Nghiên cứu ảnh hưởng của ma sát âm đến cọc khoan nhồi trong xây dựng cầu tại TP.HCM

LỜI CÁM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG MA SÁT ÂM

1.1. Tổng quan về ma sát âm

1.2. Khái niệm về ma sát âm

1.3. Các trường hợp cần xem xét đến ảnh hưởng của ma sát âm

1.4. Tình hình nghiên cứu trên thế giới

1.5. Tình hình nghiên cứu trong nước

1.6. Nhận xét của chương

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Các phương pháp phân tích ma sát âm

2.2. Sức chịu tải của cọc bằng phương pháp truyền tải trọng theo Fellenius

2.2.1. Sức kháng bên

2.2.2. Sức kháng mũi

2.2.3. Sức chịu tải cực hạn

2.3. Phương pháp thống nhất xác định sức chịu tải của cọc

2.4. Dự báo sức chịu tải của cọc đơn

2.4.1. Sức chịu tải của cọc theo độ bền của vật liệu

2.4.2. Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu đất nền

2.4.2.1. Sức chịu tải cực hạn ở mũi cọc (Qm)

2.4.2.2. Sức chịu tải cực hạn do ma sát thành cọc (Qs)

2.4.2.3. Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu trạng thái của đất nền

2.5. Sức chịu tải của cọc đơn từ kết quả thí nghiệm nén tĩnh

2.5.1. Xác định sức chịu tải giới hạn theo phương pháp đồ thị

2.5.2. Xác định sức chịu tải giới hạn theo chuyển vị giới hạn quy ước

2.6. Phân tích độ lún cố kết của nền

2.6.1. Xác định độ lún cố kết của nền đất theo phương pháp tổng phân bố

2.6.2. Xác định độ lún tính theo đường quan hệ e-logσ' của thí nghiệm cố kết

2.7. Xác định độ lún cố kết của nền theo thời gian

2.7.1. Phương trình vi phân cố kết thấm

2.7.2. Lời giải phương trình vi phân cố kết thấm

2.7.3. Bài toán cố kết một chiều, thoát nước hai biên

2.7.4. Bài toán cố kết một chiều, thoát nước một biên

2.8. Phân tích độ lún của cọc đơn

2.9. Cơ sở lý thuyết phần mềm Plaxis

2.10. Các mô hình ứng xử của đất

2.10.1. Mô hình Mohr-Coulomb

2.10.1.1. Ứng xử đàn hồi dẻo thuần túy

2.10.1.2. Các công thức sử dụng trong mô hình Mohr-Coulomb

2.10.1.3. Xác định thông số cho mô hình

2.10.1.4. Ưu điểm và khuyết điểm của mô hình Mohr-Coulomb

2.10.2. Mô hình Linear Elastic

2.11. Nhận xét của chương

3. CHƯƠNG 3: ẢNH HƯỞNG CỦA MA SÁT ÂM - ÁP DỤNG CHO CÔNG TRÌNH CẦU CÂY KHÔ

3.1. Giới thiệu chung

3.1.1. Giới thiệu công trình

3.1.2. Đặc điểm địa tầng và địa chất thủy văn

3.2. Sức chịu tải của cọc từ thí nghiệm hiện trường

3.2.1. Sức chịu tải cực hạn của cọc bằng thí nghiệm nén tĩnh

3.2.2. Sức chịu tải cực hạn của cọc bằng thí nghiệm PDA

3.2.3. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu

3.2.4. Ma sát âm đơn vị từ các thí nghiệm trong phòng và hiện trường

3.3. Ma sát âm đối với cọc đơn do phụ tải

3.3.1. Sức chịu tải cực hạn đối với cọc đơn

3.4. Ma sát âm đối với cọc đơn

3.4.1. Thiết lập bài toán và các bước phân tích

3.4.2. Kết quả phân tích

3.5. Xác định vị trí mặt phẳng trung hòa

3.6. Xác định ma sát âm trong cọc đơn theo độ cô kết của nền bằng phương pháp PTHH

3.6.1. Quy trình mô phỏng

3.6.2. Kết quả phân tích

3.7. Xác định ma sát âm trong cọc đơn theo độ cô kết của nền bằng phương pháp khác

3.7.1. Quy trình tính toán

3.7.2. Tính toán ảnh hưởng của ma sát âm trong cọc đơn

3.7.2.1. Độ lún của nền theo các mức độ cố kết

3.7.2.2. Ảnh hưởng của ma sát âm trong cọc đơn theo độ cô kết của nền

3.8. Ảnh hưởng ma sát âm của cọc đơn theo độ cô kết của nền

3.8.1. Yếu tố cường độ tiếp xúc

3.8.2. Yếu tố độ cứng của cọc

3.8.3. Yếu tố đường kính của cọc

3.8.4. Yếu tố tải trọng trục

3.9. Ma sát âm trong nhóm cọc

3.9.1. Đặt vấn đề nghiên cứu

3.9.2. Ma sát âm trong nhóm 5 cọc

3.9.3. Ma sát âm trong nhóm 5 cọc có đất đắp

3.9.4. Ma sát âm trong nhóm 9 cọc

3.9.5. Ma sát âm trong nhóm 9 cọc có đất đắp

3.10. Nhận xét của chương

4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

I. Tổng quan về ảnh hưởng của ma sát âm đến cọc khoan nhồi

Nghiên cứu về ma sát âm trong cọc khoan nhồi là một lĩnh vực quan trọng trong xây dựng cầu tại TP.HCM. Hiện tượng này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chịu tải của cọc, đặc biệt trong điều kiện đất yếu. Việc hiểu rõ về ảnh hưởng của ma sát âm giúp các kỹ sư thiết kế các công trình an toàn và hiệu quả hơn. Nghiên cứu này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về các yếu tố ảnh hưởng và phương pháp phân tích liên quan.

