 2-4 ϕ  = Pa γ h0 tg  450 −  2  (2-8) Cường độ áp lực đất ngang điểm b chân trụ biên mặt tiếp đất hình 2-4 ϕ  γ ( h0 + H ) tg  450 −  Pb = 2  (2-9) Cường độ áp lực đất ngang trụ biên mặt tiếp đất có nước ngầm hình 2-4 ϕ  = Pa γ h0 tg  450 −  2  ϕ  γ ( h0 h1 ) tg  450 −  Pc =+ 2    γ ϕ  + h2  tg  450 −  Pb = γ dn ( h0 + h1 ) γ dn 2    (2-12) q a (2-11) p a a p MNN c E c E h c H H E h a p h h q (2-10) b p b b n p b γh n Hình - : Áp lực đất tác dụng lên trụ biên [2] Áp lực nước ngầm tác dụng mặt trụ biên Cường độ áp lực nước ngầm tác dụng vào trụ biên hình 2-3 hình 2-4 Pn = γ n h2 (2-13) [3] Tính tốn áp lực nước tác dụng vào thành khe cửa vận hành -36- Áp lực nước tác dụng lên thành trụ biên mặt tiếp nước mặt đáy cống cao trình mặt đáy cống: Phía đồng d q= n (Z d − ∇ dáy ) γ n (2-14) Phía sơng s q= n (Z s − ∇ dáy ) γ n (2-15) Tính tốn cường độ áp lực nước tác dụng vào khe cửa thông qua cửa cống theo phương dọc theo trục cống: Trường hợp đóng cửa giữ nước: MNÐ MNS q n Hình - : Áp lực nước tác dụng lên khe cửa vận hành đóng cửa giữ nước qn = γ n ( Z d − Z s ) Bc (2-16) Trường hợp đóng cửa ngăn triều: MNS MNÐ q n Hình - : Áp lực nước tác dụng lên khe cửa vận hành đóng cửa ngăn triều qn = : γ n ( Z s − Z d ) Bc γ n : trọng lượng riêng nước; Z s , Z d : mực nước sông, đồng; B c : bề rộng cửa cống; (2-17) -37- ∇ day : cao trình đáy cống [4] Tính tốn áp lực thấm Cột nước thấm điểm cách điểm cuối đường viền thấm đoạn dài tính tốn X tt xác định theo cơng thức : hx = Với : X tt H Ltt H - Chênh lệch cột nước thượng hạ lưu (2-18) Để đơn giản tính tốn xem biểu đồ áp lực thấm tác dụng lên đáy đường thẳng, tổng áp lực thấm tác dụng lên 1m dài đáy là: Wth = γ n Trong đó: hA + hB B.L (2-19) W th - tổng áp lực thấm; γ n - trọng lượng riêng nước; h A - cột nước thấm điểm đầu cống; h B - cột nước thấm điểm cuối cống; L - chiều dài đáy cống [5] Tính tốn áp lực đẩy Cột nước thủy tĩnh đẩy ngược tác dụng lên vị trí đáy xác định theo công thức: h i = Z hl - Z bđ (2-20) Trong đó: h i - cột nước thủy tĩnh đẩy ngược vị trí bất kỳ; Z hl - cao trình mực nước phía hạ lưu; Z bđ - cao trình đáy đáy vị trí tính tốn Tổng áp lực thủy tĩnh đẩy ngược tác dụng lên dài đáy cống là: W đn = γ n F.B (2-21) -38- Trong đó: W đn - tổng áp lực thủy tĩnh đẩy ngược; F - diện tích biểu đồ áp lực thủy tĩnh đẩy ngược; γ n - trọng lượng riêng nước; Tính tốn ngoại lực kết cấu thân cống truyền vào đầu trụ biên : dàn van, cầu giao thông, 2.2.2.4 Dùng phần mềm Sap2000 hỗ trợ tính kết cấu Dựng mơ hình với tiết diện kết cấu lựa chọn sơ bộ, vật liệu kết cấu ngoại lực tác dụng vào kết cấu Tạo tổ hợp tính tốn ứng với điều kện làm việc bất lợi kết cấu cơng trình q trính vận hành, sửa chữa, thi cơng, Xuất kết nội lực tính tốn kết cấu 2.2.2.5 Kiểm tra phù hợp tiết diện lựa chọn với nội lực tính tốn kết cấu Để tính kết cấu cống loại kết cấu bê tơng cốt thép thủy công cần dùng hệ số bảo đảm k n hệ số tổ hợp tải trọng n c Bảng 2-1 : Hệ số đảm bảo k n Bảng 2-2 : Hệ số tổ hợp tải trọng n c Tiến hành lập sơ đồ tính tốn xác định lực tải trọng tác dụng vào kết cấu : -39- [1] Tính tốn cấu kiện BTCT theo độ bền Chọn cấp cơng trình (theo QCVN 04 - 05 : 2012/BNNPTNT) Bảng 2-3 : Phân cấp cơng trình cống Cấp cơng trình Loại cơng trình lực phục vụ Đặc biệt I Diện tích tưới diện tích tự nhiên khu tiêu, 103 - > 50 II III IV >10 ÷ 50 >2 ÷ 10 ≤ Tính tốn kết cấu với tổ hợp : Bảng 2-4 : Hệ số điều kiện làm việc m a Bảng 2-5 : Hệ số điều kiện làm việc m b2 -40- Bảng 2-6 : Hệ số điều kiện làm việc m b Chọn mác bê tông mác thép Bảng 2-7 : Cường độ chịu nén R n , cường độ chịu kéo R k , mô đun đàn hồi E bê tông (kG/cm²) ĐẠI LƯNG VÀ MÁ C BÊ TÔ NG THEO CƯỜ NG ĐỘCHỊU NÉ N 75 35.0 3.8 ĐƠN VỊ Rn(Kg/cm2) Rk(Kg/cm2) E(Kg/cm2) 100 45.0 4.8 150 65.0 6.0 210000 200 90.0 7.5 240000 250 110.0 8.4 265000 300 130.0 10.0 290000 350 155.0 11.0 310000 400 170.0 12.0 330000 500 215.0 13.4 360000 Cắt dải có bề rộng b = 1,0m để tính tốn b = 100cm R'a.F'a ho h x a' Rn.b.x Ra.Fa Hình 2-7 : Mặt cắt cấu kiện chịu uốn 600 250.0 14.5 380000 -41- Tính tốn hệ số vùng nén : A= kn nc M mb Rn b.h02 (2-22) Chiều cao tương đối vùng nén ξ =− 1 − 2A = < ξ r (2-23) Bảng 2-8 : Bảng giá trị ξ r tính cấu kiện chịu uốn, nén lệch tâm kéo lệch tâm Hệ số cánh tay đòn nội lực: γ = 1− ξ (2-24) Diện tích mặt cắt cốt thép tính tốn: Fa = kn nc M ma Ra γ h0 (2-25) Fa b.h0 (2-26) Tỷ lệ cốt thép (hàm lượng cốt thép) µ= Chọn cốt thép có diện tích mặt cắt : fa = π d2 (2-27) n : số lượng thép dải có bề rộng b = 100 cm Điều kiện : n f a > F a (2-28) -42- [2] Kiểm tra kết cấu Kiểm tra khả chịu cắt kết cấu Tính tốn theo TCVN 4116-1985 : Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép cơng trình thủy cơng Tiết diện tính tốn : Tính tốn cho mặt cắt có lực cắt lớn đáy cống Cần phải đặt cốt đai, cốt xiên để đảm bảo cường độ mặt cắt nghiêng thỏa: K mb4 R k b.h o < k n n c Q ≤ 0.25 mb3 R n b.h o (2-29) Trong : Q - Lực cắt lớn tải trọng tính tốn gây ra; R k - Cường độ chịu kéo tính tốn bêtơng; R n - Cường độ chịu nén tính tốn bêtơng; k = 0.8, kết cấu bản; m b4 - Hệ số điều kiện làm việc bê tông kết cấu bê tông không cốt thép; m b3 - Hệ số điều kiện làm việc bê tơng kết cấu bê tơng có cốt thép Cấp cơng trình, tra QCVN 04 - 05 : 2012/BNNPTNT, hệ số: K n - Hệ số độ tin cậy; n c - Hệ số tổ hợp tải trọng Kiểm tra nứt Tính tốn theo TCVN 4116-1985 : Thiết kế kết cấu bê tơng cốt thép cơng trình thủy cơng Tiết diện tính tốn: Tính tốn cho mặt cắt có mơmen lớn đáy cống -43- Điều kiện để cấu kiện không bị nứt: nc M c < M n = γ Rkc Wqđ (2-30) Trong đó: M c : Mơmen uốn tác dụng tải trọng tiêu chuẩn; M n : Mômen uốn mà tiết diện chịu trước khe nứt xuất hiện; γ : Hệ số xét đến biến dạng bê tông miền kéo; γ = mh × γ (2-31) Với : γ - Hệ số chảy dẻo bê tông; Rkc : Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn bê tông; Wqđ : Mômen chống uốn tiết diện qui đổi, lấy mép biên chịu kéo tiết diện: Wqđ = Với: J qđ h − xn (2-32) J qđ - Mômen quán tính trung tâm tiết diện qui đổi; x n - Chiều cao miền bê tông chịu nén ( Khoảng cách từ mép biên chịu nén đến trọng tâm tiết diện qui đổi); xn = S qđ Fqđ (2-33) S qđ - Mômen tĩnh tiết diện quy đổi, lấy mép biên chịu nén tiết diện quy đổi; Fqđ - Diện tích tiết diện quy đổi; Đối với tiết diện hình chữ nhật: b.h + n.Fa h0 xn = b.h + n.Fa (2-34) -44- b.x n3 b.(h − x n ) J qđ = + + n.Fa (h0 − x n ) 3 J qđ Wqđ = h − xn (2-35) (2-36) Tính bề rộng khe nứt theo cơng thức thực nghiệm Tính tốn theo TCVN 4116-1985 : Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép công trình thủy cơng Bề rộng nứt thẳng góc tính theo công thức : an K C.η = σa −σ0 : Ea ( 28 − 700.µ ) d (2-37) a n : bề rộng khe nứt (mm) K = : hệ số với cấu kiện chịu uốn; C = 1,3 : hệ số tính với tải trọng lặp lại nhiều lần; n = : hệ số với cốt thép có gờ; σ = 20 MPa : ứng suất kéo ban đầu cốt thép trương nở bê tông (với kết cấu nằm nước); Ứng suất cốt thép chịu kéo (với cấu kiện chịu uốn) tính theo công thức : σa = M Fa Z (2-38) E a : mơ đun đàn hồi cốt thép; µ= Fa : hàm lượng cốt thép; b.h0 d : đường kính cốt thép chịu kéo (mm); Z = γ h0 : cánh tay đòn nội lực; (2-39) a gh = 0,15mm : bề rộng giới hạn khe nứt (kết cấu nằm vùng có mực nước dao động) -45- Tính tốn chọn kích thước chống sử dụng q trình thi cơng Trong trường hợp sử dụng chống trụ biên thi công đắp đất thao tác xe bánh xích mang cống giai đoạn thi công Lựa chọn chống : chọn chống thép loại có cường độ tính tốn R n = 2100 kg/cm² = 21 kN/cm² Lực chống : N max (chọn lực dọc lớn chống) Tiết diện chống : F= Trong : k×N Rn (2-40) k – hệ số điều kiện làm việc Kiểm tra độ võng chống : Độ võng phải thỏa mãn điều kiện sau : 5.q.L3 L < [∆] = ∆= 384.E J y 800 (2-41) Trong : L – chiều dài chống E – mô đun đàn hồi thép J y – mơ men qn tính theo trục y Kiểm tra chống theo điều kiện độ mãnh : λ= Trong : l0 < λgh = 120 rmin λ – độ mãnh l – chiều dài tính tốn chống (l = 0,5L ) λ gh – độ mãnh giới hạn r = r y (bán kính quán tính theo trục y) (2-42) -46- Kiểm tra chống theo điều kiện cường độ : N < [σ ] =21 kN/cm² ϕ ×F = σ (2-43) Trong : N – lực chống F – diện tích chống ϕ – hệ số uốn dọc : ϕ = 1,028 - 0,0000288.