Nghiên Cứu Nâng Cao Sức Kháng Bên Cho Móng Trụ Cầu Cạn Tuyến Đường Sắt Đô Thị Số 1 TP.HCM

• Tác giả: Nguyễn Thanh Sơn
• Người hướng dẫn: TS. Lê Bá Khánh
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Xây dựng Cầu, Hầm
• Đề tài: Nghiên cứu nâng cao sức kháng bên cho móng trụ cầu cạn tuyến đường sắt đô thị số 1 TP.HCM
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU
• 1.1. Giới thiệu
• 1.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 1.3. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.4. Nhận xét chương
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Các phương pháp tính cọc chịu tải trọng ngang
• 2.1.1. Phương pháp tính toán sức kháng bên cực hạn
• 2.1.2. Phương pháp Brinch Hansen (1961)
• 2.1.3. Phương pháp Brom (1964 a,b)
• 2.1.4. Phương pháp tính toán chuyển vị chấp nhận được khi chịu tải trọng làm việc
• 2.1.4.1. Xấp xỉ phản lực nền (Reese và Matlock, 1956)
• 2.1.4.2. Xấp xỉ đàn hồi (Poulos, 1971 a và b)
• 2.1.5. Cọc thẳng đứng trong đất không dính chịu tải trọng ngang
• 2.1.5.1. Sức kháng bên cực hạn của cọc đơn trong đất không dính
• 2.1.5.1.1. Phương pháp Brinch Hansen
• 2.1.5.2. Phương pháp Broms
• 2.1.6. Sức kháng ngang cực hạn của nhóm cọc trong đất không dính
• 2.1.7. Chuyển vị ngang của cọc đơn trong đất không dính
• 2.1.7.1. Xấp xỉ phản lực nền
• 2.1.7.2. Xấp xỉ đàn hồi
• 2.1.8. Chuyển vị ngang của nhóm cọc trong đất không dính
• 2.1.9. Cọc thẳng đứng trong đất dính chịu tải trọng ngang
• 2.1.9.1. Sức kháng tải trọng ngang cực hạn của cọc đơn trong đất dính
• 2.1.9.1.1. Phương pháp Brinch Hansen
• 2.1.9.1.2. Phương pháp Broms
• 2.1.9.2. Sức kháng tải trọng ngang cực hạn của nhóm cọc trong đất dính
• 2.1.10. Chuyển vị ngang của cọc đơn trong đất dính
• 2.1.10.1. Xấp xỉ phản lực nền
• 2.1.10.2. Xấp xỉ đàn hồi
• 2.1.11. Chuyển vị ngang nhóm cọc trong đất dính
• 2.1.12. Sức kháng bên và chuyển vị của cọc trong nền bị phân lớp
• 2.1.12.1. Sức kháng cực hạn trong nền nhiều lớp
• 2.1.12.2. Chuyển vị ngang của cọc chịu tải trọng bên trong nền nhiều lớp
• 2.1.13. Giới thiệu về ứng dụng của Jet-grouting cho gia cố nền
• 2.1.14. Mô hình Mohr – Coulumb (MC)
• 2.1.15. Kết luận chương
• 3. CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH TƯƠNG QUAN GIỮA PHẠM VI GIA CỐ ĐẤT NỀN XUNG QUANH MÓNG VÀ SỨC KHÁNG NGANG CỦA MÓNG
• 3.1. Đối tượng nghiên cứu
• 3.2. Thông số đất nền
• 3.3. Thông số cọc và trụ
• 3.4. Thông số Jet Grouting
• 3.5. Tải trọng tác dụng
• 3.6. Các trường hợp nghiên cứu
• 3.7. Phân tích ảnh hưởng của vùng gia cố
• 3.7.1. Sức kháng bên của móng cọc khi đất nền chưa gia cố
• 3.7.2. Sức kháng bên của móng cọc khi đất nền được gia cố
• 3.7.2.1. Mô hình PTHH cho móng cọc được gia cố với Jet grouting
• 3.7.2.2. Ảnh hưởng chiều sâu jet grout (bên cạnh đài cọc) đối với sức kháng ngang
• 3.7.2.3. Ảnh hưởng chiều sâu jet grout (bên dưới đài cọc) đối với sức kháng ngang
• 3.7.2.4. Ảnh hưởng chiều dài jet grout (bên cạnh đài cọc) đối với sức kháng ngang
• 3.7.2.5. Ảnh hưởng khối gia cố đối xứng 2 bên đài cọc
• 3.7.2.6. Tương quan giữa chiều sâu khối gia cố và chiều sâu lớp đất yếu
• 3.8. Tổng hợp kết quả các trường hợp phân tích
• 3.9. Kết luận chương
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu

Nghiên cứu tập trung vào việc nâng cao sức kháng bên cho móng trụ cầu cạn của tuyến đường sắt đô thị số 1 TP.HCM. Sức kháng bên là yếu tố quan trọng trong thiết kế móng cọc, đặc biệt ở khu vực đất yếu. Các phương pháp gia cố đất như jet grouting được đề xuất để cải thiện sức kháng bên của móng cọc. Nghiên cứu này sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) để phân tích tương tác giữa móng cọc và đất nền, từ đó xác định mối quan hệ giữa kích thước vùng gia cố và sự gia tăng sức kháng bên.

1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Các nghiên cứu quốc tế đã chỉ ra rằng việc gia cố đất xung quanh móng cọc có thể làm tăng đáng kể sức kháng bên. Ví dụ, nghiên cứu của Brown et al. (1988) cho thấy sự gia tăng sức kháng bên lên đến 28% khi thay thế đất sét bằng cát đầm chặt. Nghiên cứu của Rollins et al. (2010) cũng khẳng định hiệu quả của việc gia cố đất trong việc cải thiện khả năng chịu tải ngang của móng cọc.

1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước

Tại Việt Nam, các nghiên cứu về sức kháng bên cho móng trụ cầu cạn còn hạn chế. Tuy nhiên, với sự phát triển của tuyến đường sắt đô thị số 1 TP.HCM, nhu cầu nghiên cứu và ứng dụng các phương pháp gia cố đất ngày càng tăng. Nghiên cứu này nhằm bổ sung kiến thức và đưa ra giải pháp hiệu quả cho các công trình xây dựng trong khu vực đất yếu.

II. Cơ sở lý thuyết

Nghiên cứu dựa trên các phương pháp tính toán sức kháng bên của cọc chịu tải trọng ngang, bao gồm phương pháp Brinch Hansen và Broms. Các phương pháp này được sử dụng để xác định sức kháng bên cực hạn và chuyển vị ngang của cọc trong các loại đất khác nhau. Ngoài ra, nghiên cứu cũng đề cập đến việc ứng dụng jet grouting để gia cố đất yếu, từ đó cải thiện sức kháng bên của móng cọc.

2.1. Phương pháp tính toán sức kháng bên

Phương pháp Brinch Hansen và Broms được sử dụng để tính toán sức kháng bên cực hạn của cọc trong đất dính và không dính. Các phương pháp này dựa trên giả định về sự phân bố ứng suất và phản lực đất xung quanh cọc.

2.2. Ứng dụng jet grouting

Jet grouting là phương pháp gia cố đất hiệu quả, được sử dụng để cải thiện sức kháng bên của móng cọc. Phương pháp này tạo ra các khối đất gia cố (soilcrete) xung quanh móng cọc, từ đó tăng khả năng chịu tải ngang của móng.

III. Phân tích và kết quả

Nghiên cứu sử dụng phần mềm PLAXIS 3D FOUNDATION để phân tích tương tác giữa móng cọc và đất nền. Kết quả cho thấy việc gia cố đất xung quanh móng cọc bằng jet grouting làm tăng đáng kể sức kháng bên. Cụ thể, sự gia tăng sức kháng bên phụ thuộc vào kích thước và hình dạng của vùng gia cố. Nghiên cứu cũng đưa ra các khuyến cáo về phạm vi gia cố hợp lý để đạt hiệu quả tối ưu.

3.1. Mô hình phần tử hữu hạn

Mô hình PTHH được xây dựng để mô phỏng tương tác giữa móng cọc và đất nền. Các thông số đất nền, cọc, và vùng gia cố được nhập vào mô hình để phân tích sự gia tăng sức kháng bên.

3.2. Kết quả phân tích

Kết quả phân tích cho thấy việc gia cố đất xung quanh móng cọc bằng jet grouting làm giảm đáng kể chuyển vị ngang của móng. Sự gia tăng sức kháng bên phụ thuộc vào chiều sâu và chiều dài của vùng gia cố. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng gia cố đối xứng hai bên đài cọc mang lại hiệu quả cao nhất.