NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP VÀ PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT CỦA KẾT CẤU ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC TRÊN MÓNG CỌC

B

GIÁO D C VÀ ÀO T O

TR

B

NG

NÔNG NGHI P VÀ PHÁT TRI N NÔNG THÔN

I H C TH Y L I

-----------------

LÝ MINH D

NG

NGHIÊN C U GI I PHÁP VÀ PHÂN TÍCH NG SU T
C AK TC U
P BÊ TÔNG TR NG L C TRÊN
MÓNG C C

LU N V N TH C S K THU T

HÀ N I – 2011


B

GIÁO D C VÀ ÀO T O

TR

B

NG

NÔNG NGHI P VÀ PHÁT TRI N NÔNG THÔN

I H C TH Y L I

-----------------

LÝ MINH D

NG

NGHIÊN C U GI I PHÁP VÀ PHÂN TÍCH NG SU T
C AK TC U
P BÊ TÔNG TR NG L C TRÊN
MÓNG C C

LU N V N TH C S K THU T

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y l i
Mã s :
60-58-40

NG

IH

NG D N KHOA H C: GS.TS NGUY N V N L

HÀ N I – 2011


Lu n v n th c s k thu t

-1-

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

PH N 1
M

U

1. Tính c p thi t c a đ tài
K t c u đ p bê tông tr ng l c đ
h ch a trong n

c. Thông th

nhi u công trình

ng, đ p bê tông tr ng l c c n đ t trên n n đá t t, song

th c t tri n khai m t s công trình
Tr

c xây d ng khá ph bi n

mi n Trung và Tây Nguyên nh

á Hàn, Ngàn

i, ak Glun… t ng đá g c n m khá sâu, trên nó ho c là t ng đ t y u ho c xen k p

các t ng đ t y u.

đ m b o an toàn cho đ p và n n, gi i pháp đ

c suy ngh đ n là

s d ng c c đ truy n t i tr ng tác d ng vào đ p xu ng n n đá g c ho c n n
sâu. Gi i pháp móng c c v i các c c là c c đóng đã đ
c u c ng và tr m b m

d

i

c áp d ng nhi u cho các k t

vùng đ ng b ng, gi i pháp c c khoan nh i đ

nhi u cho k t c u nhà cao t ng và c u. V i đ p tr ng l c, v n đ đ

c áp d ng

c đ t ra là hình

th c k t c u nào c a đ p trên móng c c là h p lý và c n phân tích ng x c a h k t
c u đ p-móng-n n sát v i th c t đ đ m b o an toàn cho đ p.
Nh m đóng góp vào vi c gi i quy t v n đ trên, trong lu n v n này tác gi s
nghiên c u l a ch n gi i pháp h p lý cho k t c u đ p tr ng l c trên móng c c và tìm
hi u vi c phân tích ng su t c a h k t c u đ p-c c-n n ph c v cho vi c đánh giá an
toàn v đ b n và thi t k đ p.

2. M c đích c a đ tài
Tìm hi u nguyên lý làm vi c và ph

ng pháp tính toán k t c u đ p bê tông

tr ng l c và móng c c đ l a ch n gi i pháp h p lý cho k t c u đ p bê tông tr ng l c
trên móng c c c ng nh đánh giá m c đ an toàn c a đ p ho c thi t k b o đ m an
toàn cho đ p.

ng d ng c th cho đ p á Hàn (Hà T nh).

H c viên: Lý Minh D

ng

Cao h c 17C1

Lu n v n th c s k thu t

-2-

3. Cách ti p c n và ph

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

ng pháp nghiên c u

- Thu th p tài li u.
- Tìm hi u v đ p tr ng l c, v móng c c, v ph

ng pháp tính toán đ p tr ng

l c, tính toán móng c c.
- Tìm hi u và nghiên c u s d ng ph n m m SAP 2000 và áp d ng vào tính
toán h đ p-c c-n n.
- Áp d ng c th cho công trình đ p á Hàn (Hà T nh).

4. K t qu d ki n đ t đ
- Phân tích l a ch n đ
-N mđ
-

c ph

c
c gi i pháp k t c u h p lý.

ng pháp và ph n m m tính toán.

ng d ng cho m t công trình c th đang đ

c tri n khai xây d ng là đ p

á

Hàn (Hà T nh).

H c viên: Lý Minh D

ng

Cao h c 17C1


Lu n v n th c s k thu t

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

-3-

PH N 2
CH
T NG QUAN V
1.1 L CH S

NG 1
P BÊ TÔNG TR NG L C

PHÁT TRI N C A

TH GI I VÀ

P BÊ TÔNG TR NG L C TRÊN

VI T NAM

1.1.1 L ch s phát tri n c a đ p bê tông tr ng l c trên th gi i
p tr ng l c là m t lo i hình th c đ p c x a nh ng quan tr ng, là m t lo i
đ p có kh i l

ng bê tông l n.

tông này, m t c t đ p th

pđ

c duy trì n đ nh nh tr ng l

ng là hình tam giác, thông th

đ ng ho c h i nghiêng v phía h l u [15].
đáng tin c y, do m t c t đ p khá l n, l

ng c a kh i bê

ng m t th

ng l u th ng

p tr ng l c có nhi u u đi m, đ an toàn

ng n

c th m th u th p, có th cho n

cl

tràn qua đ nh và ít x y ra s c . Tính thích ng c a lo i đ p này v i đi u ki n đ a hình
đ a ch t khá l n, nên ngoài đi u ki n xây d ng đ p trên n n đá v n có th xây d ng
đ p trên n n đ t v i hình th c m t c t đ p h p lý và k t h p v i vi c x lý n n móng
phù h p đ p v n có th

n đ nh và đ m b o an toàn đ p.

