Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Phân tích ổn định và độ bền tường kè bảo vệ bờ sông dùng bản cọc bê tông cốt thép ứng suất trước

han từ hữu hạn vẻ tinh toán én định và độ bền.sông trình thông qua ứng dụng các phần mém GeoSlope - Studio, Plas,Phân tích điều kiện địa hình, địa chất, thủy văn, thủy lực, điễn biến xói

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

NGUYEN VĂN CHON

PHAN TICH ON DINH VA DO BEN TUONG KE

BAO VE BO SONG DUNG BAN COC BE TONG COT THÉP

UNG SUAT TRUOC

Thanh Phố Hồ Chi Minh — 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRUONG ĐẠI HỌC THUY LỢI

NGUYÊN VĂN CHƠN

PHAN TÍCH ON ĐỊNH VA ĐỘ BEN TƯỜNG KE

BAO VE BO SONG DUNG BAN COC BÊ TẾ

UNG SUÁT TRƯỚC

LUẬN VAN THẠC SĨ

"Người hưởng dẫn khoa học:

PGS.TS: PHAM VAN QUOC

Thành Phố Hồ Chi Minh - 2015

LỜI CÁM ƠN

“rong thời gian thực hiện Luận văn, học viê lä nhận dope sự trợ giúp.

quý bản của rit nhiều tổ chức và cá nhân Học viên muốn dope bày tỏ lòngcám ơn chân thành tới các Phòng, Ban cùng tập thể Quy thay cô của trường

Đại học Thủ

thức mới về khoa học kỹ thuật xây dựng công trình thủy

lợi, đặc biệt là các thầy cô tại cơ sở 2 đã trang bị những kiến

Đặc biệt, tôi xin gửi lời cám ơn chân thành tới thay giáo hoyéng dẫn PhóGiáo sơi - Tiến sĩ Phạm Văn Quốc - ngơi đã trực tiếp hoping din cho tôi

những kiến thức khoa học trong suốt thời gian thực hiện Luận văn

Một lần nữa tôi xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc và lời chúc sức

khỏe, hạnh phúc, thành công trong cuộc sống tới Quý thay cô của trơờng Dai

học Thủy lợi, Phó Giáo sơI- Tiền sĩ Phạm Văn Quốc.

TÁC GIÁ

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập — Tự đo — Hạnh phúc.

BANG CAM KET

Tôi xin cam kết tat cả các nghiên cứu trong luận văn này là kết quả

nghiên cứu của chính bản thân tôi thực hiện trong khoá học cao học tạiTrường Đại học Thuy lợi doợi sự hoớng dẫn nghiên cứu khoa học của

PGS.TS Phạm Văn Quốc Tôi xin chịu trách nhiệm hoàn toàn về lời cam kết

của mình,

Tp Hồ Chi Minh ngày thang năm 2015

Nguyễn Văn Chơn

MỤC LUC

LCL) | 000101 000 0.201 mtretaiem

1 TINH CAP THIET CUA ĐÈ TÀI ' ses mm

3.MỤC ĐÍCH CUA ĐÈ TÀI 1

3 CÁCH TIẾP CAN VA PHƠỊƠNGPHÁP NGHIÊN CUU ss 2

4 KET QUÁ DAT DỢỢC 4CHGIONG 1 TONG QUAN.

1.1 THÀNH TỰU XÂY DUNG CÔNG TRINH BẢO VE BO SONG 6 ĐBSCL

VA TPHCM, `

1.2 TINH HÌNH XÓI LO BO SÔNG VA GIẢI PHÁP PHÒNG CHONG ỞTHANH PHO HO CHÍ MINH VA ĐỒNG BANG SÔNG CUU LONG 121.2.1 Tinh hình chung về áp dụng thành tựu KHICN bảo vệ bờ sông 1B

1.2.2 Một số công trình xây dung bảo vệ ba sông tiêu biểu 15

1.2.3 Sử dụng bản cọc bê tông cốt thép dự ứng lực dé xây dựng kè bảo vệ đô.

thị ở thành phố Hỗ Chí Minh và Đồng bằng sông Cửu Long ~ 161.3 PHOJONG PHÁP TÍNH TOÁN TGJÖNGKÈ VAN CỌC BTCT DOL 1.3.1 Một số sơ đồ mô tả hơthỏng, sự cổ toying kè bản cọc bê tông cốt thép 18

1.3.2 Chuyển vi ngang của toờng bản cọc 2

1.3.3 Phopng pháp đơn giản tinh toán topng kè bản cọc BTCT DOLL 211.4 KET LUẬN CHONG 1 2sCHGJONG 2: PHG|ŒNG PHÁP MÔ HÌNH SO PHAN TỬ HỮU HAN TÍNHTOÁN THẤM, ON ĐỊNH TRONG GEOSLOPE - STUDIO 2007 VÀ TÍNH

TOÁN ĐỘ BEN CÔNG TRÌNH TRONG PLAXIS 8S 6

2.1 KHALNIEM CHUNG VỀ MÔ HÌNH SỐ PTHH s262.2 MO HÌNH SỐ PTHH TÍNH THÁM TRONG GEOSLOPE - STUDIO 282.2.1 Phượng trình vi phân chủ đạo 282.2.2 Thuộc tính của đắt 29

2.2.3, Hàm thấm, 29 2.2.4, Các bước tính toán, 32

2.2.5 Trình xuất kết quả tin toán 33

2.2.6 Nhận xét, vs - 34

2.3 MÔ HINH TÍNH TOÁN ON ĐỊNH MAI DOC TRONG GEOSLOPE

-sTupio a4 2.3.1 Khii niệm áp lực ngợc lỗ rng và ứng suit hiệu quả 1 2.3.2 Một số phượng pháp tính toán dn định mái dốc trong Slope[W 35

3.3.2.1 Phương pháp Bishop 35

2.3.2.2 Các phương pháp tinh toán én định mái đốc khác trong Geo-slope36

2.4 MÔ HÌNH SO PTHH TÍNH TOÁN ĐỘ BEN CÔNG TRÌNH TRONG 36.3.4.1 Phopng trình vi phân chủ đạo để tinh tn ứng suất biển đạng 6

3.4.1.1 Các thành phần ứng suất 36

24.1.2 To độ Lode 37

2.4.1.3 Các thành phần biến dong 3924.1.4 Quan hệ giữa ing suất và biến dạng — định luật Hooke: 4

2.4.2 Điều kiện biên giới 4

2.43, Tải trong tính toán 43 2.44 Thuộc tinh vật liệu 4a

244.1, Đặc trưng vật liệu 44

244.2 Mé hình quan hệ đắt 45

24.4.3, Dữ liệu cho dt vi lớp phan giới 4s

3.44-4 Quan hệ view 46

244.5 Các thông số trong mé hình vật liệu 4

3.45 Các bơớc tinh toán si 2.46, Trinh xuất kết qua tính tn 5s

2.4.7 Nhận xét, - - He —`2.5 KET LUẬN CHOJONG 2 55CHG|ƠN 3: DIEU KIỆN XÂY DỰNG VÀ GIẢI PHÁP CHONG XÓI LỠ BO

TẢ DOẠN SÔNG THỊ XÃ NGÃ BẢY HẬU GIANG 31

3.1 GIỚI THIỆU DOAN SÔNG THỊ XA NGA BAY CUA KÊNH QUAN LỘ

-PHUNG HIỆP ° ST

3.1.1 Giới thiệu chung 37

3.1.3 Điều kiện địa chất công trình “

3.1.4, Điều kiện thủy van thủy lực của đoạn sông 6s

3.1.5, Diễn biến và dự báo xói lở bờ tả của đoạn sông sob3.1.6 Yêu cầu giao thông và cảnh quan đô thị của Thi xã Ngã Bay 663.2 CÁC PHO]ONGAN CONG TRINH CHONG XƠI LƠ BƠ TA DOAN SÔNG

‘THI XANGA BAY 61 3.2.1 Ké mo hàn (op nhope điểm, 61 3.2.2 Ke maid 69 3.2.3, Toờng kẻ bê tông cốt thép (topmg trọng lực, toờng bản gốc) 7

