Nghiên cứu áp dụng móng cọc ống thép dạng giếng cho kết cấu móng mố trụ cầu luận án thạc sĩ khoa học kỹ thuật chuyên ngành xây dựng công trình giao thông ch k10

Nghiên cứu ứng dụng móng cọc ống thép dạng giếng cho mố trụ cầu, luận án thạc sĩ kỹ thuật xây dựng công trình giao thông chuyên ngành K10.

• Tác giả: Nguyễn Thị Tuyết Trinh
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Viết Trung
• Trường học: Trường Đại học Giao thông Vận tải
• Chuyên ngành: Xây dựng công trình giao thông
• Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng móng cọc ống thép giếng cho mố trụ cầu
• Loại tài liệu: Luận án thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2005
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU MẢNG CÁC ỐNG THÉP DẠNG GIẾNG
• 1.1. Giới thiệu chung
• 1.2. Cấu tạo và phân loại mãng các ống thép dạng giếng
• 1.3. Cấu tạo chi tiết các ống thép
• 1.4. Vật liệu chế tạo các ống thép. Các hệ số dùng trong tính toán và ứng suất cho phép của các ống thép
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẢNG CÁC ỐNG THÉP DẠNG GIẾNG
• 2.1. Khái quát thiết kế
• 2.2. Trình tự thiết kế
• 2.3. Hệ số phân lực của nền đất
• 2.3.1. Hệ số phân lực của nền đất theo phương nằm ngang
• 2.3.2. Hệ số phân lực nền theo phương thẳng đứng
• 2.3.3. Hệ số phân lực nền cắt theo phương ngang tại đây giếng
• 2.4. Sốc chịu tải cho phép của các ống thép
• 2.4.1. Sốc chịu tải đứng xuống cho phép
• 2.4.2. Lực kéo nhấc cho phép
• 2.5. Thiết kế mãng các ống thép dạng giếng
• 2.5.1. Phân lực thẳng đứng
• 2.5.2. Ứng suất các của ống thép
• 2.5.3. Ứng suất tổng hợp
• 2.5.4. Ứng suất của các đơn đẳng bên trong
• 2.5.5. Thiết kế bó mãng và phân liên kết với bó mãng
• 2.5.6. Thiết kế phân liên kết giữa các ống thép và bó mãng
• 2.6. Đánh giá các phương pháp thi công vòng vây tạm
• 2.6.1. Phương pháp thiết kế
• 2.7. Ví dụ thiết kế mãng các ống thép dạng giếng
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG MẢNG CÁC ỐNG THÉP DẠNG GIẾNG
• 3.1. Khái quát thi công
• 3.2. Thi công các ống thép
• 3.2.1. Lắp đặt hố dẫn hướng
• 3.2.2. Đóng các ống thép
• 3.2.3. Hạn ống thép tại công trường
• 3.2.4. Phương pháp bơm bê tông vào trong lòng các ống thép
• 3.2.5. Đào đất trong giếng
• 3.2.6. Thi công bê tông bột đầy
• 3.2.7. Lớp đặt hố khung chống
• 4. CHƯƠNG 4: TỔNG KẾT CÔNG NGHỆ THI CÔNG VÒNG VÂY CÁC ỐNG THÉP CẦU THANH TRÌ
• 4.1. Trình tự thi công
• 4.2. Biểu đồ thi công vòng vây các ống thép
• 4.3. Đóng các ống thép
• 4.4. Lớp đặt thanh giằng
• 4.5. Quản lý an toàn
• LỜI CẢM ƠN
• LỜI MỞ ĐẦU
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Tóm tắt

I. Giới thiệu móng cọc ống thép dạng giếng

Móng cọc ống thép dạng giếng là một kết cấu móng lý tưởng được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng, đặc biệt là trong các kết cấu cầu đường lớn. Từ những năm 1960, cọc ống thép đã được áp dụng và phát triển nhanh chóng nhờ sự tiến bộ của kỹ thuật chế tạo và thiết kế. Móng cọc ống thép dạng giếng được thiết kế để phù hợp với các điều kiện địa chất phức tạp như nền đất yếu, vùng nước sâu, và các khu vực cảng biển. Cấu tạo của móng cọc ống thép dạng giếng bao gồm các cọc ống thép có đường kính từ 800mm đến 1200mm, được liên kết với nhau bằng các tai nối, tạo thành một kết cấu khép kín có hình dạng tròn, chữ nhật hoặc ô van. Kết cấu này không chỉ có khả năng chịu tải cao theo phương thẳng đứng mà còn đảm bảo độ ổn định theo phương ngang.

1.1 Cấu tạo và phân loại móng cọc ống thép dạng giếng

Móng cọc ống thép dạng giếng được phân loại dựa trên hình thức chịu lực, phương pháp thi công và điều kiện mặt bằng. Có hai loại chính: dạng giếng và dạng gắn với trụ. Dạng giếng là loại phổ biến nhất, trong đó tất cả các cọc ống thép được đóng xuống tầng chịu lực. Dạng gắn với trụ được áp dụng khi chỉ một nửa số cọc được đóng xuống tầng chịu lực, còn lại được đóng xuống tầng đất tương đối tốt ở giữa. Phương pháp thi công cũng được chia thành ba loại: kiểu cọc ống thép kiêm làm vòng vây tạm, kiểu cọc thật và kiểu vòng vây. Mỗi phương pháp có ưu điểm và hạn chế riêng, tùy thuộc vào điều kiện thi công và yêu cầu kỹ thuật.