Các th ng kê v th lo i đ p c a t ch c đ p cao th gi i cho th y đ p đ t
chi m 78%, đ p đá đ chi m 5%, đ p bê tông tr ng l c chi m 12%, đ p vòm chi m
4%. Nh ng trong s các đ p có chi u cao H đ > 100 m thì tình hình l i khác: đ p đ t ch
R

R

chi m 30%, đ p bê tông chi m 38%, đ p vòm chi m 21,5%. T l s l

ng đ p bê

tông đ

Nh t 83%,

c xây d ng

Ý 51%,

m ts n

Tây Ban Nha 85%,

c trên thê gi i nh :
Pháp 51%,

M chi m 34,5%,

Canada 60% [3] vv...

V i s phát tri n c a khoa h c k thu t, các lý lu n tính toán đ p ngày càng
phát tri n và hoàn thi n, kích th
ngày càng đ

c và hình d ng đ p ngày càng h p lý, đ an toàn đ p

c nâng cao.

H c viên: Lý Minh D

ng

Cao h c 17C1

Lu n v n th c s k thu t

-4-

Hi n nay Trung Qu c là n

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

c có nhi u đ p bê tông tr ng l c nh t trên th gi i,

tính đ n n m 2000 đã có 22 đ p cao trên 70m đã đ

c xây d ng. Ph i k đ n nh ng

đ p nh Shuifeng cao 106m, đ p Sanmen-xian cao 106m, đ p Baozhusi và Manwan
cao 132m, Ankang cao 128m. M là n
tr ng l c đ

c đ ng th 2 v s l

ng đ p đ p bê tông

c xây d ng nh đ p Willow Creek cao 52m, đ p Upper Stillwater cao

91m, đ p Cuchillo Negro cao 50m, đ p Hollow cao 74m, đ p Oliverhain cao 97m vv…
Cùng v i s phát tri n c a khoa h c k thu t thi công ngh thi công đ p bê tông
tr ng l c c ng phát tri n không ng ng. T nh ng n m 1960 các công trình nghiên c u
v đ p bê tông đ m l n đã b t đ u. Thí nghi m đ u tiên s d ng công ngh bê tông

đ ml nđ
xây d ng

c th c hi n
Ý. Sau đó ph

ài Loan vào n m 1963.
ng pháp này đã đ

p AlpeGra (H=172m) đã đ
c s

Pakistan, Nh t, Brazil [3]… Các nhóm nghiên c u ng

d ng

c

M , Canada, Anh,

i M , Nh t đã ti n hành nghiên

c u xây d ng các đ p Simajagawa cao 89m, đ p bê tông tr ng l c Miyagase cao 156m
(Nh t B n) trong hình 1.1 hay đ p Itaipu cao 190m c a Braxin trong hình 1.2 là nh ng
công trình tiêu bi u c a đ p bê tông tr ng l c đ

c xây d ng b ng công ngh bê tông

đ m l n. Công ngh bê tông đ m l n cho hi u qu cao vì th i gian xây d ng công trình
nhanh và đ n gi n.

Hình 1.1. Hình nh đ p Miyagase (Nh t B n)

H c viên: Lý Minh D

ng

Cao h c 17C1


Lu n v n th c s k thu t

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

-5-

Hình 1.2. Hình nh đ p Itaipu (Braxin)

1.1.2 L ch s phát tri n c a đ p bê tông tr ng l c
Th i kì tr

c nh ng n m 30 c a th k XX,

n

Vi t Nam

c ta đã xu t hi n m t s đ p

bê tông tr ng l c m i ch là nh ng đ p th p có chi u cao kho ng 5m đ n 10m, ch a có

nh ng đ p l n. Các đ p có k t c u đ n gi n, thi công nhanh b ng th công, k thu t
không ph c t p ngo i tr đ p

ng Cam t nh Phú Yên do đ c đi m th y v n c a sông

à R ng. Ph n l n công vi c thi t k , ch đ o thi công là do các k s Pháp th c hi n.
Xi m ng nh p t Châu Âu, c p ph i bê tông ch y u d a vào các k t qu nghiên c u
c an

c ngoài, ch a có nh ng gi i pháp và công ngh phù h p v i Vi t Nam.
Giai đo n t n m 1930 đ n 1945 ng

đ p bê tông tr ng l c nh

đ p

ô L

i Pháp ti p t c xây d ng

c ta m t s

ng (Ngh An) hình 1.10, đ p Bái Th

(Thanh Hóa), đ p Thác Hu ng (Thái Nguyên) làm nhi m v dâng n
t

n

i, m t s đ p dâng nh khác nh đ p An Tr ch

ng

cđ c pn

c

Qu ng Nam, đ p C m Ly

Qu ng Bình…
Giai đo n t n m 1945 đ n 1975, đ t n

c có chi n tranh nên vi c đ u t xây

d ng các công trình th y l i c ng b h n ch . Trong th i k này ch a có đ p bê tông

H c viên: Lý Minh D

ng

Cao h c 17C1


Lu n v n th c s k thu t

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

-6-

tr ng l c cao nh ng c ng đã xây d ng m t s đ p tràn th p nh đ p Thác Bà, C m

S n,

a Nhim…. K thu t và công ngh xây d ng

(c ) và c a Trung Qu c,
Cho đ n nay

phía b c ch y u c a Liên Xô

phía Nam là c a Nh t [3]…

Vi t Nam có kho ng 10.000 đ p l n nh các lo i (phân b

41/61 t nh thành nh ng t p trung ch y u

mi n B c và mi n Trung) trong đó có

kho ng 460 đ p l n đ ng hàng th 16 trong s các n

c có nhi u đ p cao trên th gi i.

