Nghiên cứu tính toán ỗn định và biến dạng của mố cầu và các công trình tương tự trên đất yếu ở ĐBSCL

Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ************************** PHẠM HOÀNG NAM NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH & BIẾN DẠNG CỦA MỐ CẦU VÀ CÁC CÔNG TRÌNH TƯƠNG TỰ TRÊN ĐẤT YẾU Ở ĐBSCL CHUYÊN NGÀNH : CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU Mà SỐ NGÀNH : 31.10.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 09 năm 2003 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày ……… tháng ………… năm 2003 Đại Học Quốc Gia Tp.Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA …………………………………………………………………… CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập -Tự Do - Hạnh Phúc …………………………………………… NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : PHẠM HOÀNG NAM Phái : NAM Ngày, tháng, năm sinh : – 11 – 1978 Nơi sinh: TP.Hồ Chí Minh Chuyên ngành : CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU Mã số: 31.10.02 I-TÊN ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH & BIẾN DẠNG CỦA MỐ CẦU VÀ CÁC CÔNG TRÌNH TƯƠNG TỰ TRÊN ĐẤT YẾU Ở ĐBSCL II/-NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG : 1.NHIỆM VỤ: Xem xét yếu tố ảnh hưởng đến ổn định tổng thể mố cầu, phương pháp tính toán móng cọc đài cao cọc đơn chịu tải ngang , xây dựng chương trình LP 1.0 cho tính toán cọc đơn chịu tải ngang tính toán móng cọc đài cao, sử dụng phần mềm Plaxis mô tính toán mố cầu theo phương án cấu tạo khác nhau, chọn cấu tạo tối ưu 2.NỘI DUNG: Mở đầu Chương 1: Các tượng cố mố cầu công trình tương tự điều kiện đất yếu Chương 2: Nghiê n cứu đất yếu đồng sông cửu long Chương 3: Phương pháp mặt trượt trụ tròn tính toán ổn định tổng thể mố cầu điều kiện đất yếu sở phương pháp xác định hệ số ổn định phương pháp phần tử hữu ïn Chương 4: Nghiên cứu phương pháp tính toán móng cọc đài cao áp dụng cho mố cầu công trình tương tự Chương 5: Các phương pháp tính toán cọc đơn chịu tải ngang áp dụng cho mố cầu công trình tương tự Chương 6: Một số ví dụ tính toán áp dụng vào công trình giả định thực tế Chương 7: Kết luận kiến nghị III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ IV.NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VU V.HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪ N CÁN BỘ HƯỚNG DẪN GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG : : : 20 – 01 – 2003 06 – 09 – 2003 GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH tháng năm 2003 KHOA QUẢN LÝ NGÀNH Luận văn thạc só Lời cảm ơn LỜI CẢM ƠN Qua thời gian dài học tập nghiên cứu, em thật thấy trưởng thành kiến thức khoa học chiều rộng lẫn chiều sâu Đặc biệt lónh vực xây dựng công trình đất yếu Điều có từ kiến thức sâu rộng mà giáo sư, tiến só đem lại cho em giảng suốt hai năm qua nói riêng tất học viên cao học nói chung Đó kiến thức thiếu giúp em hoàn thành luận án Với điều với lòng tri ân sâu sắc, em xin, chân thành cảm ơn tất giáo sư, tiến só giành nhiều tâm kinh nghiệm vào giảng, để chúng tài liệu tham khảo quang trọng trình học làm luận án mà kiến thức q báo sử dụng chúng vào việc thiết kế công trình thực tế Và điều hiển nhiên luận án có ngày hôm nay, phần lớn nhờ vào hướng dẫn tận tình thầy GS.TSKH Lê Bá Lương Thầy cho em hướng đắn giúp em vượt qua khó khăn gặp phải luận án Em biết lời cảm ơn đáp lại thầy giành cho em Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn thầy tất mà thầy giàng cho em luận án tốt nghiệp Thạc só này, thầy làm luận án tốt nghiệp đại học em Em xin chân thành cảm ơn thầy GS.TSKH Nguyễn Văn Thơ, giành thời gian qúi báo để đọc luận án em, giúp em tìm sai sót gặp phải luận án, đặc biệt trình học tập thầy giảng dạy giúp em hiểu rõ đất yếu phương pháp thí nghiệm tốt Em xin chân