Nghiên cứu mô phỏng ảnh hưởng của ma sát âm đến ứng xử của cọc khoan nhồi của móng mố cầu vượt ở Tp. HCM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN HỒI NAM NGHIÊN CỨU MƠ PHỎNG ẢNH HƯỞNG CỦA MA SÁT ÂM ĐẾN ỨNG XỬ CỦA CỌC KHOAN NHỒI CỦA MÓNG MỐ CẦU VƯỢT Ở TP HCM Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Cơng trình giao thơng Mã ngành: 60 58 02 05 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 08 năm 2018 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BẤCH KHOA - ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học: TS Lê Bá Khánh Cán chấm nhận xét 1: GS.TSKH Nguyễn Văn Thơ Cán chấm nhận xét 2: TS Lê Trọng Nghĩa Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 18 tháng 08 năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gầm: PGS.TS Lê Thị Bích Thủy TS Huỳnh Ngọc Thi GS.TSKH Nguyễn Văn Thơ TS Lê Trọng Nghĩa TS Mai Lựu Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận vằn sửa chữa CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THỦY TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM — iii — ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BẮCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TRẦN HỒI NAM Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 23/05/1983 Nơi sinh: Bạc Liêu Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Cơng trình giao thơng Mã số : 60 58 02 05 Khóa: 2015 MSHV: 1570666 L TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG ẢNH HƯỞNG CỦA MA SÁT ÂM ĐẾN ỨNG XỬ CỦA CỌC KHOAN NHỒI CỦA MÓNG MỐ CẦU VƯỢT Ở TP HCM II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 1- Nhiệm vụ: - Nghiên cứu tồng quan ảnh hưởng ma sát âm cọc khoan nhồi - Tổng quan nghiên cứu lý thuyết tính tốn lực ma sát âm ảnh hưởng cọc đơn nhóm cọc - Phân tích ứng xử cọc đơn nhóm cọc chịu lực ma sát âm phần mềm phần tử hữu hạn Plaxỉs 2D Plaxis 3D 2- Nội dung: - Mở đầu - Chương : Tổng quan tượng ma sảt âm - Chương : Cơ sở lý thuyết - Chương : Ảnh hưởng ma sát âm - áp dụng cho công trình cầu Cây Khơ - Kết luận kiến nghị - Tài liệu tham khảo - Phụ lục HV: Trần Hoài Nam MSHV: 1570666 -iv III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 04/09/2017 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 20/07/2018 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS LÊ BÁ KHÁNH Tp HCM, ngày 20 tháng 07 năm 2018 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS LÊ BÁ KHÁNH CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TS LÊ BÁ KHÁNH TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM HV: Trần Hoài Nam MSHV: 1570666 - V- LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành Luận văn này, trước tiên, em xỉn chân thành bày tò lòng biết ơn sâu sắc đến thầy TS Lê Đá Khánh Thầy hướng dẫn giúp em hình thành nên ý tưởng đề tài, hướng dẫn em phương phảp tiếp cận nghiên cứu Thầy có nhiều ý kiến đóng góp quý báu giúp đỡ em nhiều suốt chặng đường vừa qua Đồng thời em xin chân thành cám ơn quỷ Thầy Cô Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, trường Đạỉ Học Bách Khoa Tp.HCM tận tình giảng dạy truyền đạt kiến thức cho em suốt khóa Cao học vừa qua Thứ hai, xin gửi lời cám ơn đến Tổng công ty xây dựng số 1-CTCP, nơi em làm việc, tạo điều kiện cho em theo học chương trình thạc sĩ hồn thành luận văn Cuối em xin bày tỏ lòng ghi ơn trì ân sâu sắc đến