λ² - 0,0016.λ 2.2.2.6 (2−44) Kiểm tra ổn định kết cấu với tiết diện lựa chọn [1] Kiểm tra ổn định đẩy Theo lực đẩy Archimedes (2−45) W đn = V*γ n Với: V - thể tích vật thể chiếm chỗ nước; γ n - trọng lượng riêng nước Thân cống có vật liệu cấu thành BTCT có trọng lượng riêng tổng hợp γ bt = 24,4 kN/m³ > 9,81 kN/m³ = γ n Nên kết cấu thân cống với vật liệu BTCT bị đẩy khơng thể xảy dạng kết cấu hở có cấu trúc đặc [2] Kiểm tra ổn định trượt Hệ số an toàn chống trượt tính theo cơng thức : K= tgϕ ∑ G + c A + E p ∑P+ E a K > [K] : Kết luận cơng trình ổn định trượt : ϕ - góc ma sát đất nền; (2−46) -47- ∑G - tổng lực theo phương đứng (trọng lượng thân, dàn van, cửa van, cầu giao thông, nước thân cống, áp lực đẩy nổi, áp lực thấm, lớp lót, ); c - lực dính đất nền; A - diện tích mặt tiếp xúc với đất nền; ∑P - tổng lực theo phương ngang chủ yếu áp lực nước chênh lệch trước sau cửa van trình vận hành; E p - áp lực đất bị động; = Ep ϕ  γ h tg  450 +  2  (2−47) E a - áp lực đất chủ động; = Ea ϕ  γ h tg  450 −  2  (2−48) [K] - hệ số ổn định tra theo cấp cơng trình [3] Kiểm tra ổn định lật Hệ số an tồn chống lật tính theo cơng thức : Kl = ∑M ∑M cl (2−49) gl : M cl - mô men chống lật, chủ yếu trọng lượng thân, dàn van, cửa van, cầu giao thông, nước thân cống, áp lực đẩy nổi, áp lực thấm, lớp lót, ; M gl - mơ men gây lật, chủ yếu áp lực nước chênh lệch trước sau cửa van trình vận hành K l > [K l ] : Kết luận công trình ổn định lật [K l ] - hệ số ổn định tra theo cấp cơng trình -48- 2.2.2.7 Tính tốn khả chịu tải đất Tính ứng suất đáy móng thân cống : σ max, = ∑ G/ F (1 ± 6e o / L) Trong đó: (2-50) ∑G: tổng tải trọng thẳng đứng; F: diện tích đáy móng; L: chiều dài móng; e o : độ lệch tâm Sức chịu tải đất nền: Rtc = m(Abγ + Bhγ/ +Dctc) (2-51) Trong : m = 1.0 : hệ số điều kiện làm việc đất nền, A, B, D = f(ϕ) , A= 0, 25.π cot gϕ + ϕ − B= 1+ D= đó: π cot gϕ + ϕ − π cot gϕ cot gϕ + ϕ − (2-52) π π (2-53) π (2-54) γ - trọng lượng riêng đất từ đáy móng trở xuống phần nền, b - bề rộng móng, γ' - trọng lượng riêng đất từ đáy móng trở lên mặt đất, h - chiều sâu chơn móng, ctc - lực dính lớp đất đáy móng, ϕ - góc ma sát đất đáy móng, -49- Bảng 2-9 : Bảng tra hệ số A, B, D theo ϕ ϕ A B D ϕ A B D 0 0.015 0.03 0.045 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.205 0.23 1.06 1.12 1.185 1.25 1.32 1.39 1.47 1.55 1.64 1.73 1.835 1.94 3.14 3.23 3.32 3.415 3.51 3.61 3.71 3.82 3.93 4.05 4.17 4.295 4.42 13 0.26 0.29 0.325 0.36 0.395 0.43 0.47 0.51 0.61 0.72 0.84 0.98 2.055 2.17 2.3 2.43 2.575 2.72 2.89 3.06 3.44 3.87 4.37 4.93 4.555 4.69 4.845 5.155 5.31 5.485 5.66 6.04 6.45 6.9 7.4 10 11 12 14 15 16 17 18 19 20 22 24 26 28 Nếu σ tb > Rtc & σ max > 1.2 Rtc : Kết luận đủ khả chịu tải, không thỏa điều kiện đề xuất xử lý 2.2.2.8 Tính tốn xử lý cọc BTCT Theo TCXDVN 205-1998 ta tính sức chịu tải cọc đơn sau: [1] Sức chịu tải cọc theo vật liệu Sức chịu tải cọc làm BTCT xác định sau: Qvl = ϕ (Ra Fa + Rb Fb ) (2-55) Trong đó: Q vl _Sực chịu tải dọc trục theo cường độ vật liệu, R b _Cường độ chịu nén tính tốn cọc bê tơng, R a _Cường độ chịu nén tính tốn cốt thép dọc cọc bê tơng, F b _Diện tích ngang cọc bê tơng, F a _Diện tích tiết diện cốt thép dọc cọc bê tông, ϕ - Hệ số uốn dọc cọc, phụ thuộc độ mãnh cọc, [2] Sức chịu tải cọc theo tiêu lý đất - Sức chịu tải cho phép cọc -50- Q a cl=Q u /k tc Với : Q u =Q s +Q a (2-56) k tc - hệ số an toàn; k tc =1,4, Q u - Sức chịu tải cực hạn cọc, + Do ma sát bên: Q s =u∑m f f si l i (2-57) + Tại mũi cọc: (2-58) Q a =mR q P A p : q p f s - cường độ chịu tải mũi mặt bên cọc, m - hệ số điều kiện làm việc cọc đất, m=1, m R , m f - hệ số điều kiện làm việc đất mũi cọc mặt bên cọc có kể đến ảnh hưởng phương pháp hạ cọc đến sức chống tính tốn đất, m R =1,0; m f =1,0 , u - chu vi tiết diện ngang cọc, A p - diện tích tiết diện mũi cọc, f si - ma sát bên lớp đất thứ i, l i - chiều dài lớp đất thứ i chiều dài tính tốn cọc Bảng 2-10 : Cường độ tiêu chuẩn đất mũi cọc q p -51- Bảng 2-11 : Cường độ tiêu chuẩn lớp đất mặt bên cọc f i [3] Sức chịu tải cọc theo tiêu cường độ đất - Sức chịu tải cho phép cọc: Q a =Q s /FS s +Q p /FS p : (2-59) -52- FS s - hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, FS p - hệ số an toàn cho sức chống mũi cọc, - Sức chịu tải cực hạn cọc + Do ma sát bên Q s =A s f s (2-60) + Tại mũi cọc Q p =A p f p (2-61) A s - tổng diện tích mặt bên có kể đến tính tốn, A p - diện tích tiết diện mũi cọc, f s - ma sát bên tác dụng lên cọc, f s =c a +σ' h tanϕ a (2-62) σ’ h =σ’ v k s =σ’ v (1-sinϕ) (2-63) c a - lực dính thân cọc đất; cọc đóng BTCT c a =c, σ' h - ứng suất hữu hiệu đất theo phương vng góc với mặt bên, ϕ a - góc ma sát cọc đất nền, cọc BTCT: ϕ a =ϕ, q p - cường độ chịu tải đất mũi cọc, q p =cN c +σ' vp N q +γd p N γ (2- 64) c - lực dính đất, σ' vp - ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng độ sau mũi cọc trọng lượng thân đất, d p - chu vi cọc, N c , N q , Nγ - hệ số sức chịu tải, phụ thuộc vào ma sát đất, hình dạng mũi cọc phương pháp thi cơng cọc, γ - trọng lượng thể tích đất độ sâu mũi cọc Sức chịu tải cọc Q c = (Q vl , Q tc , Q a ) 2.2.2.9 Tính tốn nội lực cọc chuyển vị đầu cọc Phương pháp tính tốn cọc đơn chịu tải trọng ngang -53- + Tính toán phân bố tải trọng lên đầu cọc Tải trọng tính tốn cọc N nên xác định xem móng kết cấu khung chịu tải trọng đứng, ngang mô men uốn Tải trọng dọc trục tác dụng lên cọc nhóm gồm cọc thẳng đứng xác định theo công thức: P M y xmax M x ymax N max = ± ± n ∑ xi2 ∑ yi2 (2-65) đó: P- tải trọng thẳng đứng tính tốn tác dụng lên nhóm cọc, kN; n- tổng số cọc móng; M x , M y- Mơ men tính tốn ứng với trục x y mặt nhóm cọc tọa độ đáy đài cọc, kN.m; x i yi - toạ độ cọc thứ i, m; x y- toạ độ cọc mà tải trọng tác dụng lên cọc tính tốn, m Khi có cọc xiên tải trọng phân bố cho cọc theo cách giải hệ kết cấu khung Tải trọng ngang tác dụng lên cọc nhóm gồm cọc thẳng đứng có tiết diện ngang, phân bố lên cọc nhóm Hình 2-7 : Sơ đồ toán -54- 2.2.2.10 Các phương pháp tính hệ số [1] Phương pháp tra bảng a Theo K.X Zavriev Bảng 2-12 : Bảng tra hệ số theo K.X Zavriev Tên đất k/z (t/m3) Sét sét pha cát dẻo chảy; bùn 100-200 Sét pha cát, cát pha sét sét dẻo mềm; cát bụi rời 200-400 Sét pha cát; cát pha sét sét dẻo cứng; cát nhỏ 400-600 trung bình Sét pha cát; cát pha sét sét cứng cát thô 600-1000 Cát lẫn sỏi; đất lớn 1000-2000 Trong bảng tra này, z (m) độ sâu lớp đất b Theo J.E.Bowles Bảng 2-13 : Bảng tra k h theo J.E.Bowles dùng cho móng cọc Tên đất k (MN/m3) Sét; cát chặt 220-400 Cát thô chặt vừa 157-300 Cát trung 110-280 Cat mịn; cát bột 80-200 Sét cứng (ẩm) 60-220 Sét cứng (bão hoà) 30-110 Sét dẻo (ẩm) 39-140 Sét dẻo (bão hoà) 10-80 Bùn sét 2-40 -55- [2] Phương pháp tính theo cơng thức nền- móng Hình 2- : Sức kháng trước sức kháng bên cọc chịu lực ngang a Theo công thức Terzaghi: k s = 24(c.N c + γ.D.N q +0,4.γ.B.N γ ) (2-66) Trong đó: k s : hệ số c: lực dính đất γ: Trọng lượng riêng cuả đất phía điểm tính k s φ: góc ma sát đất D: chiều sâu tính k s B: bề rộng cọc Các giá trị N c ; N q ; N γ tra bảng theo φ b Theo công thức Vesic: Es 1,30 Es B k= 12 B E p I p (1 − µ ) Trong đó: k: hệ số đàn hồi B: Bề rộng cọc E p I p : Độ cứng chống uốn cọc (2-67) -56- µ: Hệ số pốt xơng đất Giá trị µ = 0,3 xem tương đối xác cho trường hợp E s : Mơ đun đàn hồi đất E s = 5.N (kg/cm2); N: Trị số SPT c Tính theo giá trị SPT: k s = 1,95.N (MN/m3) cho đất rời (2-68) k s = 1,04.N (MN/m3) cho đất dính (2-69) Trong đó: N: giá trị SPT trung bình d Tính theo mơ đun biến dạng nền: Hệ số mũi cọc theo phương đứng tính sau: - Cọc đứng: K v = α.E o D-3/4 (2-70) - Cọc khoan nhồi: K v = 0,2.