LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC KÈ CẦN THƠ PHÂN ĐOẠN 22 PHƯỜNG HƯNG THẠNH QUẬN CÁI RĂNG (có kèm file CAD, Exel)

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

KÈ CẦN THƠ PHÂN ĐOẠN 22
PHƯỜNG HƯNG THẠNH QUẬN CÁI RĂNG

Thông tin sinh viên đã được lược bỏ

Cần Thơ, tháng 4/2013


LỜI CẢM ƠN

Lời cảm ơn

i


Họ tên

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
HỌ VÀ TÊN CBHD:………………………………………….
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………………………..

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN
HỌ VÀ TÊN CBPB:………………………………………….
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..

ii


Họ tên

MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN................................................................................................................. i
MỤC LỤC.................................................................................................................... iii
DANH MỤC HÌNH....................................................................................................vii
DANH MỤC BIỂU BẢNG..........................................................................................ix
CHƯƠNG 1 -

GIỚI THIỆU CHUNG........................................................................1

1.1. VỊ TRÍ CƠNG TRÌNH.....................................................................................1
1.2. ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH...................................................................................1
1.3. KHÍ TƯỢNG-THỦY VĂN..............................................................................1
1.3.1.

Khí tượng...............................................................................................1

1.3.2.

Thủy văn.................................................................................................2

1.4. SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT.......................................................................................3
1.4.1.

Lớp đất 1................................................................................................3

1.4.2.

Lớp đất 2a...............................................................................................3

1.5. PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN............................................................................4
1.5.1.

Phương án tuyến kè................................................................................4

1.5.2.

Phương án mặt cắt..................................................................................4

1.5.3.

Đề xuất phương án.................................................................................4

CHƯƠNG 2 -

LỰC TÁC DỤNG VÀO ĐỈNH KÈ....................................................6

2.1. SỐ LIỆU TÍNH TỐN....................................................................................6
2.1.1.

Số liệu cao trình......................................................................................6

2.1.2.

Số liệu đất đắp........................................................................................6

2.1.3.

Hệ số vượt tải.........................................................................................6

2.2. CHỌN DẠNG KẾT CẤU................................................................................7
2.3. CÁC CƠNG THỨC TÍNH TỐN...................................................................8
2.3.1.

Áp lực đất chủ động...............................................................................8

2.3.2.

Áp lực thủy tĩnh......................................................................................9

2.3.3.

Áp lực đẩy nổi tác dụng lên cơng trình...................................................9

2.3.4.

Áp lực thấm tác dụng lên cơng trình.....................................................10

2.3.5.

Trọng lượng phần bêtơng tác dụng vào cơng trình...............................10

2.3.6.

Trọng lượng phần đất tác dụng vào cơng trình.....................................10

Mục lục

iii


Họ tên

2.3.7.

Trọng lượng phần nước tác dụng vào cơng trình..................................10

2.4. CÁC TRƯỜNG HỢP TÍNH TỐN...............................................................11
2.4.1.

Trường hợp 1........................................................................................11

2.4.2.

Trường hợp 2........................................................................................11

2.4.3.

Trường hợp 3........................................................................................12

2.4.4.

Trường hợp 4........................................................................................12

2.4.5.

Trường hợp 5........................................................................................12

2.5. TÍNH TỐN CÁC TRƯỜNG HỢP...............................................................12
CHƯƠNG 3 -

KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TƯỜNG CHẮN...........................................16

3.1. KIỂM TRA ỔN ĐỊNH LẬT...........................................................................16
3.2. KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TRƯỢT.....................................................................18
3.2.1.

Kiểm tra ổn định trượt phẳng...............................................................18

3.2.2.

Kiểm tra ổn định hỗn hợp.....................................................................19

3.2.3.

Tính tốn hệ số an tồn trượt sâu..........................................................21

CHƯƠNG 4 -

XỬ LÝ MĨNG.................................................................................26

4.1. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CỌC........................................................................26
4.1.1.

Tính sức chịu tải của cọc theo khả năng chịu tải của đất nền...............26

4.1.2.

Tính tốn sức chịu tải của cọc theo vật liệu..........................................27

4.1.3.

Tính số lượng cọc và bố trí cọc............................................................27

4.2. KIỂM TRA MĨNG CỌC THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN THỨ I............28
4.2.1.

Xác định trọng tâm hệ thống cọc..........................................................28

4.2.2.

Kiểm tra tải trọng cơng trình tác dụng lên cọc theo cọc đài thấp..........28

4.2.3.

Kiểm tra cường độ đất nền...................................................................29

4.3. KIỂM TRA MÓNG CỌC THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN THỨ II...........31
4.3.1.

Tính tốn các ứng suất..........................................................................31

4.3.2.

Xác định chiều dày tầng chịu nén và phân lớp tính tốn......................31

4.3.3.

Kiểm tra trượt sâu của móng tường chắn..............................................32

4.4. TÍNH TỐN VÀ KIỂM TRA THEO CỌC ĐÀI CAO..................................34
4.4.1.

Phương pháp tính tốn..........................................................................35

4.4.2.

Kiểm tra chuyển vị...............................................................................36

4.4.3.