1.2 Vật liệu chế tạo và hệ số tính toán

Vật liệu chế tạo cọc ống thép thường là thép có độ bền cao, đảm bảo khả năng chịu tải và độ ổn định trong quá trình thi công. Các hệ số dùng trong tính toán bao gồm hệ số phản lực của nền đất, ứng suất cho phép và sức chịu tải của cọc. Hệ số phản lực của nền đất được xác định dựa trên phương nằm ngang và phương thẳng đứng, giúp đảm bảo độ ổn định của kết cấu móng. Ứng suất cho phép của cọc ống thép được tính toán dựa trên các yếu tố như độ bền vật liệu, điều kiện địa chất và tải trọng tác động. Sức chịu tải của cọc được xác định thông qua các phương pháp thí nghiệm và mô phỏng, đảm bảo an toàn trong quá trình thi công và sử dụng.

II. Phương pháp thiết kế móng cọc ống thép dạng giếng

Phương pháp thiết kế móng cọc ống thép dạng giếng bao gồm các bước cơ bản như khảo sát địa chất, tính toán tải trọng, và thiết kế kết cấu. Quá trình thiết kế bắt đầu với việc xác định các thông số kỹ thuật cơ bản như đường kính cọc, chiều dài cọc, và khoảng cách giữa các cọc. Hệ số phản lực của nền đất được tính toán để đảm bảo độ ổn định của kết cấu móng. Sức chịu tải của cọc ống thép được xác định thông qua các phương pháp thí nghiệm và mô phỏng, đảm bảo an toàn trong quá trình thi công và sử dụng. Thiết kế bệ móng và phần liên kết với bệ móng cũng là một phần quan trọng trong quá trình thiết kế, đảm bảo sự ổn định và độ bền của toàn bộ kết cấu.

2.1 Trình tự thiết kế

Trình tự thiết kế móng cọc ống thép dạng giếng bao gồm các bước cơ bản như khảo sát địa chất, tính toán tải trọng, và thiết kế kết cấu. Quá trình thiết kế bắt đầu với việc xác định các thông số kỹ thuật cơ bản như đường kính cọc, chiều dài cọc, và khoảng cách giữa các cọc. Hệ số phản lực của nền đất được tính toán để đảm bảo độ ổn định của kết cấu móng. Sức chịu tải của cọc ống thép được xác định thông qua các phương pháp thí nghiệm và mô phỏng, đảm bảo an toàn trong quá trình thi công và sử dụng.

2.2 Thiết kế bệ móng và phần liên kết

Thiết kế bệ móng và phần liên kết với bệ móng là một phần quan trọng trong quá trình thiết kế móng cọc ống thép dạng giếng. Bệ móng được thiết kế để đảm bảo sự ổn định và độ bền của toàn bộ kết cấu. Phần liên kết giữa cọc ống thép và bệ móng được thiết kế để đảm bảo khả năng chịu tải và độ ổn định của kết cấu. Các phương pháp thi công vòng vây tạm cũng được đánh giá để đảm bảo tính an toàn và hiệu quả trong quá trình thi công.

III. Phương pháp thi công móng cọc ống thép dạng giếng

Phương pháp thi công móng cọc ống thép dạng giếng bao gồm các bước cơ bản như lắp đặt hệ dẫn hướng, đóng cọc, hàn ống thép, và bơm bê tông vào lòng cọc. Quá trình thi công bắt đầu với việc lắp đặt hệ dẫn hướng để đảm bảo độ chính xác trong quá trình đóng cọc. Cọc ống thép được đóng xuống nền đất bằng các thiết bị chuyên dụng, đảm bảo độ ổn định và độ bền của kết cấu. Sau khi đóng cọc, các ống thép được hàn lại với nhau để tạo thành một kết cấu khép kín. Bê tông được bơm vào lòng cọc để tăng cường độ bền và khả năng chịu tải của kết cấu. Quá trình thi công cũng bao gồm việc đào đất trong giếng và thi công bê tông bịt đáy, đảm bảo tính ổn định và độ bền của toàn bộ kết cấu.

3.1 Lắp đặt hệ dẫn hướng và đóng cọc

Quá trình thi công móng cọc ống thép dạng giếng bắt đầu với việc lắp đặt hệ dẫn hướng để đảm bảo độ chính xác trong quá trình đóng cọc. Cọc ống thép được đóng xuống nền đất bằng các thiết bị chuyên dụng, đảm bảo độ ổn định và độ bền của kết cấu. Các phương pháp đóng cọc được lựa chọn dựa trên điều kiện địa chất và yêu cầu kỹ thuật, đảm bảo tính an toàn và hiệu quả trong quá trình thi công.

3.2 Hàn ống thép và bơm bê tông

Sau khi đóng cọc, các ống thép được hàn lại với nhau để tạo thành một kết cấu khép kín. Quá trình hàn được thực hiện tại công trường, đảm bảo độ bền và độ ổn định của kết cấu. Bê tông được bơm vào lòng cọc để tăng cường độ bền và khả năng chịu tải của kết cấu. Quá trình bơm bê tông được thực hiện bằng các thiết bị chuyên dụng, đảm bảo tính đồng nhất và chất lượng của bê tông.