α E o D-3/4 (2-71) Trong đó: K v : Hệ số mũi cọc theo phương đứng (kgf/cm3) α : Hệ số điều chỉnh mũi cọc α = D: Đường kính mũi cọc (cm) E o : Mô đun biến dạng (kgf/cm2) E o = 25.N; (N: Giá trị xuyên tiêu chuẩn) (2-72) Hệ số dọc thân cọc theo phương đứng tính sau: - Cọc đóng đất rời: k sv = 0,05.α.E o D-3/4 (2-73) - Cọc đóng đất dính: k sv = 0,1 α.E o D-3/4 (2-74) - Cọc khoan nhồi: k sv = 0,03.α.E o D-3/4 (2-75) k sv : hệ số thân cọc theo phương đứng (kgf/cm3) -57- Hệ số ngang thân cọc tính sau: k h = 0,2 α.E o D-3/4 (2-76) k h : Hệ số ngang thân cọc (kgf/cm3) e Tính theo Winkler: K = 40.(c.N c + 0.5γBN γ ) + 40γN q Z (2-77) đó: c: Lực dính đất (kN/m2) γ: Dung trọng đất (kN/m3) B: Bề rộng tính tốn (m) N c , N q , N γ : Hệ số phụ thuộc vào góc ma sát đất Hệ số cứng lò xo gắn vào cọc: K lxc = K B.L (2-78) Với : B : Chiều rộng cọc (m) L : Khoảng cách lò xo theo phương dọc cọc (m) Ks1 Nut K1=ks1*l1/2 Nut K2=ks1*l1/2+ks2*l2/2 Nut K3=ks2*l2/2+ks3*l3/2 Nut K4=ks3*l3/2 l1 Ks2 l2 Ks3 l3 Ks4 Hình 2-9 : Sơ đồ tính hệ số -58- [3] Phương pháp xấp xỉ phản lực Dùng phương pháp xấp xỉ phản lực nền, mô đun phản lực đặc trưng cho phản lực chuyển vị đất quanh cọc k h xác định theo công thức: kh = p y (2-79) Trong đó: p phản lực đất lên đơn vị chiều dài cọc dọc theo chiều dài cọc y chuyển vị tương ứng điểm Hình 2-10 : Quan hệ phản lực chuyển vị đất xung quanh cọc Theo Bowles (1997) xác định sức kháng cọc Trong trường hợp phản lực đất nhỏ nửa phản lực cực hạn đất, quan hệ p-y hiển thị đầy đủ mô đun cát tuyến Độ dốc đường thẳng hệ số phản lực ngang lên cọc k h , với trường hợp phản lực đất xét giá trị mô đun hàm số biến dạng Theo khuyến cáo Joseph E.bowles giá trị C lấy 40 nhỏ chuyển vị có thật thường xảy thực tế Ks tính theo cơng thức khơng xét đến hệ số an tồn -59- Theo Reese Matlock (1956) Hai tác giả thiết lập quan hệ phản lực chuyển vị p-y theo cơng thức bán kính nghiệm ứng với loại đất khác nhau: sét bão hòa nước, sét cứng, cát chặt, cát chặt… Từ giả thiết bản, tác giả đưa công thức xác định hệ số khác Mô đun phản lực chủ yếu trị số kinh nghiệm tự nhiên phụ thuộc số thông số như: chuyển vị, độ sâu, đường kính cọc, loại gia tải, tốc độ chất tải, số tải trọng, liên kết đầu cọc Phương pháp phân tích cọc chịu tải ngang dựa giả thiết trên, cụ thể giải phương trình vi phân đạo hàm riêng, biến chuyển vị cọc, thường sử dụng hai phương pháp sai phân hữu hạn phần tử hữu hạn Qua phân tích so sánh trình nghiên cứu, tư vấn thiết kế, kiến nghị phương pháp xấp xỉ phản lực p-y theo Reese Matlock (1956) dùng để phân tích cọc chịu tải ngang Xác định mô đun phản lực đứng Theo sơ đồ hình 2-11, mơ đun phản lực xác định: Hình 2-11 : Xác định modun phản lực Mơ hình phi tuyến: -60- ks = q δ (2-80) Mơ hình tuyến tính: ks = q X max (2-81) Để xác định ks phải thông qua thí nghiệm bàn nén trường nén p Theo Bowles: ks = qult ∆H (2-82) Trong đó: q ult : sức chịu tải cực hạn, xác định theo công thức Terzaghi q ult = (c.Nc.Sc +0.5 γ.Zc.Nγ Sγ + γ.Nq.Sq) (2-83) Với thí nghiệm ΔH = inch = 0.0254m – chuyển vị tính tốn qa = qult SF (2-84) S F - hệ số an tồn S F = Khi mơ đun phản lực đứng k s = C S F qa (2-85) C – Giá trị C = 40; c - Lực dính lớp đất đầu mũi cọc, (kN/m2); γ- dung trọng tự nhiên đất mũi cọc, kN/m3; Zc – Chiều sâu vị trí đặt mũi cọc (m); Sc=Sγ=Sq = - Hệ số, không đơn vị Nc; Nq; Nγ - thông số sức chịu tải tra từ góc ma sát đất Theo Reese Matlock (1956) Tương tự phản lực hướng ngang, phản lực đứng chuyển vị dọc trục, thiết lập thành quan hệ (đường cong) t-z, từ đường -61- cong lập trình máy tính điện tử để giải phương trình vi phân bậc đạo hàm riêng dùng phương pháp sai phân hữu hạn phần tử hữu hạn Ảnh hưởng nhóm cọc Trong thực tế thiết kế cơng trình chịu tải trọng ngang lớn, cọc thường sử dụng dạng hệ cọc (nhóm cọc), sử dụng riêng rẽ cọc đơn chịu lực Khi xác định sức chịu tải cọc móng xem cọc làm việc cọc đơn mà khơng xét đến ảnh hưởng nhóm cọc Điều nhiều dẫn đến sai số lớn Đối với móng cọc chống sai số khơng nhiều cọc ma sát sai số lớn Sự khác cọc đơn nhóm cọc làm việc là: + Sức chịu tải giới hạn cọc đơn bé sức chịu tải giới hạn cọc nằm nhóm cọc (có kích thước điều kiện địa chất) + Khi trị số tải trọng tác dụng lên cọc đơn cọc nhóm cọc độ lún nhóm cọc lớn độ lún cọc đơn + Hiệu ứng nhóm cọc chịu tải trọng đứng Để thấy rõ vấn đề này, phân tích trạng thái ứng suất đất cọc đơn nhóm cọc gây có trị số tải trọng P tác dụng lên cọc Lực P phân thành hai phần: lực ma sát xung quanh thân cọc (ứng suất tiếp tuyến) phản lực mũi cọc (ứng suất pháp tuyến) Với giả thiết lực ma sát phân bố xung quanh thân cọc phản lực phân bố tiết diện ngang cọc áp dụng lời giải R Minđlin -62- Đối với lực tập trung thẳng đứng nằm bán không gian đàn hồi ta trình bày trạng thái ứng suất đất nhóm cọc gây hình 2-12b Trên hình 2-12a vẽ đường đồng ứng suất σ z cọc đơn gây ra, hình 2-12b vẽ biểu đồ ứng suất cọc nhóm gây chiều sâu z biểu đồ σ z nhóm cọc gây a) Đối với cọc đơn b) Đối với nhóm cọc Hình 2-12 : Các đường đồng ứng suất Rõ ràng cọc gần ứng suất điểm trục cọc nhóm gây lớn nhiều so với ứng suất cọc đơn gây Vì độ lún nhóm cọc lớn độ lún cọc đơn Ngược lại khoảng cách cọc lớn chênh lệch giảm, khoảng cách đạt tới trị số định thực tế coi làm việc cọc đơn cọc nhóm cọc Kinh nghiệm cho thấy rằng, muốn thoả mãn điều kiện khoảng cách tối thiểu cọc cạnh phải lần đường kính hay cạnh cọc 2.3 Giải pháp tính tốn kết cấu thân cống hợp lý cho đất yếu 2.3.1 Giới thiệu phần mềm phân tích kết cấu SAP2000 SAP 2000 bước đột phá họ phần mềm SAP, mà theo CSI tuyên bố SAP 2000 công nghệ ngày cho tương lai (technology today for future) SAP 2000 tích hợp chức phân tích kết cấu phương pháp phần tử hữu hạn chức thiết kế kết cấu thành Ngồi khả phân tích tốn thường gặp kết cấu cơng trình, SAP 2000 -63- bổ sung thêm loại phần tử mẫu tính phân tích kết cấu phi tuyến Hình 2-13 : Phần mềm SAP 2000 Hình 2-14 : Thư viện mẫu số dạng kết cấu thông dụng -64- Giao diện SAP 2000 làm việc hoàn tồn mơi trường cửa sổ Windows Tồn q trình từ xây dựng mơ hình kết cấu, thực tính tốn biểu diễn kết qủa có giao diện đồ họa trực quan Thư viện mẫu (Template) cung cấp số dạng kết cấu thông dụng nhất, từ ta dễ dàng sửa đổi để có kết cấu mong muốn SAP2000 có khả tính tốn mạnh, hỗ trợ nhiều loại kết cấu làm việc nhiều trạng thái khác chịu tác động nhiều loại tải trọng Có thể áp dụng SAP2000 để giải kết cấu với cấu tạo khác như: hệ thanh, hệ vỏ, kết cấu đặc Các kết cấu làm việc trạng thái đặc biệt như: trạng thái ứng suất phẳng, biến dạng phẳng, đối xứng trục, biến dạng lớn Về vật liệu mơ tả vật liệu đẳng hướng, trực hướng, dị hướng hay vật liệu với tính chất phi tuyến Về mặt tải trọng tác dụng, SAP2000 hỗ trợ tốt với đa dạng thể loại là: tĩnh tải với loại lực, nhiệt độ, gối lún, dự ứng lực… ; hoạt tải với nhiều loại xe tiêu chuẩn, xe người dùng tự định nghĩa tác dụng nhiều phức tạp phù hợp với nhiều quy trình đặc biệt quy trình AASHTO tate Highway and Transportation Officials - (American Association of Hiệp hội Quan chức Giao thông Xa lộ Tiểu bang Mỹ); tải trọng động với nhiều dạng có phương pháp tính toán tiên tiến như: tải trọng thay đổi theo thời gian, phổ phản ứng… Kết tính tốn chương trình đầy đủ tin cậy Có thể xuất kết hình đồ họa, văn hay máy in, xuất kết dạng tập tin cho chương trình thiết kế sau tính tốn So với phiên trước, SAP2000 hoàn thiện tích hợp phần thiết kế mặt cắt thép bê tơng cốt thép vào chương trình giúp việc sử dụng thuận tiện, nhờ kết tính tốn kết cấu sử dụng phần thiết kế mặt cắt -65- Hình 2-15: Hệ SAP 2000 Hình 2-16 : Hệ SAP 2000 Bên cạnh ưu điểm vượt trội trên, chương trình có khiếm khuyết định tính tương thích hỗ trợ bàn toán chuyên biệt Những quy trình tính tốn sử dụng chương trình chủ yếu thích hợp với nước Âu Mỹ Tính tốn theo quy trình ta thực đòi hỏi người