Tuy nhiên s phân b v lo i hình đ p l i không đ u nhau. Trong s các đ p có chi u
cao đ p nh h n 100 thì đ p v t li u đ a ph

ng chi m t i h n 80%, tuy nhiên đ i v i

đ p có chi u cao l n h n 100 m thì đ p bê tông nói chung và đ p bê tông tr ng l c nói
riêng l i chi m m t t l đáng k . H n n a, trong nh ng n m g n đây, v i tình hình
thi u h t v s n l

ng đi n, Vi t Nam đã ti n hành xây d ng hàng lo t công trình th y

đi n v i chi u cao đ p t
l c nh

ng đ i l n đa ph n đ u s d ng hình th c đ p bê tông tr ng

nh Bình (Bình

nh) cao 42m, Sê San 3 (Gia Lai) cao 60 m, A V

ng

(Qu ng Nam) cao 80m, S n La cao 130m vv...
Vi t Nam c ng đã và đang áp d ng thành công công ngh xây d ng đ p bê tông
đ m l n. M c dù đ n v i công ngh này t
gi i, nh ng tr
Qu c, n

ng đ i mu n so v i m t s n

c s phát tri n nhanh chóng c a nó đ c bi t là n

c có đ c đi m t nhiên g n t

n

c láng gi ng Trung

ng t nh Vi t Nam, nên có r t nhi u d án

th y l i th y đi n l n đã và đang chu n b đ
đ n n m 2013 n

c trên th

c thi công v i công ngh này. T nay

c ta có s đ p bê tông đ m l n lên đ n 24 đ p. Vi t Nam tr thành

c x p hàng th 7 v t c đ phát tri n bê tông đ m l n. Các hình t 1.3 ÷ 1.6 là hình

nh các đ p đã đang và s đ

c xây d ng trong n

c.

Nh ng hi n nay trên lãnh th Vi t Nam, đ a hình và đ a ch t là n n đá thu n l i
cho vi c xây d ng đ p bê tông tr ng l c không còn nhi u nên trong đ tài lu n v n này
tác gi nghiên c u m t h

ng đi m i trong vi c thi t k và xây d ng đ p bê tông tr ng

l c trên n n đ t y u. Trên th c t xây d ng m t s công trình
mi n Trung, Tây nguyên và mi n

H c viên: Lý Minh D

ng

Vi t Nam đ c bi t là

ông Nam B m t s n i t ng đá g c n m khá sâu

Cao h c 17C1


Lu n v n th c s k thu t

-7-

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

ho c đá và các l p đ t y u xen k p nhau. M t trong nh ng gi i pháp đ

c ngh t i là

xây d ng đ p bê tông tr ng l c trên móng c c nh m truy n toàn b t i tr ng c a đ p
xu ng n n đá g c ho c n n đá

Hình 1.3.

Hình 1.4.

H c viên: Lý Minh D

ng

d

i sâu.

p Lòng Sông- T nh Bình Thu n

p

nh Bình-T nh Bình

nh

Cao h c 17C1


Lu n v n th c s k thu t

-8-

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

p bê tông tr ng l c trên n n đ t y u khác v i đ p bê tông tr ng l c trên n n
đá

nh ng đi m sau: đ p trên n n đ t y u th

ng có đáy r ng h n, do s c kháng tr

t

c a n n nh và t i tr ng đ n v cho phép bé. Do đó, vi c xây d ng các đ p cao trên n n

đ t y u th
không v

ng t n kém và nhi u khi không th th c hi n đ

c (chi u cao đ p th

ng

t quá 40 ÷ 50m). Vì v y, khi thi t k lo i đ p này c n xem xét k các đ c

tr ng đ a k thu t c a v t li u n n. V i gi i pháp xây d ng đ p trên h móng c c thì
m t s v n đ khó kh n
kh i l

trên có th đ

c gi i quy t ph n nào, có th làm gi m b t

ng v t li u xây đ p b ng cách s d ng hình th c đ p r ng vì liên k t gi a đ p

và n n thông qua h c c có th đ m b o an toàn cho đ p v m t n đ nh c ng nh v
s c ch u t i c a n n.
và h ch a n

p tràn c a h ch a n

c Ngàn Tr

c T Tr ch-Th a Thiên Hu (hình 1.5)

i-Hà T nh (hình 1.6) là nh ng công trình xây d ng trên n n

đ t y u.

Hình 1.5. H ch a n

H c viên: Lý Minh D

ng

c T Tr ch (Th a Thiên Hu ), tràn là đ p BTTL.

Cao h c 17C1


Lu n v n th c s k thu t

Hình1.6. H ch a n

1.2 THI T K M T C T

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

-9-

c Ngàn Tr

i (Hà T nh), tràn là đ p BTTL.

P BÊ TÔNG TR NG L C (BTTL)

Ban đ u m t c t đ p bê tông tr ng l c đ

c thi t k d ng hình thang ho c hình

ch nh t, sau này do ti n b k thu t các đ p đã đ

c thi t k d ng hình cong ho c đa

giác.
C s lý lu n đ tính toán m t c t đ p là đ p ph i đ m b o n đ nh v c
n đ nh ch ng tr

t, l t và kh i l

ng đ ,

ng v t li u xây d ng đ p là ít nh t.

Các nghiên c u đ c i ti n m t c t đ p bê tông tr ng l c không ng ng phát
tri n. M c tiêu nghiên c u là nâng cao an toàn và gi m kh i l
đ p. Hình d ng m t c t th c t c a đ p bê tông tr ng l c t

ng v t li u xây d ng

ng đ i đa d ng. Trong các

nghiên c u c ng nh các tính toán thi t k , các m t c t đ p đ

c quy v d ng m t c t

tính toán d ng tam giác [15].