thành cảm ơn TS Châu Ngọc Ẩn, người thầy giúp chúng em tìm phương pháp tính toán công nghệ thi công đại dùng giới, thầy giúp em làm quen với phần mềm PLAXIS mà phần mềm tham gia vào phần quan trọng luận án em Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo giảng dạy cho cao học ngành Công trình đất yếu, phòng đào tạo sau đại học Xin chân thành cảm ơn anh chị bạn lớp cao học Công trình đất yếu bạn bè khác ủng hộ động viên hoàn thành luận án Phạm Hoàng Nam Trang i Luận văn thạc só Tóm tắt luận văn TÓM TẮT LUẬN VĂN Do đặc điểm công trình cầu công trình tương tự khác nói chung công trình chịu lực ngang lớn Do móng cọc cho mố cầu công trình chịu lực ngang lớn không giống móng cọc đài thấp mà thành phần lực ngang áp lực bị động đất chịu, móng cọc cho mố cầu công trình tương tự móng cọc đài cao cọc mố cầu chịu lực ngang lớn hoạt tải áp lực đất tác dụng vào Cuối mố cầu thường ven sông đánh giá ổn định tổng thể mố quang trọng Và trọng tâm luận án nghiên cứu phương pháp tính toán cọc chịu tải ngang miền đàn hồi đất nền, nghiên cứu phương pháp tính toán móng cọc đài cao, phương pháp mặt trượt trụ tròn để đánh giá ổn định tổng thể mố cầu xem xét nhiều yếu tố vào trình ổn định tổng thể Xem xét tương tác đất cọc cho công trình mố cầu điều kiện đất yếu Sử dụng phần mềm Plaxis để mô công trình mố cầu theo phương án cấu tạo khác Do việc tính toán mố cầu công việc phức tạp, luận án tác giả nêu khía cạnh đơn giản Ngoài phần mở đầu chương nhận xét kết luận, luận án bao gồm chương bao gồm nội dung sau Chương 1: “Các tượng cố mố cầu công trình tương tự điều kiện đất yều” Chương nêu vài cố mố công trình tương tự, tóm tắt tổng quan phương pháp tính toán cọc chịu tải ngang Từ đề mục tiêu nghiên cứu luận án Chương 2: “Nghiên cứu đất yếu đồng sông cửu long” Chương giới thiệu khái quát địa chất đồng sông cửu long Nêu cách thống kê sơ địa chất vùng Chương 3: “Nghiên cứu phương pháp mặt trượt trụ tròn tính toán ổn định tổng thể mố cầu điều kiện đất yếu sở phương pháp xác định hệ số ổn định phương pháp phần tử hữu hạn” Trong chương ta nêu công thức xác định hệ số ổn định tổng thể phần tử hữu hạn có xét nhiều yếu tố tham gia vào, giới thiệu khái quát cách xác định hệ số ổn định phương pháp phần tử hữu hạn Chương 4: “Nghiêu cứu phương pháp tính toán móng cọc đài cao áp dụng cho mố cầu công trình tương tự” Trong chương nêu vài cấu tạo thường gặp mố cầu xem áp lực tác dụng vào cọc di chuyển lớp đất yếu bên có tải đất đắp bên gây ra, nêu Phạm Hoàng Nam Trang ii Luận văn thạc só Tóm tắt luận văn phương pháp để mô hình hoá cọc phần mềm PLAXIS Và trọng tâm chương nêu phương pháp tính toán móng cọc đài cao vận dụng lập trình (chương trình LP1.0) cho phương pháp tính toán phổ biến Chương 5: “Các phương pháp tính toán cọc đơn chịu tải ngang áp dụng co mố cầu công trình tương tự” Trong chương ta nêu phương pháp tính toán cọc đơn chịu tải ngang, vận dụng đường cong p – y để tính toán cọc chịu tải ngang miền đàn hồi cọc Và kết chương xây dựng chương trình LP1.0 tính toán cọc chịu tải ngang có xét đến tác dụng phụ tải mặt đất Chương “Một số ví dụ tính toán áp dụng công trình thực tế giả định” Trong chương ta xem xét số toán áp dụng lý thuyết nêu chương trước để giải Và chủ yếu so sánh kết từ chương trình LP1.0 Phần mềm PLAXIS Để đề phương pháp tính hợp lý Phạm Hoàng Nam Trang iii Luận văn thạc só Tóm tắt luận văn ABSTRACT With features of being loaded laterrally, bridges and other identical constructions have pile foundation different from that of thers usual construction In this case, pile suffer have lateral live loads and earth pressure behind them Bridge abutment are usually situated a long river banks so it is of vital important to estimate their stability exactly