LỜI CẢM ƠN
Luận văn “Nghiên cứu ổn định tường chắn có cốt và khả năng áp dụng
trong công trình Thủy lợi” được hoàn thành tại Trường Đại học Thuỷ Lợi.
Tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến PGS. TS. Nguyễn Quang Hùng
đã tận tình hướng dẫn tác giả hoàn thành luận văn này. Xin chân thành cảm ơn các
giảng viên Khoa Công Trình - Trường Đại học Thuỷ lợi, các đồng nghiệp trong và
ngoài ngành đã cung cấp các tài liệu phục vụ cho luận văn này.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến Nhà xuất bản, các tổ chức, cá nhân cho
phép sử dụng tài liệu đã công bố.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến lãnh đạo, các đồng nghiệp tại Trung tâm
Công trình Hồ đập - Viện Thủy công - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam; bạn bè
và gia đình đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình thực hiện và
hoàn thành luận văn này.
Trong nội dung của luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả
rất mong nhận được những nhận xét và đóng góp của các nhà chuyên môn.
Hà Nội, ngày 20 tháng 05 năm 2013
Tác giả
Ngô Quang Hiếu LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là Ngô Quang Hiếu. Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu
của riêng tôi. Những nội dung và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và
chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào.
Tác giả
34T1.3.5. Phân loại theo kết cấu34T 14
34T1.4. Cấu tạo tường chắn có cốt34T 17
34T1.4.1. Khái niệm về đất có cốt34T 17
34T1.4.2. Những lợi ích của công nghệ đất có cốt.34T 18
34T1.4.3. Phạm vi và điều kiện sử dụng của tường chắn có cốt34T 19
34T1.4.4. Cấu tạo tường chắn có cốt34T 21
34T1.5. Hướng nghiên cứu của luận văn34T 24
34T1.6. Kết luận34T 25
34TCHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRONG TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TƯỜNG
CHẮN CÓ CỐT
34T 27
34T2.1. Lý thuyết tính toán áp lực lên tường chắn đất34T 27
34T2.2. Cơ sở tính toán ổn định tường chắn có cốt34T 28
34T2.2.1. Nguyên lý làm việc của đất có cốt về mặt cơ học34T 28
34T2.2.2. Cơ sở tính toán ổn định tường chắn có cốt.34T 34
34T2.2.3. Các bước tính toán thiết kế tường chắn có cốt34T 52
34T2.3. Phương pháp toán và phần mềm ứng dụng34T 52
34T2.3.1. Giải bài toán 34T 34Tứng suất biến dạng bằng phương pháp PTHH34T 53
34T2.3.2. Phương pháp phần tử hữu hạn giải bài toán đất có cốt34T 67
34T2.3.3. Giới thiệu về chương trình phần mềm Plaxis34T 73
34T2.4. Kết luận chương II34T 74
34TCHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH TƯỜNG CHẮN CÓ CỐT TRONG
CÔNG TRÌNH THỦY LỢI – ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CHO CÔNG TRÌNH
KÈ BẢO VỆ BỜ TẢ SÔNG HỒNG QUẬN LONG BIÊN THÀNH PHỐ HÀ NỘI
34T
76
34T3.1. Giới thiệu công trình34T 77
34T3.1.1. Vị trí khu vực dự án34T 77
34T3.1.2. Điều kiện tự nhiên vùng dự án34T 77
34T3.1.3. Nhiệm vụ công trình34T 79
34T1. Các kết luận chung34T 113
34T2. Những mặt hạn chế34T 113
34T3. Các kiến nghị34T 114
34TTÀI LIỆU THAM KHẢO34T 115
34TTiếng Việt34T 115
34TTài liệu nước ngoài34T 116
DANH MỤC HÌNH VẼ
34TUHình 1. 1: Một số hình ảnh về các dạng tường chắn trong công trìnhU34T 5
34TUHình 1. 2: Biểu đồ áp lực đất sau lưng tườngU34T 10
34TUHình 1. 3: Dạng tường chắn rọ đá trong thực tế tại khu đô thị Bát TràngU34T 11
34TUHình 1. 4: Biểu đồ áp lực đất sau lưng tường cứngU34T 12
34TUHình 1. 5: Dạng tường chắn cứng trong thực tếU34T 12
34TUHình 1. 6: Các dạng tường phân loại theo nguyên tắc làm việc của tường.U34T 13