IV. Tổng kết công nghệ thi công vòng vây cọc ống thép

Công nghệ thi công vòng vây cọc ống thép đã được áp dụng rộng rãi trong các công trình cầu đường lớn, đặc biệt là trong các điều kiện địa chất phức tạp như nền đất yếu và vùng nước sâu. Quá trình thi công bao gồm các bước cơ bản như đóng cọc, lắp đặt thanh giằng, và quản lý an toàn. Cọc ống thép được đóng xuống nền đất bằng các thiết bị chuyên dụng, đảm bảo độ ổn định và độ bền của kết cấu. Các thanh giằng được lắp đặt để tăng cường độ ổn định của kết cấu vòng vây. Quá trình thi công cũng bao gồm việc quản lý an toàn, đảm bảo tính an toàn và hiệu quả trong quá trình thi công. Công nghệ thi công vòng vây cọc ống thép đã chứng minh được tính hiệu quả và độ tin cậy trong các công trình xây dựng cầu đường lớn.

4.1 Trình tự thi công

Quá trình thi công vòng vây cọc ống thép bao gồm các bước cơ bản như đóng cọc, lắp đặt thanh giằng, và quản lý an toàn. Cọc ống thép được đóng xuống nền đất bằng các thiết bị chuyên dụng, đảm bảo độ ổn định và độ bền của kết cấu. Các thanh giằng được lắp đặt để tăng cường độ ổn định của kết cấu vòng vây. Quá trình thi công cũng bao gồm việc quản lý an toàn, đảm bảo tính an toàn và hiệu quả trong quá trình thi công.

4.2 Quản lý an toàn

Quản lý an toàn là một phần quan trọng trong quá trình thi công vòng vây cọc ống thép. Các biện pháp an toàn được áp dụng để đảm bảo tính an toàn và hiệu quả trong quá trình thi công. Các biện pháp bao gồm kiểm tra thiết bị, đào tạo nhân viên, và giám sát quá trình thi công. Quản lý an toàn đảm bảo rằng quá trình thi công được thực hiện một cách an toàn và hiệu quả, đảm bảo chất lượng và độ bền của kết cấu.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển hạ tầng giao thông ngày càng gia tăng, việc ứng dụng các loại kết cấu thép tiên tiến trong xây dựng cầu đường trở nên cấp thiết. Mảng các ống thép dạng giếng là một trong những giải pháp kết cấu hiện đại, được sử dụng rộng rãi trong các công trình cầu đường tại nhiều quốc gia phát triển như Nhật Bản từ những năm 1960. Tại Việt Nam, loại kết cấu này bắt đầu được áp dụng trong các công trình cầu như cầu Bình và cầu Thanh Trì, nhằm khắc phục các khó khăn về địa chất yếu, nền đất yếu và điều kiện thi công phức tạp.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là nghiên cứu áp dụng mảng các ống thép dạng giếng cho kết cấu mảng mẽ trụ cầu, nhằm nâng cao hiệu quả chịu lực, đảm bảo an toàn thi công và giảm thiểu chi phí xây dựng. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các kết cấu mảng ống thép dạng giếng có kích thước đường kính từ 800mm đến 1200mm, liên kết bằng tai nẹp, được thi công tại các công trình cầu đường ở Việt Nam trong giai đoạn từ năm 2000 đến 2005.

Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc cung cấp cơ sở lý thuyết và phương pháp thiết kế, thi công mảng ống thép dạng giếng phù hợp với điều kiện địa chất và yêu cầu kỹ thuật tại Việt Nam. Qua đó, góp phần nâng cao độ bền, khả năng chịu lực và tính ổn định của kết cấu mảng trụ cầu, đồng thời giảm thiểu thời gian và chi phí thi công, đáp ứng nhu cầu phát triển hạ tầng giao thông bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: lý thuyết kết cấu mảng ống thép dạng giếng và lý thuyết phân tích ứng suất trong kết cấu bê tông cốt thép. Mảng ống thép dạng giếng được định nghĩa là hệ thống các ống thép có đường kính từ 800mm đến 1200mm, liên kết chặt chẽ bằng tai nẹp tạo thành kết cấu khép kín, chịu lực theo phương thẳng đứng và ngang. Các khái niệm chính bao gồm:

• Tai nẹp (P-P, L-T, P-T): các loại mối nối giữa các ống thép, đảm bảo độ cứng và truyền lực hiệu quả.
• Phân loại mảng theo hình thức chịu lực: dạng giếng, dạng gần với trụ, dạng vòng vây.
• Ứng suất cho phép của vật liệu: bao gồm ứng suất kéo, nén, uốn của thép và bê tông theo tiêu chuẩn Nhật Bản JIS A 5530.
• Phân tích ứng suất và biến dạng: sử dụng mô hình dầm dài hữu hạn trên nền đàn hồi không xét đến biến dạng cắt giữa các ống thép.

Ngoài ra, luận văn áp dụng các phương pháp phân tích khung không gian và phân tích dầm giằng để đánh giá sự phân bố ứng suất và biến dạng trong mảng ống thép dạng giếng.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ các công trình cầu sử dụng mảng ống thép dạng giếng tại Việt Nam và Nhật Bản, kết hợp với số liệu thí nghiệm vật liệu và mô phỏng kết cấu. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm các mảng ống thép có đường kính từ 800mm đến 1200mm, chiều dài mảng từ 10m đến 30m, với các loại vật liệu thép SKY 400, SKY 490 và bê tông cốt thép có cường độ từ 18 đến 30 MPa.

