Đề xuất giải pháp gia cố hạ lưu cầu LRB06, tuyến cao tốc đà nẵng quảng ngãi

B GIÁO D C VÀ ÀO T O I H C À N NG LÊ TRUNG HI U TT H L va TT XU T GI I PHÁP GIA C H L U C U LRB06 TUY N CAO T C À N NG QU NG NGÃI LU N V N TH C S K THU T K thu t xây d ng cơng trình th y À N NG - N M 2017 B GIÁO D C VÀ ÀO T O I H C À N NG LÊ TRUNG HI U TT H L va TT XU T GI I PHÁP GIA C H L U C U LRB06 TUY N CAO T C À N NG QU NG NGÃI LU N V N TH C S K THU T K thu t xây d ng cơng trình th y À N NG - N M 2017 i i cam oan Tơi xin cam oan ây cơng trình nghiên c u c a riêng Các s li u, k t qu nêu lu n v n trung th c ch a t ng cơng b b t k cơng trình khác Tác gi lu n v n ký ghi rõ h tên TT H L va TT Lê Trung Hi u c ii MENU L i cam oan i Tóm t t lu n v n iv Danh m c b ng hình v v Danh m c ph c l c ch vi t t t vii M U 1 LÝ DO CH N TÀI M C TIÊU NGHIÊN C U IT PH NG VÀ PH M VI NGHIÊN C U NG PHÁP NGHIÊN C U Ý NGH A KHOA H C VÀ TH C TI N C A D Ch TÀI KI N C U TRÚC C A LU N V N ng I I U KI N T 2 NHIÊN C A CÔNG TRÌNH 3 1.1.1 V trí cơng trình 1.1.2 H th ng sông TT 1.1 T ng quan cơng trình 1.2.1 Khí h u L ng m a H 1.2.2 L va 1.2 Tính tốn th y v n TT 1.2.3 Phân tích t n su t m c n 1.2.4 Phân tích t n su t l u l c l n nh t 10 ng l n nh t 12 1.3 Mơ hình th y l c 1.3.1 Ph 14 ng pháp ti p c n trình t b 1.3.2 Tính tốn thu l c cho s c tính tốn VG-TB 14 15 1.3.3 Mơ hình th y l c chi u 15 1.4 Mô ph ng ng p l t kè 17 1.4.1 C s ph khu v c nghiên c u ng án thi t k thi t l p l 1.4.2 T h p l gi a th i tính tốn ng ngu n h du xây d ng biên mơ hình 17 18 1.4.3 Mơ ph ng k t qu tính tốn 19 1.4.4 T ng h p k t qu t i c u LRBO6 20 Ch 21 ng II PHÂN TÍCH XÓI VÀ BI N PHÁP CH NH TR 2.1 Nguyên nhân gây s t l , xói mòn ven b sông 21 2.2 Các gi i pháp ch ng xói l b sơng h l u c u LRB06 23 iii 2.2.1 R 23 2.2.2 h c xây v a 25 2.2.3 Gia c b ng bê tông c t thép 26 2.2.4 Gia c b ng lát t m bê tơng l p ghép có l gi a 27 2.3 Các s li u dùng thi t k gia c h l u c u LRB06 29 2.3.1 Tính ch t c lý c a v t li u 29 2.3.2 Tính xói o n sơng cong 30 2.3.3 Tính cao trình kè 34 2.3.4 Ph 35 ng án thi t k 2.4 Hình th c k t c u b trí gia c h l u c u LRB06 36 2.4.1 PA1 gia c b ng r 36 ák th pt ng ch n 2.4.2 PA2 gia c b ng h c xây v a k t h p t ng ch n 2.4.3 PA3 gia c b ng bê tông c t thép k t h p v i t 2.4.4 PA4 gia c b ng t m bê tông lát k t h p v i t ng III ng ch n KI M TRA AN TỒN VÀ TÍNH TỐN KINH T 3.1 Ki m tra th m n nh cung tr nh TT 3.2 Tính tốn kinh t ph 45 48 48 48 56 61 ng án ch nh tr 61 H 3.1.3 K t lu n 42 L 3.1.2 Tính n va 3.1.1 Tính th m t TT Ch ng ch n 39 3.3 So sánh kinh t k thu t c a ph ng án thi t k 70 K T LU N VÀ KI N NGH 71 K T LU N 71 KI N NGH 71 TÀI LI U THAM KH O 72 PH L C 73 Ph l c - Các tiêu chu n k thu t 73 Ph l c - Mô ph ng k t qu tính tốn l t i cơng trình kè 74 Ph l c - Tính v n t c U, V ngang t i khu v c có kè b o v b 77 Ph l