Tính toán cọc ngàm trong đá có xét đến khả năng chịu tải trọng ngang của các lớp đất bên trên

LVTS33 Tính toán cọc ngàm trong đá có xét đến khả năng chịu tải trọng ngang của các lớp đất bên trên Đăng ngày 12092011 06:35:00 PM 551 Lượt xem 309 lượt tải Giá : 0 VND Tính toán cọc ngàm trong đá có xét đến khả năng chịu tải trọng ngang của các lớp đất bên trên Hãng sản xuất : Unknown

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯ ỜNG ĐẠI HỌC KI ẾN TRÚC HÀ N ỘI  TR ẦN XUÂN TÂN TÍNH TOÁN CỌC NGÀM TRONG ĐÁ CÓ XÉT ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI TRỌNG NGANG CỦA CÁC L ỚP ĐẤT B ÊN TRÊN LU ẬN VĂN THẠC SĨ K Ỹ THUẬT XÂY D ỰNG DÂN DỤNG & CÔNG NGHIỆP HÀ N ỘI 2011 B Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO B Ộ XÂY DỰNG TRƯ ỜNG ĐẠI HỌC KI ẾN TRÚC HÀ N ỘI  TRẦN XUÂN TÂN KHÓA:2008-2011; L ỚP: CH2008X1 TÍNH TOÁN C ỌC NG ÀM TRONG ĐÁ CÓ XÉT ĐẾN KH Ả NĂNG CHỊU TẢI TRỌNG NGANG CỦA CÁC L ỚP ĐẤT BÊN TRÊN CHUYÊN NGÀNH: XÂY D ỰNG DÂN DỤNG & CÔNG NGHIỆP MÃ S Ố: 60.58.20 LU ẬN VĂN THẠC SĨ K Ỹ THUẬT NGƯ ỜI HƯ Ớ NG D ẪN KHOA HỌC PGS.TS. VƯƠNG VĂN THÀNH HÀ N ỘI, 2011 DANH MụC CáC Ký HIệU CHƯƠNG i: tổng quan về móng cọc chịu tảI ngang NGàM TRONG đá 1.2.1 Phân loại theo liên kết đầu cọc y = chuyển vị ngang của đầu cọc L: chiều dài cọc EI: độ cứng của cọc P t : tải ngang đầu cọc 1.3.1 Phơng pháp phân tích theo phản lực nền EI = độ cứng uốn của cọc y = chuyển vị ngang của cọc tại độ sâu z P z : tải dọc lên cọc p: phản lực ngang đơn vị phân bố trên cọc w: tải phân bố theo chiều dài lên cọc 1.4.1 Phơng pháp trực tiếp a) Thí nghiệm đo độ giãn nở m : hệ số Poisson của đá d: đờng kính của lổ khoan thí nghiệm d: biến dạng hớng tâm đo đợc p: số gia áp lực thay đổi lên mặt lổ khoan k S : độ cứng thủy lực k T = D/C: độ cứng tổng thể của hệ thống cộng với khối lợng đất đá n corr : số vòng hiệu chỉnh L : độ dài của màng áp lực : hằng số bơm (thể tích di dời mỗi lợt bơm) k m : độ cứng của đá r i & r o : bán kính trong và ngoài của ống trụ đợc hiệu chỉnh p i,corr : áp lực hiệu chỉnh p i : áp lực biểu kiến n : số vòng để đạt đợc p i m p : độ dốc của đờng cong áp lực-độ giãn trong không khí (MPa/turn) E m = Modun biến dạng của đá G m = Modun biến dạng khi cắt của đá E m = Modun biến dạng của đá G C = Modun biến dạng khi cắt của đá đợc hiệu chỉnh C : hệ số Poisson của đá đợc hiệu chỉnh b) Thí nghiệm kích trong lỗ khoan E calc = Modun biến dạng tính toán 0,86: hệ số khi kể đến hiệu ứng 3 chiều 0,93: hệ số khi kể đến hiệu quả thủy lực d: đờng kính lổ khoan d: sự thay đổi đờng kính lỗ khoan Q h : độ tăng của dòng áp lực thủy lực T * : hệ số phụ thuộc vào hệ số poisson của đá ( m ) c) Thí nghiệm bàn nén E m = Modun biến dạng của đá z : chuyển vị đo đợc tại độ sâu z