1.1. Khái niệm về ma sát âm trong cọc khoan nhồi

Ma sát âm là lực tác động ngược lên cọc khi đất xung quanh bị lún. Hiện tượng này thường xảy ra trong các công trình xây dựng trên nền đất yếu, làm giảm sức chịu tải của cọc. Việc xác định chính xác giá trị ma sát âm là rất cần thiết để đảm bảo an toàn cho công trình.

1.2. Tình hình nghiên cứu ma sát âm trên thế giới

Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện trên thế giới để phân tích ma sát âm. Các phương pháp như mô phỏng phần tử hữu hạn và thí nghiệm thực địa đã được áp dụng để đánh giá ảnh hưởng của ma sát âm đến cọc khoan nhồi. Những nghiên cứu này cung cấp cơ sở lý thuyết vững chắc cho các kỹ sư trong thiết kế công trình.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu ma sát âm

Một trong những thách thức lớn trong nghiên cứu ma sát âm là sự biến đổi của tính chất đất theo thời gian. Đặc biệt, trong các công trình xây dựng cầu tại TP.HCM, việc xác định chính xác các yếu tố ảnh hưởng đến ma sát âm là rất khó khăn. Điều này có thể dẫn đến sai sót trong tính toán sức chịu tải của cọc, gây ra rủi ro cho công trình.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến ma sát âm

Các yếu tố như độ ẩm, cấu trúc đất và tải trọng tác động đều có thể làm thay đổi giá trị ma sát âm. Việc không xem xét đầy đủ các yếu tố này có thể dẫn đến những sai lệch trong thiết kế và thi công.

2.2. Thách thức trong việc mô phỏng ma sát âm

Mô phỏng ma sát âm bằng phần mềm như Plaxis 2D và 3D đòi hỏi kiến thức chuyên sâu và kinh nghiệm thực tiễn. Việc lựa chọn mô hình phù hợp và xác định các thông số đầu vào chính xác là rất quan trọng để có được kết quả tin cậy.

III. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của ma sát âm

Để nghiên cứu ảnh hưởng của ma sát âm đến cọc khoan nhồi, nhiều phương pháp đã được áp dụng. Trong đó, phương pháp mô phỏng phần tử hữu hạn là một trong những phương pháp hiệu quả nhất. Phương pháp này cho phép phân tích chi tiết ứng xử của cọc dưới tác động của ma sát âm.

3.1. Phương pháp mô phỏng phần tử hữu hạn

Phương pháp mô phỏng phần tử hữu hạn sử dụng phần mềm Plaxis 2D và 3D để phân tích ứng xử của cọc trong điều kiện đất yếu. Phương pháp này giúp xác định chính xác ảnh hưởng của ma sát âm đến sức chịu tải của cọc.

3.2. Phương pháp truyền tải trọng

Phương pháp truyền tải trọng của Fellenius cũng được áp dụng để xác định giá trị ma sát âm. Phương pháp này dựa trên nguyên lý truyền tải trọng từ cọc vào đất, giúp đánh giá chính xác hơn về sức chịu tải của cọc.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu về ma sát âm đã được áp dụng trong nhiều công trình xây dựng cầu tại TP.HCM. Những ứng dụng này không chỉ giúp cải thiện thiết kế mà còn nâng cao độ an toàn cho công trình. Việc áp dụng các phương pháp nghiên cứu hiện đại đã mang lại những kết quả khả quan trong việc đánh giá sức chịu tải của cọc.

4.1. Kết quả từ mô phỏng thực tế

Các mô phỏng thực tế cho thấy rằng việc xem xét ma sát âm có thể làm tăng đáng kể sức chịu tải của cọc. Điều này đã được chứng minh qua các thí nghiệm thực địa và mô phỏng phần tử hữu hạn.

4.2. Ứng dụng trong thiết kế cầu

Nghiên cứu này đã được áp dụng trong thiết kế cầu Cây Khô, giúp cải thiện đáng kể khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi. Việc áp dụng các phương pháp tính toán hiện đại đã giúp tối ưu hóa thiết kế và giảm thiểu rủi ro cho công trình.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu ma sát âm

Nghiên cứu về ma sát âm trong cọc khoan nhồi là một lĩnh vực quan trọng và cần thiết trong xây dựng cầu tại TP.HCM. Kết quả nghiên cứu không chỉ cung cấp kiến thức lý thuyết mà còn có giá trị thực tiễn cao. Tương lai của nghiên cứu này sẽ tiếp tục mở rộng với việc áp dụng công nghệ mới và phương pháp phân tích hiện đại.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu tiếp theo

Việc tiếp tục nghiên cứu về ma sát âm sẽ giúp cải thiện độ an toàn và hiệu quả của các công trình xây dựng. Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc phát triển các phương pháp tính toán mới và cải tiến các mô hình hiện có.

5.2. Hướng phát triển công nghệ trong nghiên cứu

Công nghệ mô phỏng và phân tích hiện đại sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu ma sát âm. Việc áp dụng trí tuệ nhân tạo và học máy có thể giúp nâng cao độ chính xác trong các dự đoán và phân tích.

Nghiên cứu mô phỏng ảnh hưởng của ma sát âm đến ứng xử của cọc khoan nhồi trong xây dựng cầu tại TP.HCM