c - Ch n thông s v t li u kè 79 Ph l c - B n v c a ph 83 ng án gia c mái h l u c u iv TT H L va TT Lu n v n: xu t gi i pháp gia c h l u c u LRB06, n cao t c N ng - Qu ng Ngãi H c viên: Lê Trung Hi u Chuyên ngành: Xây d ng CT Th y Mã s : Khóa: K32 Tr ng i h c Bách khoa H N Tóm T t: Vi c xây d ng ng cao t c N ng Qu ng Ngãi làm c n tr dòng ch y th ng l u v h l u; nh m làm gi m m c n c l phía th ng l u, ng i ta ph i m r ng thêm kh u c u t i v trí sơng su i mà ng cao t c i qua; c u LRB06 m t tr ng h p i n hình Do m r ng kh u c u, ã làm t ng thêm l u l ng qua c u; i u gia t ng xói l b sơng B u Phong Th , phía b l m, h l u c u LRB06 Lu n v n phân tích nguyên nhân gây xói l t i o n sông cong sau xây d ng c u LRB06 t i sông B u Phong Th Các nh h ng h u qu c a xói n b l m o n sông cong, h l u c u LRB06; xu t gi i pháp thi t k b o v b l m o n sông cong này, phân tích u nh c i m c a gi i pháp gia c mái Thi t k k t c u phù h p gia c mái, ng d ng ph n m m geoslope ki m tra th m n nh mái b sông Lu n v n xu t thi t k theo ph ng án: r á, h c xây v a, bê tông c t thép, t m lát bê tơng; tính tốn so sánh kinh t - k thu t gi a gi i pháp; lu n v n ã ch n c ph ng án gia c mái b sông b ng t m lát bê tơng T khóa: xói l b sơng, chi u sâu h xói, bán kính ch nh tr , n nh mái, gia c mái b sông SUMMARY Abstract: The construction of Da Nang - Quang Ngai expressway obstructs the upstream to downstream; In order to reduce the flood of water level of upstream, they has to widen the bridge aperture at the rivers where the highway passes; The LRB06 bridge is a typical case Due to the widening of the bridge aperture, more traffic has been added to the bridge; This increases the erosion of the Bau Phong Tu River, on the crest, downstream of LRB06 The thesis analyzes the causes of erosion in the curved section after the construction of LRB06 bridge at Bau Phong Thuy River Effects and consequence of erosion on the crevices of the curved river section, downstream of LRB06 bridge; Proposed design solution to protect the banks of this curved section, analyze the advantages and disadvantages of the roof reinforcement solutions Structural design suitable for roof reinforcement, application of geoslope software to permeate and stabilize the roof of the river The thesis is designed according to options: gabion, stone mortar, reinforced concrete, concrete slab; calculation and economic-technical comparison between solutions; The thesis was chosen to reinforce the roof of the river by concrete slab Key words: river bank erosion, erosion depth, radius adjustment, roof stabilization, reinforced riverbank roof v DANH M C C A CÁC B NG H L va TT Tên b ng Nhi t t i N ng (2001-2010) m t ng i (RH) t i N ng (2001-2010) L ng b h i t i N ng( 2001-2010) T c gió t i N ng Tr m o m a khu v c d án L ng m a trung bình tháng n