H c viên: Lý Minh D

ng

Cao h c 17C1


Lu n v n th c s k thu t

-10-

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

1.2.1 M t c t c b n c a đ p BTTL
M t c t c b n c a đ p bê tông tr ng l c có d ng tam giác, t i tr ng tính toán
bao g m tr ng l
Kích th

ng b n thân, áp l c n
cm tc tc b nđ

* i u ki n n đ nh tr

c, áp l c th m.

c xác đ nh d a theo ba đi u ki n c b n sau:

t:

m b o h s an toàn n đ nh tr

t trên m t c t nguy hi m nh t ph i l n h n

tr s cho phép: K > [K c ]
R

R

* i u ki n ng su t:
mép chân đ p th

m t th

ng l u không xu t hi n ng xu t kéo còn

ng l u là ng su t nén có giá tr ≥

1
áp l c n
4

c t i đi m đó.

mép chân đ p h l u ng su t chính nén không đ

-

các đi m trên

cv

t quá tr s cho

phép σ n < [σ] c a v t li u đ p và n n.
R

R

* i u ki n kinh t :
m b o kh i l

ng công trình là nh nh t [3], [15].

1.2.2 M t c t th c t c a đ p BTTL
- Trong th c t còn nhi u t i tr ng khác, ví d áp l c bùn cát, áp l c sóng, đ ng
đ t vv...do v y b r ng th c t B c a đáy đ p còn l n h n.
- V i đ p không tràn c n đ r ng và đ cao.
- V i đ p tràn ngoài yêu c u ch u l c còn c n ph i th a mãn các yêu c u v th y
l c.

Hình 1.7. M t c t c b n và m t c t th c t c a đ p bê tông tr ng l c.

H c viên: Lý Minh D

ng

Cao h c 17C1


Lu n v n th c s k thu t

-11-

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

Ngoài ra hình d ng m t c t th c t c a đ p còn ph thu c vào đi u ki n n i ti p
c a đ p v i n n và b ho c v i các công trình khác. M t khác hình d ng m t c t c a
đ p c ng ph thu c vào các bi n pháp đ c bi t khác nh t o các khe r ng trong thân
đ p đ gi m kh i l

ng bê tông c a công trình và c i thi n đ

c đi u ki n t a nhi t khi

đ bê tông thân đ p... Hình 1.7 mô t m t c t c b n và m t c t th c t c a đ p [15].

1.3 THI T K

P BÊ TÔNG TR NG L C TRÊN N N

Trong thi t k đ p, gi i pháp đ
mãn các yêu c u v c

TY U

c coi là h p lý nh t là gi i pháp có th tho

ng đ , n đ nh c a đ p và n n, đ a ra đ

c ph

ng pháp thi

công có l i nh t trong đi u ki n c th , đáp ng các yêu c u v m t v n hành, có giá
thành r nh t.
p bê tông trên n n đ t y u th

ng có m t c t l n nh m đ m b o s phân b

ng su t đ ng đ u trên toàn b m t ti p xúc c a n n v i công trình.

1.3.1 Các b ph n c a đ p
Các b ph n c a đ p có th chia làm hai ph n:
1. Ph n d
th

i: đ t sâu trong n n đ t, ch ng h n nh b n đáy móng, b n đáy sân

ng, h l u, b tiêu n ng và t

ng ch ng th m c a b tiêu n ng, l thoát n

cb

tiêu n ng, c ch ng th m ..v.v...
2. Ph n trên: b trí phía trên b n đáy, ch ng h n nh ph n tràn n

c, các tr

pin và c u giao thông,.v.v...
V nguyên t c đ p trên n n đ t y u th
ph

ng ngang và các b ph n đ

ng có đ

ng vi n th m phát tri n theo

c thi t k nh m tri t tiêu n ng l

l u công trình và đ m b o cho đáy lòng sông không b xói l

nh h

ng th a x v h
ng đ n n đ nh

c a đ p.
Vi c xây d ng các đ p kh i l n t

ng đ i d dàng (tr ng l

ng c a đ p đ

c

quy t đ nh ph thu c vào các đi u ki n n đ nh và s c kháng c t). Còn các đ p r ng
(đ p có tr ng l

ng nh h n) c n ít kh i l

H c viên: Lý Minh D

ng

ng bê tông nh ng l i c n hàm l

ng thép

Cao h c 17C1


Lu n v n th c s k thu t

cao h n.

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

-12-

đ m b o an toàn n đ nh cho đ p r ng, ta c n ti n hành thêm m t s bi n

pháp thi công, đi u này làm cho vi c xây d ng đ p tr nên ph c t p h n. Vì v y, khi
xây d ng đ p, ng

i ta ph i so sánh các gi i pháp thay th khác nhau đ tìm ra gi i

pháp t i u (xây đ p kh i l n hay xây đ p r ng). Hình 1.8 mô t m t c t đi n hình c a
đ p tràn đ

c xây d ng trên n n đ t y u [16].

a)
5

4
3

6

9

8
14

12

10
11

13

b)

h3

7
1 2

12

13

p tràn trên n n đ t y u và các b ph n c a nó.

Hình 1.8.

(a) M t c t d c; (b) M t b ng; 1. L p b o v sân ph b ng sét; 2. Các t m gia c ;
3. Tr ; 4. C a van s a ch a và c u giao thông; 5. C a van chính; 6. thân đ p;
7. Hành lang thoát n

c trong thân đ p; 8. B n đáy tiêu n ng; 9. Sân sau;

10. H xói sân sau; 11. á h c x p sân sau; 12. T ng l c ng
13. L thoát n

c;

c; 14. C thép.