34TUHình 1. 7: Các dạng tường phân loại theo góc nghiêng của tường.U34T 14
34TUHình 1. 8: Các dạng tường phân loại theo hình dạng kết cấu của tường.U34T 15
34TUHình 1. 9: Tường bản gócU34T 16
34TUHình 1. 10: Dạng tường lắp ghép - Rọ đá và tường đất có cốt.U34T 17
34TUHình 1. 11: Sơ đồ và tên gọi các yếu tố cấu tạo một công trình tường chắn đất
có cốt với tường bao là vỏ cứng (mặt cắt ngang tường)
U34T 21
34TUHình 1. 12: Sơ đồ và tên gọi các yếu tố cấu tạo một công trình tường chắn đất
UR U = 4,2m (L =0,7HURU
tt
UR U); SUR
v
RU = 0,5mU34T 85
34TUHình 3. 9: Chuyển vị theo phương đứng, giai đoạn: chất tải bề mặt;U34T 86
34TUHình 3. 10: Hệ số ổn định giai đoạn thi công xong;U34T 86
34TUHình 3. 11: Phương chiều dịch chuyển của cốt,U34T 87
34TUHình 3. 12: Biểu đồ lực kéo trong cốt, trường hợp LURU
cốt
UR U = 4,2m (L=0,7HURU
tt
UR U); SUR
v
RU=0,6mU34T . 87
34TUHình 3. 13: Chuyển vị theo phương đứng, giai đoạn: chất tải bề mặt;U34T 88
34TUHình 3. 14: Hệ số ổn định giai đoạn thi công xong;U34T 88
34TUHình 3. 15: Phương chiều dịch chuyển của cốt,U34T 89
34TUHình 3. 16: Biểu đồ lực kéo trong cốt, trường hợp LURU
cốt
UR U=4,2m (L=0,7HURU
tt
UR U); SUR
v
RU=0,75mU34T . 89
34TUHình 3. 17: Chuyển vị theo phương đứng, giai đoạn: chất tải bề mặt;U34T 90
34TUHình 3. 18: Hệ số ổn định giai đoạn thi công xong;U34T 90
34TUHình 3. 19: Phương chiều dịch chuyển của cốt,U34T 91
34TUHình 3. 20: Biểu đồ lực kéo trong cốt, trường hợp LURU
cốt
UR U=5,4m (L=0,9HURU
tt
UR U); SUR
v
RU=0,50mU34T . 97
34TUHình 3. 33: Chuyển vị theo phương đứng, giai đoạn: chất tải bề mặt;U34T 98
34TUHình 3. 34: Hệ số ổn định giai đoạn thi công xong;U34T 98
34TUHình 3. 35: Phương chiều dịch chuyển của cốt,U34T 99
34TUHình 3. 36: Biểu đồ lực kéo trong cốt, trường hợp LURU
cốt
UR U=5,4m (L=0,9HURU
tt
UR U); SUR
v
RU=0,60mU34T . 99
34TUHình 3. 37: Chuyển vị theo phương đứng, giai đoạn: chất tải bề mặt;U34T 100
34TUHình 3. 38 : Hệ số ổn định giai đoạn thi công xong;U34T 100
34TUHình 3. 39: Phương chiều dịch chuyển của cốt,U34T 101
34TUHình 3. 40: Biểu đồ lực kéo trong cốt, trường hợp LURU
cốt
UR U=5,4m (L=0,9HURU
tt
UR U); SUR
v
RU=0,75mU34T
101
34TUHình 3. 41: Chuyển vị theo phương đứng, giai đoạn: chất tải bề mặt;U34T 102
34TUHình 3. 42: Hệ số ổn định giai đoạn thi công xong;U34T 102
34TUHình 3. 43: Phương chiều dịch chuyển của cốt,U34T 103
34TUHình 3. 44: Cường độ chịu kéo trong cốt, trường hợp LURU
v
RU = 0,5mU34T 108
34TUHình 3. 54: Quan hệ biến dạng U và hệ số ổn định Mfs với chiều dài vải gia cố khác
nhau và khoảng cách giữa các hàng cốt là S
UR
v
RU = 0,6mU34T 109
34TUHình 3. 55: Quan hệ biến dạng U và hệ số ổn định Mfs với chiều dài vải gia cố khác
nhau và khoảng cách giữa các hàng cốt là S
UR
v
RU = 0,75mU34T 109
34TUHình 3. 56: Biểu đồ quan hệ giữa hệ số ổn định Mfs ~ khoảng cách giữa các hàng cốt SvU34T
110
DANH MỤC BẢNG BIỂU
34TUBảng 1. 2: Một số kết cấu tiêu biểu của tường chắn cứngU34T 6
34TUBảng 1. 3: Một số kết cấu tiêu biểu của tường chắn mềmU34T 8
34TUBảng 2. 1: Chiều cao tương đương hURU
eq
UR 34T 38
34TUBảng 3. 1: Các chỉ tiêu cơ lý của đất nền và đất đắp công trìnhU34T 80
34TUBảng 3. 2: Quy định về chiều sâu chôn tường tối thiểu DUR
m
R34T 81
34TUBảng 3. 3: Bảng tổng hợp kết quả tính toán hệ số ổn định Mfs của tường kèU34T 108
34TUBảng 3. 4: Bảng tổng hợp kết quả chuyển vị theo phương đứng UUR
y
lợi áp dụng cho sản xuất, đáp ứng những yêu cầu thực tiễn của ngành Thuỷ lợi là
việc làm rất cần thiết.
2. Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu tính toán ổn định cho tường chắn có cốt.
- Tính toán ổn định tường chắn có cốt áp dụng cho một công trình Thuỷ lợi
cụ thể.
2
3. Phương pháp nghiên cứu
- Thu thập, tổng hợp các tài liệu thực tế
- Phân tích lý luận, lựa chọn phương pháp tính toán ổn định cho loại tường
chắn có cốt.
- Sử dụng mô hình toán trong tính toán tường chắn có cốt.
4. Kết quả dự kiến đạt được
Đề tài đưa ra các loại tường chắn đã và đang áp dụng trong thực tế
Xác định nguyên tắc cơ bản khi thiết kế, trình tự tính toán, kiểm tra ổn định
của tường chắn có cốt.
Ứng dụng tính toán thiết kế tường chắn có cốt áp dụng cho một công trình
Thủy lợi. 3
ĩ
Tường kiểu lắp ghép trong XD dân dụng
Tường kiểu lắp ghép trong XD giao thông
Tường kè chống xói lở bờ sông Hồng
Tường chống sạt lở mái đồi
5
Tường cừ hố móng công trình
Tường lắp ghép
Hình 1. 1: Một số hình ảnh về các dạng tường chắn trong công trình
1.2. Các hình dạng kết cấu của tường chắn
Kết cấu hợp lý của tường chắn là kết cấu thoả mãn được hai yêu cầu cơ bản
sau đây:
- Bảo đảm độ ổn định chung của toàn bộ tường và nền, và bảo đảm đủ cường
độ bản thân tường.
- Diện tích mặt cắt tường là nhỏ nhất, tức là khối lượng vật liệu ở mức tối
thiểu.
Ngoài ra, có thể dựa trên cơ sở cải tiến, lựa chọn ra những kết cấu thích hợp,
cũng có thể bảo đảm sự làm việc bình thường của công trình với khối lượng vật liệu
dùng ít nhất. Hiện nay, việc dùng loại tường chắn có cốt đang được phổ biến rộng
rãi và là một phương hướng cải tiến mới kết cấu của tường.
định về lật với giả
thiết hình thành khê
thông suốt tại mặt
cắt tính toán
2
Tường bản
góc
(liền khối)
- Bê tông
- Bê tông
cốt thép
- Sự ổn định của
tường nhờ trọng
lượng khối đất đè
lên bản đáy và một
phần nhờ trọng
lượng bản thân
tường;
- Kích thước mặt cắt
tường được xác
định từ điều kiện độ
bền chống nứt tại
những vùng chịu
MN min
MN max
MN max
MN min
7
kéo.
5
Tường mái
nghiêng
(tường cánh)
(liền khối)
- Bê tông
cốt thép
- Đá hộc
- Gạch
- Tính ổn định
chống lật lớn, giảm
được áp lực đất tác
dụng lên tường,
giảm tiết diện
tường.
6
Tường bản
góc có chống
(lắp ghép)
- Bê tông
cốt thép
- Có đặc điểm như
loại tường số 3;
- Tiết diện cốt thép
giảm bớt khối lượng
gỗ, tăng nhanh tốc
độ thi công.
tng
c im
1
Tng r
ỏ
- ỏ hc
- S n nh ca
tng ch yu nh
trng lng bn
thõn;
- Kớch thc mt
ct tng c xỏc
nh t iu kin
n nh v lt
2
Tng chn
cú ct
- t,
cỏt , vt
liu ri
Vi a
k thut
- S n nh ca
tng nh trng
lng khi t v
kh nng gi ca
cứng và tính ổn
định của tường.