m L ng m a ngày l n nh t tr m N ng K t qu t n su t l ng m a ngày l n nh t tr m N ng S li u l ng m a ngày l n nh t K t qu t n su t l ng m a ngày l n nh t tr m Câu Lâu S li u l ng m a ngày l n nh t tr m Trà My K t qu t n su t l ng m a ngày l n nh t tr m Trà My S li u l ng m a ngày l n nh t tr m Tam K K t qu t n su t l ng m a ngày l n nh t tr m Tam K S li u m c n c l n nh t tr m C m L (m) K t qu t n su t m c n c l n nh t n m tr m C m L S li u m c n c l n nh t tr m Ái Ngh a K t qu t n su t m c n c l n nh t n m tr m Ái Ngh a S li u m c n c l n nh t tr m Giao Th y K t qu t n su t m c n c l n nh t tr m Giao Th y S li u m c n c l n nh t tr m Câu Lâu (m) K t qu t n su t m c n c l n nh t n m tr m Câu Lâu S li u m c n c l n nh t tr m Tam K K t qu t n su t m c n c l n nh t n m tr m Tam K S li u l u l ng l n nh t n m tr m Thành M K t qu t n su t m c n c l n nh t n m tr m Thành M L u l ng tính tốn c a Sơng Vu Gia S li u l u l ng l n nh t n m tr m Nông S n K t qu t n su t m c n c l n nh t n m tr m Nông S n L u l ng tính tốn c a Sơng Vu Gia T ng h p m c n c l n nh t c a n m 2007, 2009 B ng t ng h p kh i l ng ph ng án B ng t ng h p kh i l ng ph ng án B ng t ng h p kh i l ng ph ng án B ng t ng h p kh i l ng ph ng án B ng d tốn kinh phí xây d ng ph ng án B ng d tốn kinh phí xây d ng ph ng án TT B ng 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17 1.18 1.19 1.20 1.21 1.22 1.23 1.24 1.25 1.26 1.27 1.28 1.29 1.30 1.31 3.1 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 Trang 6 7 8 9 9 10 10 10 11 11 11 12 12 12 12 13 13 13 13 14 14 17 62 63 64 65 66 67 vi 3.6 3.7 3.8 B ng d tốn kinh phí xây d ng ph ng án B ng d tốn kinh phí xây d ng ph ng án B ng so sánh kinh t k thu t ph ng án thi t k DANH M C CÁC HÌNH V VÀ TH Trang V trí a lý c a cơng trình c u LRB06 S tính VG-TB K t qu hi u ch nh m c n c t i H i Khách n m 2009 K t qu hi u ch nh m c n c t i Ái Ngh a n m 2009 Hi u ch nh m c n c t i Giao Th y 2009 K t qu hi u ch nh m c n c t i Cao Lâu 2009 Thi t l p h th ng l i tính tốn cho mơ hình ng m c n c t T1 n T6 v i l 1% ch a có t ng h ng dòng ng m c n c t T1 n T6 ng v i l 1% có t ng h ng dòng Trích xu t khu v c kè b o v b sông Phong Th h l u c u LRB06 Hình nh c a r gia c Gia c b ng h c xây v a Gia c mái bê tông dùng c t pha tr t Gia c mái b ng t m lát bê tông úc s n Các thơng s c n thi t tính tốn xói c a sơng cong Bi u tính chi u sâu t i a ybs o n sông u n cong V bán kính ch nh tr o n song cong C u t o nh kè gia c b ng r k t h p t ng ch n C u t o t ng ch n ng n n c tràn b C u t o chi ti t l p b o v nh p chân khay C u t o mái chân kè gia c b ng r k t h p t ng ch n Chi ti t mái kè gia c b ng r Chi ti t chân kè gia c b ng r C u t o nh kè gia c b ng h c xây v a k t h p t ng ch n C u t o chi ti t l p b o v nh p chân khay c a ph ng án C u t o mái - chân kè gia c b ng h c xây v a k