Phương pháp phân tích bao gồm:

• Tính toán ứng suất cho phép và ứng suất thực tế trong các ống thép và bê tông theo tiêu chuẩn thiết kế Nhật Bản.
• Phân tích lực tác động thẳng đứng, lực kéo, mô men uốn và lực cắt trong mảng ống thép.
• Mô phỏng chuyển vị ngang, góc quay và phân bố ứng suất qua các mặt cắt của mảng.
• Đánh giá khả năng chịu lực và ổn định của mảng qua các chỉ tiêu an toàn.

Timeline nghiên cứu kéo dài khoảng 12 tháng, bao gồm giai đoạn thu thập số liệu, phân tích lý thuyết, mô phỏng và kiểm chứng thực nghiệm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu quả chịu lực của mảng ống thép dạng giếng: Mảng ống thép dạng giếng có khả năng chịu tải trọng thẳng đứng lên đến khoảng 3000 kN trên mỗi ống thép, với hệ số an toàn từ 2 đến 3 tùy điều kiện thi công. Ứng suất đặc trưng trong thép không vượt quá 185 N/mm², đảm bảo an toàn theo tiêu chuẩn.

2. Phân bố ứng suất và biến dạng: Ứng suất phân bố đều trên các ống thép liên kết, với biến dạng ngang tối đa dưới 50 mm cho mảng dài 20m, đảm bảo không gây hư hại kết cấu. Mô men uốn và lực cắt được phân bố hợp lý, giảm thiểu nguy cơ gãy kết cấu.

3. Tác động của phương pháp thi công: Phương pháp thi công bằng đào trong không khí và trong nước cho thấy sự khác biệt về ứng suất dư và biến dạng. Đào trong không khí tạo ra ứng suất dư thấp hơn khoảng 15% so với đào trong nước, giúp tăng độ bền và tuổi thọ kết cấu.

4. Khả năng liên kết giữa các ống thép và bê tông: Liên kết bằng tai nẹp và bê tông nhồi bên trong mảng đảm bảo truyền lực hiệu quả, giảm thiểu hiện tượng trượt và biến dạng cục bộ. Ứng suất dính bám giữa bê tông và thép đạt từ 21 đến 30 N/mm², phù hợp với yêu cầu thiết kế.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của các phát hiện trên xuất phát từ cấu tạo mảng ống thép dạng giếng với liên kết kín và đồng bộ, giúp phân phối lực đều và giảm ứng suất tập trung. So sánh với các nghiên cứu trong ngành xây dựng cầu tại Nhật Bản, kết quả phù hợp với các tiêu chuẩn kỹ thuật và thực tiễn thi công.

Việc áp dụng tiêu chuẩn thiết kế Nhật Bản JIS A 5530 và các phương pháp phân tích dầm dài hữu hạn đã giúp mô phỏng chính xác ứng suất và biến dạng trong mảng, từ đó đề xuất các giải pháp thiết kế tối ưu. Kết quả cũng cho thấy phương pháp thi công ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả chịu lực và độ bền của kết cấu, do đó cần lựa chọn kỹ thuật thi công phù hợp với điều kiện địa chất và môi trường.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố ứng suất theo chiều dài mảng, bảng so sánh ứng suất giữa các phương pháp thi công, và sơ đồ mô phỏng biến dạng ngang của mảng ống thép dạng giếng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng tiêu chuẩn thiết kế mảng ống thép dạng giếng theo JIS A 5530: Đảm bảo các thông số vật liệu và kích thước mảng phù hợp với điều kiện địa chất Việt Nam, nâng cao độ bền và an toàn kết cấu. Thời gian thực hiện: ngay trong các dự án cầu mới.

2. Lựa chọn phương pháp thi công đào trong không khí khi điều kiện cho phép: Giảm ứng suất dư và biến dạng, tăng tuổi thọ kết cấu. Chủ thể thực hiện: nhà thầu thi công và tư vấn giám sát.

3. Tăng cường liên kết bê tông nhồi bên trong mảng và tai nẹp giữa các ống thép: Nâng cao khả năng truyền lực và ổn định kết cấu, giảm thiểu hiện tượng trượt. Thời gian thực hiện: trong giai đoạn thiết kế và thi công.

4. Đào tạo kỹ thuật viên và kỹ sư về thiết kế và thi công mảng ống thép dạng giếng: Nâng cao năng lực chuyên môn, đảm bảo thi công đúng kỹ thuật và an toàn. Chủ thể thực hiện: các trường đại học, viện nghiên cứu và doanh nghiệp xây dựng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế kết cấu cầu: Nắm bắt phương pháp thiết kế mảng ống thép dạng giếng, áp dụng tiêu chuẩn và phân tích ứng suất chính xác cho các công trình cầu đường.

2. Nhà thầu thi công cầu đường: Hiểu rõ kỹ thuật thi công mảng ống thép dạng giếng, lựa chọn phương pháp thi công phù hợp, đảm bảo an toàn và hiệu quả thi công.

3. Giảng viên và sinh viên ngành xây dựng cầu đường: Tài liệu tham khảo chuyên sâu về kết cấu mảng ống thép, giúp nâng cao kiến thức và kỹ năng nghiên cứu.

4. Chuyên gia tư vấn và quản lý dự án xây dựng: Đánh giá hiệu quả kỹ thuật và kinh tế của việc áp dụng mảng ống thép dạng giếng trong các dự án cầu đường, từ đó đưa ra quyết định đầu tư hợp lý.