Thus, my thesis is focused on studying ways of calculating capcity of latterally loaded pile with elasto-plastic soil foundation, ways of calculating capacity of pile for high abutments and circle slip methods to estimate overall stability of bridge abutment in case of including some important aspect The finite element software Plaxis is used to simulate soil- pile interaction in different ways Examining stability and pile foundation capicity for bridge abutment is complicated process So the most simple aspects are to be focused This thesis includes six main chapter Chapter 1: Failure of bridge abutments and other identical construction under the condition of soft – soil Chapter 2: Studying soft soil in mekong delta Chapter 3: Studying some circle slip methods for estimating overall stability of bridge abutment under the condition soft ground and ways of estimating factor of safety by the finite element method Chapter 4: Studying ways of calculating pile capacity for high bridge abutment and indentical construction Chapter 5: Studying ways of calculating capacity of laterally loaded piles for bridge abutment and identical construction Chapter 6: Analyzing some real construction Phạm Hoàng Nam Trang iv Luận văn thạc só Mục lục MỤC LỤC Mở đầu Đặt vấn đề nghiên cứu Chương I: Các tượng cố mố cầu công trình tương tự điều kiện đất yếu 1.1 Các tượng cố mố cầu công trình tương tự 1.1.1 Sự cố cầu Trường Phước 1.1.2 Sự cố sụp đổ mố cầu Kinh Ngang, quận 8, TP Hồ Chí Minh 1.1.3 Sự cố cầu An Nghóa đường Nhà Bè – Cần Giờ 1.1.4 Sự cố cầu Xáng Củ Chi TP.Hồ Chí Minh 1.2 Tóm tắt phương pháp tính toán cọc chịu tải ngang 1.2.1 Trường hợp móng cứng tuyệt đối 1.2.1.1 Dựa vào lý thuyết áp lực đất lên tường chắn (Hình 1.5) 1.2.1.2 Phương pháp biến dạng cục (Hình 1.6) 1.2.2 Trường hợp móng có độ cứng hữu hạn 1.2.3 Đất biến dạng đàn hồi dẻo phi tuyến 1.3 Xác lập nhiệm vụ nghiên cứu Chương II: Nghiên cứu đất yếu đồng sông cửu long 2.1 Tóm tắt đất yếu 2.2 Ví dụ toán thống kê số liệu địa chất 2.3 Một số mặt cắt địa chất công trình tiêu biểu Chương III: Phương pháp mặt trượt trụ tròn tính toán ổn định tổng thể mố cầu điều kiện đất yếu sở phương pháp xác định hệ số ổn định phương pháp phần tử hữu hạn 3.1 Nguyên cứu tổng quan phương pháp mặt trượt trụ tròn tính toán ổn định tổng thể mố cầu điều kiện đất yếu 3.1.1 Các phương pháp cân giới hạn 3.1.1.1 Phương pháp Fellenius W hay phương pháp phân mãnh đơn giản (ordinary/fellonius method) 3.1.1.2 Phương pháp Bishop A.W 1955 3.1.1.3 Phng pháp Spencer 3.1.1.4 Phương pháp Janbu tổng quát (Janbu’s generalized method) 3.1.1.5 Phương pháp Janbu đơn giản 3.1.1.6 Phương pháp GLE (cân giới hạn tổng quát –General Limit Equilibrium) 3.2 Tính toán ổn định tổng thể mố cầu công trình tương tự phương pháp W.Fellenius A.W.Bishop 3.2.1 Các giả thuyết tính toán ổn định tổng thể mố cầu 3.2.2 Các yếu tố xét đến tính toán ổn định tổng thể mố cầu Phạm Hoàng Nam 8 9 10 11 11 11 11 12 12 14 15 15 21 28 32 32 32 33 34 35 36 37 39 42 42 43 Trang v Luận văn thạc só Mục lục 3.2.3 Phương pháp W.Fellenius 3.2.3.1 Xét ảnh hưởng áp lực thủy tónh 3.2.3.2 Xét ảnh hưởng sức kháng cọc 3.2.3.3 Xét ảnh hưởng cố kết không đồng 3.2.3.4 Xét tác dụng vải địa kỹ thuật lưới cừ tràm nằm ngang 3.2.3.5 Xét tác dụng hoạt tải 3.2.4 Phương pháp Bishop.A.W 3.2.4.1 Xét ảnh hưởng áp lực thủy tónh 3.2.4.2 Xét ảnh hưởng sức kháng cọc 3.2.4.3 Xét ảnh hưởng cố kết không đồng 3.2.4.4 Xét tác dụng vải địa kỹ thuật lưới cừ tràm nằm ngang 3.3 Đánh giá hệ số ổn định mố cầu công trình tương tự phương pháp phần tử hữu hạn FEM (sẽ áp dụng phần mềm Plaxis) Chương IV: Nghiên cứu phương pháp tính toán móng cọc đài cao áp dụng cho mố cầu công trình tương tự 4.1 Một số cấu tạo mố cầu