Phát triển tương quan mới tính toán chiều dài tường cọc bản cho kè ven sông ở thành phố Hồ Chí Minh và Đồng bằng sông Cửu Long

Bài viết Phát triển tương quan mới tính toán chiều dài tường cọc bản cho kè ven sông ở thành phố Hồ Chí Minh và Đồng bằng sông Cửu Long được thực hiện nhằm nghiên cứu xây dựng tương quan mới tính toán trực tiếp chiều dài tường cọc bản, phục vụ thiết kế kè bảo vệ sạt lở bờ sông là khẩn thiết cho thành phố Hồ Chí Minh và Đồng bằng sông Cửu Long. Mời các bạn cùng tham khảo.

PHÁT TRIỂN TƯƠNG QUAN MỚI TÍNH TỐN CHIỀU DÀI TƯỜNG CỌC BẢN CHO KÈ VEN SÔNG Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VÀ ĐỒNG BẰNG SƠNG CỬU LONG TS.Văn Hữu Huệ Sở Kế hoạch Đầu tư Vĩnh Long Tóm tắt: Thời gian gần đây, thấy hiểm hoạ không nhỏ sạt lở bờ sông TP Hồ Chí Minh ĐBSCL Chúng gây nên tổn thất lớn đe doạ nghiêm trọng đến tính mạng, tài sản nhà nước nhân dân vùng Từ trước tới nay, thiết kế tường cọc (TCB.) giả định chiều dài TCB trước, sau tính tốn kiểm tra ổn định biến dạng TCB., chưa tính tốn trực tiếp chiều dài TCB Việc nghiên cứu xây dựng tương quan tính toán trực tiếp chiều dài TCB phục vụ thiết kế kè bảo vệ sạt lở bờ sông khẩn thiết cho TP Hồ Chí Minh ĐBSCL 2.TÍNH TỐN ÁP LỰC ĐẤT 2.1 Sơ đồ tốn q Đ a át đ a ép d A R ( lư ï c n e o ) B b a M a ët đ a t t ï n h i e ân ( m a ët s o s a ùn h ) x 1.1.Mục đích tốn giả thuyết ban đầu: - Tìm mối tương quan chiều dài TCB điều kiện nước có neo quan hệ với độ sâu lòng sơng, độ sâu neo, độ sâu mực nước ngầm (MNN.) nhằm giải vấn đề sạt lở, để bảo vệ bờ sông có cơng trình bên điều kiện đất yếu TPHCM ĐBSCL.; - Giả thuyết đất đồng đẳng hướng; mặt so sánh mặt đất tự nhiên; - Tính tốn áp lực đất tương ứng hai trạng thái biến dạng chủ động bị động Hệ số an toàn Fs đưa vào hệ số áp lực đất bị động Cân áp lực nước thủy tĩnh bên bên TCB.; - Tính tốn cho lớp đất, trường hợp nhiều lớp chọn lớp đất yếu để tính tốn; - Trọng tâm hình thang áp lực đất trung bình cộng trọng tâm hình chữ nhật trọng tâm hình tam giác tách từ hình thang; - Cọc khơng biến dạng, áp lực đất có dạng hình thang trị áp lực chủ động bị động sử dụng tính tốn bỏ qua suy giảm chúng có biến dạng TCB 1.2 Điều kiện biên: - Chiều dài TCB: y > H, m ; - Độ sâu lòng sơng: < x < y/2, m; - Chiều cao vật liệu đắp :  d < 2, m ; - Độ sâu neo:  a  b, m; - Độ sâu MNN.:  b  3,52 (So với mực nước cao +2,02% (p =2%), mực nước thấp – 1,50 (p = 95%)), m MNN C y MỤC ĐÍCH BÀI TỐN, CÁC GIẢ THUYẾT BAN ĐẦU VÀ ĐIỀU KIỆN BIÊN [7] D Hình : Cắt ngang TCB - x, y, H: Độ sâu lòng sông, chiều dài TCB độ sâu cung trượt, m ; - a, b, d: Độ sâu neo, MNN chiều cao đất đắp, m ; - C, : Lực dính đất, kN / m ; 45 2.3 Xác định cường độ áp lực