Tính tốn nội lực trong các cọc............................................................36

CHƯƠNG 5 Mục lục

TÍNH TỐN KẾT CẤU...................................................................38
iv


Họ tên

5.1. TÍNH KẾT CẤU TƯỜNG ĐỨNG.................................................................38
5.1.1.

Moment tác dụng vào thân tường.........................................................38

5.1.2.

Tính tốn cốt thép tường chắn..............................................................39

5.1.3.

Kiểm tra cốt đai, cốt xiên......................................................................39

5.1.4.

Kiểm tra nứt.........................................................................................39

5.2. TÍNH KẾT CẤU BẢN ĐÁY.........................................................................40

5.2.1.

Xác định nội lực...................................................................................40

5.2.2.

Tính thép..............................................................................................42

5.2.3.

Kiểm tra cốt đai, cốt xiên......................................................................42

5.2.4.

Kiểm tra nứt.........................................................................................43

5.3. TÍNH KẾT CẤU CỌC BÊTƠNG..................................................................43
5.3.1.

Nội lực..................................................................................................43

5.3.2.

Tính tốn cốt thép cọc..........................................................................45

5.3.3.

Kiểm tra cốt đai, cốt xiên......................................................................45

5.3.4.

Kiểm tra điều kiện chống nứt...............................................................45

5.3.5.

Kiểm tra mốc neo.................................................................................46

CHƯƠNG 6 -

THIẾT KẾ THÂN KÈ LÁT MÁI.....................................................47

6.1. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN LỚP GIA CỐ........................................47
6.1.1.

Sóng tác dụng do gió............................................................................47

6.1.2.

Sóng do tàu chạy..................................................................................47

6.2. XÁC ĐỊNH ÁP LỰC TÁC DỤNG LÊN MÁI GIA CỐ.................................48
6.2.1.

Các thơng số tính tốn..........................................................................48

6.2.2.

Áp lực do sóng.....................................................................................50

6.2.3.

Biểu đồ áp lực sóng tác dụng lên mái...................................................50

6.3. TÍNH TỐN LỚP GIA CỐ ĐÁ HỘC THÂN KÈ..........................................51
6.3.1.

Định đường kính đá gia cố chịu tác động của sóng..............................51

6.3.2.

Xác định chiều dày lớp đá gia cố..........................................................53

6.4. TÍNH TỐN KIỂM TRA BỘ PHẬN LÁT MÁI...........................................53
6.4.1.

Chọn chiều dày tấm bêtông..................................................................53

6.4.2.

Kiểm tra điều kiện ổn định chống đẩy nổi của tấm bêtông...................54

6.4.3.

Thiết kế dầm giằng...............................................................................54

CHƯƠNG 7 Mục lục

THIẾT KẾ PHẦN CHÂN KÈ...........................................................55
v

Họ tên

7.1. TÍNH TỐN KẾT CẤU CỦA DẦM CHÂN KHAY.....................................55
7.2. ỔN ĐỊNH PHẦN CHÂN KÈ.........................................................................55
7.3. XỬ LÝ MĨNG..............................................................................................56
7.3.1.

Dự đốn độ sâu hố xói trước cơng trình...............................................56

7.3.2.

Thiết kế tường cừ larsen.......................................................................56

7.4. KIỂM TRA ỔN ĐỊNH...................................................................................60
CHƯƠNG 8 -

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN..............................................................62

8.1. CÁC PHƯƠNG ÁN.......................................................................................62
8.1.1.

Phương án 1..........................................................................................62

8.1.2.

Phương án 2..........................................................................................62

8.1.3.

Phương án 3..........................................................................................62

8.2. PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN..........................................................................62
8.2.1.

Phương án 1..........................................................................................63

8.2.2.

Phương án 2..........................................................................................64

8.2.3.

Phương án 3..........................................................................................65

8.3. KẾT LUẬN....................................................................................................65
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................66

Mục lục

vi


Họ tên

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Mặt cắt lớp đất...............................................................................................4
Hình 2.1: Hình dạng đỉnh kè..........................................................................................7
Hình 2.2: Lực tác dụng đối với tâm O..........................................................................11
Hình 3.1: Lực tác dụng so với điểm A.........................................................................16