thường gặp 4.2 Các tác động tương tác đất cọc cọc qua lớp đất yếu 4.2.1 Mô hình hoá tương tác đất – cọc cho toán mố cầu cách sử dụng toán phẳng (biến dạng phẳng) phương pháp phần tử hữu hạn phần mềm Plaxis 4.3 Phương pháp xác tính toán móng cọc đài cao (theo K.X.Zavriev) 4.3.1 Bài toán phẳng 4.3.1.1 Các giả thuyết 4.3.1.2 Xác định chuyển vị đơn vị δoik 4.3.1.3 Xác định quan hệ δik δoik 4.3.1.4 Xác định quan hệ ρik δik 4.3.1.5 Xác định quan hệ ∆i v, u, ω 4.3.1.6 Xác định thành phần chuyển vị v, u, ω đài cọc 4.3.2 Bài toán không gian 4.4 Phương pháp gần tính toán móng cọc đài cao 4.4.1 Các giả thiết tính toán 4.4.2 Xác định chiều dài chịu nén tính toán Ln cọc 4.4.3 Xác định chiều dài chịu uốn tính toán Lm cọc 4.5 Tính toán nhóm cọc chịu tải trọng lệch tâm tải trọng xiên Chương V: Các phương pháp tính toán cọc đơn chịu tải ngang áp dụng cho mố cầu công trình tương tự 5.1 Phương pháp phần tữ hữu hạn (tác giả lập trình tính toán cho toán cọc chịu tải ngang xem đất dải lò xo đàn hồi dẻo chương trình có tên LP1.0) 5.1.1 Một số lý thuyết PPPTHH Phạm Hoàng Nam 43 43 44 46 47 49 49 49 49 49 50 50 53 53 57 61 62 62 62 64 65 66 67 68 72 73 73 74 75 76 80 80 80 Trang vi Luận văn thạc só 5.1.2 Véc tơ tải phần tử 5.1.3 Mối quan hệ phản lực p chuyển vị ngang y hay gọi đường cong p – y, áp dụng lập trình tính toán chương trình LP1.0 5.1.3.1 Theo tác giả Pender 5.1.3.2 Theo tác giả liên xô (Popov) 5.1.3.3 Theo tác giả O’neill (1984) 5.1.3.4 Theo Reese, Cox, Và Koop (1974) 5.2 Phương pháp sai phân hữu hạn 5.3 Lời giải Hetenyi (1946) 5.4 Theo tiêu chuẩn việt nam 5.5 Phương pháp không thứ nguyên (Theo Matlock Reese) 5.6 Phương pháp Brom (1964) 5.7 Vấn đề xác định môđun phản lực 5.8 Xác định Pgh 5.9 Một số source code chương trình LP1.0 Chương VI: Một số ví dụ tính toán áp dụng vào công trình giả định thực tế Bài toán Bài toán Bài toán Bài toán Bài toán Chương VII: Kết Luận Kiến Nghị 7.1 Tóm tắt 7.2 Kết luận 7.3 Kiến nghị 7.4 Phương hướng nghiên cứu tiếp Tài liệu tham khảo Phạm Hoàng Nam Mục lục 86 88 88 89 90 92 99 99 99 99 99 99 105 108 125 125 137 143 149 152 172 172 172 176 177 178 Trang vii Luận án thạc só Chương VI SAU ĐÂY LÀ KẾT QUẢ TRONG TƯỜNG TRƯỚC BIỂU ĐỒ MOMENT TƯỜNG TRƯỚC SAU KHI ĐẮP ĐẤT 12 10 -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 T.m 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 m Đất không xử lý Xử lý vải địa kỹ thuật Có độ Tường đứng có giảm áp Có gia cố cọc đóng xiên Hình 6.52 Biểu đồ moment tường trước sau đắp đất cao 5m (Sau giai đoạn thi công ) Phạm Hoàng Nam Trang 166 Luận án thạc só Chương VI BIỂU ĐỒ LỰC CẮT TƯỜNG TRƯỚC SAU KHI ĐẮP ĐẤT -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 T 0.5 Đất không xử lý Xử lý vải địa kỹ thuật Có độ Tường đứng có giảm áp Có gia cố cọc đóng xieân 1.5 2.5 3.5 4.5 m Hình 6.53 Biểu đồ lực cắt tường trước sau đắp đất cao 5m (Sau giai đoạn thi công ) Phạm Hoàng Nam Trang 167 Luận án thạc só Chương VI BIỂU ĐỒ CHUYỂN VỊ NGANG TRONG COÏC 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 10-3m 10 12 14 16 Đất không xử lý Xử lý vải địa kỹ thuật Có độ Tường đứng có giảm áp Có gia cố cọc đóng xiên 18 20 22 24 m Hình 6.54 Biểu đồ chuyển vị ngang cho cọc hàng1 (Sau giai đoạn thi công ) Phạm Hoàng Nam Trang 168 Luận án thạc só Chương VI BIỂU ĐỒ CHUYỂN VỊ NGANG TRONG TƯỜNG TRƯỚC -50 50 100 150 200 250 10-3m 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 m Đất không xử lý Xử lý vải địa kỹ thuật Có độ Tường đứng có giảm áp Có gia cố cọc đóng xiên Hình 6.55 Biểu đồ chuyển vị ngang tường trước (Sau giai đoạn thi công ) Sau đắp xong giai đoạn ta tiến hàng chất hoạt tải 1T/m2 = 10 KN/m2, trường hợp cấu tạo thì, cấu tạo có độ, cấu tạogia cố cọc đóng xiên gia cố vải địa kỹ thuật