đất chủ động bị động tác dụng lên TCB [6] Áp lực đất chủ động phân bố đoạn AB: paAB  K a z   dd d  q K a  2C K a Tại A: paAB, A z     dd d  q K a  2C K a Tại B: paAB, Bz  b   K a b   dd d  q K a  2C K a Áp lực chủ động tập trung đoạn AB: E aAB  b K a b  2 dd d  q K a  4C K a  V1 (1)   Tương tự ta tính áp lực chủ động, bị động tập trung cho đoạn khác sau: E BD  V6 y  V9 y  V8b  (2); a E CD p  V11 y  V12  V13 x y  V15 x  V14 x  Trong đó: V6  K a ( bh  10) ; V8  2V7  V6b ; V9  V8  bV6 ; V11   bh  10K p ; K b V12  V10  K p ; V13  p  2V11 ; 10 10 bK p K V14   V10 ; V15  V11  p 10 10 46  (3) d A b R ( l ö ïc n e o ) B AB Ea MNN b M a ë t ñ a át t ö ï n h ie â n ( m a ët so s a ùn h ) a d1 C d2 BD Ep D 5CD/12 Ea H CD 5BD/12 kN / m3 ; - q: Tải trọng ngoài, kN / m 2.2 Hệ số áp lực đất chủ động bị động [8] Hệ số áp lực đất chủ động:   K a  tg  450   ; 2  Hệ số áp lực đất bị động:   K P  tg  450   Fs 2  3.1.Sơ đồ áp lực đất x kN / m3 ; -  bh : Dung trọng đất bão hoà nước, 7AB/12 -  : Dung trọng tự nhiên đất, kN / m ; -  dd : Dung trọng tự nhiên đất đắp, XÂY DỰNG MỚI TƯƠNG QUAN GIỮA CHIỀU DÀI TCB VỚI CÁC THAM SỐ LIÊN QUAN [7] d3 y -  : Góc nội ma sát đất, độ ; Hình : Cắt ngang TCB sơ đồ áp lực đất tập trung Các thông số a, b, d, x, y ghi hình 3.2 Cơ sở xây dựng mối tương quan: Tổng lực theo phương ngang phải triệt tiêu, tổng mô men quanh điểm H phải triệt tiêu 3.3.Tính tốn lực neo: Tổng mô men quanh điểm H phải triệt tiêu, tức  M H   R.d1  E aAB d  E BD a d  3.3.1.Tính cánh tay đòn lực điểm H - Sơ đồ đặt lực cánh tay đòn điểm H, xem hình 2; - Vị trí điểm H cách chân TCB (điểm D) 5 đoạn CD tức HD = CD ; 12 12 - Điểm H vị trí đặt lực E CD p ; - Lấy mô men quanh H để triệt tiêu mô men E CD gây p Gọi d1, d2, d3 cánh tay đòn R, E AB a E BD điểm H a Ta có: d1  7 y  5x  12a  12 d  7 y  5x  7b  12 (4) (5) x  b  (6) 12 3.3.2 Tính lực neo R Để hệ TCB cân tổng mơ men quanh điểm H phải triệt tiêu (7)  M H   Rd1  EaABd  E BD a d3  d3  d AB d BD Ea  Ea (8) d1 d1 3.4 Xây dựng tương quan x y : Để hệ TCB cân tổng lực theo phương ngang phải triệt tiêu AB BD 0 (9)  X   ECD p  R  Ea  Ea Suy R  Thế (1), (2), (3), (8) vào (9) biến đổi rút gọn ta tìm phương trình: V18 y  V19 x  V20 y  V22 x  V23 x  V21 y  (10)  5V15 x  V24 x  V26 x  V25  Trong đó: V1  E AB a ; V6  K a ( bh  10) ; V7  qaK a  2C K a ; qa  b  d dd  q ; V8  2V7  V6b ; V9  V8  bV6 ; V10  4C K p ; V11   bh  10K p ; V12  V10  20bK p ; V13  20K p ; V14  20bK p ; V15  V11  20K p ; V16  12a  7b V1 ; V17  12a  5b ; V18  7V11  V6  ; V19  7V13  5V11 ; V20  7V9  V6V17  V12 V21  7bV8  V9 V17 ; V22  7V15  5V13 ; V23  7V14  5V12  12aV13 V24  5V14  12aV15 V25  2V16  bV8V17 V26  12aV14  