CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN SỰ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG LÊN NỀN ĐƯỜNG GIA CỐ BỞI HỆ CỌC DỰA TRÊN HIỆU ỨNG VÒM

CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN SỰ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG LÊN NỀN ĐƯỜNG GIA CỐ BỞI HỆ CỌC DỰA TRÊN HIỆU ỨNG VÒM NGUYỄN MINH TÂM Khoa Kỹ thuật Xây dựng Trường Đại học Bách Khoa - Thành phố HCM ĐINH CÔNG PHƯƠNG Sở Giao thông Vận tải - Thành phố HCM Tóm tắt: Việc xác định chính xác sự phân bố tải trọng lên hệ cọc gia cố nền đường trên đất yếu là rất quan trọng trong việc thiết kế và kiểm tra khả năng làm việc của cọc. Hiện tượng hiệu ứng vòm được ứng dụng để thiết...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN SỰ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG LÊN NỀN ĐƯỜNG GIA CỐ BỞI HỆ CỌC DỰA TRÊN HIỆU ỨNG VÒM CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN SỰ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG LÊN NỀN ĐƯỜNG GIA CỐ BỞI HỆ CỌC DỰA TRÊN HIỆU ỨNG VÒM NGUYỄN MINH TÂM Khoa Kỹ thuật Xây dựng Trường Đại học Bách Khoa - Thành phố HCM ĐINH CÔNG PHƯƠNG Sở Giao thông Vận tải - Thành phố HCM Tóm tắt: Việc xác định chính xác sự phân bố tải trọng lên hệ cọc gia cố nền đường trên đất yếu là rất quan trọng trong việc thiết kế và kiểm tra khả năng làm việc của cọc. Hiện tượng hiệu ứng vòm được ứng dụng để thiết lập các mô hình và cơ chế truyền lực từ nền đường lên hệ cọc và đất yếu. Mô hình hóa một công trình cụ thể bằng phương pháp phần tử hữu hạn, chương trình Plaxis, nhằm đưa ra kiến nghị về chiều cao nền đất đắp hợp lý để xảy ra hiệu ứng vòm, khi có và không có sử dụng vải địa kỹ thuật. Công thức xác định hệ số giảm ứng suất SRR và lực căng trong vải địa kỹ thuật phù hợp nhất cho địa chất khu vực Tp. Hồ Chí Minh cũng sẽ được đề nghị. Summary: Calculating exactly the load distribution on embankments, supported by columns, is very important for designing and verifying the pile capacity. Soil arching is applied to set up models and mechanisms of load transmissions from embankment to pile and CT 2 soft soil. Modeling the specific project by FEM program, Plaxis, to recommend the reasonable height of the embankment that forming soil arching phenomenon, with or without geotextile. The suitable equations which determine SRR or axial force of geotextile for Ho Chi Minh city’s geology condition will also be pronounced. I. ĐẶT VẤN ĐỀ Giải pháp dùng hệ thống cọc để gia cố nền đường trên khu vực đất yếu là một phương pháp phổ biến tại Việt Nam và trên thế giới. Hệ thống cọc gia cố nền đường có thể được thiết kế với nhiều loại vật liệu và biện pháp thi công khác nhau như cọc cát, cọc đầm nén cát, cọc vôi trộn xi măng, cọc đất trộn xi măng, cọc bê tông cốt thép… Các loại cọc này đều có nguyên tắc tính toán chung, từ chiều cao nền đường, dung trọng lớp đất đắp và tải trọng xe qui đổi, người thiết kế sẽ xác định được tổng tải trọng tác dụng xuống hệ cọc và đất yếu. Vấn đề đặt ra là sự phân bố tải trọng trên lên hệ cọc và đất yếu là như thế nào? Chỉ cần xác định được chính xác giá trị tải trọng phân bố, người thiết kế sẽ kiểm tra được độ bền của cọc và đất dựa vào giá trị sức chịu tải của nó, được tính toán dựa vào số liệu địa chất hoặc thí nghiệm hiện trường. Phương pháp truyền thống phân bố tải trọng lên hệ cọc dựa vào hệ số tập trung ứng suất n được sử dụng khá phổ biến nhưng lại tồn tại khá nhiều khuyết điểm. Từ thí nghiệm cửa sập của Terzaghi năm 1936 [7], sự tồn tại của hiệu ứng vòm đã được chứng minh. Rất nhiều nhà khoa học đã ứng dụng hiện tượng này vào việc thiết lập các mô hình và cơ chế truyền lực lên hệ cọc và đất yếu. Tuy nhiên, các kết quả thu được chênh lệch nhau nhiều lần, rất khó để áp dụng vào thực tiễn tính toán. Vì thế, bài báo này hướng trọng tâm vào việc tổng hợp các mô hình và công thức phân bố tải trọng lên hệ cọc gia cố nền đường trên đất yếu đã được các tác giả chứng minh, có kết hợp sự phân tích ưu khuyết điểm của từng phương pháp. Ứng dụng chương trình phần tử hữu hạn Plaxis để mô phỏng một công trình thực tế, từ đó đưa ra kiến nghị về chiều cao nền đất đắp hợp lý để xảy ra hiệu ứng vòm, trong trường hợp có và không có sử dụng vải địa kỹ thuật. Công thức tính toán sự phân bố tải trọng lên hệ cọc gia cố nền đường phù hợp nhất cho địa chất khu vực Thành phố Hồ Chí Minh cũng sẽ được tác giả đề nghị. II. CÁC MÔ HÌNH VÀ CÔNG THỨC TÍNH TOÁN SỰ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG LÊN HỆ CỌC 2.1. Phương pháp truyền thống Phương pháp truyền thống xem mô hình hệ cọc gia cố và đất nền xung quanh như là một thể thống nhất , với g iả thiết là chuyển vị thẳng đứng của hệ cọc và đất nền xung quanh là bằng nhau. Vì độ cứng của cọc lớn hơn rất nhiều so với độ cứng của đất nền, nên sẽ xuất hiện sự tập trung ứng suất khá lớn ở đầu cọc và sự giảm ứng suất ở khu vực đất nền xung quanh cọc. Sự tập trung ứng suất này được đánh giá bằng hệ số tập trung ứng suất n hoặc hệ số giảm ứng suất CT 2 SRR σcol (1) n= σsoil σsoil (2) SRR = σ Với σcol : ứng suất tác dụng lên cọc; σsoil : ứng suất tác dụng lên đất nền xung quanh cọc; σ : ứng suất tổng tác dụng lên cọc và đất; Giá trị của hệ số tập trung ứng suất phụ thuộc vào mối tương quan về độ cứng giữa cọc và đất yếu, thường được chọn từ 2÷9 [1]. Phương pháp khá đơn giản, dễ sử dụng. Tuy nhiên, nó không thể hiện đúng giá trị ứng suất thực sự tác dụng lên đất và cọc trong quá trình làm việc, vì trong điều kiện thực tế, khi chịu tải, chuyển vị của đầu cọc và vùng đất yếu xung quanh là khác nhau. Vì vậy, độ chính xác của phương pháp không cao, không xét đến độ cứng của cọc và đất, chỉ phù hợp cho giai đoạn thiết kế sơ bộ. 2.2. Phương pháp tính toán dựa ...