3.2.4, Tường kẻ ding bản cọc bê tông cốt thép ứng suất tropic sou3.3 CHON PHGJONG AN CÔNG TRINH CHONG XƠI LƠ BO TA BOAN 783.4 KET LUẬN CHG|ƠNG3 T8{GONG 4: TÍNH TOÁN ON ĐỊNH VÀ ĐỘ BEN TOỜNG KÈ BẢN COC

BÊ TONG COT THÉP DỰ UNG LỰC BO TẢ DOAN SÔNG THỊ XÃ NGA

BẢY HẬU GIANG 19

4.1.TÀI LIỆU ĐẦU VÀO ĐỀ TINH TOÁN 194.1.1, Mặt cắt điển hình dé tinh toán - — TD4.1.2 Chế độ mực ngực tính toán 19

4.1.3 Thuộc tinh của các lớp tính toán 19 4.1.4 Thuộc tinh của bể tông cốt thép của bản cọc 80 4.1.5 hoping tin toán si

42 KET QUA TÍNH TOÁN THẤM VA ON ĐỊNH PHOJONG AN 1 (THEO DỰBAO XOILG) 82

4.2.1, Loới phan tử của mặt cắt tính toán os sesso BD

4.2.2 Số liệu tính toán, 82

4.2.3 Kết quả tính toán thắm bằng Seep/W: Dogg bão hòa, lo lượng thắm và

Gradient thắm 834.2.4, Kết quả tính toán ôn định mái đốc theo phopng pháp Bishop 844.2.5, Sơ bộ chọn cao trình dy bản cọc theo điều kiện dy báo xối TB 8A

43 KET QUÁ TÍNH TOÁN UNG SUAT VA BIEN DẠNG PHGJƠNG AN 2A 8443.1 Logi phần tr của mặt cit tinh toán 84

4.3.2 Số liệu tính toán os - 8S

4.3.3 Kết quả tính toần ứng suất 87

4.3.4 Kết quả tính toán biển dạng, 8743.5, So sinh với ác chi tiêu cho phép vé copng độ và biến dạng 884.35.1 So sánh với các chỉ tiêu cho pháp vẻ cường độ 484.3.5.2 So sánh với các chỉ tiêu cho phép về biển dang 88

4.3.5.3 So sinh với các chi tiêu dn định tng thể ss

4.3.6 Kết qua kiểm tra các phopng án chiều dai cử cho phopng án 2A "`4.4 KET QUÁ TÍNH TOÁN UNG SUÁT VÀ BIEN DANG PHGJƠNG AN 28.894.4.1, Loới phần tử của mặt cắt tính toán 894.4.2 SỐ LIEU TÍNH TOÁN, 90

4.4.3, Kết qua tính toán ứng suắt 9L

4.4.4 Kết quả tinh toán biến dạng %

4.4.5 So sinh với cc chỉtiêu cho phép về cơờng độ và biển dang 93

4.4.3.1 So sánh với các chi tiêu cho phép về cường độ 93

44.5.2 So sinh với các ch tiêu cho phép về biển dang 93

44.5.3 So sánh với các ch tien ổn định ng thể 934.5 KET QUA TINH TOÁN UNG SUÁT VA BIEN DẠNG PHGIONG ÁN 3 93

4.5.1 Logi phần tử của mặt cit tinh toán 93 4.5.2.8 liệu tính toán 93 4.5.3, Kết quả tinh toần ứng suất 94

4.5.4 Kết quả tính toán biển dạng " ° 944.5.5 So sinh với các chi tu cho phép về coping độ và biển dang 95

4.5.5.1 So sánh với các chỉ iêu cho pháp vẻ cường độ %

4.5.8.2 So sánh với các củ tiêu cho pháp vé biến dạng 95

4.5.5.3 So sánh với các chi tiéw ổn định ting thể % 4.5.6, Kết quả kiểm tra các phong án chiều dài cử cho phong án 3 )8

4.6 PHAN TÍCH HIỆU QUÁ KỸ THUẬT CUA PHƠƠNG ÁN2A, 2B VÀ 3 974.7.KẾT LUẬN CHOIONG 4 %KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ

TÀI LIEU THAM KHẢO «<<eeeteererrrro.TU3

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình L.1:Bờ kẻ kênh xing Xã No HG _ Hình 1.2: Bở kề Maspero Sóc Trăng

Hình 1.3: Bờ kề kênh Thanh Da, quận Bình Thạnh, tpTICM 7Mini 1.4: Bờ kề sông Hậu, quận Ninh Kiều, tp Cần Thơ 7Hình 1.5: Bờ kệ khu vực thị trấn Tân Châu — Dồng Tháp 8

Hình 1.6: Bờ kể kênh Nhigu Lộc = Thị Nghề 8 Hình 1.7: Kẻ Bao Dinh, thi xã Tân An, Long An 9 Hình 1.8: Kẻ An Phú, Thi Bite, tp HCM 9 Hình 1.9: Kè Mỹ ‘Tho, (hành phố Mỹ Tho, tỉnh Tiền Giang 9 Hình 1.10: Kế tường cừ BTCT có neo tại Kiên Giang : sod Hình 1.11: Cit ngang tường eit BTCT có neo tại Kiến Giang, 9

Hình 1.12: Ảnh tường cử BTCT ứng suất trước không neo tại Kiên Giang cI

Hình 1.13: Mặt cắt ngang trờng cử BTCT ứng suất trước không neo Kiên Giang 10

Hình 1.14: Kết sấu kẻ Long Bình, đoạn tường đúng, phía bở tả, tình Trà Vinh 10

Hình 1.15: Ảnh kề Long Binh, đoạn tường đứng, phía bở tả, tỉnh Trả Vĩnh 10 Hình 1.16: Ke BTCT tường đứng kết hợp mái nghiên tại UBND xã Tam Thôn Hiệp, huyện Clin Giỡ, tpIICM se se soon

Hình 1.17: Ke bờ kết cấu tuimg đứng bằng đá xây trên nền cọc, khu vực nhà thời

Fatima, Thủ Đức, ,HCM 10 Hình 1.18: Kè khu A, Tan Hơng, Long An " Minh 1.19 Kè sông lIậu, tinh An Giang "

Hình 1.20: Ke bằng đá hộc lát khan và trét mạch ở Cả Mau sonnel

Hình 1.21: Ke mãi nghiên xây dé ở tinh Kiên Giang "

Tình 1.22: Bờ kè đá xây tại UBND xã Thời An Hội huyện Kế Sách, Sóc Trăng

Hình 1.23: Bở kề đá xây tại thành phố Cần Thơ, tinh Cần Thơ "

Hình 1.24: Bở kề chống sot lở tp, Biên Hòa - tỉnh Đồng Nai 15Hình 1.25: Bở ke chống sat lở thi trấn Tân Thạnh - tinh Long An 15

Hình 1.26: Bở kề cảng Holeim - tinh Ba Rịa Vũng Tàu 16

Hình 1.27: Bờ kẻ Thủ Dẫu Một tỉnh Binh Dopg "6

Hình 1.28: Tropt ving cung sâu bên doy chân trồng,

Hình 1.29: Sự cổ tường bị xoay .

Hình 1.30: Sự cổ gly bản cọc do ứng suất vopt quá cog độ của vt liệu

Hình 1.31: Sự cố nhỗ neo và đứt cáp neo.

Hình 1.32: Sự cổ phá vỡ kết cấu tại điểm neo cấp

Hình 1.33: Sơ đồ chuyển vị của tng bản cọc không có neo.

Hình 1.34: Sơ đồ chuyển vị của tường bản cọc có neo

Hình 1.35: Sơ đồ cân bằng các lự lêntơờng vần cọc thẳng đứng,

Hình 1.36; Sơ đồ dim của bản tơờng

Hình 1.37: Biểu đồ phân bổ ngoại lực Q, lực cắt V và M6 men M trên tưởng

Hình 2.1 Cửa số khai báo hàm thắm

Hình 2.2: Dạng đồ thị của hàm thắm

Hình 23: Lựa chọn hàm thắm

Hình 2.4: Nhập số liệu tính toán.