Hình 3.2: Hình minh họa phần đáy trượt sâu...............................................................19
Hình 3.3: Sơ đồ mặt trượt............................................................................................19
Hình 3.4: Biểu đồ Edopkismop....................................................................................20
Hình 3.5: Hệ số an tồn ổn định mái đất tự nhiên........................................................23
Hình 3.6: Hệ số an tồn trượt sâu khi đặt cơng trình....................................................24
Hình 4.1: Sơ đồ bố trí cọc............................................................................................28
Hình 4.2: Sơ đồ ứng suất gây lún tại đáy móng qui ước..............................................31
Hình 4.3: Sơ đồ tính sức kháng trượt của cọc theo phương pháp giải tích...................34
Hình 4.4: Sơ đồ tính tốn móng cọc đài cao................................................................35
Hình 5.1: Sơ đồ kết cấu tường đứng............................................................................39
Hình 5.2: Sơ đồ kết cấu bản đáy trước.........................................................................41
Hình 5.3: Sơ đồ kết cấu bản đáy sau............................................................................41
Hình 5.4: Sơ đồ kết cấu cọc khi vận chuyển................................................................44
Hình 5.5: Sơ đồ kết cấu cọc khi thi cơng.....................................................................44
Hình 6.1: Sóng do tàu chạy..........................................................................................48
Hình 6.2: Sơ đồ tính áp lực sóng lên mái dốc..............................................................49
Hình 6.3: Biểu đồ áp lực sóng lên mái lúc sóng va......................................................50
Hình 7.1: Sơ đồ tải trọng và địa chất ảnh hưởng đến tường cừ....................................57
Hình 7.2: Sơ đồ áp lực đất...........................................................................................58
Hình 7.3: Sơ đồ lực tập trung tác dụng vào tường cừ...................................................58
Hình 7.4: Sơ đồ đa giác lực..........................................................................................59
Hình 7.5: Sơ đồ đa giác dây.........................................................................................59
Hình 7.6: Chi tiết cừ larsen loại II................................................................................60
Hình 7.7: Hệ số an tồn khi kiểm tra ổn định tổng thể.................................................60
Hình 8.1: Ổn định kè phương án 1...............................................................................63
Hình 8.2: Mặt cắt khối lượng.......................................................................................64

Danh mục hình

vii

Họ tên

Hình 8.3: Ổn định kè phương án 2...............................................................................65

Danh mục hình

viii


Họ tên

DANH MỤC BIỂU BẢNG

Bảng 2.1: Số liệu cao trình.............................................................................................6
Bảng 2.2: Số liệu đất đắp...............................................................................................6
Bảng 2.3: Hệ số vượt tải................................................................................................6
Bảng 2.4: Kích thước tường kè......................................................................................7
Bảng 2.5: Thơng số xe thi cơng.....................................................................................8
Bảng 2.6: Bảng tính ứng suất trường hợp 2.................................................................13
Bảng 2.7: Bảng kết quả ứng suất tính tốn các trường hợp..........................................14
Bảng 2.8: Bảng kết quả ứng suất tiêu chuẩn các trường hợp.......................................15
Bảng 2.9: Bảng tính riêng tải trọng dài hạn.................................................................15
Bảng 3.1: Bảng tính hệ số an tồn lật của trường hợp 4...............................................17
Bảng 3.2: Bảng kết quả ổn định lật đối với từng trường hợp.......................................18
Bảng 3.3: Sức kháng cắt của lớp đất 1 theo độ sâu......................................................22
Bảng 3.4: Bảng tính hệ số an tồn trượt sâu.................................................................25
Bảng 4.1: Bảng tính sức chịu tải cọc theo phương pháp thống kê...............................26
Bảng 4.2: Bảng giá trị nội lực của từng cọc.................................................................37

Bảng 5.1: Bảng tính tốn momen tường đứng trường hợp 2........................................38
Bảng 5.2: Bảng tổng hợp kết quả tính tốn momen tường đứng..................................38
Bảng 5.3: Bảng kết quả tính nội lực bản đáy...............................................................42
Bảng 5.4: Bảng tính thép bản đáy................................................................................42
Bảng 5.5: Bảng kiểm tra khả năng chịu cắt của bản đáy..............................................42
Bảng 5.6: Bảng kết quả tính nội lực tiêu chuẩn của bản đáy........................................43
Bảng 5.7: Bảng kiểm tra nứt bản đáy...........................................................................43
Bảng 5.8: Bảng tính thép cọc.......................................................................................45
Bảng 5.9: Bảng kiểm tra khả năng chống cắt của cọc..................................................45
Bảng 5.10: Bảng kiểm tra nứt cọc lần 1.......................................................................45
Bảng 5.11: Bảng kiểm tra nứt cọc lần 2.......................................................................46
Bảng 6.1: Các yếu tố ảnh hưởng do gió.......................................................................47
Bảng 6.2: Bảng kết quả tính các yếu tố ảnh hưởng do sóng tàu...................................48
Bảng 6.3: Bảng tra hệ số nhám....................................................................................51
Bảng 7.1: Bảng tính thép dầm chân khay.....................................................................55
Danh mục biểu bảng

ix


Họ tên

HƯƠNG 1 - .........................................................GIỚI THIỆU CHUNG
1.1.

VỊ TRÍ CƠNG TRÌNH

Kè bờ trái sông Cần Thơ được thiết kế với tổng chiều dài 4,781m, bắt đầu từ vị trí mép
cầu Cái Răng cũ phía hạ lưu và kết thúc tại vị trí cuối cùng của cơng trình kè hiện hữu,
cách cầu Quang Trung 76m về phía thượng lưu. Phạm vi luận văn được giới hạn với

chiều dài 40m,của phân đoạn 22 (gói 7).
1.2.

ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH

Căn cứ vào bình đồ khảo sát địa hình khu vực xây dựng kè bờ trái sông Cần Thơ - Tp
Cần Thơ do Công ty CP Tư vấn Xây dựng CT Hàng Hải thực hiện tháng 4/2009.
1.3.