Trên hình 1.9 mô t các m t c t c a đ p tràn trên n n đ t đ
trong các giai đo n khác nhau. V i cùng m t đ chênh l ch c t n

c xây d ng
c th

Nga

ng h l u

(25m), các đ p kh i l n xây d ng t n m 1929 đ n 1935 c n 1500÷1600m3 bê tông
P

trên 1m chi u dài đ p, l n h n t 45÷50% so v i kh i l
đ p c a các đ p đ

H c viên: Lý Minh D

c xây d ng n m 1954. L

ng

P

ng bê tông trên 1m chi u dài

ng thép dùng đ xây đ p n m

Cao h c 17C1


Lu n v n th c s k thu t

-13-

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

1929-1935 kho ng 35 kg/1m3 bê tông, n m 1951-1954 là kho ng (55÷ 66)kg/1m3 bê
P

P

P

tông. Rõ ràng là vi c l a ch n đ p kh i l n hay đ p r ng và m c đ gi m tr ng l

P

ng

c a đ p ph thu c vào các y u t kinh t và k thu t đi n hình c a khu v c xây d ng.
1949

1929

a)

e)
1929

(b)

1950

(f)

1935

(c)

1951

(g)
1954

1948

(d)

(h)

Hình 1.9. M t s đ p tràn trên n n m m đ

H c viên: Lý Minh D

ng

c xây d ng

Liên xô ( 1929 đ n 1954).

Cao h c 17C1


ng

Lu n v n th c s k thu t

H c viờn: Lý Minh D
1080
115

Ti m đập

200

11.0 0

M N kiệt TL 9.5

110

8.9 5

ỉ6

0

85

200

Hỡnh 1.10.

1a1

600

p ụL

ng

1000

60

Đá đổ gia cố hố xói
Đường kính viên đá D 30cm

7.5 0

6.5 0
5.0 0

c xõy d ng

1

Ngh An Vi t Nam.

Đường địa hình hi ện trạng

Cao h c 17C1

Chuyờn ngnh: Xõy d ng cụng trỡnh th y

60
875

Đường mặt địa hình
100

6.0 0

70

1a1

1000

Rọ đá

50

7.5 0

80

1a1

100

6.0 0

500

MN k iệt HL (8.50-9.00)

00

7.5 0

Vết đá đổ theo thiết kế
120

Cửa van đập

8.3 1

hiện t rạng

310

Ti m cửa van

R =2

9.0 5

Đường mặt địa hì nh

235

-14-

220

Lu n v n th c s k thu t

V iđ pđ

-15-

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

c xây d ng trên n n đ t ng su t móng c a đ p đ

c đ c tr ng b i

h s K=σ max /σ min ; trong đó: σ max , σ min là ng su t l n nh t và nh nh t t i đáy đ p.
R

R

R

R

R

R

R

R

H s này xem xét đ n s phân b không đ u c a ng su t.

i v i n n sét, K ≤

1.2÷1.5; đ i v i n n cát K < 1.5÷3 [16].

1.3.2 S hình thành đ
S đ c ađ

ng vi n th m c a đ p

ng vi n th m d

lo i n n và các yêu c u đ i v i đ

i đáy công trình ph thu c vào k t c u đ a ch t,

ng vi n th m. ó là ph i đ m b o n đ nh th m cho

n n, gi m nh l c th m lên đáy đ p.
*Khi thi t k đ

ng vi n th m, th

ng xu t phát t nh ng quan đi m sau:

1. Bên c nh các thành ph n theo ph
ph

ng ngang nên có các thành ph n theo

ng đ ng. Theo quan đi m c a thu l c thì đo n đ

đ ng có hi u qu tiêu hao c t n

c th m t t h n đo n đ

ng vi n th m theo ph

ng vi n n m ngang. Do v y,

v i n n đ t th

ng s d ng t

ng c thì đ sâu c a b n c th

v i H là c t n

c l n nh t c a đ p. Hình 1.11 bi u di n m t s hình th c c a t

2- B n c đôi (hình 1.11 II) đ
c

đ u sân ph th

ng l u là ph

ng

ng l y t (0,5÷1,5)H,
ng c .

c s d ng nhi u h n, vì vi c t ng thêm m t b n
ng án ti t ki m h n so v i vi c t ng chi u dài c a

b n c th nh t.
3- Khi t ng th m dày thì không nên đóng c đ n t ng không th m. Trong tr

ng

h p này ta dùng b n c và chân khay treo.
4- B n c

theo ph

ng đ ng trên đ t á sét v i h s th m nh là không

hi u qu .
5- M t k t c u ch ng th m theo ph

ng th ng đ ng (t

ng ch ng th m,

thùng chìm) đ

c h th p t i t ng không th m s ng n ch n đ

c hoàn toàn dòng

th m. Trong tr

ng h p này, sân th

ng h p này g i là

đ

ng l u không c n n a (và tr

ng vi n sâu).

H c viên: Lý Minh D

ng

Cao h c 17C1


Lu n v n th c s k thu t

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

-16-

6- Chân khay h l u đ

c dùng đ h gradient c t n

c th m

c a ra. i u này

s làm t ng tính n đ nh th m c a đ t n n nh ng s làm t ng áp l c đ y n i d

i

đáy đ p.
*Khi b trí thi t b thoát n

c (TBTN) c n chú ý t i các đi m sau đây:

1- TBTN là m t gi i pháp hi u qu nh m gi m áp l c th m tác đ ng lên đáy
đ p. Vì v y TBTN đ

c thi t k trên n n c a đ p và l p b o v h l u (hình 1.12. I,

IV, V).
2- Có th sân th

ng l u không c n đ n TBTN ho c ch m t ph n c a sân c n

TBTN. (hình 1.11. II).
ng h p không c n h th p áp l c đ y ng

3- Tr

n n có đ t b i tích th

c lên đáy đ p ho c khi trong

ng làm t c ngh n TBTN thì không c n thi t k TBTN n a.