Hình 2.5: Đơờng cong biễu thị hàm thắm

Hình 26: Cửa sổ khai thác kết qua

Hình 27: Sơ nh lực thắm từ áp lực ngợc lỗ ring tác dung lên cũng trượt

Hình 2.8: Sơ đồ tính lự thắm từ áp lục neyic lỗ rổng của PP, Bishop dom giản

Hình 3.9: Hướng các thành phần ứng suất

Hình 3.10: True hệ toa độ

Hình 2.11; Cửa số Material sets

Hình 2.12: Các mô hình vật iệu trong Plaxis

Hình 2.13: Dữ liệu đất và lớp phân giới trong Plaxis

Hình 2,14: Ứng sử của vật

Hình 2.15: Thông

Hình 2.16: Thông số trong mô hình Mohr - Coulomb.

Hình 2.17: Thông số trong mô hình Hardening - Soil

Hình 2.18: Thông số trong mô hình Soft - Soil

Hình 2.19: Cửa số hệ số tết giảm coờng độ

eu trong Plaxis trong mô hình Linear Elasic.

Hình 220: Trình đơn Project của cửa số General stings

Hình 221: Tình đơn Dimensions của cửa số General settings.

Hình 2.22: Của số thiết lập mô hình hình học

Hình 22: ta số Loads khai bảo tải trọng

Hình 2.24: Cửa sốLoads thiết lập điều kiện biên

Hình 2.25: Cửa số Materials khai báo các thuộc tính vat liệu

Hình 2.26: Cửa số Mesh chia lưới phần tir

Hình 2.27: Cửa số Initial conditions cho điều kiện ban đầu

Hình 228: Cửa s

Hình 2.29: Kết qua sau kh Output

Hình 3.1: Bản đổ hành chính thị xã Ngã Bay

Caleulations

inh 3.2: Mo han bằng cọc bề tông cốt thép

Hình 3.3: Ké mái bằng ấm bê tông cốt thép liền khối

Hình 3.4: Kè mái bằng tắm bê tông rời

Hình 4.4: Boing bảo hảo và lop loợng thắm

Hình 4.5: Biểu đố phân bố Gradient thuỷ học xy

52

3 33 33 s4

“ 5s

60

69 70 70 1

72

B

73

74 74

Hình 4.10: Chuyển vị tại điểm B cách đỉnh eit 7m ~ Ủy =0.426m 88

Hình 4.11; Hệ số an toàn F 1292 88Hình 4.12: Chia loéiphin tr mt et tinh toán 90

Hình 4.13: Nội lực rong tường cử 91 Hình 4.14: Chuyển vita điểm A đình eit Ux=0.448m % Hình 4.15: Chuyển vi ta điểm B cách dinh cử 7m ~ Uy=0.305m 92

Hình 4.16: Hệ số an toàn FS = 1.538 nàn —_Hình 4.17: Chia lnớiphẳn từ mặt cắt tinh toán 93

Hình 4.18: Nội lực trong tường cử vs - 9

Hình 4.19: Chuyển vị tai điểm A đình cử Ux=0 08m 94 Hình 4.20; Chuyển vi ta điểm B cách đỉnh cử 7m ~ Uy~0.312m 95 Hình 4.21: Hệ số an toàn FS = 1.436 95

DANH MỤC CÁC BANG BIEU

Bang 3.1: Số liệu mực nope 63

Bang 3.2: Thông số kỹ thuật cọc ván BTCT DŒ|L bê tông620 Châu Thới 75

Bảng 3.2: Thông số kỹ thuật cọc vin BTCT DOL của CTCP Sở hữu Thiên Tân 76

Bang 4.1: Thuộc tinh các lớp tính toán - nàn — TDBảng 4.2: Thuộc tính b tông cốt thép bản cọc siBang 4.3: Các số liệu tinh toán 82

Bảng 4⁄4: Các thông sổ tỉnh toán 85

Bang 4.5: Kiểm tra chiều dài cir theo các phopng án 88

Bảng 4.6: Các số liệu tinh toán = 90

Bảng 47: Nội lực trong cọc 91

Bang 4.8: Nội lực trong thanh neo os soso cone

Bảng 49: Kiểm ra chiều dài ci 95

MỞ ĐÀU

1, TÍNH CAP THIET CUA DE TÀI

6 nơợc ta nói chung va thành phố Hỗ Chí Minh và Đồng bằng sông Cửu

cảng nghiêm trọng, hàng

Long nói riêng, hiện tơợng sat lờ bờ sông điển ra ng

năm nhà ngức phải đầu tơhàng nghìn ty đồng dé xây dựng các công trình bảo vệ birsông, đặc iệt cho các đoạn sông cong xéi lờ mạnh uy hiếp đến dải dân coy hai ven

bờ Ngoài các giải pháp đơn giản truyền thống nhơt Kè mái dốc, kè mỏ han, mái

nghiêng bằng dé hộc, lõi dit, đá xây tắm bê lông, chúng ta đã và dang áp dụngthành tựu khoa học công nghệ xây dựng tiên tiến để chẳng sat lở bờ sông nho Cấukiện bé tông liên kết mảng, mỏ hàn kiểu cọc có dầm đỉnh, mỏ hàn hoàn top đảo

ing bản cọc bê tông cốt thép dự ứng lực

ng thị xã Ngã Bay kênh Quản Lộ - Phụng

chiều ding chy tường ke

Luận văn lấy khu vực bờ ta đoạn s

Hiệp tỉnh Hậu Giang là trường hợp nghiên cứu Đây là khu vực thuộc đô thị, có

đường giao thông áp sắt và dân cứ sinh sống bên bờ, bị xói lở nghiêm trọng Công

trinh kỳ ba tả đoạn sông thi xã Ngã Bay có ý nghĩa quan trong trong việc bảo vệ tinh mạng, tải sản của nhân dân trope nguy cơ sat lớ, mà còn giúp cải thiện môi

trường, mở ra không gian đô thị thông thoáng, tạo điều kiện vui chơi giải trí cho.ngobi dân và đặc iệtlà tạo tiễn đề cho sự phát triển văn hồa, du lịch chợ nỗi Ngã

Bảy,

Vi vậy, db ải luận “Pham tich ẩn định và độ bền nrồng ke bảo vệ bờ sông.

đồng bản cọc bê tông cốt thép ứng suất trước" cỗ ý nghĩa khoa học, thực tiễn vàcấp thiết

2 MYC ĐÍCH CỦA ĐÈ TÀI

“Tổng hợp, phân tích, đánh giá tinh hình xói lở bờ sông, op nhơợc điểm vahiệu quả của các loại kết cấu ké chống sat lờ bờ sông ở thành phổ Hỗ Chi Minh và

vùng Dong bằng sông Cửu Long.

Giới thiệu of nhopc điểm, tỉnh hình sử dung bản cọc bé tông bể tông cốt

thép ứng suất troớc làm toờng kè bảo vệ bờ sông, bờ biển trên thé giới và tại Việt

Nam.

“Tổng hợp các kết quả nghiên cứu lý luận vềtính toán bn định và độ bin côngtrình và phopng pháp mô hình han từ hữu hạn vẻ tinh toán én định và độ bền.sông trình thông qua ứng dụng các phần mém GeoSlope - Studio, Plas,

Phân tích điều kiện địa hình, địa chất, thủy văn, thủy lực, điễn biến xói lở,

ảnh giá nguyên nhân gây sat lở bờ tả đoạn sông thị xã Ngã Bảy kênh Quản Lộ Phụng Hiệp tỉnh Hậu Giang

-Nghiên cứu xác định các phopmg án giải pháp kết cấu kè chống gây sat lở bir

tả đoạn sông thị xã Ngã Bay kênh Quản Lộ - Phụng Hiệp tình Hậu Giang.

Sử dụng phần mềm GeoSlope - Studio, trong đó mô đun Seep/W dé tính toán.thắm, mô đun Slope/W dé tinh toán én định tổng thé mái dốc bờ sông cho trường

hợp hiện trạng và cho troờng hợp dự báo xối sâu hơn ở chân toờng kẻ để có căn cứ

xác định sơ bộ chiu sâu bản cục bể tông edt th dự ứng lục của bờ t đoạn sông

thị xã Ngã Bảy kênh Quản Lộ - Phụng Hiệp tỉnh Hậu Giang.