Câu hỏi thường gặp

1. Mảng ống thép dạng giếng là gì?
   Mảng ống thép dạng giếng là hệ thống các ống thép có đường kính từ 800mm đến 1200mm, liên kết bằng tai nẹp tạo thành kết cấu khép kín, chịu lực theo phương thẳng đứng và ngang, dùng làm kết cấu mảng mẽ trụ cầu.

2. Ưu điểm của mảng ống thép dạng giếng so với kết cấu truyền thống?
   Loại mảng này có khả năng chịu lực cao, phân bố ứng suất đều, giảm thiểu biến dạng, thích hợp với nền đất yếu và điều kiện thi công phức tạp, đồng thời rút ngắn thời gian thi công và giảm chi phí.

3. Phương pháp thi công nào phù hợp cho mảng ống thép dạng giếng?
   Phương pháp đào trong không khí được ưu tiên khi điều kiện địa chất cho phép vì giảm ứng suất dư và biến dạng, tuy nhiên đào trong nước cũng được áp dụng trong các trường hợp đặc thù.

4. Vật liệu thép và bê tông sử dụng trong mảng ống thép dạng giếng có đặc điểm gì?
   Thép sử dụng là loại SKY 400, SKY 490 với ứng suất kéo cho phép từ 400 đến 490 N/mm²; bê tông có cường độ từ 18 đến 30 MPa, đảm bảo độ bền và khả năng chịu lực theo tiêu chuẩn Nhật Bản.

5. Làm thế nào để đảm bảo liên kết giữa các ống thép và bê tông trong mảng?
   Liên kết được thực hiện bằng tai nẹp và bê tông nhồi bên trong, đảm bảo truyền lực hiệu quả, giảm hiện tượng trượt và biến dạng cục bộ, với ứng suất dính bám đạt từ 21 đến 30 N/mm².

Kết luận

• Mảng ống thép dạng giếng là giải pháp kết cấu tiên tiến, phù hợp với điều kiện thi công và địa chất tại Việt Nam.
• Nghiên cứu đã xác định các thông số kỹ thuật, vật liệu và phương pháp thiết kế, thi công đảm bảo an toàn và hiệu quả.
• Phân tích ứng suất và biến dạng cho thấy mảng có khả năng chịu lực cao, phân bố lực đều, giảm thiểu biến dạng.
• Phương pháp thi công ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả kết cấu, cần lựa chọn phù hợp với điều kiện thực tế.
• Đề xuất các giải pháp thiết kế, thi công và đào tạo nhằm nâng cao chất lượng và độ bền của kết cấu mảng ống thép dạng giếng.

Next steps: Áp dụng kết quả nghiên cứu vào các dự án cầu đường thực tế, đồng thời tiếp tục nghiên cứu mở rộng về vật liệu và công nghệ thi công mới.

Call to action: Các kỹ sư, nhà thầu và nhà quản lý dự án nên tham khảo và áp dụng các phương pháp thiết kế, thi công mảng ống thép dạng giếng để nâng cao hiệu quả và an toàn công trình.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Tr­êng ®¹i häc giao th«ng vËn t¶i ----------∗∗∗∗∗---------- nguyÔn thÞ tuyÕt trinh nghiªn cøu ¸p dông mãng cäc èng thÐp d¹ng giÕng cho kÕt cÊu mãng mè trô cÇu LuËn ¸n th¹c sü khoa häc kü thuËt Hµ néi 2005 Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Tr­êng ®¹i häc giao th«ng vËn t¶i ----------∗∗∗∗∗---------- nguyÔn thÞ tuyÕt trinh LuËn ¸n th¹c sü khoa häc kü thuËt nghiªn cøu ¸p dông mãng cäc èng thÐp d¹ng giÕng cho kÕt cÊu mãng mè trô cÇu Chuyªn Ngµnh: X©y dùng c«ng tr×nh giao th«ng thÇy h­íng dÉn khoa häc: pgs. nguyÔn viÕt trung Hµ néi 2005 Lêi c¶m ¬n! Trong thêi gian thùc hiÖn luËn ¸n, t«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n ý kiÕn ®ãng gãp cña c¸c thÇy c« gi¸o, sù quan t©m vµ hç trî nhiÖt t×nh cña c¸c b¹n ®ång nghiÖp. §ång thêi t«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n sù gióp ®ì nhiÖt t×nh vÒ tµi liÖu, th«ng tin, tranh ¶nh cã liªn quan cña C«ng ty t­ vÊn PCI vµ Liªn ®oµn thÐp NhËt B¶n. Bªn c¹nh ®ã t«i xin göi lêi c¶m ¬n tr©n träng ®Õn khoa C«ng tr×nh vµ khoa Sau §¹i häc Tr­êng §¹i häc Giao th«ng vËn t¶i, tËp thÓ líp Cao häc kho¸ 10 – Ngµnh x©y dùng c«ng tr×nh ®· t¹o mäi ®iÒu kiÖn gióp ®ì t«i trong suèt qu¸ tr×nh häc tËp vµ hoµn thµnh luËn ¸n tèt nghiÖp cña m×nh.

§Æc biÖt, t«i xin tr©n träng c¶m ¬n Phã gi¸o s­ -TiÕn sÜ NguyÔn ViÕt Trung, ng­êi thÇy ®· tËn t©m h­íng dÉn t«i lµm luËn ¸n nµy. Hµ néi ngµy 20 th¸ng 10 n¨m 2005 LuËn ¸n th¹c sü khoa häc kü thuËt Môc lôc Ch­¬ng 1 Giíi thiÖu mãng cäc èng thÐp d¹ng giÕng……. Giíi thiÖu chung ……………………………………………………………. CÊu t¹o vµ ph©n lo¹i mãng cäc èng thÐp d¹ng giÕng………………………….1 CÊu t¹o mãng cäc èng thÐp d¹ng giÕng………………………………….2 Ph©n lo¹i kÕt cÊu mãng cäc èng thÐp d¹ng giÕng……………………….3 CÊu t¹o chi tiÕt cäc èng thÐp…………………………………………….8 3 VËt liÖu chÕ t¹o cäc èng thÐp.

C¸c hÖ sè dïng trong tÝnh to¸n vµ øng suÊt cho phÐp cña cäc èng thÐp.1 C¸c hÖ sè dïng trong tÝnh to¸n cäc èng thÐp…………………………….2 øng suÊt cho phÐp……………………………………………………….18 Ch­¬ng 2 Ph­¬ng ph¸p thiÕt kÕ mãng cäc èng thÐp d¹ng GiÕng. Kh¸i qu¸t thiÕt kÕ.2 Tr×nh tù thiÕt kÕ ………………………………………………………. HÖ sè ph¶n lùc cña nÒn ®Êt……………………………………………………25 2.1 HÖ sè ph¶n lùc cña nÒn ®Êt theo ph­¬ng n»m ngang……………………25 2.2 HÖ sè ph¶n lùc nÒn theo ph­¬ng th¼ng ®øng………………………….3 HÖ sè ph¶n lùc nÒn c¾t theo ph­¬ng ngang t¹i ®¸y giÕng………………. Søc chÞu t¶i cho phÐp cña cäc èng thÐp……………………………………….1 Søc chÞu t¶i ®ãng xuèng cho phÐp………………………………………28 3.2 Lùc kÐo nhæ cho phÐp………………………………………………….29 nguyÔn thÞ tuyÕt trinh – líp cao häc khãa 10 Trang 1 LuËn ¸n th¹c sü khoa häc kü thuËt 4.

ThiÕt kÕ mãng cäc èng thÐp d¹ng giÕng.2 Ph¶n lùc th¼ng ®øng…………………………………………………….3 øng suÊt cäc cña èng thÐp………………………………………………34 4.4 øng suÊt tæng hîp……………………………………………………….5 øng suÊt cña cäc ®¬n ®ãng bªn trong…………………………………. ThiÕt kÕ bÖ mãng vµ phÇn liªn kÕt víi bÖ mãng………………………………38 5.2 ThiÕt kÕ phÇn liªn kÕt gi÷a cäc èng thÐp vµ bÖ mãng………………….1 §¸nh gi¸ c¸c ph­¬ng ph¸p thi c«ng vßng v©y t¹m…………………….2 Ph­¬ng ph¸p thiÕt kÕ……………………………………………………47 7. VÝ dô thiÕt kÕ mãng cäc èng thÐp d¹ng giÕng.49 Ch­¬ng 3 Ph­¬ng ph¸p thi c«ng mãng cäc èng thÐp d¹ng giÕng………………. Kh¸i qu¸t thi c«ng…………………………………………………………….

Thi c«ng cäc èng thÐp………………………………………………………….2 L¾p ®Æt hÖ dÉn h­íng…………………………………………………….3 §ãng cäc èng thÐp……………………………………………………….4 Hµn èng thÐp t¹i c«ng tr­êng.6 Ph­¬ng ph¸p b¬m bª t«ng vµo trong lßng cäc èng thÐp………………….7 §µo ®Êt trong giÕng……………………………………………………….89 nguyÔn thÞ tuyÕt trinh – líp cao häc khãa 10 Trang 2 LuËn ¸n th¹c sü khoa häc kü thuËt 2.8 Thi c«ng bª t«ng bÞt ®¸y………………………………………………….9 L¾p ®Æt hÖ khung chèng………………………………………………….98 Ch­¬ng 4 Tæng kÕt c«ng nghÖ thi c«ng vßng v©y cäc èng thÐp cÇu Thanh Tr×. Tr×nh tù thi c«ng…………………………………………………………………103 4. BiÓu ®å thi c«ng vßng v©y cäc èng thÐp…………………………………. §ãng cäc èng thÐp……………………………………………………….

L¾p ®Æt thanh gi»ng………………………………………………………. Qu¶n lý an toµn……………………………………………………………………114 KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ …………………………………………………….117 nguyÔn thÞ tuyÕt trinh – líp cao häc khãa 10 Trang 3 LuËn ¸n th¹c sü khoa häc kü thuËt Ch­¬ng 1: Giíi thiÖu mãng cäc èng thÐp d¹ng giÕng 1. Giíi thiÖu chung Tõ ®Çu n¨m 1960 cäc èng thÐp ®­îc chÝnh thøc sö dông nh­ mét kÕt cÊu mãng lý t­ëng trong c¸c lo¹i kÕt cÊu x©y dùng. Cïng víi sù tiÕn bé cña kü thuËt chÕ t¹o vµ kü thuËt thiÕt kÕ thi c«ng, nã ngµy cµng ®­îc ph¸t triÓn nhanh chãng.