4- TBTN theo ph
đ t th m nhi u n m d

ng d c và ph

ng ngang đ

c thi t k khi trong n n có l p

i đ t th m ít. T i tr ng tác đ ng lên t ng k p c a đ t không

th m s t o ra áp l c đ y ng

c, l c tác đ ng này h

ng lên trên làm gi m s

n đ nh

c a đ p và c a n n.
II

I

1

2

1

2

III

1

2

2

4

3

3

5

IV

VI

V

2

1
2

1

Hình 1.11.

1

ng vi n th m d

1,2. các ph n không thoát n
3. t ng không th m n

H c viên: Lý Minh D

ng

c; 4. thoát n

4

2

i đ t c a đ p tràn trên n n m m
c và thoát n

c theo ph

cc ađ

ng vi n;

ng đ ng;5. đ t có tính th m t ng.

Cao h c 17C1


Lu n v n th c s k thu t

1.4 TÍNH TOÁN

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

-17-

N

NH C A

P BÊ TÔNG TR NG L C

1.4.1 Yêu c u ki m tra
p bê tông tr ng l c ph n l n đ
tr ng l c đ

c xây d ng trên n n đá. Các đ p bê tông

c xây d ng trên n n đ t ch y u là đ p có c t n

c th p.

Khi tính toán thi t k đ p bê tông tr ng l c ph i đ m b o an toàn theo các tiêu
chu n sau:
- n đ nh ch ng l t.
- n đ nh ch ng tr

t.

- n đ nh c a đ p cùng n n.

1.4.2 Các ph

ng pháp tính toán

- Ph

ng pháp tr ng thái gi i h n (tr ng thái gi i h n 1).

- Ph

ng pháp h s an toàn ch ng tr

t t i m t ti p xúc gi a đ p v i n n.

1.4.3 M t s quan đi m đánh giá n đ nh đ p bê tông tr ng l c
Trong các nghiên c u v

n đ nh đ p bê tông tr ng l c có nhi u quan đi m khác

nhau v l a ch n tiêu chu n đánh giá n đ nh đ p. D

i đây trình bày m t s quan

đi m [15]:
- Quan đi m 1: trên m t c t có m t đi m b phá ho i thì coi là toàn b m t c t
b phá ho i.

ây là m t quan đi m t

ng đ i c c đoan. Tính toán đ tìm đ

c l i gi i

h p lý có đi m phá ho i đ đ c tr ng cho phá ho i c m t c t tiêu bi u d n đ n đ p b
m t n đ nh là vi c làm ph c t p, không kh thi.
- Quan đi m 2: khi l c ma sát trên m t ti p xúc gi a đ p và n n không đ kh
n ng ch ng tr

t thì đ p m t n đ nh. Quan đi m này còn nhi u h n ch , ch a ph n

ánh đúng tình hình làm vi c c a đ p bê tông.
- Quan đi m 3: l y tiêu chu n bi n d ng c c h n làm chu n tính toán, khi đ p
làm vi c v

t quá gi i h n này thì coi nh đ p làm vi c không bình th

đi m bi n d ng c c h n phù h p v m t lý thuy t tuy v y đ tr l i đ

H c viên: Lý Minh D

ng

ng. Quan

c câu h i khi

Cao h c 17C1


Lu n v n th c s k thu t

-18-

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

nào bi n d ng là c c h n? Là m t vi c khó kh n, khi tính toán ph i k t h p v i tiêu
chu n c

ng đ đ nghiên c u.

- Quan đi m 4: tiêu chu n n đ nh t m th i. Có th hình dung tiêu chu n này
n m gi a gi i h n phá ho i và không phá ho i. Gi i h n t m th i cho phép đ p làm
vi c đ n m t gi i h n phá ho i nào đó c a v t li u ho c m t ph m vi nào đó c a m t
c t so v i kh n ng làm vi c c a v t li u ho c t ng th đ p v n còn đ nh , v n còn
phù h p v i các đi u ki n kinh t k thu t.

ây là m t quan đi m t

ng đ i toàn di n.

Tuy nhiên các nghiên c u ch a hoàn thi n. Vì v y hi n nay ch a th y các quy ph m
nào nào đ a vào đ tính toán thi t k đ p.

1.5 PHÂN TÍCH

NG SU T

P BÊ TÔNG TR NG L C

1.5.1 Khái quát chung
1.5.1.1 N i dung
Tính toán
ph

ng su t trong thân đ p bê tông tr ng l c nh m xác đ nh tr s ,

ng, chi u và tình hình phân b c a các ng su t d

nh h

i tác d ng c a ngo i l c và

ng c a các nhân t khác nh bi n d ng c a n n, s thay đ i nhi t đ , s phân

giai đo n thi công thân đ p [15]...
1.5.1.2 M c đích
Trên c s tính toán đ

c ng su t, ti n hành ki m tra kh n ng ch u l c c a v t

li u, phân vùng đ p đ xác đ nh s hi u bê tông phù h p v i đi u ki n ch u l c c a
t ng vùng, b trí, c u t o các b ph n công trình thích ng v i đi u ki n làm vi c c a
chúng.
1.5.1.3 Tr
- Tr

ng h p tính toán

ng h p khai thác: đ p làm vi c d

i đi u ki n tác d ng c a 2 t h p l c:

c b n và đ c bi t.
- Tr

ng h p thi công: đang thi công, thi công v a xong.

- Tr

ng h p s a ch a.