Sử dụng phần mém Plaxis để tính toán ứng suất, biến dang cho hệ tường ke

bản cọc bê tông cốt thép dự ứng lực và khối dat bảo vệ của bờ tả đoạn sông thị xã

Ngã Bay kênh Quan Lộ - Phụng Hiệp tỉnh Hậu Giang

Phân tích, đánh giá kết qua tính toán én định và độ bền của hệ toờng kẻ và

khối đất bảo vệ để xác định hiệu quả kỹ thuật của giải pháp sử dung bản cọc bê tông.

cốt thép dự ứng lực của bờ tả đoạn sông thị xã Ngã Bay kênh Quản Lộ - Phụng Hiệp tinh Hậu Giang

3 CÁCH TIẾP CAN VÀ PHOPNG PHÁP NGHIÊN COU

a Cách tiếp cận

Thu thập, nghiên cửu, tiếp thu thành tựu khoa học công nghệ KHCN trên thế.

kỹ thuật ti liệu nghiên cứu, các kết sấu công trình kể bảo

i cập nhật các tả lig

si

vệ bờ sông thực tế rên th giới

Điều tra thu thập, nghiên cứu tỉnh hình x6i lỡ và báo vệ bờ sông, đặc biết là

a với các đoạn bở sông cong chịu tắc động của ding chảy mạnh, bị 6i lờ nghiêm

trọng ở thành phố Hồ Chí Minh và Đồng bằng sông Cửu Long Tổng hợp về ứng

‘dung thành tựu khoa học công nghệ KHCN trong dé có bản cọc bê tông cắt thép dự

ứng lực để xây đựng các loi công tỉnh bảo vệ bờ sông, đặc biệt là đối với các đoạn

ba sông cong chịu tác động của dòng chảy mạnh, bị xói lở nghiêm trọng ở nope ta

Nghiên cứu cơ sở lý luận, thực hành ding phần mềm Plaxis 8.5 của Plaxis

11a Lan, là phần mém phần tử hữu hạn được sử dụng để mô phỏng ứng suất va biến

dang của nén trong các công trình xây đựng Với các thông số đầu vào đơn giản và các mô hình đã có trong chương trình, cho phép người sử dụng lựa chọn áp dung

nhanh chóng các mô hình vật liệu phù hợp với từng loại img xử của đắt Miễn tính

jém nút, kếttoán đơợc rời rạc hóa bởi các phần tử tam giác biến dạng phẳng 15

quả mô phòng cho thấy dope tropmg ứng suất, chuyển vị và hệ số ôn định Phân tích.

ổn định và biến dạng công trình bờ kề dope mô phỏng quá trình làm việc thực tế,

xết theo từng giai đoạn làm việc nho Thi công, san lấp, cổ kết và tải trong phân bồ,

trên bê mặt

Nghiên cứu cơ sở lý luận, thực hình ding phần mềm thong mại mạnh,

nhiều tiện ích, nổi tiếng của Geo-Slope với 3 mô đun Seep/W, Slope/W, Sigma/Wcủa Canada, đến nay dang sử dụng rộng rãi ở Việt Nam là GeoStudio 2007 để tinhtoán, phân tích thắm và én định.

Điều tra thu thập phân tích đặc điểm dia hình, địa chit, chế độ thủy văn

thủy lực, tình hình x6i lở và công trinh kẻ đã thi công xây dựng xong cho bờ tả đoạn sông cong thị xã Ngã Bay kênh Quản Lộ - Phụng Higp tỉnh Hậu Giang thuộc vũng

Đồng bằng sông Cứu Long Ly đó làm trường hợp nghiên cứu, phân tích của luận

văn

b Phojøng pháp nghiên cứu

Cac phopng pháp sau đây dope sử dụng trong luận văn:

>_ Phopng pháp tổng hợp, phân tích ti liệu thu thập trong và ngoài nope

> Phương pháp lý luận về tính thắm, én định và độ bền công trình

> Phopng pháp mô hình số phin từ hữu hạn về tính thắm, tinh én định

và độ ben công tình thông qua ứng dụng các phần mềm GeoStope,

Plaxis 8.5,

> Phương pháp phân mảnh để tinh én định.

KET QUÁ ĐẠT ĐGJỢC

“Tổng quan thành tựu khoa học công nghệ KHCN trên thể giới, cập nhật cáctải iệu kỹ thuật tả iệu nghiên cứu, các kết edu công trình kế bảo vệ bir sông thực

tế trên thé giới Tình hình xói lở bờ sông, ơn nhope điểm và hiệu quả của các loại

kết ấu kể chống sat lở bở sông ở thành phổ Hỗ Chí Minh và ving Đẳng bằng sông

Cửu Long Giới thiệu op nhope điểm, tinh hình sử dụng bản cọc bê tổng, bê tông

cốt thép ứng suất tropic làm tơờng kẻ bảo vệ bờ sông, bờ biển trên thé giới và tại

Việt Nam

Tổng hợp nghiên cứu phopng pháp mô hình số phần tử hữu hạn tính thắm vàgiới thiệu phần mềm GeoSlope - Studio - 2007 Phopng pháp mô hình số

hữu bạn tinh toán độ bÈn công tinh và giới thiệu phần mềm Plaxis

Nghiên cứu tường hợp Kẻ chống sat lữ bờ ta đoạn sông thị xã Ngã Bảy kênh

Quin Lộ - Phụng Hiệp tinh Hậu Giang, bao gồm: Phân tích diều kiện địa hình, địachất, thủy văn, thủy lực, diễn biến xói lở, đánh giá nguyên nhân gây sạt lở bở tả

đoạn sông thị xã Ngã Bay kênh Quản Lộ - Phụng Hiệp tinh Hậu Giang Xác định

các phopng án giải pháp kết cấu kè chống gây sat lở bờ tả đoạn sông thị xã Ngã Bảy

kênh Quản Lộ - Phụng Hiệp tinh Hậu Giang Dùng mô đun Seep/W dé tính toán

thắm, mô dun Slope/W để tính toán ổn định mái đốc bờ sông cho troờng hợp hiện

trang và cho rơờng hợp dự báo xôi sâu hơn ở chân trồng kẻ để cổ căn cứ xác định

sơ bộ chiễu sâu bản cọc bê tông cốt thép dự ứng lực Dũng phần mém Plaxis để tínhtoán ứng suất, biến dạng cho hệ tường kẻ bản cọc bê tông cốt thép dự ứng lục vàkhối đất bao về của ba ti doan sông thị xã Ngã Bay kênh Quản Lộ - Phụng Hiệp

tinh Hậu Giang, Phân tích, đánh giá kết quả tinh toán ôn định và độ bên của hệ

tojmg kề và khối dit bio vệ để xúc định hiệu quả kỹ thuật của giải pháp sử dụng

bản cọc bê tông cốt thép dự ứng lực của bờ tả đoạn sông thi xã Ngã Bay kênh Quản

Lộ - Phụng Hiệp tinh Hậu Giang.

Rút ra kết luận và kiến nghị.

CHG|ƠNG 1 TONG QUAN1.1 THÀNH TỰU XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG Ở ĐBSCL,

VÀ TPHCM

“Trước tỉnh hình sat lỡ bờ sông ở ĐBSCL và TPHCM ngây cà

trọng, vi vậy nhiều công trình bảo vệ bờ đã được xây dựng nhằm giảm bớt thiệt hại

tghiêm,

về người và tài sản do sat 16 bờ gdy ra Tuy nhiên, về mặt hình thức kết cấu công

trình bảo vệ bờ ắt da dạng và phong phú Các công trình đã xây dụng đều có những

uu và nhược điềm khác nhau tug thuộc và tùng địa hình khu vực.

“Trong số các công trình xây dựng để bao vệ bờ như giải pháp truy thống,

có một số công

Theo

h đã được xây dựng với công nghệ mới, vật liệu mới.