t h p t ng ch n Chi ti t mái kè gia c b ng h c xây v a k t h p t ng ch n Chi ti t chân kè gia c b ng h c xây v a k t h p t ng ch n C u t o nh kè gia c b ng bê tông c t thép k t h p v i t ng ch n C u t o chi ti t l p b o v nh p chân khay c a ph ng án C u t o mái chân kè b ng bê tông c t thép k t h p v i t ng ch n 15 16 16 16 17 18 19 19 20 23 25 26 28 32 32 33 36 36 37 37 38 38 39 40 40 41 41 42 43 43 H L va TT Tên hình v TT Hình v 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 2.20 2.21 68 69 70 vii H L va TT Chi ti t mái kè gia c b ng bê tông c t thép k t h p v i t ng ch n Chi ti t chân kè gia c b ng bê tông c t thép k t h p v i t ng ch n C u t o nh kè gia c b ng t m bê tông k t h p v i t ng ch n C u t o chi ti t l p b o v nh p chân khay c a ph ng án Chi ti t mái kè gia c b ng t m bê tông lát k t h p v i t ng ch n Chi ti t c u t o t m bê tông Chi ti t chân kè gia c b ng t m bê tông k t h p v i t ng ch n Hình nh import t autocad v b ng polyline Các lo i v t li u khai báo Chi ti t khai báo c a v t li u kè V v t li u t ng ng v i vùng c a v t li u Khai báo i u ki n biên c a toán V i u ki n biên t ng ng c a toán V Flux Section o q ch y qua kè V l i tính tốn th m qua kè Ki m tra l i s a ch a l i Hình nh tốn th m t i ph ng án Khai báo toán th m t i ph ng án K t qu toán th m t i ph ng án Khai báo toán th m t i ph ng án Hình nh tốn th m t i ph ng án Khai báo toán th m t i ph ng án Hình nh toán th m t i ph ng án Cách khai báo analyses c a tốn n nh Hình nh tính n nh t file tính th m Khai báo v t li u cho tốn tính n nh V v t li u vào vùng t ng ng V ng th m cho toán n nh V l i tr t cho tốn tính n nh K t qu c a tốn tính n nh ph ng án Khai báo c a tốn tính n nh ph ng án K t qu c a tốn tính n nh ph ng án Khai báo c a tốn tính n nh ph ng án K t qu c a tốn tính n nh ph ng án Khai báo c a tốn tính n nh ph ng án K t qu c a tốn tính n nh ph ng án TT 2.22 2.23 2.24 2.25 2.26 2.27 2.28 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 3.23 3.24 3.25 3.26 3.27 3.28 3.29 44 44 45 46 46 47 47 49 49 49 50 50 51 51 51 52 52 53 53 54 54 55 55 56 57 57 57 58 58 58 59 59 60 60 61 61 viii DANH M C CÁC PH L C Ph l c b ng Ph l c PL2.1 PL2.2 PL2.3 Tên ph l c B ng m c n c v n t c t i v trí th ng h l u c u LRB06 ngày 12/11/2007 B ng m c n c v n t c t i v trí th ng h l u c u LRB06 ngày 13/11/2007 B ng m c n c v n t c t i v trí th ng h l u c u LRB06 ngày 14/11/2007 Trang 74 75 76 Ph l c hình v TT Ph c l c Tên ph l c 3.1 N m i m trích xu t v n t c khu v c g n kè b o v b K t qu v n t c U t i i m xung quanh kè b o v b , t n su t 3.2 p= 1% K t qu v n t c U t i i m xung quanh kè b o v b , t n su t 3.3 p= 1% K TT H Ý ngh a t i trung bình Vu Gia - Thu B n l u l ng m cn c tr ng l ng r L Tên ký hi u ý ngh a Ký hi u t t.b VG-TB Q H VI T T T va DANH M C CÁC T tr ng l ng b o hòa h s th m Ký hi u Ý