4
Tường lắp
ghép bằng
các viên lắp
ghép
- Bê
tông, bê
tông cốt
thép
- Sự ổn định của
tường chủ yếu nhờ
trọng lượng đất, cát
đổ vào các ngăn ;
hoặc chính bản
thân trọng lượng
của tường
5 Tường cừ
Thép,
nhựa
tổng
hợp
kể tới độ uốn của bản thân tường và độ biến dạng của nền tường, chuyển vị của
lưng tường bằng hoặc nhỏ hơn 1/5000 chiều cao của phần tường đang xét kể từ đỉnh
móng đến mặt cắt tính toán. Trong trường hợp đó, trạng thái ứng suất của đất đắp
sau tường có thể đạt cân bằng giới hạn chủ động, bị động hoặc cân bằng đàn hồi,
tùy theo độ lớn và hướng chuyển vị tương hỗ giữa đất với tường.
1.3.1.1. Tường chắn mềm:
Tường có biến dạng uốn khi chịu áp lực đất như nêu trên đây gọi là tường
mềm hoặc tường mỏng. Tường mềm thường là những tấm gỗ, thép, bê tông cốt thép
ghép lại. Tường cừ cũng được xếp vào loại tường mềm. Trường hợp tường mềm
(thường là tường cừ, tường ngăn bằng gỗ), do biến dạng và chuyển vị của bản thân
1
2
3
1
2
3
11
tường quá lớn, dưới tác dụng của các tải trọng và tác động bên ngoài, trạng thái ứng
suất trong khối đất đắp sau tường rất khác với trạng thái ứng suất tương ứng so với
tường tuyệt đối cứng.
Hình 1. 3: Dạng tường chắn rọ đá trong thực tế tại khu đô thị Bát Tràng
1.3.1.2. Tường chắn cứng:
Tường cứng không có biến dạng uốn khi chịu áp lực đất mà chỉ có chuyển vị
tịnh tiến và xoay. Nếu tường cứng và xoay quanh mép dưới, nghĩa là đỉnh tường có
xu hướng tách rời khỏi khối đất đắp và chuyển vị về phía trước thì nhiều thí nghiệm
đã chứng tỏ là biểu đồ phân bố áp lực của đất rời có dạng đường thẳng và có trị số
cường độ áp lực đất lớn nhất ở chân tường (hình 1.4a).
12
chỉ do trọng lượng bản thân tường và bản móng mà còn do trọng lượng của khối đất
nằm trên bản móng. Loại tường này thường làm bê tông cốt thép nhưng chiều dày
của tường cũng khá lớn (do đó loại tường này còn có tên gọi là tường dày).
- Tường bản góc (hình 1.6.c): độ ổn định được bảo đảm chủ yếu do trọng
lượng khối đất đắp đè lên bản móng. Tường và bản là những bản, tấm bê tông cốt
thép mỏng nên trọng lượng của bản thân tường và móng không lớn. Tường bản góc
có dạng chữ L nên có khi còn gọi là tường chữ L.
- Tường mỏng (hình 1.6.d): sự ổn định của loại tường này được bảo đảm
bằng cách chôn chân tường vào trong nền. Do đó loại tường này còn gọi là tường
cọc và tường cừ. Để giảm bớt độ sâu chôn trong đất của tường và để tăng độ cứng
của tường người ta thường dùng dây néo.
Hình 1. 6: Các dạng tường phân loại theo nguyên tắc làm việc của tường.
c)b)a) d)
Neo
14
1.3.3. Phân loại theo chiều cao
- Tường thấp: có chiều cao nhỏ hơn 5m
- Tường cao: có chiều cao lớn hơn 10m
Loại tường chắn có chiều cao vào khoảng trung gian của hai loại trên (từ 5-
10m) được xếp vào loại tường trung bình.
Theo quy phạm tạm thời thiết kế tường chắn đất QP-23-65 thì lấy giới hạn
phân chia ba loại tường thấp, cao, trung bình là 5 và 10m: tường chắn thấp có chiều
cao nhỏ hơn 5m, tường chắn cao có chiều cao lớn hơn 10m.
1.3.4. Phân loại theo góc nghiêng của lưng tường
Theo cách phân loại này, tường được phân thành tường dốc và tường thoải
- Tường dốc lại phân ra tường dốc thuận (hình 1.7.a) và tường dốc nghịch
(hình 1.7.b). Trong trường hợp của tường dốc khối đất trượt có một mặt giới hạn
trùng với lưng tường.
- Nếu góc nghiêng α của lưng tường lớn quá một mức độ nào đó thì khối đất
l) Có móng nhô ra hai phía.
Hình 1. 8: Các dạng tường phân loại theo hình dạng kết cấu của tường.
- Tường bản góc (hay tường chữ L) thường làm bằng bê tông cốt thép đổ liền
khối.
a)
b)
c) d) e)
g)
h) i) k) l)
Copyright: Tài liệu đại học ©