ác công trình kè ở ĐBSCL và TPHCM sau khi tra sơ bộ hầu

xây dựng đã phát huy tác dụng, đã mang lại hiệu quả thực tế trong việc bảo vệ tính

mang, ti sin của Nhà nước và nhân dân làm thay đổi bộ mặt cảnh quan của khu

vực xây dựng

“Công tình kẻ là một trong những phopng pháp thường dape sử đụng để bảo

vệ các công tình ven sông phổ biển khá nhiễu trong ngợc Tuy nhiên hiệu quả của

bờ kẻ trong việc chồng sat lở tại những khu vực có khả năng sat lở cao nhơi thành.phố Hồ Chí Minh và Đằng bằng sông Cứu Long cần phải nghiên cứu bd sung Tuynhiên có một 6 công trình đã phát huy hiệu quả thiết thực như:

> Công trình kè Ih xing Xả No Hậu Giang ( xem hình 1.1) đã phát huy được

tác dụng chống sat lở, n định đường bờ một cách có hiệu quả, đảm bảo sit

4n định bén vững của bờ sông, én định cơ sở hạ ting ven sông, tạo sự mỹquan thành phd, Với kết edu đơn giản tường ké bản góc nằm trên hệ cộc betông cốt thép phù hợp với khu vực xây dựng

"Hình L.:Bở kẻ kênh xing Xã No HG

> Céng trình kè Maspero Sóc Trăng ( xem hình 1,2) đã phát huy được tác dụng.

chống sạt dn định đường bữ một cách có hiệu quả đảm bảo sự ấn địnhbên vũng của bờ sông, ổn định cơ sh ting ven sông Với kết cầu đơn giản

tường đứng mái nghiền phù hợp với khu vực xây dụng

v Cong trình kẻ chống sạt lở kỳnh Thanh Da, quận Bình Thạnh, Tp HCM (

xem hình 1.3) đã phát huy được tác dụng chồng sat lở, én định đường bờ mộtcach có hiệu qua, dim bao sự ôn định bén vững của bờ ng, ôn định cơ sở.

hạ ting ven sông, đem lại mỹ quan cho khu vực Với kết cấu đơn giản máinghiên tắm bê tông tự chèn trên mái và đã chặn chân mái kè phù hợp với khu vực xây dựng.

v

Không chỉ chống sat lờ mà côn tạo ra không gian thông thoáng ổn định

đường bờ một cách có hiệu quả dim bảo sự ôn định bn vững của bờ sông

4m định cơ sở hạ ting ven sông, dem lại mỹ quan cho khu vực Với kết cầu

Hình 1.4:Ba lề song Hậu, quân Ninh Kiều, tp Cân Thơ

“Công trình kè khu vực thị trấn Tân Châu ~ Đẳng Tháp ( xem hình 1.5) côngtrình không chỉ chống sat a, ôn định dường bờ một cích có hiệu quả, dâmbảo sự ôn định bin vững của bở sông dn định cơ sở bọ ting ven sông, dem

lại mỹ quan cho khu vực,

Hình 1.3:B6 kề khu vực thị trấn Tân Châu ~ Đẳng Tháp

> Céng trình kè DŒ|Lkênh Nhiêu Lộc — Thị Nghé thành phố HCM ( xem hình.

1.6) công trinh không chỉ chống sat lờ ma còn tạo ra không gian thông thoáng, tạ mỹ quan dé thị, dn định dường bờ một cách có hiệu quả dim bảo

sur én định bén vững của bờ sông, én định cơ sử hạ ting ven sông, đem lại

mỹ quan cho khu vực đô thị Với kết edu cir bản dự ứng lực tao nên sự mỹ

‘quan, chắc chắn.

= ee

Hình 1.7: Kè Bảo Binh, thị xã Tân An, Long An Hink L8: K@ An Phú Thủ Dice tp HCM.

z

“Hình 1.10: Kè tường cit BTCT có neo tai Hình 1.11: Cắt ngàng tường cừ BTCT có

Kiên Giang neo tại Kiên Giang

Hink 1.14: Kết cầu Kẻ Long Binh, đoạn tuimg Hình 1.15: Ảnh: kẻ Long Bình đoạn tường

<img phia bit tình Trà Vinh “đảng phía bở tả tỉnh Trà Vĩnh

Hình 1.20: Ke bằng sic lã khan rã trét Hình 1.21: Kè mi hing xi 6 tink

mach Ca Man Kién Giang

1.2 TINH HÌNH XÓI LO BO SÔNG VÀ GIẢI PHÁP PHONG CHONG Ở

“THÀNH PHO HO CHÍ MINH VÀ DONG BANG SÔNG CỬU LONG

‘Trude tình hình sat lở bờ sông, kênh, rach ở TPHCM và ĐBSCL ngày cảng nghiêm trọng, trong những năm qua hàng loat công trình bảo vệ bờ đã dope xây dựng nhằm giảm bớt thiệt hại do sat lở bờ gây ra Hình thúc kết cấu các công trình bao vệ bờ khá da dang, phong phú Các công trình đã xây dựng

đều có những op nhoye điểm khác nhau Rất nhiều công trình bảo đảm énđịnh, nhong cũng không ít công trình bị phá hủy tdan bộ hoặc một phần, cầndope đánh giá, tổng kết dé rút kinh nghiệm cho các công trình sau này, bảo

đảm kỹ thuật và kinh tế

Các lọai công trình bảo vệ bờ đã xây dựng có ba lọai chính:

= Công trình dân gian, thô sơ (có quy mô nhỏ),

~ Cong trình bán kiên cổ (quy mô vừa)

~ Cong trình kiên cổ (quy mô lớn)

Công trình dân gian, thô sơ thơờng có quy mô nhỏ dope xây dựng tại các vị tri sông, kênh, rạch bị xói lở bờ, có độ sâu không lớn Kinh phí xây dựng công trình thoờng là thấp Công trình có nhiệm vụ ngăn chặn bớt tốc độ

xi lờ bờ trope tác động của sóng tau thuyén hay sống giỏ.

Các công trình bán kiên cố chống xói lở ở TPHCM và ĐBSCL thongdope xây dựng để bảo vệ xói lở bờ sông dopi tác động của đồng chảy vàsóng, tại các vị trí sông có độ sâu vừa phải, vận tốc dòng chay không quá lớn.Vén xây dựng công trình do các địa phương hay ban quản lý các khu công.nghiệp, các cơ sở sản xuất hoặc do nhân dân địa phương đầu tư xây dựng để

bao vệ cơ sở vật el , cơ s hạ tầng thuộc khu vực mình quản lý Các công.trình bán kiên cố đã xây dựng dé chống xói lở bờ sông déu thuộc dang bị

động, chỉ gia cố bờ Dạng thường gặp là tường chắn bằng ro đá, đá hộc xâyhay cọc bản bê tông cốt thép lọai nhỏ

Công trình kiên cố, có quy mô lớn dope xây dựng để bảo vệ nhà cửa,

cơ sở hạ ting thuộc địa phận các thành phố, thị xã nằm ven sông đang bị uy

hiếp bởi dòng chảy có vận tốc lớn trong diều kiện sông sâu Ngoài ra, hầu hếtcác công trình kè kiên cố được xây dựng ở thành phố, thị xã, thị trắn hoặc cáckhu đông dân cư, khu vực hp din khách du lịch, công trình còn có mộtnhiệm vụ quan trọng là tôn tạo cảnh quan cho khu vực, phục vụ nhu cẩu giải

trí, thưởng ngoạn của nhân din địa phương và du khách Kinh phí ây dựng, công trình thường rất lớn.

có một

“Trong số các công trình kí công trình dope xây dựng.

với công nghệ mới, vật liệu mới có thể kể tới nhợt công trình bảo vệ bờ khu vực thị xã Rạch Giá sử dụng thảm bê tông bơm trực tiếp trong nope; Công

trình bảo vệ bờ sông Gành Hảo, tinh Bạc Liêu; công trình bảo vệ bở sông Cái Lớn, tỉnh Kiên Giang, ứng dung loai ctr bản bê tông ứng suất trope; Kẻ bảo

vệ bờ sông Hậu khu vực thành phố Long Xuyên, ứng dụng khối bê tông tự chèn.