đất chưa bị phá hoại Ta có bảng tổng kết hệ số an toàn (Xác định bằngFEM) theo giai đoạn đắp sau chất hoạt tải Giai Không Đoạn TC xử lý 2.8517 2.0066 1.6746 Có tải Đất trọng phá hoại Phạm Hoàng Nam Có vải địa kỹ thuật 2.9276 2.1502 1.8265 Có độ 2.8799 1.9987 1.7540 1.688 1.6136 Có giảm áp 2.8817 2.0175 1.7137 Đất phá hoại Có gia cố cọc xuyên 2.9786 2.1602 1.7907 1.6171 Trang 169 Luận án thạc só Chương VI BIỂU ĐỒ ÁP LỰC NƯỚC LỖ RỖNG THẶNG DƯ 400 800 1200 1600 Ngày Nước lỗ rỗng thặng dư KN/m2 -10 -20 -30 -40 -50 -60 Đất không xử lý Xử lý vải địa kỹ thuật Tường đứng có giảm áp Có gia cố cọc đóng xiên Có độ Hình 6.56 Biểu đồ biến thiên áp lực nước lỗ rỗng thặng dư (tại điểm nằm lớp đất yếu gần cọc hàng 1, sau thi công xong đất đắp) BIẾN THIÊN HỆ SỐ AN TOÀN 3.5 3.0 Hệ số an toàn 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Bước gia tải Gia cố cọc Không xử lý Có độ Gia cố vải Tường có giảm áp Hình 6.57 Biểu đồ biến thiên hệ số an toàn Phạm Hoàng Nam Trang 170 Luận án thạc só Chương VI SỰ BIẾN THIÊN HOẠT TẢI THEO BƯỚC GIA TẢI 60.0 Gía trị hoạt tải (KN/m2) 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 20 Có vải địa kỹ thuật 40 60 Gia cố cọc đóng xiên 80 Bước gia tải Không xử lý 100 120 Có độ 140 160 Tường có giảm áp Hình 6.58 Biểu đồ biến thiên hoạt tải cực hạn Phạm Hoàng Nam Trang 171 Luận văn thạc só Chương VII CHƯƠNG VII Y”Z KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 7.1 TÓM TẮT Tên đề tài: Nghiên cứu tính toán ổn định biến dạng mố cầu công trình tương tự điều kiện đất yếu ĐBSCL Xuất phát từ tên đề tài nhiệm vụ giao, luận án nghiên cứu vấn đề sau: ¾ Nghiên cứu tính toán ổn định tổng thể mố cầu công trình tương tự lời giải giải tích lời giải phương pháp số (phương pháp phần tử hữu hạn) sử dụng phần mềm PLAXIS ¾ Nghiên cứu phương pháp tính toán móng cọc đài cao áp dụng cho mố cầu công trình tương tự, xem xét vấn đề tương tác đất cọc mố cầu có xem xét đến dịch chuyển lớp đất yếu bên dưới tác dụng tải trọng đất đắp hoạt tải Mồ hình hoá tính toán công trình mố cầu phần mềm PLAXIS theo phương án cấu khác => đề phương án cấu tạo hợp lý cấu tạo cụ thể toán đặc ra, kết phần xây dựng module tính toán móng cọc đài cao chương trình LP1.0 ¾ Nghiên cứu phương pháp tính toán cọc đơn chịu tải ngang mố cầu công trình tương tự => kết tác giả xây dựng module tính toán cọc đơn chịu tải ngang Fem xem xét đất dải lò xo đàn hồi dẻo tuyến tính hay phi tuyến ¾ Tác giả thực tính toán so sánh chương trình LP1.0 PLAXIS 7.2 KẾT LUẬN Với toán ổn định tổng thể mố cầu thời gian chưa cho phép để xây dựng chương trình tính lời giải giải tích nêu để so sánh với lời giải phương pháp phần tử hữu hạn, phần chương tác giả có nêu toán tính hệ số ổn định hai phương pháp kết cho tương đương nhau, sử dụng lời giải FEM thay cho lời giải cung trượt trụ tròn thường sử dụng Với toán 1: Khi tính toán lời giải tích cho toán móng cọc đài cao cho kết chuyển vị ngang đứng mố sai khác khoảng 50% so với lời giải phần mềm PLAXIS Phạm Hoàng Nam Trang 172 Luận văn thạc só Chương VII Kết nội lực cọc Ở hai hàng cọc kết moment sai khác khoảng từ 10% -20% Ở hai hàng cọc kết moment sai khác khoảng từ < 5% Lực dọc đầu cọc kết sai khác < 5% Trong hầu kết toán chương trình LP1.0 sử dụng đường cong p-y đường cong Pender đề xuất sai khác so với phần Plaxis Nguyên nhân sai số: ¾ Trong toán tính nội lực đầu cọc module tính móng cọc đài cao lời giải toán đàn hồi, trong Plaxis ta xét đến dẻo ¾ Chưa xét đến làm việc theo nhóm tương tác qua lại cọc Nhìn chung thì: Trong điều kiện phần mềm xác (mô 3D nghiên cứu thực nghiệm) sử dụng phền mềm Plaxis (2D) chương trình LP1.0 hoàn toàn sử dụng Trong toán tính chương thấy kết nội lực chương trình LP1.0 cho kết lớn (thiên an toàn) Với