CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA CỌC
I. ỨNG DỤNG CỌC VÁN BTCT THƯỜNG VÀ BTCTDƯL VÀO
1. Đặt vấn đề :
- Đối với công trình cầu có tải trọng vừa và nhỏ thì móng cọc có thể sử dụng là cọc thép hình, cọc BTCT dạng vuông, cọc ống… Tuy nhiên vấn đề sử dụng loại móng cọc nào để phù hợp với điều kiện địa hình, địa chất cụ thể của từng khu vực khác nhau sau cho hiệu qủa nhất là vấn đề đặt ra đối với các nhà thiết kế.
- Qua những vấn đề còn tồn tại đã được phân tích ở chương 1 và những ưu điểm của cọc ván ở chương 2 chúng ta thấy rằng có thể đưa cọc ván BTCT ứng dụng vào móng cầu nhằm hạn chế những nhựơc điểm cố hữu của các coõng trỡnh caàu hieọn nay
2. Ưùng dụng cọc ván BTCT và BTCT DƯL vào móng cầu:
- Cọc ván BTCT là loại tiết diện bản hở, sau khi thi công sẽ tạo thành tường kín, các cọc liên kết ngàm với nhau dạng khớp. Trong phạm vi ứng dụng của cọc ván chủ yếu áp dụng làm móng mố cầu sẽ phát huy nhiều ưu điểm hơn so với trụ cầu, vì vậy trong phần này chỉ đề cập đến ứng dụng cho phaàn moá.
- Với cọc ván BTCT thường thì khả năng chịu mô men nhỏ hơn so với loại dự ứng lực nên có thể áp dụng được với các cầu có chiều cao nhỏ hoặc chiều sâu đặt móng nông ( vì chiều dài cọc thường <12m)
- Cọc ván BTCTDUL khi làm móng mố sẽ giảm được số lượng cọc BT thường, ngoài ra còn giảm giá thành khi không phải xây kè phía trước hoặc giảm các chi phí duy tu sửa chữa.
- Với cọc ván BTCT DƯL thì có thể áp dụng vào hầu hết các công trình cầu vừa và nhỏ với các loại đất, chiều sâu đóng cọc có thể đạt 40m
3. Các sơ đồ cấu tạo cọc ván trong mố cầu (đề xuất)
H.W.L Cọc ván BT
b. Với cầu thông thường : có thể sử dụng 1, 2 hoặc 3 hàng cọc ván BT khác nhau hoặc kết hợp với cóc loại cọc khác. Nhưng chỉ có hàng trong cùng ( phía sát đường) mới phát huy hết tác dụng chắn đất để hạn chế lún và sụt lở của cọc ván, còn các hàng cọc khác chỉ có tác dụng truyền tải lực từ kết cấu bên trên xuống đất như những cọc thông thường. Theo nguyên lý làm việc của cọc ván BT thì các cọc phải được đóng sát vào nhau, các đầu ngàm sát khít. Tuy nhiên nếu chỉ muốn sử dụng cọc ván thay thế các loại cọc thông thường thì vẫn có thể sử dụng đóng rời cách nhau.
Một số sơ đồ bố trí cọc trong mố cầu : - Dạng tường
I A I B
Beọ moỏ
Tường cánh mố
Mặt bằng bố trí cọc
I A I B
A-A B-B
Cọc ván Cọc ván
- Dạng chữ nhật
- Dạng hoa mai: cóc cọc bố trí so le theo hình hoa mai - Dạng kết hợp với loại cọc khác:
Phía sau
Phía trước mố
Hình minh họa sử dụng cọc ván ở mố cầu, tường cánh Móng cọc trụ Móng cọc ván
Fig.1 Outline of the sheet pile foundation
Fig.2 Result of vertical loading tests on the foundation model
Fig.3 Result of horizontal loading tests on the foundation model
Kết quả kiểm tra tải trọng đứng Kết quả kiểm tra tải trọng ngang Hình minh họa thí nghiệm cọc ván ở trụ cầu (mô hình)khi chịu tải trọng
4. Sơ lược mô hình tính toán :
- Để tính toán cọc theo mô hình nào là tùy thuộc vào điều kiện địa chất, sự tương tác giữa đất nền và cọc ván BT, trạng thái chịu tải trọng và sơ đồ làm việc của cọc trong đất ( ngập toàn bộ hay chỉ 1 phần). Từ đó mới chọn sơ đồ làm việc của của cọc như một thanh dầm trên nền đàn hồi hay là cột chịu nén lệch tâm ( cột kiểu dầm). Khi xét chỉ có tác dụng của ngoại lực (dọc và ngang ) thì cọc làm việc chịu nén lệch tâm ( không xét đến tương tác đất nền) để kiểm duyệt có thể áp dụng phương pháp tính xấp xỉ với giả thiết cọc như 1 cột chịu tác dụng của tải trọng ngoài và 1 đầu chống trên nền cứng
- Việc tính toán nội lực phân bố lên đầu cọc tùy thuộc vào sơ đồ bố trí cọc để xác định. Khi cọc đóng thành hàng liên tục thì giả thiết mô men theo phương ngang cầu phân bố đều trên mỗi đầu cọc trên một hàng. Mô men theo phương dọc cầu được phân bố theo quy luật đòn bẩy lên các cọc ( lúc đó phần bệ mố cầu được coi là kết cấu cứng tuyệt đối). Xem thêm phụ lục tính tóan ọc chịu tải trọng ngang
- Việc tính duyệt tại các mặt cắt nguy hiểm theo các trạng thái giới hạn về cường độ và độ ổn định như 1 kết cấu BTDUL thông thường