tính từ mặt dới của tấm nén p : áp suất tác dụng lên tấm m : hệ số poisson của đá R : bán kính ngoài của tấm r : bán kính của lỗ trung tâm tấm (đặt thiết bị đo) C: hằng số d) Thí nghiệm kích dạng tấm E m = Modun biến dạng của đá p : áp lực tác dụng 2c : chiều dài kích y : khoảng cách từ kích trung tâm đến mỗi cọc đo 2y: khoảng cách do đầu ghim đo xê dịch m : hệ số poisson của đá 1.4.2. Phơng pháp gián tiếp a) Phơng pháp xác định E m với chỉ số chất lợng đá RQD RQD = chỉ số chất lợng đá E = yếu tố suy giảm b) Phơng pháp xác định E m với số điểm RMR hoặc GSI RMR = thang điểm đánh giá chất lợng đá GSI = thang điểm đánh giá chất lợng đá Q = Hệ thang điểm đánh giá chất lợng đá d) Phơng pháp xác định E m với độ bền nén của đá nguyên dạng c c = độ bền nén của đá nguyên dạng CHƯƠNG ii: Các phơng pháp xác định sức chịu tải ngang của cọc ngàm trong đá 2.1.1 Khả năng chịu tải ngang của bản thân kết cấu cọc V = độ lệch do lực cắt; M = độ lệch do moment V = góc xoay do lực cắt M = góc xoay do moment L V = chiều dài cột tơng đơng tính theo chuyển vị và lực ngang L M chiều dài cột tơng đơng tính theo góc xoay và moment uốn L V chiều dài cột tơng đơng tính theo góc xoay và lực ngang L M chiều dài cột tơng đơng tính theo chuyển vị và moment uốn 2.1.2 Khả năng chịu tải ngang của hốc đá khi cọc ngàm trong đá H ult = lực ngang giới hạn max : sức kháng cắt lớn nhất dọc mặt bên cọc p L : ứng suất giới hạn mở rộng trên dọc thành cọc hi : ứng suất ngang tại hiện trờng m : hệ số poisson m : góc ma sát c m : lực dính m : góc nở G m : modun khi cắt của đá p ult = sức kháng giới hạn c : cờng độ chịu nén một trục của đá nguyên dạng ' : trọng lợng có hiệu của đá z : là độ sâu điểm khảo sát trong đá 2.2 Phơng pháp gần đúng liên tục tuyến tính theo cách tiếp cận của Randolph (1981) và Carter and Kulhawy (1992) E e = modun đàn hồi Young's của cọc G * = modun khi cắt danh định của đá G m = modun khi cắt của đá m = hệ số poisson của đá u = chuyển vị ngang đầu cọc = góc xoay đầu cọc L S : chiều dày lớp đất s u : cờng độ cắt không thoát nớc của đất H o : lực cắt tại O M o : moment uốn tại O ' = trọng lợng đơn vị hữu hiệu của đất K P = hệ số áp lực bị động của đất theo Rankine 2.3.1 Phơng pháp gần đúng liên tục phi tuyến - ứng xử đàn hồi của đất và đá u s = chuyển vị tổng hợp u của cọc trong đất u m = chuyển vị tổng hợp u của cọc trong đá DANH MụC CáC BảNG & HìNH MINH HọA CHƯƠNG i: tổng quan về móng cọc chịu tảI ngang NGàM TRONG đá 1.1 Các trờng hợp móng cọc chịu tải ngang ngàm trong đá Hình 1.1 - Cọc có mũi cắm trong đá [9] Hình 1.2 - Sơ đồ phân loại móng sâu [13] Hình 1.3 - Cọc chủ động chịu lực ngang bởi dây neo [10] Hình 1.4 - Cọc bị động chịu lực ngang bởi áp lực đất [10] Hình 1.5 - Cọc