toán 2, 3, Bài toán 2: Kết moment sai khác 6.5% =>13.5% theo xu hướng lớn chương trình LP1.0 (chọn LP1.0 thiên an toàn) Kết đường lực cắt cọc LP1.0 Plaxis phù hợp theo xu hướng lớn chương trình LP1.0 (chọn LP1.0 thiên an toàn) Về chuyển vị ngang cọc kết cho gần tạm chấp nhận Trong chương trình LP1.0 cho kết quà góc xoay phản lực Nhìn chung tính toán cọc chịu tải ngang sử dụng LP1.0 cho kết lớn Plaxis, điều kiện phần mềm 3D hoàn toàn sử dụng LP1.0 hay Plaxis Chú ý sử dụng phần mềm LP1.0 nên chọn đường cong p-y Pender hay đàn dẻo tuý cho kết tốt Bài toán 3: Kết moment sai khác 2% =>12.4% theo xu hướng lớn chương trình LP1.0 (chọn LP1.0 thiên an toàn) Kết đường lực cắt cọc LP1.0 Plaxis phù hợp theo xu hướng lớn chương trình LP1.0 (chọn LP1.0 thiên an toàn) Về chuyển vị ngang cọc kết cho sai khác lớn, nguyên nhân bề rộng tính toán qui ưới cọc 1.5b + 0.5 = 1.5*0.5 +0.5 = 1.25m > 1m (trong Plaxis), phản lực đất nhỏ dẫn đến kết gây chuyển vị ngang phần mềm Plaxis cho kết lớn Phạm Hoàng Nam Trang 173 Luận văn thạc só Chương VII Trong chương trình LP1.0 cho kết qủa góc xoay phản lực Nhìn chung tính toán cọc chịu tải ngang sử dụng LP1.0 cho kết lớn Plaxis, điều kiện phần mềm 3D hoàn toàn sử dụng LP1.0 hay Plaxis Chú ý sử dụng phần mềm LP1.0 nên chọn đường cong p-y Pender hay đàn dẻo tuý cho kết tốt Bài toán 4: ¾ Khi không xét đến phụ tải mặt đất Thì giá trị moment lớn LP1.0 Plaxis -15.62 -> -15.78 T.m ¾ Khi có phụ tải mặt đất Thì giá trị moment LP.10 Plaxis -25.38 -> -26.57 T.m Nhưng dạng đường cong moment cho có sai khác nhiều điều không quang ta chủ yếu lấy giá trị moment lớn để thiết kế Ta thấy có phụ tải mặt đất kết moment tăng lên nhiều Và kết tương tự moment cho dạng biểu đồ lực cắt Về chuyển vị ngang cọc hai chương trình cho kết khác khoảng 20% Nhìn chung với toán kể tính toán cọc chịu tải ngang phi tuyến ta có nhận xét sau Vì độ cứng cọc lớn so với độ cứng đất (khoảng 1000 lần ), đất yếu, chọn hệ số tỷ lệ m (T/m4), không đóng vai trò quang trọng Ta kiếm chứng kết So với toán đàn hồi toán phi tuyến đàn dẻo cho kết lớn 20-30% cần phải tăng hệ số an toàn tính toán cọc theo TCXD 205 1998 Khi có tham gia lực dọc tác dụng gây chuyển vị ngang trọng cọc lớn tải trọng ngang tác dụng lớn làm đất đạt đến ngưỡng dẻo Tóm lại hoàn toàn sử dụng chương trình LP1.0 để tính toán cọc chịu tải ngang móng cọc đài cao với kết tính toán chấp nhận đựơc Bài toán ¾ Theo cấu tạo đất không yếu hạn chế lún mặt đường vào mố tạo êm thuận cho đường vào cầu giải pháp xây dựng độ, gia cố vải địa kỹ thuật đóng cọc gia cố hợp lý Phạm Hoàng Nam Trang 174 Luận văn thạc só Chương VII ¾ Phạm vi bố trí độ phụ thuộc vào chiều cao đắp loại đất đắp, cho phạm vi bố trí độ nằm mặt phá hoại chủ động (hoặc bị động) phạm vi mặt phá hoại xác định dựa vào đất đắp, phạm vi bố trí độ sau cho phạm vi lan tỏa áp lực đưới đáy móng độ nằm phạm vi tường trước ¾ Theo kết qủa tính toán nhiều toán phần tử hữu hạn chiều dài độ tốt chiều cao đất đắp thường chọn từ -> 6m, độ dốc nghiêng phía đường 10 -> 15% ¾ Bản độ có tác dụng giảm chuyển dịch ngang tường trước ¾ Khi có độ liên kết khớp vào tường trước, thiết kế ta ý dạng biểu đồ moment tường trước để có cấu tạo cốt thép hợp lý ¾ Khi cấu tạo có giảm áp moment uốn tường trước cho giá trị nhỏ Do làm giản kích thước tường trước tác dụng yếu giảm áp ¾ Từ dạng biểu đồ lực cắt cho ta thấy áp lực ngang dịch chuyển ngang lớp đất yếu lớn xem áp lực ngang chủ yếu tác dụng lên cọc Khi có gia cố cọc đóng xiên giá trị lực cắt cọc lớp đất yếu giảm phần lớn chuyển vị ngang tác dụng vào cọc gia cố xiên chuyển thành lực dọc cọc tác dụng vào lớp đất bên ¾ Các kết qủa tính toán không hoàn toàn xác mô toán phần mềm 2D mà thật tương tác toán 3D phức tạp, mà phần