dùng phải nhiều thời gian 2.3.2 Đề xuất phạm vi áp dụng Trong phạm vi luận văn sử dụng phần mềm SAP2000 tính tốn tính tốn nội lực kết cấu từ ngoại lực tác dụng trường -66- hợp bất lợi q trình vận hành, sửa chữa, thi cơng, để từ lựa chọn mặt cắt ngang hợp lý trường hợp kể Từ kết tính tốn lựa chọn mặt cắt kết cấu ta kiểm tra cơng trình đề xuất biện pháp xử lý cọc vuông BTCT (đây biện pháp xử lý phổ biến ứng dụng rộng rãi với địa chất yếu) không đủ khả chịu tải kết cấu công trình tải trọng tác dụng bên xuống Nếu xét tất biện pháp xử lý nền có địa chất yếu phạm vi luận văn rộng Nên để giảm bớt khối lượng luận văn, ta giải kết cấu thân cống địa chất yếu xử lý biện pháp gia cố cọc vng BTCT Dùng phần mềm SAP2000 mơ hình hóa cho kết cấu thân cống làm việc đồng thời với hệ cọc xử lý Kết tính được, lấy mặt cắt kiểm tra cho giai đoạn thi cơng với tải trọng q trình thi công tác dụng vào kết cấu Kết mặt cắt kết cấu khơng đảm bảo chịu lực dùng hệ chống với cách lựa chọn bố trí hợp lý cho kết nội lực tính gần với kết tính tốn trường hợp khai thác vận hành bất lợi Từ nội lực chống tính tính tốn lựa chọn tiết diện chống Mặt cắt kết cấu thân cống hợp lý tính tốn mặt cắt tính tốn trường hợp khai thác vận hành, sửa chữa bất lợi có nội lực lớn Vì số tải trọng xảy q trình thi cơng (đặc biệt tải trọng xe bánh xích thao tác thi cơng hai bên mang cống) nên tính cho tất trường hợp kể trường hợp thi cơng mặt cắt kết cấu lựa chọn lớn không tiết kiệm cho nhà đầu tư -67- Kết luận chương Qua phân tích ưu nhược điểm cống lộ thiên bê tông cốt thép xây dựng đất yếu xử lý hệ cọc bê tông, kết hợp làm cầu giao thông, kinh nghiệm xây dựng cống loại tỉnh Bến Tre cho thấy cống lộ thiên truyền thống thích hợp Trong luận văn chọn kết cấu cống lộ thiên truyền thống sử dụng phần mềm SAP2000 phân tích ứng suất biến dạng cống theo tốn khơng gian với mơ hình khác nhau, dùng phần tử khối, dùng phần tử vỏ kết hợp phần tử khối với phần tử vỏ để có kết tính tốn sát với chịu lực thực tế cống -68- CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN KẾT CẤU CỐNG CẦU VÁN – HUYỆN BÌNH ĐẠI – TỈNH BẾN TRE 3.1 Giới thiệu cơng trình 3.1.1 Quy mơ cơng trình Cấp cơng trình : IV Thân cống: − Kiểu lộ thiên bê tông cốt thép M300 − Cửa van tự động đóng mở chiều, cao độ đỉnh cửa van ∇ (+ 3,0 m), kiểu chữ thép phủ kẽm Có phai sửa chữa & phòng cố thép phủ kẽm − Trên cống có cầu giao thơng tiêu chuẩn tải trọng H13 BTCT M300 Cao trình đáy dầm cầu giao thông ∇+5,0m, chiều rộng mặt cầu B =5,0 m − Cao trình ngưỡng cống ∇ (- 3,0 m) − Dàn để nâng hạ cửa thả phai BTCT M300 có bố trí cầu trục đóng mở động điện thủ công − Xử lý phần thân cống cọc BTCT M300 - Kích thước (35x35)cm − Sân tiêu thân cống nối với khớp nối PVC 3.1.2 Số liệu tính tốn Khẩu độ cống dựa tài liệu địa hình, khí tượng thủy văn tính tốn mơ hình thủy lực với tốn dùng nước ứng với nhiệm vụ cơng trình đề để định Tương ứng với độ đề nhu cầu dùng nước có số liệu mực nước sau: -69- Bảng - : Các trường hợp sử dụng nước q trình vận hành Stt Bài tốn dùng nước B Zđáy Hđồng Hsông Hđ-Hs Q (m) (m) (m) (m) (m) (m³/s) Lấy nước 5,0 -3,0 1,46 1,61 0,15 Đóng cống giữ nước 5,0 -3,0 0,92 -1,87 2,79 Mở cống tiêu nước 5,0 -3,0 0,06 -0,17 0,23 Tiêu mưa, ngăn triều 5,0 -3,0 -0,70 1,40 2,10 42,1 31,50 Kết tính tốn để phục vụ cho công tác vận hành đạt hiệu cao -70- Bảng 3-2 : Số liệu địa chất cống Cầu Ván - huyện Bình Đại - tỉnh Bến Tre Độ sâu Thành phần cỡ hạt % lấy mẫu (m) Bụi Sét Từ - đến Độ Giới hạn Atterberg Giới hạn Cát Chỉ số Độ ẩm Dung trọng Nhỏ Lớn Mịn Nhỏ Vừa Chảy Dẻo dẻo sệt TN TN khô 1,75R ck = 1,75×1500 = 2625kN/m2 với bê tơng M300, cần kiểm tra nứt có xét tới có mặt cốt thép tường bên Vị trí phần tử 458 định vị (hình 3-27) -92- 2) Trường hợp tính tốn đắp đê quai sửa chữa giai đoạn vận hành P P P P P P 2 MNN P MNN P c c P q n P b P b P q n Hình 3-28 : Sơ đồ lực tính tốn đắp đê quai sửa chữa cống Trường hợp đắp đê quai sửa chữa cống: Kết tính toán với hỗ trợ phần mềm chuyên dụng tính kết cấu SAP2000 với tổ hợp lực : TH3 = 1,2.(ALD + ALNn) + DV+ CGT + 1,05.DEAD TH3* = ALD + ALNn + DV + CGT + DEAD Tổ hợp tải trọng TH3 sử dụng để tính toán cống cường độ (trạng thái giới hạn 1) tổ hợp tải trọng TH3* sử dụng để tính tốn cống nứt biến dạng (trạng thái giới hạn 2) Cho chạy chương trình hiển thị kết tính tốn Nội lực thân cống - Phổ mầu mômen uốn M22 đáy tường bên ứng với tổ hợp tải trọng TH3 cho (hình 3-29) bảng 3-12 Từ bảng cho thấy mômen uốn M22 lớn nút 62 phần tử 403 có giá trị M22= -477,02 kNm/m lực dọc tương ứng F22= -203,96kN/m, M11= -169,77kNm/m lực dọc tương ứng F11=803,60kN/m Phần tử 403 định vị (hình 3-29) 403 Hình 3-29 : Phổ mầu mơmen M22 đáy tường bên cống TH3 -93- Bảng 3-12 :Nội lực số phần tử đáy tường bên cống TH3 Area Text 403 412 730 1118 1173 Joint Text 62 3035 512 1315 561 TABLE: Element Forces - Area Shells OutputCase F11 F22 F12 M11 M22 M12 Text KN/m KN/m KN/m KN-m/m KN-m/m KN-m/m TH3 803.60 40.04 -233.96 -169.77 -477.02 -19.26 TH3 -161.92 -730.94 210.51 -61.36 -464.82 13.67 TH3 515.48 -327.38 -54.19 -89.87 -365.57 -12.12 TH3 257.20 -61.05 16.84 -70.69 11.38 -2.16 TH3 -84.47 -354.93 71.50 -74.25 -391.43 15.80 Nội lực cọc a) b) c) Hình 3-30 : Biểu đồ nội lực cọc Nội lực cọc tổ hợp tải trọng TH3 cho (hình 3-30), mơmen uốn M3, lực dọc P lực cắt V2 hình 3-30a, b c Từ (hình 3-30) cho thấy cọc có mơmen uốn lớn M3 = 21,56kNm phần tử lực dọc tương ứng P = -352,324kN hàng cọc cống Chuyển vị thân cống Chuyển vị thân cống hợp tải trọng TH3* cho (hình 3-30) bảng (3-13) từ hình bảng cho thấy chuyển vị ngang lớn nút -94- 230 có U1=0,0143m nút 230 chuyển vị đứng lớn nút 262 có U3=0,143m Hình 3-31 : Phổ mầu chuyển vị cống TH3* Bảng 3-13 :Chuyển vị thân cống tổ hợp tải trọng TH3* Joint Text 230 262 OutputCase CaseType Text Text TH3* Combination TH3* Combination TABLE: Joint Displacements U1 U2 U3 R1 R2 R3 m m m Radians Radians Radians 0.014320612 5.70E-03 -0.122606237 -1.01E-03 1.73E-03 3.27E-05 1.42E-02 7.34E-03 -0.143354971 -1.13E-03 1.65E-03 1.27E-04 Ứng suất thân cống 412 Hình 3-32 : Phổ mầu ứng suất S22 tường bên TH3* Bảng 3-14 : Ứng suất đáy tường bên tổ hợp tải trọng TH3* Area Text 403 412 458 730 1118 1173 Joint Text 62 561 27 512 23 561 TABLE: Element Stresses - Area Shells OutputCase S11Top S22Top S12Top S11Bot Text KN/m2 KN/m2 KN/m2 KN/m2 TH3* 2630.36 4828.84 -74.65 -714.57 TH3* 876.93 4423.85 111.34 -1002.75 TH3* 1960.99 4285.87 255.99 -633.49 TH3* 1566.39 3335.38 81.44 -338.69 TH3* 1019.40 2.93 21.11 44.78 TH3* 788.89 3641.24 -142.91 -965.35 S22Bot KN/m2 -4760.77 -5024.61 -4428.22 -4091.88 185.27 -4499.25 S12Bot KN/m2 -458.38 465.40 73.79 -203.59 32.15 334.97 -95- Ứng suất đáy tổ hợp tải trọng TH3* cho (hình 3-32) bảng (3-14), từ bảng cho thấy ứng suất pháp kéo S22 lớn ứng suất pháp S11 (S22 có phương theo phương cạnh ngắn, cịn S11 có phương theo phương dịng chảy) Từ bảng (3-14) cho thấy ứng suất S22 lớn nút 561 mặt phần tử 412 có S22Bot = 5024,61kN/m2 > 1,75 R ck = 1,75×1500 = 2625kN/m2 với bê tơng M300, cần kiểm tra nứt có xét tới có mặt cốt thép Vị trí phần tử 412 định vị (hình 3-32) (ở góc phải phía đáy) 3) Các trường hợp tính tốn giai đoạn thi công Khi thi công xong phần cọc xử lý nền, kết cấu đáy, kết cấu tường bên, đắp đất mang cống có xe xích di chuyển mang cống: Ở trường hợp yếu tố bất lợi ảnh hưởng đến tường bên đáy cống lực tác dụng lớn P'2 P'2 P'2 q P'2 MNN Pc MNN Pc P qn Pb q P Pb qn Hình 3-33 – Sơ đồ lực tính tốn giai đoạn thi công Các tải trọng tác dụng vào cống giai đoạn vận hành gồm: - Áp lực đất tác dụng vào tường bên tính tốn theo công thức Răngkin sử dụng công thức (2-9) đến (2-12) tính kết sau: Hình 3-34 : Sơ đồ áp lực đất (ALD1) -96- Hình 3-35 : Sơ đồ áp lực đất (ALD2) - Cường độ áp lực nước ngầm áp dụng cơng thức (2-13): Hình 3-36 : Sơ đồ áp lực nước ngầm (ALNn) - Lực cầu giao thông truyền xuống tường bên: P' = 406,59 (kN) Hình 3-37 : Sơ đồ lực cầu giao thơng (CGT1) Tính tốn nội lực chuyển vị cống với hỗ trợ phần mềm chuyên dụng tính kết cấu SAP2000 với tổ hợp lực: TH4 = 1,2.ALD1 + CGT1 + 1,05.DEAD TH4* = 1,2.