gia đình ln quan tâm, đơn đốc, động viên giúp đỡ em nhiều suốt thời gian thực Luận văn Mặc dù thân cố gắng nghiên cứu hồn thiện, nhiên khơng thề khơng có thiếu sót định Kính mong q Thầy Cô dẫn thêm đề em bổ sung kiến thức hồn thiện thân XÙI trân trọng cảm ơn quý Thầy Cô HỌC VIÊN TRẰN HỒI NAM HV: Trần Hồi Nam MSHV: 1570666 - vi- TĨM TẮT LUẬN VĂN Tên đề tài: “Nghiên cứu mơ ảnh hưởng ma sát âm đến ứng xử cọc khoan nhồi móng mố cầu vượt TP HCM” Tóm tắt đề tài: Trong tính tốn móng cơng trình, việc xem xét đánh giá tương tác cọc đất khơng thể bò qua, đặc biệt đổi với đất yếu, yếu tố định làm việc cọc cỏ hiệu hay khơng Một yếu tố có tác động tiêu cực đến làm việc móng ma sát âm Do vậy, việc xem xét bổ sung thành phần ma sát âm vào tính tốn thiết kế để tăng hệ số an tồn cho cơng trình việc làm cần thiết, đặc biệt cho cầu thỉ công nhanh Cỗ nhiều phương pháp tính tốn xác định giá trị ma sát âm cho cọc đơn phương pháp kỉnh nghiệm, phương pháp truyền tải trọng phương pháp mô theo lý thuyết phần tử hữu hạn Nghiên cứu ma sát âm nhóm cọc chủ yếu tập trung vào phương pháp mô phần tử hữu hạn, quan trắc thực tế, phương pháp mô thu nhỏ máy quay ly tâm Trong luận văn tác giả nghiên cứu ảnh hường ma sát âm đến cọc khoan nhồi theo trình cổ kết dựa phương pháp truyền tải trọng Phương pháp kết hợp phương pháp truyền tải trọng Fellenius lý thuyết cố kết thấm Terzaghi Từ khóa : Ma sát âm; Lực kéo; Độ lún kéo xuống; Cọc đơn; Nhóm cọc; Thí nghiệm mơ hình máy ly tâm; Phương pháp phần tử hữu hạn HV: Trần Hoài Nam MSHV: 1570666 - vii - SUMMARY OF THESIS Title: “Study on the effect of negative skin friction on the behavior of bored piles of bridge abutments in Ho Chi Minh city” Abstract: In calculating the foundation, the consideration and evaluation of the interaction between pile and soil can not be ignored, especially for soft soil, which is the decisive factor for effective pile One of the factors that have a negative impact on the performance of the foundation is negative skin friction Therefore, the consideration and addition of negative skin friction components in the design calculations to increase the safety factor for the building is work as much as necessary, special for Accelerated Bridge Construction There are many methods of calculating negative skin friction values for single piles, such as empirical method, load transfer method and finite element method The research on negative skin friction in the pile group mainly focused on the method of finite element simulation, field monitoring, centrifuge modeling In this thesis, the author studies the effect of negative skin friction on bored piles according to the consolidation process based on the load transfer method This method is a combination of Fellenius's load transfer method and Terzaghi’s consolidation theory Key words : Negative skin friction; Downdrag; Single pile; Pile group; Centrifuge modeling ; Finite element method HV: Trần Hồi Nam MSHV: 1570666 viii- LỜI CAM ĐOAN Tơi xỉn cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập Các sổ liệu luận vãn trung thực cỏ nguồn gốc rõ ràng Các kết luận văn chưa công bố bất cử cơng trình khoa học Tảc giả hồn tồn chịu trách nhiệm tính xác thực nguyên luận văn HỌC VIÊN TRẰN HOÀI NAM HV: Trần Hoài Nam MSHV: 1570666 — ix — MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VÀN THẠC SĨ iii LÒI CẢM ƠN V TÓM TẢT LUẬN VĂN vi SUMMARY OF THESIS vii LÒI CAM ĐOAN viii MỤC LỤC ix DANH MỤC CÁC HÌNH xiv MỎ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ỷ nghĩa khoa học đề tài Tính thực tiễn đề tài CHƯƠNG 1: TỐNG QUAN VỀ HỆN TƯỢNG MA SÁT ÂM 1.1 Tổng quan ma sát âm 1.1.1 Khái niệm ma sát âm 1.1.2 Điểm trung hòa 1.1.3 Cảc trường hợp cần xem xét đến ảnh hưởng ma sảt âm 1.2 Tình hình nghiên cứu giới 1.3 Tình hình nghiên cứu nước 19 1.4 Nhận xốt chương 20 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 21 2.1 Các phương pháp phân tích ma sát âm 21 2.2 Sức chịu tải cọc phương pháp truyền tảỉ trọng theo Fellenius 24 2.2.1 Sức kháng bên [13] 24 2.2.2 Sức kháng mũi 25 HV: Trân Hoài Nam MSHV: 1570666 -X- 2.2.3 Sức chịu tải cực hạn 26 2.3 Phương pháp thống xác định sức chịu tải cọc 29 2.4 Dự báo sức chịu tải cọc đơn 33 2.4.1 Sức chịu tải cọc theo độ bền vật liệu 33 2.4.2 Sức chịu tải cọc theo tiêu đất 34 2.4.2.1 Sức chịu tải cực hạn mũi cọc (Qp) 35 2.4.2.2 Sức chịu tải cực hạn ma sát thành cọc (Qs) 38 2.4.3 Sức chịu tải cọc theo tiêu trạng thái đất 38 2.5 Sức chịu tải cọc đơn từ kết thí nghiệm nén tĩnh 41 2.5.1 Xác định sức chịu tải giới hạn theo phương pháp đồ thị 41 2.5.2 Xác định sức chịu tải giới hạn theo chuyển vị giới hạn quỵ ước 43 2.6 Phân tích độ lún cố kết 44 2.6.1 Xác định độ lún cố kết đất theo phương pháp tổng phân tố 44 2.6.2 Xảc định độ lún tính theo đường quan hệ e-logơ’ thí nghiệm cố kết.46 2.7 Xảc định độ lún cổ kết theo thời gian 46 2.7.1 Phương trình vi phân cố kết thấm 46 2.7.2 Lời giải phương trình vi phân cố kết thấm 48 2.7.3 Bài toán cố kết thấm chiều, thoát nước biên 49 2.7.4 Bài toán cố kết thấm chiều, thoát nước biên 50 2.8 Phân tích độ lún cọc đơn 51 2.9 Cơ sở lý thuyết phần mềm Plaxis 52 2.10 Các mơ hình ứng xử đất 53 2.10.1 Mơ hình Mohr-Coulomb 53 2.10.1.1 ứng xử đàn hồi dẻo túy 54 2.10.1.2 Các công thức sử dụng mơ hình Mohr-Coulomb 55 2.10.1.3 Xác định thơng số cho mơ hình 57 2.10.1.4 Ưu điểm khuyết điểm mơ hình Mohr-Coulomb 60 HV: Trân Hoài Nam MSHV: 1570666 98- HV: Trân Hoài Nam MSHV: 1570666 99- HV: Trân Hoài Nam MSHV: 1570666 100 - HV: Trân Hoài Nam MSHV: 1570666 101 - HV: Trân Hoài Nam MSHV: 1570666 102 - HV: Trân Hoài Nam MSHV: 1570666 103 - HV: Trân Hoài Nam MSHV: 1570666 104 - HV: Trân Hoài Nam MSHV: 1570666 105 - HV: Trân Hoài Nam MSHV: 1570666 106 - HV: Trân Hoài Nam MSHV: 1570666 107 - HV: Trân Hoài Nam MSHV: 1570666 108 - HV: Trân Hoài Nam MSHV: 1570666 109 - HV: Trân Hoài Nam MSHV: 1570666 110 - HV: Trân Hoài Nam MSHV: 1570666 111 - HV: Trân Hoài Nam MSHV: 1570666 112 - 123 HV: Trân Hoài Nam MSHV: 1570666 ... TÀI: NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG ẢNH HƯỞNG CỦA MA SÁT ÂM ĐẾN ỨNG XỬ CỦA CỌC KHOAN NHỒI CỦA MÓNG MỐ CẦU VƯỢT Ở TP HCM II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 1- Nhiệm vụ: - Nghiên cứu tồng quan ảnh hưởng ma sát âm cọc khoan. .. Tên đề tài: Nghiên cứu mô ảnh hưởng ma sát âm đến ứng xử cọc khoan nhồi móng mố cầu vượt TP HCM Tóm tắt đề tài: Trong tính tốn móng cơng trình, việc xem xét đánh giá tương tác cọc đất khơng... tốn ảnh hưởng ma sát âm cọc đơn 91 3.5.2.1 Độ lún theo mức độ cổ kết 91 3.5.2.2 Ảnh hưởng ma sát âm cọc đơn theo độ cổ kết 93 3.5.3 Nhận xét 94 3.6 Ảnh hưởng ma sát âm cọc