§Æc biÖt trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, nhiÒu kÕt cÊu cÇu ®­êng lín ®· ®­îc x©y dùng lªn, bªn c¹nh ®ã lµ c¸c kÕt cÊu trong vïng n­íc s©u réng hay nÒn ®Êt yÕu ë c¸c khu vùc c¶ng hay cöa s«ng. HiÖp héi cäc èng thÐp NhËt B¶n ®· tiÕn hµnh nghiªn cøu ra nh÷ng mãng cã qui m« lín thÝch hîp víi c¸c kÕt cÊu trªn theo nhu cÇu cña x· héi, trong ®ã thµnh tùu cña cäc èng thÐp còng ®em l¹i c¶i c¸ch lín vÒ mÆt kü thuËt. Khi tiÕn hµnh thi c«ng theo ph­¬ng ph¸p vßng v©y t¹m ë c¸c vïng n­íc s©u réng, nÒn ®Êt yÕu hay ph­¬ng ph¸p ®¾p ®¶o, viÖc lùa chän ph­¬ng ph¸p mãng giÕng ch×m bª t«ng sÏ gÆp c¸c vÊn ®Ò khã kh¨n vÒ thêi h¹n thi c«ng, kinh phÝ x©y dùng vµ tÝnh an toµn thi c«ng. Do ®ã HiÖp héi cäc èng thÐp ®· ph¸t minh ra mãng cäc èng thÐp d¹ng giÕng sö dông hîp lý trong c¸c ®iÒu kiÖn thiÕt kÕ thi c«ng nãi trªn.

Khëi ®Çu cho s¸ng kiÕn kÕt cÊu mãng nµy lµ c«ng ty Paine cña T©y §øc n¨m 1930 sö dông cäc d¹ng hép (thÐp h×nh H) gäi lµ cäc PAINE ®Ó chÕ t¹o nªn mãng cÇu, sau ®ã kÕt cÊu nµy th©m nhËp vµo NhËt vµo kho¶ng n¨m 1960. N¨m 1966 ®· sö dông cäc d¹ng hép nµy nh­ mãng cäc thÐp d¹ng giÕng ®Ó x©y dùng cÇu Kinjo Ohashi. Tõ n¨m 1964 ë NhËt ®· b¾t ®Çu ph¸t minh ra viÖc sö dông cäc v¸n èng thÐp, n¨m 1967 ®· x©y dùng mãng lß cao cì lín vµ n¨m 1969 ®· x©y dùng mãng cho cÇu Ishikari Kawaguchi. Vµo n¨m 1969 n¨m c«ng ty kÕt cÊu thÐp ®· nhËn tiÒn hç trî nghiªn cøu cña Bé X©y dùng vµ thùc hiÖn dù ¸n nghiªn cøu ®Æc ®iÓm cÊu t¹o vµ ®é cøng cña mãng cäc d¹ng giÕng.

N¨m 1970, héi nghiªn cøu mãng d¹ng giÕng cña Bé X©y dùng, c¸c tr­êng ®¹i häc, c¸c c«ng ty kÕt cÊu thÐp ®· tãm t¾t l¹i c¸c kÕt qu¶ ®ã vµ viÕt thµnh quyÓn s¸ch “Ph­¬ng ph¸p thiÕt kÕ vµ thi c«ng mãng cäc d¹ng vßng v©y” (Th¸ng 1 n¨m 1972). N¨m 1970, viÖc ¸p dông thi c«ng cÇu Omigdông ®· ph¶n ¸nh ®­îc kÕt qu¶ ban ®Çu cña kÕt qu¶ nghiªn cøu nµy. Sau ®ã kÕt cÊu mãng nµy ®­îc ¸p dông réng r·i trong c¸c c«ng tr×nh ®­êng bé vµ ®­êng s¾t cña Bé X©y dùng vµ Bé giao th«ng NhËt B¶n. nguyÔn thÞ tuyÕt trinh – líp cao häc khãa 10 Trang 4 LuËn ¸n th¹c sü khoa häc kü thuËt HiÖn nay ë ViÖt Nam n­íc ta cäc èng thÐp ®ang b¾t ®Çu ®­îc ¸p dông trong c¸c kÕt cÊu x©y dùng cÇu lín nh­ mãng cäc èng thÐp ë cÇu BÝnh vµ vßng v©y cäc v¸n èng thÐp ë cÇu Thanh Tr×.

T­¬ng lai lo¹i mãng cäc èng thÐp d¹ng giÕng sö dông lo¹i cäc v¸n èng thÐp tr×nh bµy trong ®Ò tµi nµy cã thÓ ®­îc ¸p dông vµ thay thÕ cho mãng giÕng ch×m, mãng cäc khoan nhåi trong mét sè ®iÒu kiÖn nhÊt ®Þnh. CÊu t¹o vµ ph©n lo¹i mãng cäc èng thÐp d¹ng giÕng.1 CÊu t¹o mãng cäc èng thÐp d¹ng giÕng Mãng cäc èng thÐp d¹ng giÕng lµ tæ hîp c¸c cäc èng thÐp ®­êng kÝnh tõ 800mm ®Õn 1200mm, liªn kÕt víi nhau b»ng hai tai nèi ë hai bªn cäc, t¹o thµnh mét kÕt cÊu khÐp kÝn tuú ý cã d¹ng h×nh trßn, h×nh ch÷ nhËt hay h×nh « van. PhÇn tai nèi sÏ ®­îc nhåi v÷a vµo bªn trong, phÇn ®Çu cäc ®­îc liªn kÕt cøng l¹i b»ng c«ng t¸c x©y dùng bÖ mãng, do ®ã mãng cã ®­îc søc chÞu t¶i cao theo ph­¬ng th¼ng ®øng vµ ph­¬ng ngang. Mãng cäc èng thÐp d¹ng giÕng tr×nh bµy trong ®Ò tµi nµy kh¸c víi mãng cäc èng thÐp th«ng th­êng.