bị động chịu lực ngang bởi kết cấu bên trên và áp lực đất [10] 1.2 Phân loại cọc chịu tải trọng ngang ngàm trong đá Hình 1.6.a, b, c. Sơ đồ phân loại theo liên kết đầu cọc [10] 1.3.1 Phơng pháp phân tích theo phản lực nền Hình 1.7-Mô hình phần tử cọc phân tích theo (Hetenyi 1946) [10] Hình 1.8-Mô hình phản lực nền theo (Reese 1984) [12] 1.3.3 Phơng pháp phân tích có kể tới sự không liên tục của đá Hình 1.9-Mô hình trợt của các khối đá khi chịu tải ngang với các nêm trợt [9] 1.4.1 Phơng pháp trực tiếp Hình 1.10-Đờng cong áp lực-giãn nở [9] Hình 1.11-Thí nghiệm kích trong lỗ khoan, Heuze (1984) [9] Hình 1.12-Đờng cong E calc và E m [9] Hình 1.14-Sơ đồ thí nghiệm với tấm nén tròn [9] Hình 1.16-Sơ đồ kích đo dạng tấm phẳng [9] Bảng 1.1-Các phơng pháp thí nghiệm trong phòng đối với đá [9] Bảng 1.2-Các phơng pháp thí nghiệm hiện trờng đối với đá [9] Bảng 1.3-Các giá trị của T * ứng với m (Hueze, 1984) [9] 1.4.2 Phơng pháp gián tiếp Hình 1.17-Quan hệ ứng suất - biến dạng trong thí nghiệm hiện trờng [9] Hình 1.18- Quan hệ giữa RQD và tỉ lệ E m /E r [9] Hình 1.19-Quan hệ của RQD và tỉ lệ E m /E r [9] Bảng 1.4-Các giá trị RQD ứng với chất lợng đá [9] Bảng 1.5-Các giá trị RMR ứng với các đặc trng của đá [9] Bảng 1.6-Giá trị GSI đối với các loại đá [9] Bảng 1.7-Giá trị Q đối với các loại đá [9] Chơng II: Các phơng pháp xác định sức chịu tải ngang của cọc ngàm trong đá 2.1 Khả năng chịu tải ngang của cọc ngàm trong đá Bảng 2.1-Các giá trị m i (Hoek & Brown,1997) [9] Hình 2.1-Sơ đồ phân tích kết cấu cọc về chiều dài ngàm [12] Hình 2.2-Sơ đồ truyền áp lực đất lên cọc trong đá [9] Hình 2.3-Sơ đồ truyền tải lên cọc theo Zhang [9] Hình 2.4-Sức kháng P L của đá và trạng thái ứng suất tơng ứng [9] 2.2 Phơng pháp gần đúng liên tục tuyến tính theo cách tiếp cận của Randolph (1981) và Carter and Kulhawy (1992) Hình 2.5 (a)-Sơ đồ tính toán cọc trong đá theo Randolph và (b) cho cọc trong đá có lớp đất bên trên [9] Hình 2.6 (a)-Sơ đồ biến dạng của cọc thực; (b)-Phản lực đất và bài toán tơng đơng từ sơ đồ (a) [9] Hình 2.7-Sơ đồ cọc cắm qua lớp đất có áp lực và chiều sâu L S [9] Hình 2.8-Sơ đồ cọc cắm qua lớp đất có áp lực và chiều sâu L S [9] 2.3.1 Phơng pháp gần đúng liên tục phi tuyến ứng xử đàn hồi của đất và đá Hình 2.9-Sơ đồ cọc-modun tăng tuyến tính và hệ trục tọa độ cực [9] 2.3.2 Phơng pháp gần đúng liên tục phi tuyến ứng xử đàn dẻo của đất và đá Hình 2.10-Sơ đồ tính kể tới vùng dẻo trong đất/đá [9] 2.4 ổn định của cọc ngàm trong đá khi chịu tải trọng ngang Hình 2.11 a, b, c & d - Các dạng mất ổn định của cọc ngàm trong đá [9] Hình 2.12a, b - Mặt trợt phẳng [9] Hình 2.13-Xác định W i và R i theo Einstein [9] Chơng III: các Ví dụ tính toán 3.1 Phơng pháp phần tử hữu hạn Bảng 