KHÍ TƯỢNG-THỦY VĂN

1.3.1.Khí tượng
Khu vực xây dựng tuyến kè thuộc thành phố Cần Thơ do đó đặc điểm về khí tượng
mang đầy đủ các yếu tố khí tượng đặc trưng của khu vực Cần Thơ, được thống kê,
tổng hợp tại Đài Khí tượng thủy văn Cần Thơ. Theo số liệu quan trắc của đài này cho
thấy:
1.3.1.1.

Nhiệt độ khơng khí

Nhiệt độ khơng khí thay đổi giữa các tháng trong năm khơng lớn, vào khoảng 2.5o C.
Diễn biến chế độ nhiệt, không khí như sau:
- Nhiệt độ trung bình

: 26.6o C.

- Nhiệt độ trung bình thấp nhất

: 24.4o C.

- Nhiệt độ trung bình cao nhất

: 28.4o C.

- Nhiệt độ cực đại tuyệt đối

: 34.4o C.

- Nhiệt độ thấp nhất tuyệt đối

: 19.7o C.

1.3.1.2.

Gió

-Tốc độ gió trung bình hàng năm là 3.5m/s. Có ba hướng gió thịnh hành trong năm:
- Từ tháng 11 đến tháng 12 là hướng Đông - Bắc gây khô và lạnh.
- Từ tháng 02 đến tháng 06 gió Đơng - Nam gây khơ và nóng, nhiệt độ khơng khí tăng,
độ ẩm giảm.
- Từ tháng 06 đến tháng 11 gió Tây - Nam thổi từ biển vào mang nhiều hơi nước nên
mưa nhiều trong thời gian này, thường xảy ra lốc xoáy gây thiệt hại ở nhiều nơi trong
Tỉnh nhưng khơng lớn.
- Tốc độ gió trung bình : 1.8m/s.
Chương 1 – Giới thiệu chung

1


Họ tên

- Tốc độ gió mạnh nhất : 31m/s.
1.3.1.3.

Độ ẩm khơng khí

Độ ẩm trung bình của các tháng trong năm là 86.6%, chênh lệch độ ẩm giữa các tháng
không lớn. Từ tháng 06 đến tháng 10 có độ ẩm cao nhất, những tháng có độ ẩm thấp
nhất trong năm là tháng 02 và tháng 03 .
- Độ ẩm trung bình

: 82%.

- Độ ẩm cao nhất trung bìmh

: 95%.

- Độ ẩm thấp nhất trung bình

: 61%.

- Độ ẩm thấp nhất tuyệt đối

: 31%.

1.3.1.4.

Lượng bốc hơi

Bình qn 644mm, bằng 25 ÷ 30% lượng mưa. Các tháng mùa khô lượng bốc

hơi > 50mm, tháng có lượng bốc hơi nhỏ nhất là tháng 11.
1.3.1.5.

Chế độ mưa

Được phân bổ theo mùa rõ rệt, mùa mưa bắt đầu từ tháng 05 và chấm dứt vào cuối
tháng 11, chiếm 95% lượng mưa cả năm. Mùa khô từ tháng 12 đến đầu tháng 05 năm
sau, lượng mưa không đáng kể. Lượng mưa bình quân 1,964mm, số ngày mưa trung
bình 189 ngày.
- Lượng mưa trung bình hàng năm

: 1629mm.

- Lượng mưa năm lớn nhất

: 2304mm.

- Lượng mưa năm nhỏ nhất

: 1115mm.

- Lượng mưa trung bình hàng tháng

: 276mm.

- Lượng mưa ngày lớn nhất

: 179.9mm.

- Lượng mưa liên tục một đợt lớn nhất : 90.5mm.

1.3.2.Thủy văn
Khu vực tuyến kè nằm trên sơng Cần Thơ, chịu ảnh hưởng chính của triều Biển Đông,
thuộc chế độ bán nhật triều không đều, 1 ngày thường có 2 lần triều lên, 2 lần triều
xuống.
Chế độ thủy văn sông Hậu được theo dõi tại trạm Cần Thơ vào các tháng trong năm và
số liệu mực nước tại sông Cần Thơ trong 1 chu kỳ triều được xác định để phục vụ cho
thiết kế cơng trình với các trị số mực nước giờ tương ứng với các suất đảm bảo khác
nhau như sau:
- Dao động thủy triều lớn nhất trong khoảng từ 3.0÷3.5m.
- Mực nước cao thiết kế là

H1% = +1.95 m.

- Mực nước ứng với tần suất 95% là H95% = - 0.80 m.
Chương 1 – Giới thiệu chung

2


Họ tên

- Mực nước ứng với tần suất 50% là H50% = +0.52m.
(Hệ cao độ Hòn Dấu).
Mực nước thấp nhất đo được là -1.3m (Hòn Dấu) tại trạm Cần Thơ năm 1999.
Dịng chảy
Trong các tháng mùa khơ, nước chảy 2 chiều, trong mùa mưa khoảng 4 tháng, từ tháng
8 đến tháng 11 do nước lũ từ thượng nguồn đổ về nên nước chỉ chảy 1 chiều từ thượng
nguồn ra biển. Dịng chảy lớn nhất trên sơng Hậu qua khu vực Cần Thơ là 2.11m/s.
Vận tốc dòng chảy ở 2 bên bờ từ 1.2÷1.4m/s.
1.4.

SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT

Căn cứ theo hố khoan HK7N tại phân đoạn 22
1.4.1.Lớp đất 1
Bùn sét màu xám xanh, xám nâu, xám đen, đơi chỗ kẹp ít lớp cát mỏng, đôi chỗ
lẫn hữu cơ. Kết thúc lớp đất này tại cao trình -14.1m.
Một số chỉ tiêu cơ lý của lớp đất này như sau:
 = 15.7 (KN/m3)
C = 5.8 (KPa)
 = 5°00' (độ)
B = 1.32

1.4.2.Lớp đất 2a
Sét màu xám nâu, nâu vàng, đôi chỗ loang lổ xám xanh, xám đen, trạng thái dẻo cứng.
Một số chỉ tiêu cơ lý của lớp đất này như sau:
 = 18.3 (KN/m3)
C = 20.9 (KPa)
 = 13°56' (độ)
B = 0.42

Chương 1 – Giới thiệu chung

3


Họ tên

0.2

-14.1

Hình GIỚI THIỆU CHUNG.1: Mặt cắt lớp đất

Các số liệu trên được lấy từ quyển “Thuyết minh Thiết kế bản vẽ thi công dự án kè
sông Cần Thơ” của Tổng cơng ty hàng hải Việt Nam.
1.5.

PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN

1.5.1.Phương án tuyến kè
Phương án vị trí cơng trình kè Cần Thơ cần thỏa mãn những yêu cầu cơ bản sau:
Vị trí cơng trình tùy thuộc điều kiện địa hình, địa chất, thủy lực, thủy văn. Thỏa mãn
về:
- Kĩ thuật: Công trình ổn định, kết cấu an tồn chịu lực, hạn chế gây xói lở của dịng
chảy.
- Kinh tế: Thi cơng dễ dàng, cân bằng khối lượng đào đắp, giá cả hợp lý.
- Mỹ quan: Tạo vẻ đẹp cho thành phố.
- Xã hội: Thỏa mãn nhu cầu dân sinh.
1.5.2.Phương án mặt cắt
Cũng phải đảm bảo theo các yêu cầu của phương án tuyến.
Việc thay đổi về cấu tạo, kết cấu, hình dạng, xử lý nền móng giúp ta tìm được những
phương án tối ưu nhất theo các yêu cầu trên.
1.5.3.Đề xuất phương án
Để tiết kiệm được lượng vật tư, thi công đơn giản, cơng trình có vẻ mỹ quan và có tính
ổn định cao. Ta thiết kế cơng trình kè làm 3 phần

Chương 1 – Giới thiệu chung

4

Họ tên

-Phần đỉnh kè: Chọn dạng kè bêtông cốt thép dạng consol.
-Phần thân kè: Chọn dạng kè lát mái.
-Phần chân kè: Thiết kế dầm chân khay.
Các chương sau phân tích cấu tạo kết cấu cơng trình, các lực tác dụng, kiểm tra ổn
định, xử lý móng (nếu cần) và tính toán độ bền kết cấu các phần được nêu ở trên.
Trong phần phân tích phương án ở chương 8 sẽ phân tích sâu hơn.

Chương 1 – Giới thiệu chung

5


Họ tên

CHƯƠNG 2 2.1.

LỰC TÁC DỤNG VÀO ĐỈNH KÈ

SỐ LIỆU TÍNH TỐN

2.1.1.Số liệu cao trình
Bảng LỰC TÁC DỤNG VÀO ĐỈNH KÈ.1: Số liệu cao trình
STT

Cao trình

Kí hiệu

Số liệu

Đơn vị

1

Cao trình đỉnh kè

zd1

2.7

m

2

Cao trình bản đáy

zd2

1

m

3

Cao trình dưới bản đáy

zd3

0.6

m

4

Cao trình nước ngầm

znn

Tùy trường hợp

m

5

Cao trình nước sơng

zns

Tùy trường hợp

m

6

Mực nước cao thiết kế

zc

1.95

m

7

Mực nước thấp thiết kế

zt

-0.8

m

2.1.2.Số liệu đất đắp
Bảng LỰC TÁC DỤNG VÀO ĐỈNH KÈ.2: Số liệu đất đắp
STT

Đại lượng

Kí hiệu

Giá trị

Đơn vị

1

Dung trọng khơ



1.7

T/m3

2

Độ dính

c

0

T/m2

3

Góc ma sát trong



30

độ

4

Hệ số áp lực đất chủ động

Kcd

0.36

5

Dung trọng đẩy nổi

dn

0.7

T/m3

2.1.3.Hệ số vượt tải
Bảng LỰC TÁC DỤNG VÀO ĐỈNH KÈ.3: Hệ số vượt tải
STT

Loại tải trọng

Kí hiệu

Giá trị

1

Trọng lượng bản thân cơng trình 1

nbt

1.05(0.95)

2

Trọng lượng đất 1

nd

1.1(0.9)

3

Áp lực ngang của đất 1

nal

1.2(0.8)

2.2.

