Nghiên cứu sự làm việc của cọc ống thép có cánh xoắn trong nền cát sạn san hô.Nghiên cứu sự làm việc của cọc ống thép có cánh xoắn trong nền cát sạn san hô.Nghiên cứu sự làm việc của cọc ống thép có cánh xoắn trong nền cát sạn san hô.Nghiên cứu sự làm việc của cọc ống thép có cánh xoắn trong nền cát sạn san hô.Nghiên cứu sự làm việc của cọc ống thép có cánh xoắn trong nền cát sạn san hô.Nghiên cứu sự làm việc của cọc ống thép có cánh xoắn trong nền cát sạn san hô.Nghiên cứu sự làm việc của cọc ống thép có cánh xoắn trong nền cát sạn san hô.Nghiên cứu sự làm việc của cọc ống thép có cánh xoắn trong nền cát sạn san hô.Nghiên cứu sự làm việc của cọc ống thép có cánh xoắn trong nền cát sạn san hô.Nghiên cứu sự làm việc của cọc ống thép có cánh xoắn trong nền cát sạn san hô.Nghiên cứu sự làm việc của cọc ống thép có cánh xoắn trong nền cát sạn san hô.Nghiên cứu sự làm việc của cọc ống thép có cánh xoắn trong nền cát sạn san hô.Nghiên cứu sự làm việc của cọc ống thép có cánh xoắn trong nền cát sạn san hô.Nghiên cứu sự làm việc của cọc ống thép có cánh xoắn trong nền cát sạn san hô.Nghiên cứu sự làm việc của cọc ống thép có cánh xoắn trong nền cát sạn san hô.Nghiên cứu sự làm việc của cọc ống thép có cánh xoắn trong nền cát sạn san hô.Nghiên cứu sự làm việc của cọc ống thép có cánh xoắn trong nền cát sạn san hô.Nghiên cứu sự làm việc của cọc ống thép có cánh xoắn trong nền cát sạn san hô.Nghiên cứu sự làm việc của cọc ống thép có cánh xoắn trong nền cát sạn san hô.Nghiên cứu sự làm việc của cọc ống thép có cánh xoắn trong nền cát sạn san hô.Nghiên cứu sự làm việc của cọc ống thép có cánh xoắn trong nền cát sạn san hô.Nghiên cứu sự làm việc của cọc ống thép có cánh xoắn trong nền cát sạn san hô.Nghiên cứu sự làm việc của cọc ống thép có cánh xoắn trong nền cát sạn san hô.Nghiên cứu sự làm việc của cọc ống thép có cánh xoắn trong nền cát sạn san hô.Nghiên cứu sự làm việc của cọc ống thép có cánh xoắn trong nền cát sạn san hô.Nghiên cứu sự làm việc của cọc ống thép có cánh xoắn trong nền cát sạn san hô.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ NGUYỄN THANH SANG NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA CỌC ỐNG THÉP CÓ CÁNH XOẮN TRONG NỀN CÁT SẠN SAN HÔ LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - NĂM 2024 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ NGUYỄN THANH SANG NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA CỌC ỐNG THÉP CÓ CÁNH XOẮN TRONG NỀN CÁT SẠN SAN HƠ Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số 58 02 05 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS,TS Nguyễn Tương Lai HÀ NỘI - NĂM 2024 LỜI CAM ĐOAN Tôi Nguyễn Thanh Sang, xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết luận án trung thực chưa công bố cơng trình Tác giả Nguyễn Thanh Sang LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc cán hướng dẫn PGS, TS Nguyễn Tương Lai tận tình hướng dẫn cho nhiều dẫn khoa học giá trị, động viên bảo tận tình Thầy nguồn động lực to lớn giúp tác giả hoàn thành luận án Tác giả trân trọng cảm ơn Viện Kỹ thuật Cơng trình đặc biệt, Bộ mơn Cầu đường sân bay, Bộ môn Cơ sở kỹ thuật cơng trình, Phịng Sau đại học, Hệ quản lý học viên sau đại học, Học viện Kỹ thuật quân tạo điều kiện giúp đỡ em thời gian nghiên cứu Tác giả xin chân thành cảm ơn giáo sư, phó giáo sư, tiến sĩ, đồng nghiệp Bộ môn Cầu đường sân bay, Bộ môn Cơ sở kỹ thuật cơng trình, nhà khoa học Học viện tạo điều kiện thuận lợi đóng góp ý kiến q báu để hồn thiện