Để cung cấp cơ sở khoa học, phát huy day đủ những mặt tích cực, hanchế tới mức thấp nhất các khiểm khuyết cho những công trình bảo vệ bờ sẽxây dựng trong topng lai, giảm thiệt hại có thé xảy đến, tiến tới kiến nghị với

về công tác quy họach, thiết kế và thi công, duy tu và bảo dopng các công.trình bảo vệ bờ sông, điều cấp thiết hiện nay là phải tiến hành điều tra, đánhgid, theo đối các công trình bảo vệ bờ đã xây dựng nhằm tông kết các op

điểm, nhope điểm của chúng và kiến nghị các giải pháp bảo vệ bở thích hop1.2.1 Tình bình chung v áp dụng thành tựu KHCN bão vệ bi sông

Phòng chống sat lở bi sông là một nhiệm vụ thường xuyên của nhiều quốc

gia trên thé giới wong đó có Việt Nam Các giải pháp công nghệ trong công trình bio ‡ bờ sông đã có một lịch sử phát tr tục Bên cạnh những giải pháp truyền thống đã dope ứng dụng rộng rãi, nhiễu nghiên cứu ứng

đụng khoa học công nghệ mới đãvà dang tiễn khai có hiện quả, giảm gi thin xây

dựng, thời gian thi công nhanh.

Sot lỡ bỡ sông là một qui luật tự nhiên nhơng gây thiệt hại nặng nỄ cho các

hoạt động dân sinh kinh tế vùng ven sông nhơi gây mắt đắt nông nghiệp, hơ hỏng

nhà cửa, chết ngoời, thậm chỉ cỏ thé hủy hoại toàn bộ một khu dân cond thi

(Qua trình xối, bồi, biển hình lòng dẫn, ạt ở bờ mái sông, bờ biển trong cácđiều kiện tự nhiên và có tác động của con ngơời vô cùng phức tạp Việc xác định.

sắc nguyên nhân, cơ chế, tìm các giải pháp quy hoạch công trnh nhằm phòng

chống và hạn chế tác hại của quả trình sat lở là việc làm có ý nghĩa rất lớn đối với

sự an toàn của các khu dân co, đồ thị, đối với công tác qui hoạch, thiết kế vả xây

dựng các đô thị mới Quá trình nghiên cứu các giải pháp bảo vệ bờ sông trên Thế

giới đã dope thực hiện iên tục trong hàng thập kỹ qua Nhiều giải phip khoa họcsông nghệ bảo vệ bờ sông chống xói lờ đã đoợc dap ra và dat dope những hiệu quảnhất định trong việc hạn chế xói lở, bảo vệ an toàn cho dân coyva ha ting cơ sở ven sông

Cho đến nay, việc nghiên cứu các giải pháp công nghệ mới cải tiến giảipháp công nghệ cũ nhằm nâng cao hơn công tác bảo vệ bờ sông chống sat 16

tục,

dang dope

6 Việt Nam, để đối phó với hiện toyng sat lở bờ sông, hing năm nha nơớc

phải đầu tị hàng nghìn tỷ đồng để xây dựng các công tình bảo vệ bờ sông trênkhắp cả ngức Tuy nhiên về công nghệ sử dụng để xây dựng các công trình này vin

áp dụng công nghệ truyền thống, thiên về các loại hình kết cấu vật liệu cổ điển nhoy

kẻ lát mái, ké mo hn bằng đã học, đá xây, tắm bê tong đơn giản

Trong những năm gần đây, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công.

nghệ, nhiều nghiên cấu mới ứng dụng các thành tựu khoa học công nghệ tiên tiễn

trong các ngành vật liệu, kết cấu để tăng coờng hiệu quả dé bảo vệ bờ sông đã dope

tiến hành, thử nghiệm và đã đợp vào sử dụng rộng ri, thay thé và bổ sung cho các giải pháp truyền thống Một số ít trong đó đã dope ứng dụng thử nghiệm ở Việt

Nam, vì vậy việc nghiên cứu cập nhật, ứng dụng các công nghệ mới trong công,trình bảo vệ bờ sông vio điều kiện thực té ở Việt Nam là một yêu cầu cấp bách và

có ý nghĩa thực tiễn cao.

1.2.2 Một số công trình xây dựng bảo vệ bử sông tiêu biểu

> Bờ kẻ dọc sông thành phố Biên Hòa tỉnh Đồng Nai: Cir ván SW400 500

-600 - dài 13.200m

"Hình 1.24:B6 kề chẳng sat lở p Biên Hòa - tình Đẳng Nai

> Bở lẻ thí rin Tân Thịnh — Long An đang thi công: Cử vần SWS00

"Hình 1.25:B6 kẻ chẳng sat tờ tị trấn Tân Thạnh - tinh Long An

> Bở kẻ cảng Holim ~tinh Ba Rịa Vũng Tau: Cir vấn SW500

—

> Bờ kẻ thi x8 Tha Diu Một tỉnh Binh Dopmg

"Hình 1.27:Bờ kè Thii Dâu Một - tink Bình Dương

Bờ kẻ đơờng Nguyễn Công Trữ tinh Kiên Giang: Chiều dải ke 5.600m

Bờ để ngăn mặn Ninh Quới - tinh Cà Mau: Chiễu dai kề 782m

Kẻ của biển Ranh Hào - tỉnh Bạc Liêu: Chiễu di kẻ 5.350m

Kẻ và bờ Cầu Tau thành phố Nha Trang: Chiều dai kẻ 2.796m

> Kệ bờ chấn khu lin biển Ha Tie iang: Chiều dài kè 11,080m

khu đô thi mới ven sông dape mọc lên.

Thành phố Hồ Chí Minh nằm ở khu vực hạ lop sông Sai Gòn, phần lớn các

Khu đô thị mới tiếp giấp với các vùng dim lẫy ven sông có nguy cơ bị sat lở nghiệm

trọng Khu vực có rất nhiều kênh rạch tự nhiên và nhân tạo, có địa chit rit phức tap,

và hầu nhơylà đất yêu bão hòa nợc có bề dây khoảng 20 - 30m Việc tôn tạo cáccông trình ven kênh để lấy lại phần đất đã mắt di do sat lờ ở các khu đô thị gặp rấtnhiều khó khăn do nền chịu tải thấp vả biến dang đất nền lớn Giải pháp công trình

báo vệ ba ở các khu đô thị ven sông dope chọn là bờ kẻ Một trong những giải pháp

hop lý nhất cho công trình dang trên là dùng bản cọc bê tông cốt thép ứng suất tropic

Khu vue ven sông thojmg có địa hình topng đối phúc tạp, diễn biển dongchảy khó biết trước, đặc biệt là khi triều copmg lên cao dỏng chảy mạnh lâm cho đắt

ha bên bờ bị ạt lở ảnh hoping tối sinh mạng và ải sản của ngoời dân

Từ trước đến nay, các công trình xây dựng kẻ bảo vệ bờ sông và các khu đô.thi thoờng ứng dung công nghệ truyễn thống là kết cấu toờng chắn bê tông cốt thépnằm trên hệ cọc chịu lực, hay kết cấu bản chin nằm phía sau hệ cọc, các dang kếtcấu này đã ứng dụng hau hết các công trình kẻ ở Việt Nam

(© Đồng bằng sông Cứu Long có hệ thống sông rạch chẳng chí diéu kiện địachất đắt nên mễm yếu, chịu ảnh hoớng trực tiếp của nơớc lũ, thủy triều giao động

én định

với biên độ lớn là tác nhân trực tiếp gây nên xi lở bờ sông ảnh hơớng đế

sản xuất và đời sống ngopi dân nhiễu địa phopng, trong đó Đồng bằng sông Cửu.

Long là nơi bị sat lớ ở hầu hi năm qua Nhà nơớc và các tinh trên dia bin đã đầu thàng nghìn tỷ đồng xây dựng các công tình đề kề phòng chống

thiên tai cho các địa phopng trong toàn quốc và hing trăm tỷ đồng để bảo dơÿng

uy tu sửa chữa nâng cấp các công tình, nhiều giải pháp KHCN mới đã dope ápdụng mang lại hiệu quả thiết thực Tuy nhiên tình hình xói lở ở địa phopng vẫn xảy

ra ngày cing nghiêm trọng, vẫn để nghiên cứu giải pháp công trình chống sat Ie

giảm nh thiên tai ở Đồng bằng sông Cửu Long hiện nay ngày cảng quan tong

Vat liệu chủ yêu sử dụng ở các công trình chống sgt 16 hiện nay thơờng là

tông, sắt thép và đã các loi, điều này không phủ hợp cho các công nh trên nềnđất yếu ở Đồng bing sông Cứu Long, do đầu to xi lý nỀn mồng tốn kém và xâm

thực của noc biển làm giảm tuổi họ công trình.