H c viên: Lý Minh D

ng

Cao h c 17C1

Lu n v n th c s k thu t

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

-19-

1.5.2 L a ch n ph

ng pháp tính

ng su t và bi n d ng cho

công trình
Có r t nhi u ph

ng pháp tính ng su t và bi n d ng cho công trình, trong đó

có th k đ n m t s ph
- Ph

ng pháp nh sau:

ng pháp gi i tích: tìm nghi m gi i tích th a mãn các ph

ng trình vi

phân t i m i đi m trong công trình và th a mãn các đi u ki n biên trên b m t, nh
ph

ng pháp S c b n v t li u, ph

- Ph

ng pháp Lý thuy t đàn h i.

ng pháp s : xác đ nh g n đúng giá tr c a hàm n t i m t s h u h n

đi m bên trong và trên biên c a k t c u, nh ph
ph

ng pháp sai phân h u h n (SPHH).
D a trên c s ph

th

ng pháp Ph n t h u h n (PTHH),

ng m i đã đ

ng pháp s , nh t là ph

c xây d ng đ h tr ng

ng pháp PTHH, nhi u ph n m m

i s d ng d dàng trong vi c tính toán k t

c u, ch ng h n nh ANSYS, SAP, ABAQUS...
- Ph

ng pháp th c nghi m: các ph

ng pháp th c nghi m c ng giúp tìm

đ

c ng su t bi n d ng c a k t c u. Tuy v y, so v i vi c tính toán, th c nghi m

th

ng đòi h i nhi u th i gian công s c và chi phí h n, nên hi n nay ch đ

c áp d ng

cho các công trình có t m quan tr ng l n.
1.5.2.1 Các ph
*Ph

ng pháp gi i tích

ng pháp s c b n v t li u:

- u đi m: ây là ph

ng pháp tính toán c b n, giúp ta tính toán ng su t bi n

d ng đ n gi n, d dàng. Tính đ

c các giá tr σ x ,σ y ,τ xy t i các đi m đang xét, t đó xác

đ nh đ

ng chính t i m i đi m khác nhau.

c ng su t chính và ph
- Nh

c đi m: K t qu tính toán có sai s khá l n, không ph n ánh đúng tr ng

thái ng su t bi n d ng công trình. Nguyên nhân là do khi tính theo S c b n v t li u ta
coi công trình nh m t thanh đ
gi thi t s phân b

H c viên: Lý Minh D

c ngàm ch t vào n n, ch u u n và kéo nén đ ng th i;

ng su t pháp ( σ y trên m t ph ng n m ngang là đ

ng

ng th ng,

Cao h c 17C1


Lu n v n th c s k thu t

tr s t i biên đ
quy t đ

-20-

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

c xác đ nh theo công th c nén l ch tâm). M t khác, không th gi i

c các bài toán ph c t p nh có bi n d ng n n, ng su t t p trung, ng su t t i

l khoét, ng su t nhi t, tính d h

ng vv...

- K t lu n: Do sai s l n nên l i gi i s c b n v t li u h u nh không nên s
d ng đ phân tích ng su t bi n d ng cho công trình quan tr ng. Th

ng dùng đ tính

toán trong giai đo n thi t k s b .
*Ph
-

ng pháp lý thuy t đàn h i:

u đi m: Gi i quy t đ

c các bài toán nh

quanh l khoét, ng su t nhi t vv... mà ph
đ

ng pháp S c b n v t li u không gi i quy t

c. Trên c s các công th c gi i tích c a l i gi i vi c tính toán t

áp d ng d dàng, đ chính xác t
- Nh
tr

ng su t t p trung, ng su t xung

c đi m: Ph

ng đ i đ n gi n,

ng đ i cao.

ng pháp lý thuy t đàn h i r t khó th c hi n đ

c v i nh ng

ng h p k t c u có d ng hình h c,t i tr ng và đi u ki n biên ph c t p, v t li u

không đ ng ch t, không đ ng h
n n, nh t là tr

ng vv... Không xét đ

c nh h

ng h p n n có các l p xen k p, đ t g y, d h

ng bi n d ng c a

ng vv...

- K t lu n: Tính ng su t bi n d ng theo Lý thuy t đàn h i cho k t qu chính
xác cao h n so v i S c b n v t li u. Tính toán t
áp d ng cho các tr

ng đ i đ n gi n, d áp d ng song ch

ng h p k t c u có d ng hình h c, t i tr ng và đi u ki n biên đ n

gi n, đã có l i gi i s n.
1.5.2.2 Các ph
*Ph

ng pháp th c nghi m

ng pháp thí nghi m mô hình:

D a vào mô hình t
khá cao. Nh ng ph

ng t , ph

ng pháp này th

ng pháp thí nghi m mô hình cho đ chính xác
ng ch đ

c ti n hành v i nh ng công trình l n,

quan tr ng, nên đòi h i nhi u th i gian và công s c đ c bi t là chi phí cho thí nghi m
mô hình r t cao.