ngh a e h s r ng góc ma sát hsl chi u cao sóng leo V t c gió D gió m h s mái L PVC chi u dài ng nh a polyme Trang 77 77 78 77 Ph l c - Tính v n t c U, V n m ngang t i khu v c có kè b o v b * K t qu tính v n t c U, V t i i m xung quanh o n sông cong t i khu v c ch a có kè b o v b có kè b o v b v i t n su t p= 1% n t5 c t nh sau: TT i m xung quanh o n sông cong t1 Hình 3.1 N m i m trích xu t v n tôc khu v c g n kè b o v b v n L ng h p có kè b o v v i t n su t p= 1% TT H t c l n nh t t i tr ng h p U, V v i p= 1% p= 5% Có bi u va Sau tính tốn cho tr Hình 3.2 K t qu v n t c U t i i m xung quanh kè b o v b , t n su t p= 1% 78 Hình 3.3 K t qu v n t c V t i i m xung quanh kè b o v b , t n su t p=1% Dùng k t qu Umax Vmax V = U max Vmax tính toán V y v n t c l n nh t là: 1.476 m/s Tính tốn v n t c dùng tính tốn kích th c h c r i ch ng xói d i chân TT kè v i m c ích làm chân kè ch ng xói, cho khơng b cu n trơi v n t c Tính tốn v n t c c ng tính tốn kích th ng án L c chi u dày l p h c xây v a ph H ph c dùng TT kích th va dòng ch y cr t m bê tông, ng án 1, ph ng án 79 Ph l c - Ch n thông s v t li u kè Các thông s c n ki m tra : * Ch n kích th c th d chân kè ch ch u tác * Ch n kích th ng c a dòng ch y, v y c n tính kích th cr ch y ch ng i chân kè, ch ng xói cho c ph ( Ph c tác ng án 1) bao g m ch ng ng án ád i c v t li u c tác ng c a dòng ng c a sóng * Ch n kích th c h c xây v a ( Ph * Ch n kích th c t m bê tông lát (Ph ng án 2) ( ki m tra nh c a r á) ng án 4) ( ki m tra theo m c e - k t c u thân kè b ng t m bê tông c a 4.1.4) Theo TCVN 8419 2010 4.1.3 Thi t k chân kè lát mái, v t liêu ph i: - Ch ng c tác ng c a dòng ch y: kho n c i u 4.1.3 ( kích th c xác nh theo nh theo công th c: ng ng; c l y b ng h s n nh TT nh cho phép c a cơng trình b o v b cho phép c a ê có c p t c xác c c a v t liêu) 0,14 0,36 U ng = K.5,45.h kính viên dá b ng h c th r i Trong h só: n ng kính viên va U l u t c bình quân th y l c l n nh t th c o (m/s); ng kính viên (m) K h s c xác TT d H L h chi u sâu c a viên tính tốn (m); nh theo cơng th c : Trong ó: m h s mài d c (không n v ) c a chân kè; mo h s mái t nhiên c a th r i n góc h p b i ng mép n c; c hình chi u h ng ch y c a dòng n d c; Tr ng h p dòng n c húc th ng vào n b , l y K = 0,6 H s mái d c chân kè không nên ch n nh h n 1,5 n 0,9; c lên mái 80 - Ch ng c tác ng c a sóng: ng kính viên c xác nh theo công th c : d o hs d Trong ó: d là h sng kính n nh viên chốphép (m) c a cơng trình b o v b cho phép c a kè có c p t c l y b ng h s n nh ng ng h s ph thu c vào mái d c thân kè Khi m2 = = 0,13 Khi m2 = = 0.11 , tr ng l c (T/m3); ng riêng c a c a n t s gi a chi u dài chi u cao sóng; hs chi u cao sóng leo TT hs = 0,0208 V5/4 D1/3 ó: gió (m/s); va V t c L D gió (km) thi t k thân kè - Ki m tra TT H T k t qu tính tốn theo hai i u ki n trên, ch n tr s dày t m bê