Luận văn Nghiên cứu ứng xử đất sau tường cọc bản áp dụng tính toán các công trình ven sông trong vùng đất yếu bằng phương pháp PTHH (FEM)

MỞ ĐẦU 1/ ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) là vùng châu thổ nằm cuối lưu vực sông Mêkông , được giới hạn bởi phía Bắc là biên giới Việt Nam– Campuchia, Tây Ninh và Thành phố Hồ Chí Minh, phía Nam và Đông là biển Đông, phía Tây là vịnh Thái Lan. Đồng bằng sông Cửu Long có diện tích tự nhiên 3.900.000 ha, bao gồm 12 tỉnh là Long An, Tiền Giang, Bến Tre, Đồng Tháp, Vĩnh Long, Trà Vinh, Cần Thơ, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau, Kiêng Giang, An Giang. ĐBSCL là vựa lúa lớn nhất và là trọng điểm kinh tế về nông nghiệp của cả nước. Tuy nhiên trong những năm gần đây, lũ lụt gây ra những thiệt hại nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sản xuất và cuộc sống đồng bào ở khu vực ĐBSCL vốn đã gặp nhiều khó khăn. Cùng với hiện tượng sạt lở bờ sông liên tiếp xảy ra khi lũ về, khiến cho người dân ở vùng ven sông luôn luôn lo sợ mối nguy hiểm đến tính mạng và thiệt hại về tài sản và phải di dời đi nơi khác. Những tổn thất về hiện tượng sạt lỡ bờ sông đã xảy ra trong những thập niên quả là nặng nề và thực sự là lực cản lớn nhất đến quá trình công nghịệp hóa hiện đại hóa vùng ĐBSCL. Để chống xói lở bờ sông và bảo vệ công trình ven sông tại ĐBSCL, tuỳ theo địa chất, địa hình , đặt điểm dòng chảy và tải trọng tác dụng mà sử dụng các công trình ven sông như: tường cọc bản, tường chắn đất trọng lực thấp, tường bán trọng lực, tường bản góc BTCT bảo vệ các công trình ven sông như : đường, đê đập, tuyến dân cư , nhà cửa Tường cọc bản, là một dạng đặt biệt của tường chắn đất với mục đích chung là chịu tải trọng ngang gây ra bởi mặt đất tự nhiên, đất đắp, tải trọng bên trên. Hệ thống kết cấu bao gồm tường và hệ kết cấu chống đở tường (thanh neo, thanh chống, sàn đỡ ), ngồi ra tường còn ngàm vào trong đất bên dưới. Trong hầu hết các trường hợp, đất vừa gây ra lực tác động lên tường đồng thời vừa là kết cấu chống đỡ hay giữ tường, tạo ra sự dịch chuyển cơ học của hệ kết cấu trong đất. Người thiết kế phải biết xác định nội lực và mức độ chuyển dịch của kết cấu. Thông thường, chúng được xác định trong điều kiện làm việc cực hạn. Bên cạnh đó, cũng cần xác định mức độ chuyển dịch tiềm tàng của đất có thể xảy ra trong quá trình thi công kết cấu theo thời gian vì sự thốt nước bên trong xuất hiện. Do đó, ảnh hưởng của ứng xử đất trong quá trình thi công đến sự làm việc của cọc bản là rất lớn do đó cần phải xem xét. Cho đến nay việc thiết kế tường chắn thường được tiến hành theo phương pháp truyền thống đơn giản (cân bằng giới hạn) hay theo phương pháp kinh nghiệm. Phương pháp đơn giản thường được áp dụng cho tường trọng lực, tường cosol ngàm, tường ngàm với một thanh chống hay neo. Thông thường thì những phương pháp đó cho ta những kết quả hạn chế về sự chuyển dịch và không có kết quả về sự tương tác giữa tường và đất. Nên việc nghiên cứu ứng dụng máy tính với một số phần mềm đã mang lại một số kết quả đáng kể trong việc phân tích và thiết kế kết cấu tường chắn trong chục năm qua. 2/ TÍNH KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI Chúng ta đã đạt được những thành tựu đáng kể trong cơ học vật rắn biến dạng và trong phương pháp PTHH. Dó đó việc nghiên cứu tính tốn sự làm việc đồng thời của tường và đất là một trong những ứng dụng đó, cho ta cái nhìn khoa học về quá trình hình thành và làm việc của kết cấu (Tường –Đất) từ lúc xây tường, đến lúc hoạt động của hệ và đến lúc phá hoại. Với việc mô phỏng gần sát với điều kiện làm việc của cọc ngồi thực tế sẽ cho ta có thể kiểm sốt được trạng thái ứng xử của đất và các nguyên nhân tác động lên chúng, bằng cách đưa vào các thông số phù hợp 3/ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Thực tế các công trình tường cọc bản đã được thi công khá nhiều ở Việt Nam như : công trình cảng, công trình kè ven sông, ven biển, công trình tầng hầm nhà cao tầng Việc tính tốn sự làm việc đồng thời của hệ tường và đất theo trình tự quá trình thi côâng theo phương pháp truyền thống là hết sức khó khăn. Cho nên với phần mềm ứng dụng tính tốn tường cọc bản bằng phương pháp phần tử hữu hạn sẽ là một công cụ đắc lực giúp cho các kỹ sư thiết kế có thể tìm ra lời giải chính xác hơn, tối ưu hơn và có thể dự đốn các yếu tố phức tạp ảnh hưởng trong quá trình thi công nhằm giảm nguy cơ gây hại đến công trình. I/TÊN ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ ĐẤT SAU TƯỜNG CỌC BẢN ÁP DỤNG TÍNH TỐN CÁC CÔNG TRÌNH VEN SÔNG TRONG VÙNG ĐẤT YẾU BẰNG PHƯƠNG PHÁP PTHH II/ NHIÊM VỤ-NỘI DUNG 1/Nhiệm vụ Nghiên cứu ứng xử đất sau tường cọc bản áp dụng tính tốn các công trình ven sông trong vùng đất yếu bằng phương pháp PTHH (FEM) 2/Nội dung PHẦN I:NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN Chương 1:Tổng quan về tính tốn công trình tường cọc bản PHẦN II:NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN Chương 2: Đặc điểm cơ bản của đất yếu khu vực ĐBSCL và TP. HCM Chương 3: Các dang cấu tạo của hệ tường cọc bản vật liệu làm cọc và biện pháp thi công Chương 4:Cơ sở lý thuyết lập trình tính tốn tường cọc bản theo mô hình đàn hồi dẻo Chương 5: Lập chương trình tính tốn tường cọc bản Chương 6: Nghiên cứu áp dụng tính tốn bài tốn cụ thể PHẦN III:KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Chương 7:Kết luận và kiến nghị