Thực trạng trên cho thấy ứng dụng công nghệ cử bản bê tông cất thép dự ứnglwe là giả pháp công nghệ mới góp phần khắc phục khó khăn trên

1.3 PHOPNG PHÁP TÍNH TOÁN TG|ỜN5 KE VAN COC BTCT DOE [I6]

Hiện nay có rt nhiều phương pháp tinh toán tường cử bản BTCT dự ứng lực

1 Phương pháp giả ích ( dàng lý thuyết cân bằng giới han )

2 Phương pháp đồ giải

3 Phương pháp tính theo hướng dẫn thiết kể tường cit Nhật Bản

4, Phương pháp toán đồ và lập bản

5 Phương pháp tính toán dim trên nền đàn hồi

6 Phương pháp mô hình hoá hi thành một khốiất cấu lường cử và đất

lâm việc đồng thời.

"Nhận xét về một số phương pháp:

“Các phương pháp truyền thống như: (giải tch đồ giải, phương pháp toán đồ

tr bin.) La các phương pháp don giản, gằn đúng vi độ cứng kết ấu là hữu hạn,

không xác định được quá ứng xử thực của nền đất trước và sau lưng tường cũng như chưa xác định được mức độ tương tác giữa đất và kết

hoon pháp mô hinh ho hệkế cấu ưỡn cỡ và độ nên thành một Hi

lim việc đồn thời: hương pháp iy có độ chính xe cao thôn qua phần từ tiép xúc giữa đt và kết ấu, cho phép ta xác định đầy đủ kết quả trong chương trình đầu.

+a, ngoài ra cho phép ta xác định được các yếu tổ như các giai đoạn thi công.

1 Một số sơ đồ mổ tả ho hing, cổ trờng kề bản cục bê tông cốt thépKhi thiết kế togmg ké bản cọc cần chú ý phòng tránh một số dang hoy hong sự

cổ điển hình thể hiện qua các sơ đỗ sau đây

+ Chiễu sâu đồng cọc chop đủ yêu cầu cắt qua cung trot mái dc, trừng cọc

bị mắt én định cùng với khối tropt vòng cung.

sets Ie

are

a) Tường bản cọc kiéu consom b) Tưởng bản cọc có neo

“Hình 1.28: Trượi vòng cung sâu bên dưới chân tường,

4) Tường bản cọc kiéu conson b) Tường bản cọc có neo Hình 1.31: Sự cổ nhỗ neo và ditt cáp neo

+ Bản cọc bị hỏng do vỡ kết edu tại điểm neo cáp

sI-1.3.2 Chuyển vị ngang của toying bản cọc

1) Trường hợp tường bản cọc không neo

“Chuyển vị ngang của toờng bản cọc không có neo phụ thuộc vào độ cứng,

của EI bản cọc, lực ngang H, momen M ở đỉnh toờng, áp lực đắt E phân bé dọc theochiều cao của toờng và thuộc tỉnh của đắt dip và đắt nén (đất oại cát hay sét, đt

tốt hay đất yéu), chiều sâu dong ban cọc T bên doi bé mat đất phía sông,

Hình 1,33: Sơ đỗ chuyển vị của tường bản cọc không có neo

4) Tường bản cọc thuộc loại rất cứng, bản cọc có độ cứng ET lớn, chiều sâu

T đủ lớn, lực H và M không quá lớn, tường bản cọc có xu thé xoay quanh một điểm

nhất định.

b) Trồng bản cọc thuộc loại mém, lực H và M khá lớn, chuyển vị ngang của

tường có dang cong một chiều, tường bin cọc có xu thé xoay quanh mật điễm nhất ink.

©) Tường bản coe thuộc loại rất mém, chuyén vị ngang của tường có dang

it định.

cong hai chiều, tường bản cọc có xu thể xoay quanh một điểm nl

2) Trường hợp tường bản cọc có neo

Chuyển vj ngang của toying bản cọc có neo, ngoài sự phụ thuộc nhơ| đã nêu

đối với tường bản cọc không cô neo còn phụ thuộc vào mức độ dich chuyển của dây cấp neo.

a) » °

Tình 1.34: Sơ đỗ chuyễn vị cia trờng bản coe cổ neo) Tường bản cọc thuộc loại mém Đây neo rất chắc không có dịch chuyén,điểm neo B được ghim chặt không có chuyển vị ngang, nền đất tối, độ chôn sâu T

của tường đủ lớn, chuyển vị ngang của tưởng có dang cong một chi

) Tường bản cọc thuộc loại mém, nén đắt xdu, độ chon sâu T của tường nhỏ

ơn yêu cầu tỗi thidu, đấy neo kim chắc có dịch chuyển, diém neo B không được him chặt có chuyén vi ngang, chuyén vĩ ngang của trồng có dang cong mộ chu,

củ tường có xu hướng chuyển dich tịnh iến ra phia sống

6) Điễn neo tring với dinh A cia trồng bản cọc, đậy neo rất chắc

không có dịch chuyến, điểm neo A được ghim chặt không có chuyển vị

ngang, nền đất tố, độ chôn sâu T của tường đủ lớn, chuyén vi ngang của

3 Phojong pháp don giản tính toán toying kè ban cọc BTCT DG|L|I6]

a) Xác định ngoại lực tác dung lên tường

Xie định các tổ hợp lực và các tá trong thành phần trong mỗi tổ hợp lực tinhtoán bao gồm; Áp lực đất theo phoymg nằm ngang (hông thường vem tườngbản cục cứng tuyệt đối không biễn dạng khi xác định áp lực đất thiết ke), áp

Ie nog troớc và sau lopg tong, tai trọng phân

đt định toờng kề (chát tải do vd iểu, nhà cửa, hoạt tả xe cổ

5) Xác định độ

oe tập trung trên mặt

iu đồng cọ

Tình 1.33: Sơ đỗ cân bằng các lực lên trờng ván coe thẳng đứng

Xác dinh độ sâu đồng cọc D, bằng viết phopng trình mémen cân bằng lấy với điểm

‘neo (có nghĩa mô men lấy với lực T = 0),

M, là mô men của lục chủ động: My là mô men kháng của lục bị động

Điều kiện an toàn My > K Ma dẫn đến cọc phải đơợc chôn đủ sâu

6) Xác định nội lực thiết kế:

Phân bố mémen nội lực M2) và lực cất V) trên tường có thé dope xây

dụng với gid thiết tong cứng không bị tốn

V£)= sated

(0

M@)= [ÿv)4=

Trong đỗ q la ngoại lực phân bổ lên toờng Giá trj Mmax và Vimax dope sử

dung để xác định mặt cắt ngang của toồng

-9) Xác định mô dun uỗn của tất diện vẫn cọ

Trong điều kiện bình thơờng có thé bỏ qua ứng suất tiếp, mô dun tiết điện

của bản tojongdope xác định bằng công thức:

Hin 137: Biẫu dé phân Bổ ngoại lực Q, lực cắt và Mé men M trên trồng

Khi tong bị biến dạng uốn sẽ làm giảm mô men tác dụng lên bản cọc do có sự

phân bố lại ứng suất trong đất Sự giảm mô men có thé là lớn đáng kể néu biến dạng.

‘ay,biên Hệ số giảm fy đơpe định nghĩa là tỷ số moment đã giảm đối với moment theotốn lớn Vi vậy, gi pháp dim cứng nêu trên đối khi sẽ dẫn đến vopt quá tiết kế ở

lý thuyết trong điều kiện dim cứng và dpe xác định bing kinh nghiệm tủy theobiểu dé thiết kế Vi sự giảm moment và biến dạng uốn phụ thuộc lẫn nhau, nên mặtsắt ngang thiết kể của tơðng không phối là duy nhất Nếu thiết kể mặt cắt ngang ở

mức nhẹ thi biển dang uốn sẽ lớn hơn so với mặt cắt ngang dope thiết kế mạnh hơn.