(ALD2 + ALNn) + CGT1 + 1,05.DEAD đó: ALD1 - áp lực đất chưa có nước ngầm ALD2 - áp lực đất có nước ngầm -97- ALNn - áp lực nước ngầm CGT1 - lực cầu giao thơng truyền xuống mặt tường bên (chỉ có trọng lượng thân cầu khơng có hoạt tải xe H13) Cho chạy chương trình hiển thị kết tính tốn Nội lực thân cống - Phổ mầu mômen uốn M22 đáy tường bên ứng với tổ hợp tải trọng TH4 cho (hình 3-38) bảng 3-15 Từ bảng cho thấy mômen uốn M22 lớn nút 62 phần tử 403 có giá trị M22= -834,24 kNm/m lực dọc tương ứng F22= 124,23kN/m, M11= -301,89kNm/m lực dọc tương ứng F11=1316,75kN/m Phần tử 403 định vị (hình 3-29) Hình 3-38 : Phổ mầu mơmen M22 đáy tường bên cống TH4 Bảng 3-15 :Nội lực số phần tử đáy tường bên cống TH4 Area Text 403 412 458 709 718 1173 1902 Joint OutputCase Text Text 62 TH4 3035 TH4 27 TH4 690 TH4 280 TH4 561 TH4 1630 TH4 TABLE: Element Forces - Area Shells F22 F12 M11 M22 F11 KN/m KN/m KN-m/m KN-m/m KN/m 124.33 -453.74 -301.89 -834.24 1316.75 -220.78 -647.82 248.74 -87.81 -696.69 1105.68 26.18 355.62 -237.83 -737.43 -60.32 -1536.70 -324.70 -172.27 -664.66 644.92 -336.25 -21.89 -128.50 -569.72 -174.93 -483.78 87.87 -100.27 -601.55 644.92 -336.25 21.89 -128.50 -569.72 M12 KN-m/m -22.89 8.67 -19.53 11.48 -11.38 7.34 11.38 Nội lực cọc Nội lực cọc tổ hợp tải trọng TH4 cho (hình 3-39), mômen uốn M3, lực dọc P lực cắt V2 hình 3-39a, b c Từ (hình 3-39) cho thấy cọc có mơmen uốn lớn M3 = 25,07kNm phần tử lực dọc tương ứng P = -325,24kN hàng cọc cống -98- a) b) c) Hình 3-39 : Biểu đồ nội lực cọc - Phổ mầu mômen uốn M22 đáy tường bên ứng với tổ hợp tải trọng TH4* cho (hình 3-40) bảng 3-16 Từ bảng cho thấy mômen uốn M22 lớn nút 62 phần tử 403 có giá trị M22= -864,75 kNm/m lực dọc tương ứng F22= 131,26kN/m, M11= -314,92kNm/m lực dọc tương ứng F11=1366,73kN/m Phần tử 403 định vị (hình 329) Hình 3-40 : Phổ mầu mơmen M22 đáy tường bên cống TH4* -99- Bảng 3-16 :Nội lực số phần tử đáy tường bên cống TH4* Area Text 403 412 458 709 718 1173 1902 Joint Text 62 3035 27 690 280 561 1630 TABLE: Element Forces - Area Shells OutputCase F11 F22 F12 M11 M22 M12 Text KN/m KN/m KN/m KN-m/m KN-m/m KN-m/m TH4* 1366.73 131.26 -471.16 -314.92 -864.75 -25.16 TH4* -224.87 -647.33 253.62 -92.18 -724.10 7.14 TH4* 1152.11 30.33 370.99 -247.35 -763.32 -19.67 TH4* -65.50 -1603.97 -340.42 -178.02 -690.16 11.22 TH4* 673.07 -354.87 -21.48 -133.06 -590.05 -11.55 TH4* -184.36 -512.95 88.23 -102.81 -625.44 5.90 TH4* 673.07 -354.87 21.48 -133.06 -590.05 11.55 Nội lực cọc Nội lực cọc tổ hợp tải trọng TH4* cho (hình 3-41), mơmen uốn M3, lực dọc P lực cắt V2 hình 3-41a, b c Từ (hình 3-30) cho thấy cọc có mơmen uốn lớn M3 = 25,13kNm phần tử lực dọc tương ứng P = -325,08 kN hàng cọc cống a) b) c) Hình 3-41 : Biểu đồ nội lực cọc -100- Nhận xét : Mô men theo phương dọc theo tim cống phát sinh lớn khoảng đoạn chuyển tiếp cao độ đáy, với trụ biên nằm đoạn chân trụ biên, cịn với đáy nằm hai cọc biên Dựa vào phổ mơ men ta xem xét bố trí thép cho hợp lý kinh tế Mô men theo phương vng góc tim cống phát sinh lớn vị trí chuyển tiếp cao độ đáy cuối thân cống (phía sơng), với trụ biên nằm đoạn chân trụ biên, cịn với đáy nằm sát hai bên trụ biên ta chọn vị trí theo thứ tự từ phía đồng phía sơng để tính tốn kết cấu Kết tính thể bảng 3-16 Từ kết tính tốn bảng 3-16, ta thấy TH4 tính tốn giá trị mơ men q lớn nên tiết diện tính lớn nhiều so với TH1, TH2, TH3 Nguyên nhân tải trọng xe thi công thao tác mang cống gây Xe thi công làm việc gia đoạn thi công tải trọng khơng cịn tác động giai đoạn vận hành Để tiết diện kinh tế nên đề xuất q trình thi cơng dùng hệ chống để giảm bớt nội lực Việc bố trí chống thực cho mô men sinh trường hợp thi công gần mô men sinh trình vận hành, sửa chữa Bài tốn thi cơng dùng hệ chống trụ biên: P' P' P' q 1.00 1.50 MNN P c P q n P b P' THANH CH? NG THANH CH? NG P q MNN P c P b q n Hình 3-42 – Sơ đồ lực tính tốn giai đoạn thi cơng dùng hệ chống -101- Tính tốn nội lực chuyển vị cống với hỗ trợ phần mềm chuyên dụng tính kết cấu SAP2000 với tổ hợp lực: TH5 = 1,2.ALD1 + CGT1 + 1,05.DEAD TH5* = 1,2.(ALD2 + ALNn) + CGT1 + 1,05.DEAD Nội lực thân cống 413 Hình 3-43 : Phổ mầu mơmen M22 đáy tường bên cống TH5 - Phổ mầu mômen uốn M22 đáy tường bên ứng với tổ hợp tải trọng TH5 cho (hình 3-43) bảng 3-17 Từ bảng cho thấy mômen uốn M22 lớn nút 160 phần tử 415 có giá trị M22= 249,62 kNm/m lực dọc tương ứng F22= -433,08kN/m, M11= -1,06 kNm/m lực dọc tương ứng F11=-73,24kN/m Phần tử 415 định vị (hình 3-43) Bảng 3-17 :Nội lực số phần tử đáy tường bên cống TH5 Area Text 415 458 718 1176 1181 Joint Text 160 27 280 1354 1328 TABLE: Element Forces - Area Shells OutputCase F11 F22 F12 M11 M22 M12 Text KN/m KN/m KN/m KN-m/m KN-m/m KN-m/m TH5 -73.24 -433.08 -207.54 -1.06 -249.62 12.52 TH5 168.24 -54.35 13.35 -48.96 -149.92 7.44 TH5 49.20 -108.61 -30.35 -23.82 -108.81 1.99 TH5 46.82 -72.43 52.58 -16.22 -199.96 41.34 TH5 -3.94 -266.88 -0.20 34.19 115.93 -1.74 Nội lực cọc Nội lực cọc tổ hợp tải trọng TH5 cho (hình 3-44), mơmen uốn M3, lực dọc P lực cắt V2 hình 3-44a, b c Từ -102- (hình 3-44) cho thấy cọc có mômen uốn lớn M3 = 24,12kNm phần tử lực dọc tương ứng P = -329,11kN hàng cọc cống a) b) c) Hình 3-44 : Biểu đồ nội lực cọc Hình 3-45 : Phổ mầu mơmen M22 đáy tường bên cống TH5* - Phổ mầu mômen uốn M22 đáy tường bên ứng với tổ hợp tải trọng TH5 cho (hình 3-45) bảng 3-18 Từ bảng cho thấy mômen uốn M22 lớn nút 160 phần tử 415 có giá trị M22= -254,72 kNm/m lực dọc tương ứng F22= -427,62kN/m, M11= -1,12kNm/m lực dọc tương ứng F11=-70,59kN/m Phần tử 403 định vị (hình 3-29) -103- Bảng 3-18 :Nội lực số phần tử đáy tường bên cống TH5* Area Joint Text Text 415 160 458 27 718 280 1176 1354 1181 1328 TABLE: Element Forces - Area Shells OutputCase F11 F22 F12 M11 M22 M12 Text KN/m KN/m KN/m KN-m/m KN-m/m KN-m/m TH5* -70.59 -427.62 -207.14 -1.12 -254.72 11.27 TH5* 179.15 -53.28 15.59 -51.40 -153.73 8.35 TH5* 54.66 -118.88 -30.47 -24.48 -111.86 2.40 TH5* 46.01 -95.86 50.91 -16.36 -205.01 40.64 TH5* -3.96 -286.72 -0.18 34.11 111.58 -1.78 Nội lực cọc Nội lực cọc tổ hợp tải trọng TH3 cho (hình 3-46), mơmen uốn M3, lực dọc P lực cắt V2 hình 3-46a, b c Từ (hình 3-46) cho thấy cọc có mơmen uốn lớn M3 = 24,12kNm phần tử lực dọc tương ứng P = -329,08kN hàng cọc cống a) b) c) Hình 3-46 : Biểu đồ nội lực cọc 3.2.3.3 Kiểm tra phù hợp tiết diện lựa chọn với nội lực tính tốn kết cấu thân cống -104- Bảng 3-19 : Bảng kiểm tra phù hợp tiết diện lựa chọn với nội lực tính tốn kết cấu thân cống n h0 an M b h a Fat d Fac µ MC Kết luận (thanh ξ (kN.m) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm²) (mm) (cm²) (%) (mm) ) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) TH1: Trường hợp vận hành đóng cửa trữ nước 427.2 100 70 65 0.0939 25.54 10 20 31.42 0.48% 0.136 OK TH2 : Trường hợp vận hành đóng cửa ngăn triều 315.7 100 70 65 0.0684 18.62 10 20 31.42 0.48% 0.095 OK TH3 : Trường hợp đắp đê quai sửa chữa cống 477 100 70 65 0.0999 28.61 10 20 31.42 0.48% 0.149 OK TH4 : Trường hợp thi công 864.8 100 90 85 0.1062 39.79 10 25 49.09 0.58% 0.147 OK TH5 : Trường hợp thi cơng có sử dụng hệ chống 249.6 100 70 65 0.0509 14.60 10 20 31.42 0.48% 0.072 OK Nhận xét: Nếu tính theo cách truyền thống bề dày đáy chân tường bên 90cm, cốt thép bố trí chân tường bên mép đáy 10Þ25 Nếu tính theo cách luận văn xây dựng (dùng hệ chống trình thi cơng) bề đày đáy chân tường bên 70cm, cốt thép bố trí mép đáy chân tường bên 10Þ20, giá thành giãm -10,166,716 đồng/md thân cống (tính tốn theo đơn giá tỉnh Bến Tre, tháng 12/2014 - có phụ lục tính tốn kèm theo) -105- Chú thích bảng 3-19: (1) : mặt cắt vị trí mơ men phát sinh lớn (2) : mơ men