luận án Cuối cùng, tác giả bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình ln động viên, cảm thơng chia sẻ khó khăn suốt q trình thực luận án Tác giả Nguyễn Thanh Sang MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .i DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ, HÌNH VẼ .v DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU x MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề nghiên cứu .1 Mục tiêu nghiên cứu luận án .2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu luận án Phương pháp nghiên cứu luận án .3 Nội dung nghiên cứu cấu trúc luận án Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án Các kết nghiên cứu đạt luận án Chương TỔNG QUAN VỀ CỌC ỐNG THÉP CÓ CÁNH XOẮN VÀ NỀN CÁT SẠN SAN HÔ 1.1 Tổng quan móng cọc cọc ống thép có cánh xoắn 1.1.1 Cấu tạo đặc điểm làm việc móng cọc 1.1.2 Yêu cầu phương pháp luận thiết kế cọc đơn 1.1.3 Tổng quan cọc ống thép có cánh xoắn 1.2 Tổng quan san hô cát sạn san hô 12 1.2.1 Đặc điểm san hô cát sạn san hô 12 1.2.2 Nhu cầu sử dụng cọc ống thép móng cơng trình xây dựng khu vực cát sạn san hô 16 1.2.3 Đặc điểm tải trọng tác dụng lên cọc cơng trình xây dựng cát sạn san hô 16 1.3 Tình hình nghiên cứu tương tác cọc đơn giới .18 1.3.1 Phương pháp nghiên cứu theo mơ hình hệ số .19 1.3.2 Phương pháp phân tích theo mơ hình liên tục 22 1.3.3 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm theo mơ hình vật lý 25 1.3.4 Nghiên cứu làm việc cọc đơn có xét đến tính chất ngẫu nhiên tải trọng 26 1.4 Tình hình nghiên cứu cọc đơn san hô Việt Nam 27 1.5 Những vấn đề rút từ nghiên cứu tổng quan .30 1.6 Nhiệm vụ nghiên cứu luận án 31 Chương NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC THAM SỐ MƠ HÌNH NỀN CÁT SẠN SAN HÔ .32 2.1 Đặt vấn đề nghiên cứu 32 2.2 Nghiên cứu thực nghiệm tương tác cát sạn san hô thép phịng thí nghiệm 33 2.2.1 Cơ sở thí nghiệm .33 2.2.2 Mẫu thiết bị thí nghiệm .36 2.2.3 Nội dung trình tự thí nghiệm .40 2.2.4 Kết thí nghiệm 42 2.3 Nghiên cứu thực nghiệm ma sát cọc ống thép san hơ mơ hình vật lý .49 2.3.1 Mơ tả thí nghiệm .49 2.3.2 Kết thí nghiệm 50 2.4 Nghiên cứu thực nghiệm xác định tham số mơ hình cát sạn san hơ phịng thí nghiệm 55 2.4.1 Mẫu thiết bị thí nghiệm .55 2.4.2 Tham số thí nghiệm 56 2.4.3 Kết thí nghiệm 56 2.5 Kết luận chương 60 Chương NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA CỌC ỐNG THÉP CÓ CÁNH XOẮN TRONG NỀN CÁT SẠN SAN HÔ 62 3.1 Mục tiêu nghiên cứu giả thiết tính tốn 62 3.1.1 Mục tiêu nghiên cứu 62 3.1.2 Các giả thiết giới hạn nghiên cứu 62 3.2 Mô số tương tác cọc ống thép có cánh xoắn cát sạn san hô .63 3.2.1 Mơ hình tương tác tổng quát 63 3.2.2 Mơ hình cọc ống thép có cánh xoắn 65 3.2.3 Mô hình cát sạn san hơ .69 3.2.4 Mơ hình tương tác cọc ống thép cát sạn san hô .70 3.2.5 Đánh giá độ tin cậy lựa chọn mơ hình số khảo sát .72 3.3 Khảo sát làm việc cọc ống thép có cánh xoắn chịu tải trọng tĩnh dọc trục 74 3.3.1 Khảo sát số lượng khoảng cách cánh xoắn 74 3.3.2 Khảo sát độ sâu vị trí cánh xoắn thân cọc 81 3.3.3 Khảo sát đường kính bước cánh xoắn 89 3.4 Khảo sát làm việc cọc ống thép có cánh xoắn chịu đồng thời tải trọng tĩnh dọc trục ngang .94 3.5 Kết luận chương 98 Chương NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA CỌC ỐNG THÉP CÓ CÁNH XOẮN XÉT ĐẾN BIẾN ĐỘNG THAM SỐ NỀN CÁT SẠN SAN HÔ 100 4.1 Đặt vấn đề nghiên cứu 100 4.2 Xây dựng chương trình tính tốn ứng xử cọc ống thép có cánh xoắn cát sạn san hơ 103 4.2.1 Xây dựng chương trình tính tốn 103 4.2.2 