tông theo công th c Trong ó: db chi u dày t m bê tơng (m); hs chi u cao sóng tính theo công th c (5) (m); b tr ng l tr ng l ng riêng c a bê tông (T/m3); ng riêng c a n c (T/m3); m h s mái d c; B chi u r ng t m bê tơng (m); ng kính viên l n nh t 81 L chi u dài t m bê tơng theo chi u vng góc v i h h s n nh cho phép * Ch n kích th c xác c th d chân kè ch ch u tác nh theo quy ng b (m); nh t i i u 2.1 i chân kè, ch ng xói cho c ph ng c a dòng ch y, v y c n tính kích th ng án ád i c v t li u Tính tốn h s K K 0.85793 Tính tốn m mo sin( ) cos( ) 1.25 1.428085 0.642806 0.766029 ng kính d i chân kè ch ng c tác ng c a dòng ch y h U K d 1.2 1.476 0.857929 0.062828 V y ch n kích th c 8cm cr ch y ch ng Kích th cr ( Ph c tác ng án 1) bao g m ch ng ch n cho phù h p v i thi cơng cơng trình 2m x 1m x 0.5m kè, v y v i kích th c tác cr ng c a dòng ch y: l y k t qu kích th tr ng c a sóng: L c tác ng h p 2m x 1m x 0.5m ch ng H - Ki m tra ch ng c ád va ng c a dòng ch y TT = 1.8 T/m3 L yt c ng c a dòng ng c a sóng - Ki m tra ch ng r c tác TT * Ch n kích th gió (V) l n nh t t.b = 14 m/s (t i b ng 2.4) sóng D = 1km Chi u cao sóng leo hs V 0.563 14 ng kính ch ng h U 1.2 1.476 ng kính ch ng d 0.2902 V yv ir D c tác ng c a dòng ch y K d 0.857929 0.062828 c tác ng c a sóng hs 1.2 1.5 0.563279 ã ch n phù h p * Ch n kích th c h c xây v a ( Ph n 1 r 1.8 ng án 2) ( ki m tra nh c a r á) i c tác 82 h = 1.8 T/m3 L yt c gió (V) l n nh t t.b = 14 m/s (t i b ng 1.4) sóng D = 1km Chi u cao sóng leo hs V 0.563 14 h = 2.3 T/m d 0.1786 ch n kích th D hs 1.2 1.5 0.563279 c l p h c xây v a 0.3m = 30 cm * Ch n kích th c t m bê tông lát (Ph n h 2.3 ng án 4) ( ki m tra theo m c e - k t c u thân kè b ng t m bê tông c a 4.1.4) va K d 0.857929 0.062828 c tác ng c a sóng, hs 1.2 1.5 0.563279 dày t m bê tông theo công th c TT d 0.1934 Ki m tra ng c a dòng ch y L h U 1.2 1.476 ng kính ch ng D c tác H hs V 0.563 14 ng kính ch ng TT Chi u cao sóng leo db hs n bt 0.079 0.563 1.2 1.8 Ch n kích th c t m lát bê tông 20 cm bt = 2.2 T/m3 L n bt 2.2 B 0.667 m 1.5 1:2 14+100 14+000 L H TT va TT L H TT va TT 14+100 14+000 L H TT va TT 50 1:2 L H TT va TT 14+000 L H TT va TT 50 1:2 L H TT va TT 1:2 14+100 14+000 L H TT va TT L H TT va TT TT H L va TT ... li u kè 79 Ph l c - B n v c a ph 83 ng án gia c mái h l u c u iv TT H L va TT Lu n v n: xu t gi i pháp gia c h l u c u LRB06, n cao t c N ng - Qu ng Ngãi H c viên: Lê Trung Hi u Chuyên ngành:... b trí gia c h l u c u LRB06 36 2.4.1 PA1 gia c b ng r 36 ák th pt ng ch n 2.4.2 PA2 gia c b ng h c xây v a k t h p t ng ch n 2.4.3 PA3 gia c b ng bê tông c t thép k t h p v i t 2.4.4 PA4 gia c... GIÁO D C VÀ ÀO T O I H C À N NG LÊ TRUNG HI U TT H L va TT XU T GI I PHÁP GIA C H L U C U LRB06 TUY N CAO T C À N NG QU NG NGÃI LU N V N TH C S K THU T K thu t xây d ng cơng trình th y À N NG