lớn mặt cắt tính tốn theo kết tính tốn (3) : bề rộng tiết diện tính tốn (b = 100cm) (4) : chiều cao tiết diện tính tốn (sơ lựa chọn) (5) : chiều dày lớp bê tông bảo vệ (phụ thuộc môi trường tiếp xúc kết cấu) (6) = (4) - (5) : chiều cao tính tốn tiết diện (7) : chiều cao tương đối vùng nén tính theo cơng thức (2-23) (8) : diện tích mặt cắt cốt thép tính tốn tính theo cơng thức (2-25) (9) : số lượng thép dải có bề rộng b = 100 cm (10) : đường kích cốt thép lựa chọn (11) : diện tích mặt cắt cốt thép chọn thỏa mãn công thức (2-28) (12) : hàm lượng cốt thép tính theo cơng thức (2-26) (13) : bề rộng nứt thẳng góc tính theo cơng thức (2-37) (14) : kết luận dựa vào so sánh bề rộng khe nứt thẳng góc bề rộng giới hạn khe nứt kết hợp với thõa mãn công thức (2-28) 3.2.3.3 Kiểm tra khả chịu cắt kết cấu Việc kiểm tra khả chịu cắt kết cấu theo công thức (2-29) Bảng 3-20 : Bảng kết kiểm tra khả chịu cắt kết cấu b (cm) 100 Kết luận Rk Rn h0 K1 mb4 kn nc mb3 2 (cm) (kG/cm ) (kG/cm ) 65 0.8 0.9 10 1.15 1.15 130 K1.mb4.Rk.b.h0= 242938 46800 kn.nc.Q= 35765 0.25.mb3.Rn.b.h0= Bê tông đảm bảo chịu lực cắt nên khơng cần bố trí cốt thép ngang -106- 3.2.3.4 Kiểm tra nứt kết cấu Việc kiểm tra nứt kết cấu theo công thức (2-30) Bảng 3-21 : Bảng kết kiểm tra nứt kết cấu b (cm) h0 (cm) 100 65 Kết luận: Rk tc Jqđ Wqđ Fa xn Mc Mn (kG/cm2 (cm2) (cm) (cm4) (cm3) (T.m) (T.m) ) 1,75 15,00 31,42 35,13 2886481 82788 42,20 21,73 Kết cấu bị nứt, cần kiểm tra bề rộng khe nứt γ1 3.2.3.5 Tính tốn chọn kích thước chống Trong trường hợp sử dụng chống trụ biên thi công đắp đất thao tác xe bánh xích mang cống giai đoạn thi cơng Lựa chọn chống : chọn chống thép loại có cường độ tính tốn R n = 2100 kg/cm² = 21 kN/cm² Lực chống : N max =159,952 kN Hình 3-47 : Lực chống lớn phía hạ lưu Tiết diện chống tính theo cơng thức (2-41): F= 1,1×159,952 = 8,38 cm² 21 -107- Chọn chống có tiết diện cắt ngang [20a với đặc trưng hình học sau: - Diện tích mặt cắt ngang : F = 25,2 cm² - Trọng lượng đơn vị : q = 19,8 kG/m - Mô đun dàn hồi vật liệu : E = 2,1.105 Mpa - Mơ men qn tính (y-y) : J y = 139 cm4 - Bán kính quán tính (y-y) : r y = 2,35 cm Kiểm tra độ võng chống : Độ võng phải thỏa mãn điều kiện công thức (2-42) : ∆= 5.19,8.(5,5.100)3 5,5.103 =1,469 mm < = 6,875 mm ∆ = [ ] 384.210000.10−1.139 800 Kết luận : Thanh chống đảm bảo điệu kiện độ võng Kiểm tra chống theo điều kiện độ mãnh : Độ mãnh phải thỏa mãn điều kiện công thức (2-43) : = λ 0,5.5,5.102 120 = 117, 02 < λ= gh 2,35 Kết luận : Thanh chống đảm bảo điệu kiện độ mãnh Kiểm tra chống theo điều kiện cường độ : Cường độ phải thỏa mãn điều kiện công thức (2-44) : = σ 159,952 = 14, 22 < [σ ] =21 kN/cm² 0, 446 × 25, Thanh chống chọn phù hợp đảm bảo khả chống giai đoạn thi công 3.2.3.6 Kiểm tra ổn định kết cấu [1] Kiểm tra ổn định trượt Khi kiểm tra ổn định trượt ta xét cho hai trường hợp bất lợi chênh lệch mực nước trước sau cửa van cao, vận hành đóng cửa trữ nước vận hành đóng cửa ngăn triều -108- Hệ số an tồn chống trượt tính theo cơng thức (2−46) : Khi vận hành đóng cửa trữ nước: cống có xu hướng trượt phía sơng, bỏ qua ảnh hưởng áp lực đất chủ động áp lực đất bị động: K= tg (3,008)0 * 7721,10 + 5,8* 7,5*17 = 2,29 > 1,15 = [K] 500,53 Khi vận hành đóng cửa ngăn triều: cống có xu hướng trượt phía đồng, bỏ qua ảnh hưởng áp lực đất chủ động áp lực đất bị động: K= tg (3,0080 ) * 6148,96 + 5,8* 7,5*17 = 2,26 > 1,15 = [K] 470, 22 Kết luận : cống ổn định trượt chưa xử lý [2] Kiểm tra ổn định lật Khi kiểm tra ổn định lật ta xét cho hai trường hợp bất lợi chênh lệch mực nước trước sau cửa van cao, vận hành đóng cửa trữ nước vận hành đóng cửa ngăn triều Hệ số an tồn chống lật tính theo cơng thức (2-49): Khi vận hành đóng cửa trữ nước: cống có xu hướng lật phía sơng vị trí góc đáy phía sơng: Kl = 106502,09 = 2,52 > 1,15 = [K l ] 42297,91 Khi vận hành đóng cửa ngăn triều: cống có xu hướng lật phía đồng vị trí góc đáy phía đồng: Kl = 125719, 76 = 1,95 > 1,15 = [K l ] 64403,50 Kết luận : cống ổn định lật chưa xử lý [3] Kiểm tra sức chịu tải Tính ứng suất đáy móng: -109- Trường hợp : (giữ nước): TT HẠNG MỤC n I II III IV V VI VII VIII Tường cống Bản đáy cống Bê tơng lót Cửa van Giàn van Cầu GT Đất chân b.đáy cống Áp lực nước Trọng lượng nước phía sơng (P Trọng lượng nước phía đồng (P Áp lực nước phía sơng (P3) Áp lực nước phía đồng (P4) Áp lực đẩy (Wđn) 1.05 1.05 1.05 1.05 1.00 1.00 1.10 Áp lực thấm (Wth ) Tổng cộng 1.20 F (m2) 127.50 Độ lệch tâm e 0.46 TT HẠNG MỤC n I II III IV V VI VII VIII Tường cống Bản đáy cống Bê tơng lót Cửa van Giàn van Cầu GT Đất chân b.đáy cống Áp lực nước Trọng lượng nước phía sơng (P Trọng lượng nước phía đồng (P Áp lực nước phía sơng (P3) Áp lực nước phía đồng (P4) Áp lực đẩy (Wđn) 1.05 1.05 1.05 1.05 1.00 1.00 1.10 Áp lực thấm (Wth ) Tổng cộng F (m2) 127.50 MOMEN (T.m) 621.59 181.79 0.00 -370.44 -1725.37 5503.68 0.00 -2900.86 601.02 -100.49 - 3.70 -5.23 2.34 3.27 0.39 4627.30 -8816.58 1406.38 -328.60 -1131.33 -1744.83 7721.10 500.53 -2.07 3611.80 3580.23 1250.62 1685.77 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 Trường hợp (ngăn triều): TAY ĐÒN (m) 0.18 0.07 0.00 -1.80 -2.35 2.80 0.00 LỰC ĐỨNG LỰC NGANG (T) (T) 3453.29 2597.06 334.98 205.80 734.20 1965.60 139.46 - σmax (kN/m²) 70.47 σtb (kN/m²) 60.56 LỰC ĐỨNG LỰC NGANG (T) (T) 3453.29 2597.06 334.98 205.80 734.20 1965.60 139.46 - 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 Độ lệch tâm e 1.47 σmin (kN/m²) 50.65 TAY ĐÒN (m) 0.18 0.07 0.00 -1.80 -2.35 2.80 0.00 MOMEN (T.m) 621.59 181.79 0.00 -370.44 -1725.37 5503.68 0.00 -6147.26 729.47 -259.25 - 3.10 -5.66 3.44 2.73 -0.20 9544.89 -6226.81 2509.38 -707.76 1229.45 -1313.31 6148.96 470.22 1.15 -1510.31 9050.10 3079.00 1100.14 σmax (kN/m²) 73.28 σtb (kN/m²) 48.23 σmin (kN/m²) 23.17 -110- Trường hợp :Thi công & sửa chữa HẠNG MỤC TT I II III IV V VI VII Tường cống Bản đáy cống Bê tông lót Cửa van Giàn van Cầu GT Đất chân b.đáy cống Tổng cộng F (m ) 127.50 n 1.05 1.05 1.05 1.05 1.00 1.00 1.10 LỰC ĐỨNG LỰC NGANG (kN) (kN) 3453.29 2597.06 334.98 205.80 734.20 1626.36 139.46 9091.16 Độ lệch tâm e 0.36 σmax (kN/m²) 80.33 TAY ĐÒN (m) 0.18 0.07 0.00 -1.80 -2.35 2.80 0.00 σtb (kN/m²) 71.30 MOMEN (kN.m) 621.59 181.79 0.00 -370.44 -1725.37 4553.81 0.00 3261.39 σmin (kN/m²) 62.28 Sức chịu tải tính theo cơng thức (2-50): Rtc = 1,0*(0,04*7,5*6,3 + 1,18*0,70*6,3 +3,42*5,8) = 26,93 kN/m² ϕ = 3.0080 ⇒ A= 0,04; B = 1,18; D = 3,42 b = 7,5m; h = 0,70 m; γ = γ' = 6,3 kN/m³, ctc = 5,8 kN/m² Tất kết tính tốn cho thấy : Rtc < σ tb 1,2*Rtc < σ max Kết luận : Nền không đủ khả chịu tải đề xuất xử lý cọc BTCT, cọc xử lý tính tốn gán vào mơ hình Sap2000 Khi ta giải tốn kết cấu làm việc đồng thời với xử lý cọc Nhận xét : Ta thấy dùng hệ chống mô men giảm nhiều Ở khuyến cáo q trình thi cơng, chống chống trực tiếp lên ván khuôn mặt tiếp nước trụ biên để phân bố lực tập trung tác dụng vào trụ biên chống gây ra, đầu chống phải hàn cố định, trường hợp thi công khoang cống rộng nên dùng hệ đỡ bụng chống không để độ võng phát sinh vượt mức cho phép 3.2.4 Đánh giá kết Cống lộ thiên cọc chịu hai tải trọng áp lực đất áp lực nước Trong trường hợp cống lấy nước, cống có kết cấu đối xứng chịu tải trọng đối xứng nên tính gần theo toán phẳng Trong -111- trường hợp vận hành cửa van đóng trữ nước ngăn triều cống chịu lực áp lực nước không đối xứng theo phương dọc cần tính tốn theo tốn khơng gian Phần mềm SAP2000 có đầy đủ chức để mơ hình hóa cống theo tốn khơng gian phần tử khối, phần tử vỏ hay kết hợp phần tử vỏ phần tử khối đặt hệ cọc mơ hình hóa phần tử có gắn lò xo đứng ngang Với tỉ số cạnh nhỏ chiều dày tường bên đáy lớn ứng suất kéo S22 lớn khả chống nứt bê tông Cọc chủ yếu chịu nén, mô men uốn ngang nhỏ xuất cục phần đầu cọc Kết tính giúp nhà thiết kế chọn kích thước kết cấu hợp lý kỹ thuật đảm bảo lợi ích kinh tế Dựa vào phổ mô men