3.1-Mô tả các dạng bài toán đợc phân tích Hình 3.1 Các sơ đồ tính toán cho BT1a, BT1b, BT1c & BT1d Hình 3.2 Các sơ đồ tính toán cho BT2a, BT2b, BT2c & BT2d 3.2 Kết quả áp dụng phơng pháp phần tử hữu hạn Bảng 3.2-Tổng hợp các kết quả tính toán Hình 3.3 - Biểu đồ ứng suất ngang có hiệu trong đất và moment uốn của cọc Hình 3.4 - Biểu đồ lực cắt và chuyển vị ngang của cọc Hình 3.5 - Biểu đồ ứng suất ngang có hiệu trong đất và moment uốn của cọc Hình 3.6 - Biểu đồ lực cắt và chuyển vị ngang của cọc Hình 3.7 - Biểu đồ ứng suất ngang có hiệu trong đá và moment uốn của cọc Hình 3.8 - Biểu đồ lực cắt và chuyển vị ngang của cọc Hình 3.9 - Biểu đồ ứng suất ngang có hiệu trong đá và moment uốn của [...]... lượng đá Q 30 d) Phương pháp xác định Em với độ bền nén của đá 30 nguyên dạng c Chương II: Các phương pháp xác định sức chịu tải ngang của cọc ngàm trong đá 2.1 Khả năng chịu tải ngang của cọc ngàm trong đá 33 2.1.1 Khả năng chịu tải ngang của bản thân kết cấu cọc 33 2.1.2 Khả năng chịu tải ngang của hốc đá khi cọc 35 ngàm trong đá 2.2 Phương pháp gần đúng liên tục tuyến tính theo cách tiếp 40 cận của. .. cứu là các cơ sở khoa học của các phương pháp tính toán cọc chịu tải ngang ngàm trong đá và các ứng dụng trong phân tích và thiết kế nhằm đưa ra cái nhìn tổng quát cho vấn đề cần nghiên cứu Nội dung nghiên cứu: - Phân tích cọc ngàm trong đá chịu tải trọng ngang có kể đến ảnh hưởng của các lớp đất bên trên Hướng kết quả nghiên cứu: - Phân tích các ứng xử của cọc ngàm trong đá khi chịu tải ngang có xét. .. tới các lớp đất bên trên - Trong móng cọc chịu tải ngang ngàm trong đá nên kể đến khả năng chịu tải của các lớp đất bên trên để không phải khoan sâu vào trong đá, tránh lãng phí 3 ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài: - Đưa ra tổng quan về tính toán cọc chịu tải ngang ngàm vào đá cho công trình có tải trọng ngang lớn - Đưa ra được kết luận và kiến nghị góp phần nâng cao độ chính xác của việc... ngàm trong đá 4 1.2 Phân loại cọc chịu tải trọng ngang ngàm trong đá 7 1.2.1 Phân loại theo liên kết đầu cọc 7 a) Cọc có đầu tự do 7 b) Cọc có đầu ngàm trượt 8 c) Cọc có ngàm cách xa đỉnh cọc 8 1.2.2 Phân loại theo tải trọng tác dụng 8 a) Cọc chịu tải trọng tĩnh 8 b) Cọc chịu tải trọng động 8 1.3 ứng xử của cọc đơn khi chịu tải trọng ngang có mũi cọc 8 ngàm trong đá 1.3.1 Phương pháp phân tích theo phản... việc tính toán cọc chịu tải trọng ngang ngàm vào đá 4 chương I: tổng quan về móng cọc chịu tảI ngang ngàm trong đá 1.1 Các trường hợp móng cọc chịu tải ngang ngàm trong đá Khi có yêu cầu về chịu lực lớn và ổn định của móng thì việc truyền tải trọng của công trình vào các lớp đất tốt bên dưới là một giải pháp, khi đó loại cọc dùng phương pháp khoan tạo lỗ và nhồi bê tông cốt thép vào lỗ khoan có mặt... ngàm vào đá khi có kể đến sức chịu tải ngang của các lớp đất bên trên Nhiệm vụ: - Nghiên cứu áp dụng các lí thuyết về tính toán cọc chịu tải trọng ngang khi mũi cọc ngàm trong đá - áp dụng chương trình tính toán để mô phỏng và phân tích bài toán cọc nền cùng đồng thời làm việc Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu là các công trình xây dựng có kết cấu móng cọc ngàm trong đá - Phạm... với bản thân cọc ngàm trong đá, tùy thuộc vào sự hình thành lỗ khoan trong đá thì cấu tạo cọc, đặc tính các lớp đất ở trên đá nh hưởng rất nhiều tới thực tế làm việc của cọc mà chúng ta sẽ tìm hiểu ở các chương sau Các lời giải cho cọc chịu tải ngang trong đất không bao gồm tất cả các trường hợp cho cọc chịu tải ngang ngàm trong đá [9] 1.2.1 Phân loại theo liên kết đầu cọc Lò xo (không chịu cắt nhưng... để có được các phương trình của hệ thống đất -cọc dựa trên mô hình nền đàn hồi của Vlasov Dựa trên ý tưởng của Sun (1994) cho cọc chịu tải ngang trong đất (chưa kể tới tính dẻo của đất) , Zhang et al.,(2000) đã phát triển một phương pháp phi tuyến trong môi trường liên tục (có kể tới tính dẻo của đất) Phương pháp này có thể xem cọc trong môi trường liên tục của một lớp đất nằm trên một lớp đá với các. .. Đầu cọc ngàm trượt theo phương tải ngang Pt , khi đó chuyển vị ngang đầu cọc là y/4 c) Cọc có ngàm cách xa đỉnh cọc (Xem hình 1.6.c) Khoảng cách ngàm (a) với đầu cọc phụ thuộc vào kết cấu công trình bên trên 1.2.2 Phân loại theo tải trọng tác dụng Tải trọng ngang tác dụng lên cọc với các tính chất khác nhau rất nhiều Các tải trọng này về cơ bản có thể phân ra loại tác dụng tĩnh hoặc động a) Cọc chịu tải. .. Bài toán BT1a 57 3.2.2 Bài toán BT1b 59 3.2.3 Bài toán BT1c 61 3.2.4 Bài toán BT1d 63 3.2.5 Bài toán BT2a 64 3.2.6 Bài toán BT2b 66 3.2.7 Bài toán BT2c 67 3.2.8 Bài toán BT2d 69 Kết luận và kiến nghị Kết luận 74 Kiến nghị 76 Tài liệu tham khảo 77 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan luận văn Tính toán cọc ngàm trong đá có xét đến khả năng chịu tải trọng ngang của các lớp đất bên trên là kết quả nghiên cứu của . tích cọc ngàm trong đá chịu tải trọng ngang có kể đến ảnh hởng của các lớp đất bên trên. Hớng kết quả nghiên cứu: - Phân tích các ứng xử của cọc ngàm trong đá khi chịu tải ngang có xét tới các lớp. II: Các phơng pháp xác định sức chịu tải ngang của cọc ngàm trong đá 2.1 Khả năng chịu tải ngang của cọc ngàm trong đá 33 2.1.1 Khả năng chịu tải ngang của bản thân kết cấu cọc 33 2.1.2 Khả năng. cọc nhồi ngàm vào đá khi kể đến sức chịu tải ngang của các lớp đất bên trên. - Xác định nội lực và chuyển vị của cọc nhồi ngàm vào đá khi có kể đến sức chịu tải ngang của các lớp đất bên trên. Nhiệm