đất di chuyển không gian khoảng cách hai cọc Nhưng để áp dụng vào công tác thiết kế tác giả nghó việc mô phần mềm 2D tạm sử dụng (kết luận tác giả tham khảo tài liệu nước tác giả tiến hành tính toán phần mềm Sagecrisp so sánh với kết thí nghiệm mô hình ly tâm) ¾ Khi sau mố có gia cố cọc đóng xiên nhìn tổng quan tiêu moment uốn cọc, lực cắt cọc chuyển vị ngang cọc tường trước cho kết tốt so với trường hợp cấu tạo khác Một điểm cần lưu ý thiết kế mố có gia cố cọc xiên phải ý độ xiên cọc theo tác tính toán nhiều độ xiên khác cho toán nhận thấy độ xiên tối ưu 1:6->1:4 giá trị độ xiên tuỳ thuộc vào loại đất (mà chủ yếu góc ma sát ϕ) Và phạm vi gia cố cọc xiên < 2H so với mố (H chiều cao lớp đất đắp sau mố) cho hiệu gia cố cao vùng tập trung ứng suất lớn đất trọng thân phụ tải gây Phạm Hoàng Nam Trang 175 Luận văn thạc só Chương VII ¾ Xét vấn đề biến dạng đất sau mố, vấn đề quang tâm mà hầu hết cầu nước ta có đường vào cầu bị lún nhiều biện pháp xử lý chưa triệt để Ta có biến dạng lớn đất sau mố Nền không xử lý: 292.84x10-3m = 29.284cm Nền xử lý vải địa kỹ thuật: 223.70x10-3m = 27.494cm Khi có độ: 258.50x10-3m = 25.85cm Khi tường trước có giảm áp: 299.39x10-3m = 29.939cm Khi có gia cố cọc xiên : 207.56x10-3m = 20.756cm Theo tác giả điều kiện nước ta giải pháp xử lý lún đường dẫn vào cầu độ giải pháp tương đối hiệu Và nên kết hợp với biện pháp cố kết đất bên bấm thấm hay giếng cát phải với thời gian đắp phụ tải hợp lý đất cố kết đạt cường độ yêu cầu Không cố hầm chui Văn Thánh thời gian đắp tải phụ không theo yêu cầu (không hợp lý) Với kết hợp cố kết trước đất có thêm độ đường dẫn vào cầu không bị lún nhiều Với biện pháp xử lý vải địa kỹ thuật cho kết tốt xét tất mặt từ độ lún mặt đường sau mố đến chuyển vị ngang cọc (của mố), cho kết chịu hoạt tải lớn giải pháp cấu tạo xấp xỉ 5T/m2, yêu cầu 1T/m2 Cấu tạo sau mố có gia cố cọc đóng xiên nước ta chưa sử dụng hiệu chưa kiểm nghiệm thực tế vấn đề cần nghiên cứu thêm để có kết luận xác phải xem xét đến vấn đề kinh phí 7.3 KIẾN NGHỊ Khi tính toán cọc chịu tải ngang theo lời giải đàn hồi theo TCXD 205 1998 cho kết nội lực chuyển vị nhỏ chương trình LP1.0 tính cho toán đàn dẻo (đất làm việc môi trường đàn hồi dẻo) => phải tăng hệ số an toàn tính toán theo TCXD 205-1998 Chú ý cọc mố qua lớp đất yếu mà có tải đắp đất phải ý đến áp lực ngang lớp đất yếu giá trị làm tăng nội lực cọc lớn Chúng ta hoàn toàn tính toán hệ số an toàn phương pháp phần tử hữu hạn thay cho phương pháp cung trượt trụ tròn truyền thống Tính toán hệ số ổn định phần tử hữu hạn xem xét nhiều yếu tố tham gia vào mà phương pháp cung trượt trụ tròn chưa xem xét đến Một yếu tố quang trọng không mặt phá hoại cung trượt , tuỳ thuộc vào chiều dày lớp đất yếu Phạm Hoàng Nam Trang 176 Luận văn thạc só Chương VII Có thể sử dụng phần mềm 2D để mô toán mố cầu nên có nghiên cứu thí nghiệm để đánh giá kết (các tác giả nước chứng minh điều thực nghiệm) Nên xem xét đưa vào quy trình thiết kế việc tính toán FEM, công cụ hữu hiệu xem xét nhiều yếu tố tham gia vào, nhiều tác giả nghiên cứu so sánh với kết thực tế 7.4 PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP Cố gắn xem xét thêm yếu tố tác động, kết cấu nhịp + mố +hoạt tải kết cấu nhịp, tải trọng động xe chạy, nghiên cứu thêm ảnh hưởng sức kháng cọc, đến độ ổn định tổng thể phương pháp cung trượt trụ tròn Cố gắn xem xét tương tác cọc tính toán móng cọc đài cao (nhóm cọc) Và giảm hưởng tương tác đến nội lực chuyển vị cọc Xem xét thêm yếu tố không gian vào toán cọc đơn chịu tải ngang để có kết tính toán xác Và có khả xây dựng phần mềm FEM 3D để kiểm chứng lại kết tính toán LP1.0 Nghiên cứu sử dụng phần mềm FEM 2D (plane strain) để mô toán mố mà cóxét thêm yếu tố dịch chuyển tương đối đất