ta xem xét bố trí thép tăng cường vị trí mơ men lớn giảm lượng thép bố trí vị trí mơ men nhỏ nhằm giảm giá thành cho cơng trình Mơ hình tính tốn tự động nên việc thay đổi tải trọng tác dụng vào kết cấu, bề dày phần tử kích thước phần tử dễ dàng nên ta dùng toán thử dần thuận lợi Kết luận chương Qua chương vấn đề đặt làm rõ qua cơng trình cụ thể cống Cầu Ván Mặt cắt tính chương hợp lý kỹ thuật kinh tế giải tốn mà nhiệm vụ cơng trình đặt -112- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ [1] Kết đạt Qua trình điều tra thực tế, thu thập, thống kê tài liệu, kết hợp với việc tích lũy kiến thức chun mơn kinh nghiệm thực tế thân tác giả luận văn đánh giá kết cụ thể đạt luận văn bao gồm vấn đề sau: Đánh giá tổng quan cống giới Việt Nam Tác giả tổng hợp kết đạt số đề tài, chương trình dự án nghiên cứu liên quan đến vấn đề trọng tâm đề tài Phân tích đánh giá kết cấu cống với ưu, nhược điểm loại kết cấu cống vùng triều kết hợp với kinh nghiệm khảo sát, thiết kế thi công công trình cống khu vực tỉnh Bến Tre cho thấy cống vùng triều cơng nghệ truyền thống có nhiều ưu điểm bật Nghiên cứu đề xuất phương pháp tính kết cấu, để tính mặt cắt thân cống hợp lý đảm bảo kỹ thuật mang lại lợi ích lớn cho nhà đầu tư Qua phân tích ưu nhược điểm cống lộ thiên bê tông cốt thép kết hợp làm cầu giao thông xây dựng đất yếu xử lý cọc bê tông cốt thép, kinh nghiệm xây dựng cống loại tỉnh Bến Tre cho thấy cống lộ thiên thích hợp nhất, tác giả chọn kết cấu nghiên cứu trạng thái ứng suất biến dạng cống giai đoạn vận hành thi công Để phẩn ánh trạng thái chịu lực thực cống cọc cần phân tích ứng suất chuyển vị cống theo tốn khơng gian Để giải tốn tác giả sử dụng phần mềm SAP2000 phân tích cống theo tốn khơng gian với phương án, phương án thân cống mơ hình hóa phần tử khối, phương án thân cống mô hình -113- hóa phần tử khối vỏ, phương án dùng phần tử vỏ Cọc mơ hình hóa phần tử gán lị xo ngang đứng mơ đàn hồi Qua phân tích ưu nhược điểm ba mơ hình này, tác giả chọn phương án để phân tích trạng thái ứng suất biến dạng cống Cầu Ván tỉnh Bến Tre Từ kết tính tốn cho thấy van đóng trữ nước ngăn triều, phía cột nước thấp chịu uốn ngang lớn, đáy chịu uốn lớn theo phương ngang (phương cạnh ngắn) lớn xuất chân tường hai cạnh dài đáy Cọc chủ yếu chịu nén, mômen uốn ngang nhỏ xuất cục đầu cọc Với kích thước tường bên đáy có tỷ số chiều cao/ bề rộng thông thủy cống chiều dày lớn tác dụng áp lực đất áp lực nước vượt khả chống nứt bê tông M300 chưa xét tới có mặt cốt thép, cần kiểm tra bề rộng khe nứt có xét tới có mặt cốt thép, bị nứt, cần tính tốn bề rộng khe nứt [2] Những tồn trình làm luận văn Việc xác định, lựa chọn mặt cắt thân cống hợp lý đảm bảo yêu cầu đặt phụ thuộc vào nhiều yếu tố Trong bao gồm yếu tố tự nhiên, người chiến lược phát triển nhà nước vùng cụ thể Trong luận văn này, tác giả cố gắng tìm hiểu, tích lũy phân tích để tính tốn Song thời gian có hạn, kiến thức khoa học tích lũy thân cịn ít, hạn chế khả phân tích kinh nghiệm thực tế Do nội dung luận văn thực đề tài số tồn sau: + Chưa xét hết yếu tố ảnh hưởng đến mặt cắt với điều kiện làm việc bất lợi mà thân chưa nhận + Chưa giải hết vấn đề liên quan đến địa chất yếu + Chưa thật hiểu sâu đặc tính phần mềm SAP2000 -114- + Nhiều lý thuyết trùng lặp từ tài liệu khác nên khó khăn việc lựa chọn lý thuyết tương đối xác [3] Những kiến nghị hướng nghiên cứu Trên sở đánh giá trạng tổng quan cống vùng triều, phân tích ưu, nhược điểm kết cấu thân cống tồn luận văn tác giả hàm ý đề xuất số nội dung sau: + Cơng trình cống vùng triều dạng cơng trình thủy cơng phổ biến nước ta, có vai trị quan trọng kiểm sốt nguồn nước phục vụ sản xuất nơng nghiệp, cải thiện môi trường sinh thái nên cần quan tâm đầu tư cho hiệu Đi đôi với việc đầu tư cần xây xây dựng phương pháp tính tốn cho việc đầu tư xây dựng cơng trình tốn mà đảm bảo tính kỹ thuật + Trong nội dung luận văn xây dựng phương pháp tính kết cấu thân cống vùng triều Do hạn chế tồn kể trên, phương pháp cần kiểm chứng thực tế kiểm tra để hồn thiện từ móng phương pháp xây dựng thành phương pháp tính áp dụng rộng rãi cơng tác thiết kế thi cơng cơng trình cống vùng triều sau + Khi mơ hình hóa cống phần tử vỏ với sơ đồ tính tốn mặt trung bình, nên khoảng cách hai tường bên lớn bề rộng thơng thủy cống nên kết tính toán thiên lớn, tác giả tiếp tục nghiên cứu tính tốn tốn theo tốn không gian dùng phần tử khối để đánh giá mức độ sai khác thời gian tới + Tác giả tiếp tục học tập, nghiên cứu rút kinh nghiệm từ thực tế để cải thiện hạn chế, tồn thân để hồn thiện -115- TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt PGS.TS Vũ Thanh Hải, TS Vũ Hồng Hưng (2013), Phân tích gới hạn kết cấu cơng trình, Bài giảng cao học ngành cơng trình TS Vũ Hồng Hưng nnk (2012), SAP2000 – Phân tích kết cấu cơng trình thủy lợi thủy điện, NXBXD PGS PTS Vũ Mạnh Hùng - Sổ tay thực hành kết cấu cơng trình Trường Đại học Thủy lợi, Giáo trình thủy cơng, NXBXD Hồ sơ thiết kế cống vùng triều khu vực tỉnh Bến Tre QCVN 04 - 05 : 2012/BNNPTNT - Quy chuẩn kỹ thuật cơng trình Thủy lợi - quy định chủ yếu vế thiết kế Sổ tay kỹ thuật thủy lợi phần I, tập ThS Đặng Tỉnh - Kết nối SAP2000 với Excel tính tốn khung móng làm việc đồng thời với TCVN 4116:1985 - Thiết kế kết cấu bê tơng cốt thép cơng trình thủy cơng 10 TCVN 4253 : 2012 - Cơng trình Thủy lợi - Nền cơng trình Thủy cơng - u cầu thiết kế 11 TCXD 205-1998 - Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế 12 Châu Ngọc Ần - Nền móng, NXB ĐHQG TpHCM 13 Tạp chí Cầu đường Việt Nam, số 11/2006 14 Một số luận án, luận văn, viết có liên quan nghiên cứu cống vùng triều khu vực đồng sơng Cửu Long 15 Hình ảnh luận văn GVDH TS Vũ Hồng Hưng, Cơng ty CP TVXD Bến Tre cung cấp, khai thác từ website tác giả 16 Một số website www.vncold.vn; ketcau.com; Tiếng Anh Analysis Reference Foundation Analysis and Design_ Joseph E Bowles (Fifth Edition) BẢNG TỔNG HỢP DỰ TOÁN CHI PHÍ XÂY DỰNG Công trình : Cống Cầu Ván Hạng mục : Tính cho 01 mét dài thân cống HẠNG MỤC CHI PHÍ Ý HIỆ CÁCH TÍNH - Chi Phí Vật Liệu VL -6.436.297 - Chi Phí Nhân công NC KINH PHÍ * Chi phí Trực tiếp - Chi Phí Máy Thi Công M - Trực tiếp phí khác TT * CỘNG CHI PHÍ TRỰC TIẾP T * Chi Phí Chung C * GIÁ THÀNH DỰ TOÁN XÂY Z * Thu nhập chịu thuế tính trước TL * GIÁ TRỊ DTXD TRƯỚC THUẾ - Thuế giá trị gia tăng * GIÁ TRỊ DTXD SAU THUẾ - Chi phí nhà tạm (lán trại) G GTGT Gxdcpt Gxdlt * DỰ TOÁN CHI PHÍ XÂY DỰNG Gxd -353.599 * 4,0000 * ##### -6.436.297 -1.656.258 32.064 32.064 VL+NC+M * 2,0000 % VL+NC+M+TT T* -161.210 -8.221.701 5,5000 % Z -452.194 -8.673.895 T+C * 5,5000 % T+C+TL -477.064 -9.150.959 G * ##### % G+GTGT -915.096 -10.066.055 Gxltt * 1,0000 % * ##### Gxdcpt+Gxdlt -100.661 -10.166.716 Trừ mười triệu trăm sáu mươi sáu ngàn bảy trăm mười sáu đồng DTCT BẢNG ĐƠN GIÁ XÂY DỰNG TỔNG HỢP Công trình : Cống Cầu Ván Hạng mục : Tính cho 01 mét dài thân cống STT SHĐM TÊN HẠNG MỤC CÔNG VIỆC ĐVT K_LƯNG ĐƠN GIÁ VẬT LIỆU NH_CÔNG -0,097 16.254.564 AF.61130 Thép đáy thân cống, D> AF.11225 Bê tông đáy cống đá 1x2 m3 -1,400 1.291.823 77.478 AF.61332 Cốt thép tường cống H A_ Vật liệu 15.792.004 - Kẽm buộc kg 14,28000 22.000,00 314.160 - Que hàn kg 5,30000 28.000,00 148.400 Coâng 6,35000 - - - 270.745 270.745 394.489 Ca 1,27000 285.832,00 363.007 - Máy cắt uốn C/T 5kw Ca 0,16000 196.765,00 31.482 Bê tông đáy cống đá 1x m3 - - - - 1.291.823 - Xi maêng PC.40 kg 383,35000 1.840,00 - Cát vàng hạt to m3 0,46843 140.000,00 65.580 - Đá 1x2 m3 0,89380 430.000,00 384.334 189,62500 10,00 1.896 m3 0,01500 7.800.000,00 117.000 - Đinh loại kg 0,12200 25.000,00 3.050 0,60300 3.000,00 1.809 % 1,00000 1.279.033,00 12.790 Công 1,97000 - Vật liệu khác lít 705.364 - Gỗ V/K cầu công tác - Đinh đỉa B_ Nhân công - Công bậc 3.0/7 - C_ Xe máy - 39.329,00 - 77.478 77.478 41.562 - Máy trộn BT 250 Lít Ca 0,09500 254.456,00 24.173 - Đầm dùi BT 1.5kw