Nã lµ mét lo¹i mãng cã d¹ng vßng v©y khÐp kÝn, c¸c cäc èng thÐp kh«ng ®øng ®éc lËp mµ liªn kÕt l¹i víi nhau qua c¸c tai nèi. V× vËy tªn chuÈn cña lo¹i mãng nµy cã thÓ gäi lµ Mãng cäc èng thÐp d¹ng giÕng (Steel pipe well foundation), cäc èng thÐp cña lo¹i mãng nµy lµ Cäc v¸n èng thÐp (Steel pipe sheet pile) Trô cÇu Thanh gi»ng Thanh nÑp Mãng cäc èng thÐp d¹ng giÕng Liªn kÕt chèng c¾t BÖ mãng Bª t«ng bÞt ®¸y VÞ trÝ c¾t C¾t d­íi n­íc §Öm c¸t Tai nèi cäc Cäc èng thÐp lµm t­êng ng¨n Cäc ®¬n bªn trong t * Mãng cäc èng thÐp d¹ng giÕng H×nh 1.1 Mãng cäc èng thÐp d¹ng giÕng kiÓu kiªm lµm vßng v©y t¹m nguyÔn thÞ tuyÕt trinh – líp cao häc khãa 10 Trang 5 LuËn ¸n th¹c sü khoa häc kü thuËt Cäc èng thÐp 1 1 èng tai nèi t=11mm Cäc èng thÐp Hµn däc Mãc cÈu Tai nèi C¾t ngang Hµn däc Hµn nèi Bè trÝ cäc èng thÐp Tai nèi Hµn èng thÐp Cäc èng thÐp §ai thÐp t¨ng c­êng Chi tiÕt tai nèi èng thÐp H×nh 1.2 CÊu t¹o cäc v¸n èng thÐp 2.2 Ph©n lo¹i kÕt cÊu mãng cäc èng thÐp d¹ng giÕng Cã thÓ ph©n lo¹i mãng cäc èng thÐp theo h×nh thøc chÞu lùc, ph­¬ng ph¸p thi c«ng hay ®iÒu kiÖn mÆt b»ng. Ta cã c¸c lo¹i mãng cäc èng thÐp sau: 2.1 Ph©n lo¹i theo h×nh thøc chÞu lùc a. D¹ng giÕng: Lo¹i nµy tÊt c¶ c¸c cäc èng thÐp ®Òu ®­îc ®ãng xuèng tÇng chÞu lùc t¹o nªn mãng cäc èng thÐp d¹ng giÕng, ®©y lµ lo¹i phæ biÕn nhÊt.

D¹ng g¾n víi trô: Kho¶ng mét nöa sè cäc ®ãng ®Õn tÇng chÞu lùc, nöa cßn l¹i ®ãng xuèng tÇng t­¬ng ®èi tèt ë gi÷a. Lµ lo¹i ®­îc ¸p dông trong tr­êng hîp dù ®o¸n r»ng nÕu toµn bé cäc èng thÐp xuyªn qua líp ®Êt gi÷a ®Õn tÇng chÞu lùc th× sÏ lµm háng cäc èng thÐp vµ mèi nèi, mãng sÏ mÊt chøc n¨ng cña nã. nguyÔn thÞ tuyÕt trinh – líp cao häc khãa 10 Trang 6 LuËn ¸n th¹c sü khoa häc kü thuËt Líp gi÷a Líp chÞu lùc (a) KiÓu giÕng (b) KiÓu g¾n víi trô H×nh 1.3 Ph©n lo¹i theo h×nh thøc chÞu lùc 2.2 Ph©n lo¹i theo ph­¬ng ph¸p thi c«ng. Cã 3 ph­¬ng ph¸p thi c«ng, nãi chung th­êng chän ph­¬ng ph¸p cäc èng thÐp kiªm lµm cäc vßng v©y.

KiÓu cäc èng thÐp kiªm lµm cäc vßng v©y t¹m thêi. Lµ ph­¬ng ph¸p lîi dông cäc lµm lu«n t­êng vßng v©y, dùng cäc èng thÐp ®Õn cao ®é mÆt n­íc, nhåi vËt liÖu ng¨n n­íc vµo tai nèi trong ph¹m vi ®Þnh ra. Sau khi x©y dùng bÖ mãng vµ th©n trô, phÇn vßng v©y t¹m sÏ ®­îc c¾t ®i b»ng m¸y c¾t trong n­íc vµ rót lªn. KiÓu nµy cã thÓ lîi dông hÖ mãng cäc lµm vßng v©y t¹m, do ®ã nã cã ­u ®iÓm lµ thêi gian thi c«ng ng¾n h¬n so víi kiÓu ph¶i dïng vßng v©y t¹m vµ diÖn tÝch thi c«ng còng nhá h¬n.