CHỌN DẠNG KẾT CẤU

Do yêu cầu xây dựng tường chắn đất với qui mơ chiều cao trung bình nên ta chọn dạng
kết cấu tường BTCT dạng consol. Các kích thước tường chắn được chọn như sau :
Cao trình đỉnh tường thiết kế:đỉnh = MNCN + h1
h1: chiều cao phịng sóng leo, chọn h1 = 0.75 m
Chương 2 – Lực tác dụng vào đỉnh kè

6


Họ tên

đỉnh = 1.95 + 0.75 = 2.7m  Chọn đỉnh = 2.7 m.
Các kích thước kè được ghi trong bảng dưới đây:
Bảng LỰC TÁC DỤNG VÀO ĐỈNH KÈ.4: Kích thước tường kè
STT

Kích thước

Kí hiệu

Giá trị

Đơn vị

1

Chiều dày đỉnh tường kè

dt1

0.2

m

2

Chiều dày đáy tường kè

dt2

0.3

m

3

Chiều dài bản đáy trước

bd1

0.3

m

4

Chiều dài bản đáy sau

bd2

1.2

m

5

Chiều dày bản đáy kè

d

0.4

m

6

Chiều dài bản đáy

bd

1.8

m

7

Chiều cao tường đứng

H

1.7

m

8

Góc nghiêng tường



3.37

độ

200

+2.7

1700

MNCTK+1.95

400

+1.0
+0.6
1200

300
1800

Hình LỰC TÁC DỤNG VÀO ĐỈNH KÈ.2: Hình dạng đỉnh kè

2.3.

CÁC CƠNG THỨC TÍNH TỐN

2.3.1.Áp lực đất chủ động
Hệ số áp lực đất chủ động:
Hệ số áp lực đất chủ động a của đất đắp sau tường chắn tính theo Coulomb:

Chương 2 – Lực tác dụng vào đỉnh kè

7


Họ tên

a 

cos 2    

sin    * sin    
cos  * cos    * 1 

cos    * sin      


2

2

Trong đó:
 : góc ma sát trong của đất,  = 300;
 : góc nghiêng khối đất đắp sau tường,  = 0;
 : góc nghiêng lưng tường,

 arctg

dt 2  dt1
0.3  0.2
arctg
30 22
H
1 .7

 : góc ma sát giữa đất với tường, thiên về an tồn, chọn =0. Khi đó:
30 0  30 22 
2
0
    


cos  45 
cos  

2
4
2




a 

0.36

0
0
  


30

3
22
2
cos  * cos  
 cos 3 0 22 * cos 2  450 

4
2


2


2

Cường độ áp lực đất chủ động: Pa= [q0 +(i*hi)]*– 2*C*(a)1/2 , T/m2;
Trong đó:
q0 : hoạt tải trên mặt đất đắp
+ do xe thi cơng bánh xích C100, T/m2; q=2.6 T/m2
Bảng LỰC TÁC DỤNG VÀO ĐỈNH KÈ.5: Thông số xe thi cơng
Thơng số kĩ thuật của xe thi cơng bánh xích C100
1

Trọng lượng bánh xích

P

14

T

2

Chiều rộng bánh xích

b

2.4

m

3

Chiều dài bánh xích

l

2.5

m

4

Hệ số vượt tải

n

1.1

+ do hoạt tải người và tải trọng nền đường; q=0.5 T/m2
i: dung trọng của lớp đất thứ i,T/m2;
+ Trên MNN: i = w ;
+ Dưới MNN: i = đn ;
hi: chiều cao lớp đất thứ i, m;
Ci: lực dính của lớp đất thứ i, T/m2;
Chương 2 – Lực tác dụng vào đỉnh kè

8


Họ tên

Trị số áp lực đất chủ động:

1
2

1
Với biểu đồ áp lực đất dạng tam giác: Ea  * Pa * H * nd , T;

 Pa1  Pa2 
 * H * nd , T;
E


Với biểu đồ áp lực đất dạng hình thang: a 
2


Điểm đặt áp lực đất tính từ đáy cơng trình:

1
x  * H , m;
3

Với biểu đồ áp lực đất dạng tam giác:

2 Pa1  Pa2
1
Với biểu đồ áp lực đất dạng hình thang: x  * H * 1
, m;
3
Pa  Pa2
2.3.2.Áp lực thủy tĩnh
Cường độ áp lực thủy tĩnh: Pn Pnn  n * H , T/m2;
Với n : dung trọng của nước , T/m3;

1
2

-

Trị số áp lực thủy tĩnh: E n E nn  * Pnn * H * n2 , T;

-

Điểm đặt áp lực cách đáy cơng trình một đoạn: x  * H , m;

1
3

2.3.3.Áp lực đẩy nổi tác dụng lên cơng trình
Cường độ áp lực đẩy nổi: Pdn  n * Z , T/m2;
Với : n : dung trọng của nước, T/m3;
z : khoảng cách từ đáy cơng trình đến mực nước thấp, m.
Trị số áp lực đẩy nổi ( tính trên 1 m dài): E dn Pdn * S * n2 , T ;
Với : S: diện tích phần bê tông nằm trong nước, m2; S l d *1 , m2.
Điểm đặt áp lực đẩy nổi: tại tâm bản đáy tường chắn.
2.3.4.Áp lực thấm tác dụng lên công trình
Áp lực thấm dao động từ 0 đến giá trị lớn nhất phân bố theo dạng tam giác ứng với sự
chênh lệch giữa MNS và MNN (khi MNN cao hơn MNS).
Theo phương pháp Len, ta trải dài chiều dài đường thấm bản đáy ra thành đường
thẳng, gọi là đường viền thấm. Cường độ áp lực thấm phân bố theo dạng tam giác tác
dụng lên toàn bộ đường viền thấm này.