Ca 0,08900 195.384,00 17.389 Cốt thép tường cống H18 kg 1.020,00000 15.482,36 15.792.004 - Kẽm buộc kg 14,28000 22.000,00 314.160 - Que hàn kg 5,30000 28.000,00 148.400 Công 10,19000 B_ Nhân công - Công bậc 3.5/7 - C_ Xe máy AF.12145 42.637,00 - Máy hàn xchiều 23kw - Nước 16.254.564 15.482,36 A_ Vật liệu AF.61332 - 1.020,00000 C_ Xe máy - kg B_ Nhân công AF.11225 - - Thép tròn ĐK >18 - Công bậc 3.5/7 ĐƠN GÍA THÀNH TIỀN - 42.637,00 - 434.471 434.471 416.618 - Máy hàn xchiều 23kw Ca 1,27000 285.832,00 363.007 - Máy cắt uốn C/T 5kw Ca 0,16000 196.765,00 31.482 - Máy vận thăng 0.8T Ca 0,04000 348.991,00 13.960 - Maùy khaùc % 2,00000 408.449,00 8.169 Bê tông tường cống đá 1x2 M m3 A_ Vật liệu - Xi măng PC.40 - kg 383,35000 1.840,00 1.341.739 705.364 Trang PT_DGR STT SHĐM TÊN HẠNG MỤC CÔNG VIỆCĐVT ĐỊNH MỨC - Cát vàng hạt to m3 0,46843 140.000,00 65.580 - Đá 1x2 m3 0,89380 430.000,00 384.334 - Nước - Gỗ V/K cầu công tác - Đinh loại 189,62500 10,00 1.896 m3 lít 0,02000 7.800.000,00 156.000 kg 0,04800 25.000,00 1.200 caùi 0,35200 3.000,00 1.056 % 2,00000 1.315.430,00 26.309 Công 3,95000 - Máy trộn BT 250 Lít Ca 0,09500 254.456,00 24.173 - Đầm dùi BT 1.5kw Ca 0,18000 195.384,00 35.169 - Máy vận thăng 0.8T Ca 0,11000 348.991,00 38.389 Cung cấp thép hình [20a kg - Đinh đỉa - Vật liệu khác B_ Nhân công - Công bậc 3.5/7 - C_ Xe máy CC.[20A - A_ Vật liệu - Thép hình AI.61131 ĐƠN GÍA THÀNH TIỀN Lắp dựng chống thép kg A_ Vật liệu - Bu loâng M.20x80 - 1,02500 - 42.637,00 - 168.416 168.416 97.731 - - - 16.400 16.000,00 - 16.400 430.920 48,00000 5.000,00 240.000 - Que hàn kg 6,00000 28.000,00 168.000 - Thép hình kg 0,15000 16.000,00 2.400 - Vật liệu khác % 5,00000 410.400,00 20.520 Công 2,73000 - Cần trục 10T Ca 0,33800 2.192.915,00 741.205 - Máy hàn xchiều 23kw Ca 2,00000 285.832,00 571.664 B_ Nhân công - Công bậc 3.5/7 - C_ Xe máy - 42.637,00 - 116.399 116.399 1.312.869 Trang GIA_VL BẢNG TỔNG HỢP GIÁ VẬT LIỆU Công trình : Cống Cầu Ván Hạng mục : Tính cho 01 mét dài thân cống TÊN VẬT LIỆU ĐVT KHỐI LƯNG ĐƠN GIÁ GHI CHÚ - Bu lông M.20x80 10,46 5.000,00 Giá liên sở XD - TC - Cát vàng hạt to m3 (1,22) 140.000,00 Giá liên sở XD - TC - Gỗ V/K cầu công tác m3 (0,05) 7.800.000,00 Giá liên sở XD - TC - Kẽm buộc kg (2,77) 22.000,00 Giá liên sở XD - TC - Nước lít (493,03) 10,00 Giá liên sở XD - TC - Que hàn kg 0,28 28.000,00 Giá liên sở XD - TC - Thép hình kg 2,64 16.000,00 Giá liên sở XD - TC - Thép tròn ĐK >18 kg (197,88) 15.482,36 Giá liên sở XD - TC - Xi măng PC.40 kg (996,71) 1.840,00 Giá liên sở XD - TC - Đinh loại kg (0,23) 25.000,00 Giá liên sở XD - TC m3 (1,27) (2,32) 3.000,00 430.000,00 Giá liên sở XD - TC Giá liên sở XD - TC - Đinh đỉa - Đá 1x2 Trang BTL BẢNG DỰ TOÁN TIÊN LƯNG Công trình : Cống Cầu Ván Hạng mục : Tính cho 01 mét dài thân cống Số Tên Đơn HS BP Kích thước TT Công Tác vị Phụ GN Dài Rộng Cao Chênh lệch gia công cốt thép đáy thân cống, Þ>18mm truyền thống : thép Þ25 10 3,853 dùng hệ chống :thép Þ20 10 2,466 Chênh lệch : Tấn Chênh lệch bê tông đáy đá 1x2, M.300 truyền thống : dày 90cm dùng hệ chống : dày 70cm Chênh lệch : m3 Chênh lệch cốt thép tường, Þ > 18mm truyền thống : thép Þ25 10 3,853 dùng hệ chống :thép Þ20 10 2,466 Chênh lệch : Tấn Chênh lệch bê tông đáy đá 1x2, M.300 truyền thống : dày 90cm dùng hệ chống : dày 70cm Chênh lệch : m3 Khấu hao thếp chống trông tháng KH tháng 1,17% 1,17% 19,800 Cộng: kg 1 7 0,9 0,7 7 1 Khối Lượng 269,735 172,631 0,097 6,300 4,900 1,400 269,735 172,631 0,097 6 0,9 0,7 5,400 4,200 1,200 11 2,548 2,548 11 217,800 0,218 Lắp dưng chống 19,800 Cộng: Tấn Page GCM BẢNG TÍNH GIÁ CA MÁY THI CƠNG XÂY DỰNG ĐIỀU CHỈNH Công trình : Cống Cầu Ván Hạng mục : Tính cho 01 mét dài thân cống STT LOẠI MÁY THI CÔNG GIÁ CA MÁY LOẠI NL ĐỊNH MỨC ĐM ###### 184.183 125.892 197.272 126.839 276.749 36,000 10,800 6,750 48,300 9,000 21,000 Diezel Điện Điện Điện Điện Ñieän CCM 1 - Cần trục 10T - Máy trộn BT 250 - Đầm dùi BT 1.5kw - Máy hàn xchiều - Máy cắt uốn C/T - Máy vận thăng NHIÊN LIỆU CA MÁY GIÁ GỐC GNL1 GIÁ THỰC TẾ G ##### 1.023 1.023 1.023 1.023 1.023 19.591 1.216 1.216 1.216 1.216 1.216 Ghi chú: CHI PHÍ NL CHI PHÍ NC GIÁ CA HÂN CƠNG LÁI MÁ ĐIỀU ĐIỀU MÁY CHỈNH CHỈNH SAU KHI CNCĐC=Nci CNLĐC=ĐMN GIÁ GỐC ĐIỀU KĐCNC NC *(KĐCNC-1) i L CHỈNH 10 11 12=3+8+11 222.549 2.084 1.303 9.322 1.737 4.053 ##### ##### ##### ##### ##### ##### #### #### #### #### #### #### 160.685 68.189 68.189 79.238 68.189 68.189 ####### 254.456 195.384 285.832 196.765 348.991 - Giá ca máy, chi phí nhiên liệu, giá nhiên liệu, chi phí tiền lương nhân cơng lái máy gốc xác định dựa theo Bảng giá ca máy thiết bị xây dựng Ban hành kèm theo Công văn số 1001/UBND-TCĐT ngày 17/03/2011 UBND tỉnh Bến Tre - Hệ số điều chỉnh KĐCNC xác định dựa theo Công văn số 5708/UBND-TCĐT ngày 07/12/2011 UBND tỉnh Bến - Giá nhiên liệu thực tế xác định dựa giá thị trường thời điểm tính dự tốn (lấy ngày 02/12/2014) Page PTVL BẢNG PHÂN TÍCH VẬT LIỆU Công trình : Cống Cầu Ván Hạng mục : Tính cho 01 mét dài thân cống STT SHĐM AF.61130 AF.11225 TÊN HẠNG MỤC CÔNG VIỆC ĐVT KH_LƯNGĐỊNH MỨC YÊU CẦU Thép đáy thân cống, D> - Kẽm buộc kg 14,28000 (1,38516) 5,30000 (0,51410) - Que hàn kg Bê tông đáy cống đá 1x2 m3 (1,400) - - - Xi maêng PC.40 kg 383,35000 (536,69000) - Cát vàng hạt to m3 0,46843 (0,65580) - Đá 1x2 m3 0,89380 (1,25132) - Đinh loại AF.12145 (98,94000) - Đinh đỉa 1.020,00000 - Nước AF.61332 (0,097) kg - Gỗ V/K cầu công tác - Thép tròn ĐK >18 189,62500 (265,47500) m3 lít 0,01500 (0,02100) kg 0,12200 (0,17080) 0,60300 (0,84420) Cốt thép tường cống H18 kg 1.020,00000 (98,94000) - Kẽm buộc kg 14,28000 (1,38516) 5,30000 (0,51410) - Que hàn kg Bê tông tường cống đá 1x2 M.3 m3 - Xi măng PC.40 kg (1,200) 383,35000 (460,02000) - Cát vàng hạt to m3 0,46843 (0,56212) - Đá 1x2 m3 0,89380 (1,07256) 189,62500 (227,55000) - Gỗ V/K cầu công tác - Nước m3 0,02000 (0,02400) - Đinh loại kg 0,04800 (0,05760) 0,35200 (0,42240) - Đinh đỉa lít CC.[20A Cung cấp thép hình [20a AI.61131 Lắp dựng chống thép - Bu lông M.20x80 48,00000 10,46400 - Que hàn kg 6,00000 1,30800 - Thép hình kg 0,15000 0,03270 - Thép hình Copyright (c) by N.Tr.Kim kg 2,548 kg 1,02500 0,218 - 2,61170 - Trang PT_NCXM BẢNG PHÂN TÍCH N_CÔNG & XE MÁY Công trình : Cống Cầu Ván Hạng mục : Tính cho 01 mét dài thân cống STT SHĐM TÊN HẠNG MỤC CÔNG VIỆC ĐVT KH_LƯNG HỆ SỐ ĐỊNH MỨCYÊU CẦU AF.61130 Thép đáy thân cống, D> 18 - Công bậc 3.5/7 (0,097) Công 6,35000 - AF.11225 - Máy hàn xchiều 23kw Ca 1,27000 (0,12) Ca 0,16000 (0,02) Bê tông đáy cống đá 1x2 M m3 (1,400) Coâng 1,97000 - AF.61332 Ca 0,09500 (0,13) Ca 0,08900 (0,12) Cốt thép tường cống H (0,097) Công 10,19000 Ca 1,27000 (0,12) Ca 0,16000 (0,02) - Máy vận thăng 0.8T Ca Bê tông tường cống đá 1x2 M.30 m3 0,04000 (1,200) - Công 3,95000 Ca 0,09500 - (4,74) (0,11) - Đầm dùi BT 1.5kw Ca 0,18000 (0,22) - Máy vận thăng 0.8T Ca 0,11000 (0,13) Lắp dựng chống thép - Công bậc 3.5/7 Coâng 0,218 2,73000 - Copyright (c) by N.Tr.Kim - - Máy hàn xchiều 23kw - Máy trộn BT 250 Lít AI.61131 (0,99) - Máy cắt uốn C/T 5kw - Công bậc 3.5/7 - - Máy trộn BT 250 Lít - AF.12145 (2,76) - Đầm dùi BT 1.5kw - Công bậc 3.5/7 - - Máy cắt uốn C/T 5kw - Công bậc 3.0/7 (0,62) 0,60 - - Cần trục 10T Ca 0,33800 0,07 - Máy hàn xchiều 23kw Ca 2,00000 0,44 Trang TK_NCXM BẢNG TỔNG KẾT N_CÔNG & XE MÁY Công trình : Cống Cầu Ván Hạng mục : Tính cho 01 mét dài thân cống LOẠI NHÂN CÔNG XE MÁY I- Nhân Công ĐVT Công KHỐI LƯNG ĐỊNH MỨC NL YÊU CẦU NL - - Công bậc 3.0/7 (2,76) - - - Công bậc 3.5/7 (5,75) - - II- Xe máy B- Xe máy chạy dầu - Cần trục 10T C- Xe máy chạy điện Ca 0,07 3,00 37,00 - - Máy trộn BT 250 Lít (0,25) - Đầm dùi BT 1.5kw 3,00 1,00 10,80 (3,00) (0,34) 6,75 (2,00) - Máy hàn xchiều 23kw 0,19 48,30 9,00 - Máy cắt uốn C/T 5kw - Máy vận thaêng 0.8T (0,03) (0,13) 9,00 21,00 (3,00) Copyright (c) by N.Tr.Kim Trang 10