12aV11 ; ; ; ; KẾT LUẬN Phương trình (10) tương quan tính tốn chiều dài TCB cho cơng trình kè ven sông điều kiện đất yếu lũ lụt TPHCM ĐBSCL trường hợp hệ số an toàn đưa vào hệ số áp lực đất bị động Nghiệm phương trình (10) giải phần mềm toán học Maple [5] TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Châu Ngọc Ẩn, 2004, Cơ học đất, NXB ĐH Quốc Gia TPHCM., TPHCM [2] Hoàng Anh Dũng, 2001, Nghiên cứu đánh giá ổn` định bờ kè ven sông đất yếu chịu lực ngang, Luận văn CH., ĐH.Bách Khoa TPHCM., TPHCM [3] Lê Mạnh Hùng, Đinh Cơng Sản, 2002, Xói lở bờ sông Cửu long…, NXB Nông nghiệp, Hà Nội [4] PRERRE LAREAL, Nguyễn Thanh Long, Lê Bá Lương, Nguyễn Quang Chiêu, Vũ Đức Lục, 1989, Cơng trình đất yếu điều kiện Việt nam, Cơng trình hợp tác Việt Pháp FST N0 4282901 [5] Phạm Huy Điển, Đinh Thế Lục, Tạ Duy Phương, 1998, Hướng dẫn thực hành tính tốn chương trình Maple V, NXB Giáo dục, Hà Nội [6] Phan Trường Phiệt, 2001, Áp lực đất tường chắn đất, NXB Xây dựng, HàNội [7] Văn Hữu Huệ, 2008, Nghiên cứu ổn định biến dạng cơng trình bờ kè điều kiện đất yếu ĐBSCL., Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật, Trường Đại học Bách khoa TPHCM., TPHCM [8] Whitlow R., 1999, Cơ học đất (tập 1, 2), NXB Giáo dục, Hà Nội 47 Abstract: DEVELOPING A NEW RELATION TO CALCULATE THE LENGTH OF SHEET PILE FOR THE EMBARKMENT ALONG THE RIVER IN HCMC AND MEKONG DELTA Van Huu Hue Department Of Planning And Investment, Vinh Long In recent years, we have seen a lot of tremendous damages from the bank erosions of rivers in HCMC and Mekong Delta They have caused a great loss, which affected people, property of State and People in the regions In the past, when designing the sheet pile, we had to choose the length of the sheet pile before, and calculated for examing of stability and deformation of the sheet pile; we never calculated the length of the sheet pile directly A study to establish a new relation for calculation the length of the sheet pile directly for designing the embarkments to protect the bank erosions is necessary for HCMC and Mekong Delta 48 ... ; ; ; KẾT LUẬN Phương trình (10) tương quan tính tốn chiều dài TCB cho cơng trình kè ven sông điều kiện đất yếu lũ lụt TPHCM ĐBSCL trường hợp hệ số an toàn đưa vào hệ số áp lực đất bị động Nghiệm... x, y ghi hình 3.2 Cơ sở xây dựng mối tương quan: Tổng lực theo phương ngang phải triệt tiêu, tổng mô men quanh điểm H phải triệt tiêu 3.3 .Tính tốn lực neo: Tổng mô men quanh điểm H phải triệt... tự nhiên đất, kN / m ; -  dd : Dung trọng tự nhiên đất đắp, XÂY DỰNG MỚI TƯƠNG QUAN GIỮA CHIỀU DÀI TCB VỚI CÁC THAM SỐ LIÊN QUAN [7] d3 y -  : Góc nội ma sát đất, độ ; Hình : Cắt ngang TCB sơ