H c viên: Lý Minh D

ng

Cao h c 17C1


Lu n v n th c s k thu t

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

-21-

ng pháp thí nghi m quang đàn h i:

*Ph

Có tính tr c quan cao, có th cho bi t tình hình phân b
ph c t p, th m chí không gi i đ

ng su t c a các k t c u

c b ng Lý thuy t đàn h i, song đòi h i nhi u th i

gian, công s c làm mô hình, th c hi n thí nghi m và phân tích k t qu , đ chính xác v
m t đ nh l

ng c ng không cao nên hi n nay ít đ

1.5.2.3 Ph

ng pháp s

ng pháp sai phân h u h n:

*Ph

V m t nguyên lý ph
trong vi c l p trình, kh i l
gi i đ

c s d ng.

ng pháp này t

ng đ i đ n gi n nh ng không thu n l i

ng tính toán l n. Ph

ng pháp sai phân h u h n không

c các bài toán có đi u ki n biên ph c t p.

d ng và kích th

cm tl

i.

ng pháp ph n t h u h n:

*Ph

u đi m: ây là m t ph

-

chính xác ph thu c vào hình

ng pháp t ng quát và h u hi u cho l i gi i s nhi u

l p bài toán k thu t khác nhau, đ c bi t có hi u qu v i các bài toán có d ng hình h c,
đi u ki n biên và t i tr ng ph c t p. T vi c phân tích tr ng thái ng su t, bi n d ng
trong các k t c u công trình th y l i, xây d ng dân d ng, giao thông đ n các bài toán
c a lý thuy t tr
h i, đi n t tr

ng nh : lý thuy t truy n nhi t, c h c ch t l ng, th y đàn h i, khí đàn
ng vv... Ph

ng pháp này đã gi i đ

c bài toán có xét đ n nh h

c a n n, xét đ n n n có l p xen k p, đ t g y ho c th m chí c tính d h

ng. Ph

ng
ng

pháp PTHH đ c bi t ti n l i khi gi i các bài toán tìm ng su t bi n d ng quanh l
khoét, ng su t ti p xúc, ng su t nhi t... C s c a ph
môi tr

ng liên t c b ng m t mô hình bao g m m t s h u h n ph n t riêng l liên

k t v i nhau ch
đ il
đ

ng pháp này là thay k t c u,

m t s h u h n đi m nút, t i các đi m nút t n t i các l c ho c các

ng đ c tr ng khác tùy theo bài toán. Các đ i l

c bi u di n thông qua các tr s c a đ i l
Ph

v i các ph

ng tính toán bên trong ph n t

ng đó t i các đi m nút c a ph n t .

ng pháp ph n t h u h n c ng thu c lo i bài toán bi n phân, song nó khác
ng pháp bi n phân c đi n

H c viên: Lý Minh D

ng

ch nó không tìm d ng hàm x p x c a hàm

Cao h c 17C1


Lu n v n th c s k thu t

-22-

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

c n tìm trong toàn mi n xác đ nh mà ch trong t ng ph n t là mi n con trong mi n xác
đ nh c a nó. i u này r t thu n l i khi gi i bài toán mà mi n xác đ nh g m nhi u mi n
con có nh ng đ c tính c h c khác nhau.
- Nh

c đi m: Kh i l

ng tính toán l n, ph c t p không th th c hi n tính toán

b ng tay, m t khác ph i đ a k t c u th c t v k t c u tính toán sao cho phù h p v i

th c t làm vi c c a nó.

1.6 PH

NG PHÁP TÍNH TOÁN S

Qua phân tích u nh
gi i đ

c đi m

D NG TRONG LU N V N

trên nh n th y ph

ng pháp ph n t h u h n

c các bài toán có biên ph c t p, ph n ánh đúng v i th c t làm vi c c a k t c u

và cho k t qu có đ chính xác cao. V i ph

ng pháp này có th nghiên c u đ

c bài

toán k t c u cùng làm vi c v i n n có nhi u l p xen k p có tính ch t c lý khác nhau,
ch u t i tr ng và có đi u ki n biên b t k .
Do v y, trong ph m vi lu n v n này tác gi s d ng ph

ng pháp ph n t h u

h n đ gi i bài toán đ p bê tông tr ng l c làm vi c đ ng th i v i n n và c c.

H c viên: Lý Minh D

ng

Cao h c 17C1


Lu n v n th c s k thu t

-23-

CH

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

NG 2

GI I PHÁP XÂY D NG

P TRÊN MÓNG C C

2.1 CÁC KHÁI NI M VÀ KH N NG ÁP D NG C A MÓNG C C
2.1.1 Khái ni m
2.1.1.1 L ch s phát tri n
Móng c c là m t trong nh ng lo i móng đ
Ng

c s d ng r ng rãi nh t hi n nay.

i ta có th đóng, h nh ng cây c c l n xu ng các t ng đ t sâu, nh đó làm t ng

kh n ng ch u t i tr ng l n cho móng.
Móng c c đã đ
ng

c s

d ng t

r t s m, kho ng 1200 n m tr

c, nh ng

i dân c a th i k đ đá m i c a Th y S đã bi t s d ng các c c g c m xu ng

các h nông đ xây d ng nhà trên các h c n, h c ng đã bi t đóng các c c g đ làm
đê quai ch n đ t và làm móng nhà vv...Ngày nay, cùng v i s ti n b v khoa h c k
thu t nói, móng c c ngày càng đ
nh ph

c c i ti n, hoàn thi n, đa d ng v ch ng lo i c ng

ng pháp thi công, phù h p v i yêu c u cho t ng lo i công trình xây d ng.

2.1.1.2 M t s
Móng c c th
t tn md

u đi m và ph m vi s d ng
ng đ

c s d ng

các công trình ch u t i tr ng l n mà l p đ t

i sâu đ gi m bi n d ng lún và lún không đ u nh các nhà cao t ng, nhà

tháp, các công trình th y l i ...
Móng c c v i nhi u ph

ng pháp thi công đa d ng nh : C c đóng, c c ép, c c

khoan nh i .v.v. nên có th s d ng làm móng cho các công trình có đi u ki n đ a ch t
ph c t p mà các lo i móng nông không đáp ng đ

c nh vùng đ t y u, th m chí

các công trình trên sông, trên bi n ...
Móng c c đ
nghi p, c u đ

c s d ng r ng rãi trong các ngành xây d ng dân d ng và công

ng, thu l i - thu đi n.

H c viên: Lý Minh D

ng

Cao h c 17C1