Chương 2 – Lực tác dụng vào đỉnh kè

9


Họ tên

1
2

Trị số áp lực thấm ( tính trên 1m dài ): Et  *  1   2  * l d * n2 , T;
Với:1, 2, 0 : thể hiện trên hình vẽ
1 : áp lực tại vị trí 2;
2 :áp lực tại vị trí 3;
0 :áp lực tại vị trí 4;
-

Điểm đặt áp lực thấm: cách mép đáy cơng trình phía mực nước sơng một đoạn:
x

ld  2  2 * 1
*
, m.
3
 2 1

2.3.5.Trọng lượng phần bêtơng tác dụng vào cơng trình
Trọng lượng bản đáy:
P1= bd*1*H*b*nbt
Trọng lượng tường đứng:
P2= H*1*(dt2+dt1)/2*b*nbt
2.3.6.Trọng lượng phần đất tác dụng vào cơng trình
Trọng lượng đất đắp:
P3= (bd1*2+dt2-dt1)/2*H*1**nd
2.3.7.Trọng lượng phần nước tác dụng vào cơng trình
Trọng lượng nước ngầm sau tường:
P4 = bd2*hnn*1*n*nn
Trọng lượng nước trước tường:
P5 = bd1*hns*1*n*nn

Chương 2 – Lực tác dụng vào đỉnh kè

10


Họ tên
q
200

Ea

P3+P4
P2
P5

1

Ens

4

2

Enn

400

P1

O

3

1800

1

2

3

4


Eth





Edn

Hình LỰC TÁC DỤNG VÀO ĐỈNH KÈ.3: Lực tác dụng đối với tâm O

2.4.

CÁC TRƯỜNG HỢP TÍNH TỐN

Sau đây em đặt ra 5 trường hợp theo quan điểm của em để xác định trường hợp nguy

hiểm nhất về mặt ổn định và kết cấu.
2.4.1.Trường hợp 1
Trường hợp vừa thi công xong phần bêtông chưa đắp đất. Khi tường chắn bêtông vừa
thi công xong, lúc này mực nước hai bên cân bằng tại một cao trình bất kì (có thể lấy
cao trình +1.6m) để tính tốn. Trường hợp này chỉ có áp lực nước, trọng lượng nước,
khối lượng phần bêtơng và lực đẩy nổi tác dụng vào đáy cơng trình.
Cao trình nước sơng

Zns=

1.6m

Cao trình nước ngầm

Znn=

1.6m

Hoạt tải

Q=

0

2.4.2.Trường hợp 2
Trường hợp vừa thi công xong và đang lu lèn đất. Khi tường chắn ổn định tương đối,
ta bắt đầu lu lèn đất đắp bên trong. Lúc này có thêm trọng lượng đất và áp lực đất do
đất đắp hoạt tải do xe thi công (q=2.6T/m2). Ta lấy mực nước ở 2 bên cân bằng nhau
tại cao trình +1m.
Cao trình nước sơng

Zns=

Chương 2 – Lực tác dụng vào đỉnh kè

1m
11


Họ tên

Cao trình nước ngầm

Znn=

1m

Hoạt tải

Q=

2.6T/m2

2.4.3.Trường hợp 3
Trường hợp vận hành với mực nước sông max. Lúc này xuất hiện MNN ở sau lưng
tường tại cao trình +1.8m, và mực nước phía sơng ở cao trình +1.95 ( MNCTK). Lúc
này xuất hiện áp lực thấm do chênh lệch mực nước 2 bên.
Cao trình nước sơng

Zns=

1.6m

Cao trình nước ngầm

Znn=

1.6m

Hoạt tải

Q=

0.5T/m2

2.4.4.Trường hợp 4
Trường hợp vận hành với mực nước sông thấp. Lúc này MNN ở sau lưng tường tại
cao trình +1.6m do chưa kịp thốt nước và mực nước phía sơng xuống thấp ở cao trình
+1m. Trong trường hợp này ta tính tốn tương tự như trường hợp 3,riêng áp lực thấm
có trị số khác vì mực nước ngầm cao hơn mực nước sơng.
Cao trình nước sơng

Zns=

1.6m

Cao trình nước ngầm

Znn=

1.6m

Hoạt tải

Q=

0.5T/m2

2.4.5.Trường hợp 5
Trường hợp sữa chữa. Trong trường hợp này ta đợi lúc mực nước 2 bên xuống thấp để
tiện cho việc sửa chữa. Lúc này mực nước 2 bên lấy ở cao trình +0.6m.
Cao trình nước sơng

Zns=

1.6m

Cao trình nước ngầm

Znn=

1.6m

Hoạt tải

Q=

0.5T/m2

2.5.