Vi thể việc lựa chọn một thiết ế tối ơ sẽ dope xắc định theo biến dạng uốn chophép

1-4 KET LUẬN CHGỊƠNG1

“Tổng kết đơợc một số công trình bảo vệ bờ sông điển hình ở trong và ngoàinơgc và sự phát triển ứng dụng bản cọc bê tông cốt thép dự ứng lực

Khái quát về tinh hình xói lở bờ sông đã và đang diễn ra nghiêm trọng, can

sắc gii pháp phòng chống ở thành phổ Hồ Chỉ Minh vi Đồng bằng sông Cửu

Long Nhu cầu ứng dụng thành tựu KHCN chống sat lở để bảo vệ bờ sông đối với

sắc khu đô thị là hết sức c thiết trong bai cảnh hiện nay Giải pháp tog kỳ bản

ge bê tông cốt thép dự ứng lực có nhiễu oụ điểm nhoy kết sấu bê tổng cốt thépcường độ cao, thích hợp dé Lim tường kè cho các bở sông cong lôm bị xdi lở mạnh,sắc bở kề đô thị c6 nhu cầu cảnh quan cao, bạn chế giải phỏng mặt bằng giải tỏa, thicông trong mọi điều kiện, không xử lý nền móng, giá thành dễ chấp nhận

"Đã khảo sắt các phopmg pháp tính toan topmg ké bản cọc bê tông cốt thép dự

‘img lực, từ phopng pháp tính toán đơn giản đến phopng pháp mô hình số phần tử

hữu hạn để tính toán thẩm, ôn định, ứng suất biến dạng phục vụ để thiết kế tường ke

bờ sông.

“rên cơ sở Chương 1 đã dat được các kết quả nhơy nêu ở bên trên, luận văn

lựa chọn giải pháp topng ké bản cọc bê tông cốt thép dự ứng lực áp dụng cho

troờng bợp nghiên cứu là bờ tả đoạn sông thị xã Ngã Bảy kênh Quản Lộ - Phụng

Hiệp tỉnh Hậu Giang Đây cũng là một trưởng hợp tiêu biểu của các bờ sông cong

lõm bị xói lờ mạnh, các bờ kề của thảnh phố, các khu dé thị mới cho vũng think

phố Hồ Chí Minh và Đẳng bing sông Cửu Long edn dùng đến giải pháp toờng kề

bản cọc bê tông cốt thép dự ứng lực.

CHGJONG 2: PHOPNG PHÁP MÔ HiNH SO PHAN TU HỮU HAN

TÍNH TOÁN THÁM, ON ĐỊNH TRONG GEOSLOPE - STUDIO 2007

VA TINH TOAN DQ BEN CONG TRINH TRONG PLAXIS 8.5

2.1 KHÁI NIỆM CHUNG VE MÔ HÌNH SO PTHH [12]

Noi chung, mô hình số PTHH để giải các bài toán cơ học môi trơờng liên tục

(phần mém ), bao gồm: Cơ sở lý thuyết thể hiện bằng hệ phượng trình vi phân đạo

hm riêng chủ đạo thuật toán phần tử hữu hạn và chopng trình máy tính.

So với mô hình thẩm sai phân hữu hạn, thi mô hình thắm phần tử hữu hạn cónhiều op điểm nỗi bật hơn, vì các phần tử €ope chia linh động hơn, phủ hợp bon vớicác môi trường phân lớp, thuật toán giải mềm dẻo và hiệu quả hội tụ tốt hơn, dễ lập

chơpng trình tinh hơn, thuận lợi để tự động hoá tinh toán hàng loạt lớp bai toán có kích thoớc, hình dạng, điều kiện biên khác nhau Đặc biệt, có thé giải daye các bài

toán (thdm, ứng suất — biến dạng, truyén tải nhiễm ban.) rất phức tạp về điều kiện

biên giới, điểu kiện ban đầu, môi troờng phân lớp và không đẳng hoớng ma các

phượng pháp khác rất khó giải dope

Phương pháp phan tử hữu hạn là một công cụ có hiệu lực để giải các bài toán

cơ học trong nhiều lĩnh vực như: Xây đựng, địa kỳ thuật, thủy lực đồng mặt, thắm

‘co khí từ hệ thống đơn giản như thanh dim đến hệ thống phức tạp nhu bản, v6,

miễn thắm không gian

é đưa đến

“Các đặc trưng của các phần tử hữu hạn được phố hợp với nhau

một lời giải tổng thể cho toàn hệ Ví dụ: Trong phương pháp chuyển vị, các him

hình dạng được chon dé biểu thị sự biển t én của các thành phin chuyển vị trong

phần từ hữu han theo cúc thành phần chuyển vị tại các điểm núi Ứng suit và biếndang trong phan từ hữu bạn cũng được biể thị qua các thành phin chuyển vị tại cácnút Các phương trình cân bằng toàn hệ kết cấu được suy ra bằng cách phối hợp các

phương trình cân bằng của các phần tử hữu hạn riêng rẻ sao cho vẫn bao đảm được

tính liên tục của toàn bộ biển dé giải hệ phương trinh

cân hằng tổng thé đ xác định giá trị của các hàm edn im 6 dụ thành phần clnyln

vis thành phần này sẽ được đồng đễ nh ông sui và Biến dong

Phopng pháp PTHH không tim dang xắp xi của him cần tìm trong toàn miềnxác định mà chỉ trong từng miễn con thuộc miễn xác định (các phan tử) Do 46,phopng pháp phần tử hữu hạn rất thích hợp với hing loạt những bài toán vật ý và

thuật, trong đó hàm edn tìm dae xác định trên những mi phức tạp, bao gồm nhiều ving nhỏ có đặc tinh khác nhau Hon thé nữa, ma trận chủ yếu lập nên trong, phoơng pháp phan tử hữu han sẽ là ma tận bang làm cho vige tinh toán cảng thêm

thuận tiện Day là những lý do chính khiến phoymg pháp phin tử hữu hạn ngày cảng.ope sử dụng phổ biến và chiếm cụ thé nỗi bật trong các phopng pháp số hiện nay

“Trong phơợng pháp phần tử hữu hạn, him xắp xi dope biểu diễn với các giátrị số của him, hoặc có khi cả các trị số đạo ham của nó ở một số điểm xác định trênmiễn con Các trị số này doe coi la các dn số và dope xác định từ những điều kiện

ring buộc cụ thể của từng loại bài toán

Khi áp dụng phượng pháp PTHH là cần thay thé miễn tỉnh toán (Vi dự miễnthẩm) bằng các miền con, gọi là các phần tử (rời rac kiểu vật lý) Các phần tứ này

xem nhơỊchỉ nỗi với nhau ở một số điểm xác định trên các mặt hoặc các cạnh biên

của phần tử, gọi là các điểm nút Thông thơờng, các ham xấp xi dope biểu diễn

1 cúc tr số của hàm tại các diém nút này và có thé cả ở một số điểm nút bên

‘trong phần tử nữa Hình dạng của các phần tử dope lựa chọn sao cho xắp xi sắt với hình dạng mặt biên của miỄn tính toán Với bài toán phẳng, thơờng sử dụng các loại phần tử tam giác hoặc tứ giác Các phần tử dope liên kết với nhau qua một số hữu

hạn các điểm mit, Các điểm nút này là định của các phần tử vả có thể là một số

điểm qui ức trên cạnh của các phần tử.

.Guđiểm nổi bật của phopng pháp mô hình thắm phần tử hữu han là có thể

iải dope và cho kết quả bằng số, bằng bigu đồ hoặc bằng các hinh ảnh cia bãi toán

trong môi troỳng cơ học lién tục

Các bac giải bài toán theo phopng pháp phần tử hữu hạn:

1 Chọn loại và dạng phần tử hữu hạn.

2 Rời rac hoá kết cấu thành lơới phan tử hữu hạn theo loại và dạng đã chọn

3 Chom hàm chuyển vi xắp xi (U], cho phần tử hữu hạn đã chọn