Kiểm tra độ tin cậy chương trình tính tốn 117 4.3 Khảo sát ứng xử cọc ống thép có cánh xoắn cát sạn san hô xét đến biến động tham số 120 4.3.1 Mơ hình tốn khảo sát 120 4.3.2 Kết khảo sát 121 4.4 Kết luận chương 136 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 138 Kết luận 138 Kiến nghị 139 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ .141 TÀI LIỆU THAM KHẢO 142 i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ap Diện tích mũi cọc; Ac Diện tích cánh xoắn giảm trừ diện tích cọc; API Viện dầu khí Hoa Kỳ; B Chiều rộng khối cát sạn san hô khảo sát; COV Độ nhạy tham số cát sạn san hô; Cu Hệ số không đồng nhất; Cs Hệ số đường cong phân phối thành phần hạt; c Lực dính đơn vị biểu kiến cát sạn san hơ; cp Lực dính đơn vị biểu kiến cát sạn san hô độ bền cực đại; cr Lực dính đơn vị biểu kiến cát sạn san hơ độ bền dư; D50 Kích thước hạt trung bình mẫu cát sạn san hơ; Dmax Kích thước hạt lớn mẫu cát sạn san hô; Dc Độ chặt tương đối cát sạn san hơ; Ds Kích thước cỡ sàng; D Đường kính cánh; ĐXB Đảo xa bờ; d Đường kính ngồi cọc; dc Độ lệch chuẩn biến ngẫu nhiên; d; d; d Độ lệch chuẩn góc ma sát trong; góc ma sát ngồi trọng lượng thể tích cát sạn san hơ; EL Mơ hình vật liệu đàn hồi tuyến tính; Ec Mơ đun đàn hồi thép cọc; E Mô đun biến dạng cát sạn san hơ; E50 Mơ đun biến dạng trung bình cát sạn san hơ; E(X), x Giá trị trung bình biến ngẫu nhiên X; e0 Hệ số rỗng tự nhiên cát sạn san hô; emax Hệ số rỗng lớn cát sạn san hô; emin Hệ số rỗng nhỏ cát sạn san hô; F(x) Hàm phân phối tích luỹ; fi Sức kháng bên đơn vị cọc; fit Sức kháng bên đơn vị đoạn cọc phía cánh; fid Sức kháng bên đơn vị đoạn cọc phía cánh; fic Sức kháng bên đơn vị đoạn cọc 02 cánh; f Hàm trạng thái giới hạn tính tốn sức chịu tải cọc; f Giá trị trung bình hàm trạng thái giới hạn; H Bước cánh (chiều cao vòng cánh); h Độ sâu vị trí cánh xoắn thân cọc; Hn Chiều cao khối cát sạn san hô khảo sát; K Độ cứng tiếp tuyến phần tử tiếp xúc; Kn Độ cứng pháp tuyến phần tử tiếp xúc; Lc Chiều dài cọc; L Chiều dài cọc cát sạn san hơ; MC Mơ hình vật liệu đàn dẻo lý tưởng Mohr - Coulomb; M Tổng khối lượng mẫu cát sạn san hơ thí nghiệm; Nq Hệ số phản lực cánh cọc chịu nén; Nmc Số phép thử hay số lần mô Monte-Carlo; Ps Xác suất an toàn đảm bảo sức chịu tải cọc; Pc Xác suất cố cọc; P0 Áp lực hơng buồng mẫu thí nghiệm; pmax Áp lực nén mẫu lớn nhất; P Tải trọng tác dụng lên móng cọc; Pgh Sức chịu tải giới hạn cọc; [Pc] Sức chịu tải cực hạn cọc; Qf Sức kháng bên cọc; Qft Sức kháng bên đoạn cọc phía cánh; Qfd Sức kháng bên đoạn cọc phía cánh; Qfc Sức kháng bên đoạn cọc 02 cánh; Qp Sức kháng mũi cọc; Qc Sức kháng phản lực cánh cọc chịu nén; Q Tổng hiệu ứng tải trọng tác dụng; qp Sức kháng mũi đơn vị cọc; q(z) Phản lực ngang lên cọc; Rinter Hệ số suy giảm cường độ tương tác cọc nền; R Tổng sức kháng kết cấu cọc; R1; R2; R3 Phản lực cọc đài cọc; S Khoảng cách cánh xoắn; TTGH Trạng thái giới hạn; t Chiều dày đài cọc; ttx Chiều dày ảo phần tử tiếp xúc; Ugh Chuyển vị giới hạn cọc; [Uc] Chuyển vị cực hạn cọc; u Chuyển vị cắt ngang; uc Chuyển vị đầu cọc; u1 Chu vi cọc; u2 Chu vi cánh; Var(X) Phương sai biến ngẫu nhiên X; Vm Thể tích hộp mẫu thí nghiệm; βt Chỉ số độ tin cậy; βT Chỉ số độ tin cậy mục tiêu; β Hệ số áp lực ngang; c Trọng lượng riêng thép cọc; unsat Trọng lượng thể tích cát sạn san hơ trạng thái tự nhiên; sat Trọng lượng thể tích cát sạn san hơ trạng thái bãi hồ; Góc ma sát ngồi cát sạn san hơ bề mặt thép; 1 Chiều dày thành cọc; 2 Chiều dày cánh;