cọc để có kết tính toán hợp lý Phạm Hoàng Nam Trang 177 Luận văn thạc só Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO Y”Z Bài giảng môn học lớp Cao học công trình đất yếu K12 Lê Bá Lương,…,”Công trình đất yếu điều kiện Việt Nam” D.T.Bergado, J.C.Chai, M.C.Alfaro,… “Những biện pháp kỹ thuật cải tạo đất yếu xây dựng”, NXB GD 1996 Chu Quốc Thắng, “Phương pháp phần tử hữu hạn”, NXB KH&KT 1997 I.M.Smith and D.V.Griffiths, “Lập trình tính toán công trình xây dựng phương pháp phần tử hữu hạn”, NXB GD 1997 Lê đức Thắng, “Tính toán móng cọc”, NXB KHKT 1993 Nguyễn Như Khải, Vũ công Ngữ, “Móng cọc” NXB XD 1994 Nguyễn Bá Kế, “Hướng dẫn thiết kế móng cọc”, NXB XD 1993 A.B.Fadeev, “Phương pháp phần tử hữu hạn địa học”, NXB GD 1995 10 T.Taramanxki, “Phương Pháp số học kết cấu”, NXB KHKT 1996 11 H.G.Poulos, “Pile foundation analysis and design”, John Wiley & Son 1982 12 M.J.Tomlison,“Pile design and Construction Practice”, Viewpoint Publication 1987 13 Joseph E.Bowles, “Foundation analysis and design”, Mc Graw Hill 1996 14 SS.Rao, “The finite element method in Engineering”, Pegamon Press 1988 15 J.N.Reddy, “An introduction to the finite element method”, Mc Graw Hill 1993 16 Hoàng văn Tân, “Những phương pháp xây dựng công trình đất yếu”, NXB KHKT 1997 17 Braja M.Das, Principles of foundation Engineering 18 Shamsher Prakash – Hari D.Sharma, “Móng cọc thực tế xây dựng”, NXB Xây dựng 1999 19 Nguyễn minh Nghóa, “Mố trụ cầu”, Trường đại học giao thông vận tải Hà Nội 1996 20 Nguyễn văn Quảng,…, “Nền móng công trình dân dụng – công nghiệp” NXB XD 1996 21 David Muir Wood “Soil Behaviour and Critical state Soil Mechanics”, Cambridge University Press 1994 22 Lê Bá Lương, Lê Bá Khánh, Lê Bá Vinh,“Tính toán móng theo thời gian”, Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM 2000 23 R.Whitlow, “Cơ học đất”, NXB GD 1997 Phạm Hoàng Nam Trang 178 Luận văn thạc só Tài liệu tham khảo 24 Nguyễn văn Thơ, Trần thị Thanh, “Sử dụng đất đắp chỗ để đắp đập…”NXB Nông Nghiệp 2001 25 Lê Q An , ,”Cơ Học Đất”, NXB GD 1995 26 Lê đức Thắng,…, “Nền Móng”, NXB GD 1997 27 G.N.Smith,…,”Element of Soil Mechanics”, Black Well Science 1998 28 David M Potts and Lidija Zdravkovic,”Finite element analysis in geotechnical engineering” Thomas Telford 1999 29 Jonh Atkinson, “An introduction to The mechanics of Soil and Foundation”, Mc Graw Hill1993 30 Jonh Atkinson, “The Mechanics of soils An introduction to Critical State Soil Mechanics”, Mc Graw Hill1982 31 Phan trường Phiệt,”p lực đất tường chắn đất”, NXB XD 2001 Phạm Hoàng Nam Trang 179 TÓM TẮT LÝ LỊCH HỌC VIÊN Họ tên Ngày, tháng, năm sinh Địa liên lạc : : PHẠM HOÀNG NAM 04-11-1978 Nơi sinh: TP.Hồ Chí Minh : 21 Hoàng Só Khải F14 Q8 TP HCM Điện thoại liên lạc :8549325 QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 1996 – 2001 : HỌC ĐẠI HỌC TẠI TRƯỜNG BÁCH KHOA -KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG - T.P HỒ CHÍ MINH 2001 – 2003 : HỌC VIÊN CAO HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH ... ngành : CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU Mã số: 31.10.02 I-TÊN ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH & BIẾN DẠNG CỦA MỐ CẦU VÀ CÁC CÔNG TRÌNH TƯƠNG TỰ TRÊN ĐẤT YẾU Ở ĐBSCL II/-NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG : 1.NHIỆM... Y”Z CÁC HIỆN TƯNG SỰ CỐ VỀ MỐ CẦU VÀ CÁC CÔNG TRÌNH TƯƠNG TỰ TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU 1.1 CÁC HIỆN TƯNG SỰ CỐ VỀ MỐ CẦU VÀ CÔNG TRÌNH TƯƠNG TỰ 1.1.1 Sự cố cầu Trường Phước Vào tháng năm 1999, mố. .. Mở đầu Đặt vấn đề nghiên cứu Chương I: Các tượng cố mố cầu công trình tương tự điều kiện đất yếu 1.1 Các tượng cố mố cầu công trình tương tự 1.1.1 Sự cố cầu Trường Phước 1.1.2 Sự cố sụp đổ mố