TÍNH TỐN CÁC TRƯỜNG HỢP

Mục tiêu tính tốn: Xác định ra ứng suất dưới đáy móng, để xác định được ứng suất
này ta đưa các lực tác dụng quy về tâm móng O. Sau đây là bảng tính đối với trường
hợp 2. (Xem thêm các trường hợp khác tại Phụ lục 1).

Bảng LỰC TÁC DỤNG VÀO ĐỈNH KÈ.6: Bảng tính ứng suất trường
hợp 2
STT

Lực tác dụng

Chương 2 – Lực tác dụng vào đỉnh kè

Kí

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)
12


Họ tên

hiệu

Ptc

Ptt

d0

Mtc

Mtt

Lực đứng

1

Trọng lượng bản đáy

P1

1.8

1.89

0

0

0

2

Trọng lượng tường đứng

P2

1.06

1.11

0.47

0.5

0.52

3

Trọng lượng đất

P3

3.61

3.97

-0.28

-1.01

-1.11

4

Trọng lượng nước sông

P4

0

0

-0.28

0

0

5

Trọng lượng nước ngầm

P5

0

0

0.75

0

0

6

Hoạt tải

q

3.25

3.25

-0.28

-0.91

-0.91


7

Áp lực thấm

Et

0

0

0.52

0

0

8

Lực đẩy nổi phần tường đứng

Edntd

0

0

-0.47

0

0

9

Lực đẩy nổi phần bản đáy

Ednbd

0.72

0.72

0

0

0

P

9

9.5

Lực ngang

10

Áp lực đất 1

Ea

2.48

2.98

1.15

2.85

3.43

11

Áp lực đất 2

Ea

0.81

0.97

0.2

0.16

0.19

12

Áp lực nước ngầm

Enn

0.08

0.08

0.13

0.01

0.01

Ens

0.08

0.08

-0.13

-0.01

-0.01



3.29

3.95



1.59

2.12



13

Áp lực nước sơng

(1) : Lực tiêu chuẩn;
(2) : Lực tính toán ;
(3) : Khoảng cách từ trọng tâm lực đến điểm O;
(4) : Momen tiêu chuẩn (4) = (1)*(3);
(5) : Momen tính tốn (5) = (2)*(3);

 (1 
max
Ta có ứng suất đáy móng:  min

P

F

6.e
) ;Trong đó:
bd

P: tổng lực đứng
F: diện tích đáy kè, F= bd*L= 1.8*1= 1.8m2

Chương 2 – Lực tác dụng vào đỉnh kè

13

Họ tên

e: độ lệch tâm của tổng lực đúng so với tâm móng, e 

M
P

Xác định ứng suất tính tốn:
 e

2.12
0.223m
9.5

9.5
6 * 0.223
(1 
) 9.2T / m 2
1.8
1.8
9
6
*
0.223
tt
 min
 (1 
) 1.13T / m 2
1.8
1.8




min
 tbtt  max
5.275T / m 2
2
tt
 max


Xác định ứng suất tiêu chuẩn:
1.59
 e
0.177 m
9
9
6 * 0.177
tc
 max
 (1 
) 7.94T / m 2
1.8
1.8
9
6 * 0.177
tc
 min
 (1 
) 2.06T / m 2

1.8
1.8
   min
 tbtc  max
5T / m 2
2

Các trường hợp khác cũng tính tốn tương tự. Ta tổng hợp các kết quả tính tốn thành
dạng bảng dưới đây.
Bảng LỰC TÁC DỤNG VÀO ĐỈNH KÈ.7: Bảng kết quả ứng suất tính
tốn các trường hợp
TH

P





max

min

tb

1

3.04

0

0.37

2.37

1

1.685

2

9.5

3.95

2.12

9.2

1.35

5.275

3

6.82

1.57

0.53

4.77

2.81

3.79

4

5.5

2.28

1.57

5.96

0.15

3.055

5

6.97

1.62

0.54

4.87

2.87

3.87

Bảng LỰC TÁC DỤNG VÀO ĐỈNH KÈ.8: Bảng kết quả ứng suất tiêu
chuẩn các trường hợp
TH

P

H

M

max

min

tb

1

2.9

0

0.35

2.26

0.96

1.61

2

9

3.29

1.59

7.94

2.06

5

Chương 2 – Lực tác dụng vào đỉnh kè

14


Họ tên
3

6.4

1.28

0.35

4.2

2.91

3.555

4

5.09

1.97

1.38

5.38

0.27

2.825

5

6.47

1.35

0.44

4.41

2.78

3.595

Bảng LỰC TÁC DỤNG VÀO ĐỈNH KÈ.9: Bảng tính riêng tải trọng dài
hạn
STT

Lực tác dụng

Kí hiệu

Giá trị
lực P

dO

Mdh

Lực đứng

1

Trọng lượng bản đáy

P1

1.8

0

0

2

Trọng lượng tường đứng

P2

1.06

0.47

0.5

3

Trọng lượng đất

P3

3.61

-0.28

-1.01

P

6.47

Ea

1.35

0.7

0.95



1.35



0.44

Lực ngang

4

Áp lực đất

Ta cần kiểm tra ổn định tường chắn để đề ra phương án xử lý thích hợp.

Chương 2 – Lực tác dụng vào đỉnh kè

15