Phân tích và lựa chọn các phương pháp tính hệ số nền

Chia sẻ: Bùi đức Hậu | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

961
lượt xem 101
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hệ số nền là tỷ số giữa lực đơn vị và chuyển vị tương ứng. Hệ số nền là một trong những đặc trưng quan trọng của đất nền phản ánh sức chịu tải và biến dạng của đất nền. Thực tế hệ số nền là hàm phi tuyến, phụ thuộc vào cấp độ tải, phương thức gia tải, loại đất, kích thước cấu kiện tác dụng vào đất. Mô hình hoá tương tác cọc- đất nền như sau: - Cọc được mô hình bằng một hoặc nhiều thanh thẳng nối với nhau tại các nút sao cho phù hợp với đặc trưng hình học...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Phân tích và lựa chọn các phương pháp tính hệ số nền

Phân tích và lựa chọn các phương pháp tính hệ số nền 1. Mở đầu Hệ số nền là tỷ số giữa lực đơn vị và chuyển vị tương ứng. Hệ số nền là một trong những đặc trưng quan trọng của đất nền phản ánh sức chịu tải và bi ến d ạng c ủa đ ất n ền. Th ực tế hệ số nền là hàm phi tuyến, phụ thuộc vào cấp độ tải, phương thức gia tải, lo ại đất, kích thước cấu kiện tác dụng vào đất. Mô hình hoá tương tác cọc- đất nền như sau: - Cọc được mô hình bằng một hoặc nhiều thanh thẳng nối với nhau tại các nút sao cho phù hợp với đặc trưng hình học tương ứng của cọc thực. - Thay đất nền bằng các liên kết đàn hồi tại các điểm sao cho phù h ợp v ới s ự thay đ ổi c ủa đất nền và tính chất làm việc của cọc. - Tổ hợp các điểm chia theo cọc và theo đất. 2. Các phương pháp tính hệ số nền. 2.1. Phương pháp tra bảng. 2.1.1. Quy trình 22TCN 18-79: Bảng tra này thường dùng cho thiết kế móng cọc theo K.X. Zavriev. Trong bảng tra này, z (m) là độ sâu lớp đất. Tên đất k/z (t/m3) 1. Sét và sét pha cát dẻo chảy; bùn 100-200 2. Sét pha cát, cát pha sét và sét dẻo mềm; cát 200-400 bụi và rời 3. Sét pha cát; cát pha sét và sét dẻo cứng; cát 400-600 nhỏ và trung bình 4. Sét pha cát; cát pha sét và sét cứng và cát thô 600-1000 5. Cát lẫn sỏi; đất hòn lớn 1000-2000 2.1.2. J.E.Bowles Bảng tra này dùng để xác định kh cho móng cọc. Tên đất k (MN/m3) 1. Sét; cát chặt 220-400 2. Cát thô và chặt vừa 157-300 3. Cát trung 110-280 4. Cat mịn; cát bột 80-200 5. Sét cứng (ẩm) 60-220 6. Sét cứng (bão hoà) 30-110 7. Sét dẻo (ẩm) 39-140 1
8. Sét dẻo (bão hoà) 10-80 9. Bùn sét 2-40 2.2. Phương pháp tính theo các công thức nền- móng. 2.2.1. Theo công thức Terzaghi: ks = 24(cNc + γDNq+0.4γBNγ) Trong đó: ks : hệ số nền c: lực dính của đất γ: Trọng lượng riêng cuả đất phía trên điểm tính ks φ: góc ma sát trong của đất D: chiều sâu tính ks B: bề rộng cọc. Các giá trị Nc; Nq; Nγ tra bảng theo φ 2.2.2. Theo công thức Vesic: 1.30 E s B 4 Es k= 12 E p I p (1 − µ 2 ) B Trong đó: k: hệ số đàn hồi B: Bề rộng cọc EpIp: Độ cứng chống uốn của cọc. µ: Hệ số poát xông của đất nền Giá trị µ = 0.3 có thể xem là tương đối chính xác cho các trường hợp. Es: Mô đun đàn hồi đất nền. Es= 5N(kg/cm2); N: Trị số SPT 2.2.3. Tính theo giá trị SPT: ks = 1.95N (MN/m3) cho đất rời ks = 1.04N(MN/m3) cho đất dính. Trong đó: N: giá trị SPT trung bình B: bề rộng cọc. 2.2.4. Tính theo mô đun biến dạng nền: a) Hệ số nền tại mũi cọc theo phương đứng tính như sau: - Cọc đứng: Kv = αEoD-3/4 - Cọc khoan nhồi: Kv = 0.2 α EoD-3/4 2
Trong đó: Kv: Hệ số nền muic theo phương đứng (kgf/cm3) α : Hệ số điều chỉnh mũi cọc Eo = 1 D: Đường kính mũi cọc (cm). Eo: Mô đun biến dạng nền (kgf/cm2) Eo = 25N; (N: Giá trị xuyên tiêu chuẩn). b) Hệ số nền dọc thân cọc thdeo phương đứng tính như sau: - Cọc đóng trong đất rời: ksv = 0.05 αEoD-3/4 - Cọc đóng trong đất dính: ksv = 0.1 αEoD-3/4 - Cọc khoan nhồi: ksv = 0.03 αEoD-3/4 ksv: hệ số nền thân cọc theo phương đứng (kgf/cm3) c) Hệ số nền ngang thân cọc tính như sau: ksv = 0.2 αEoD-3/4 kh: Hệ số nền ngang thân cọc (kgf/cm3). 3. Ví dụ tính toán theo các phương pháp: 3.1. Số liệu địa chất, nền móng: Tài liệu địa chất và nền móng này được tham khảo từ thiết kế chi tiết cầu Quý Cao tại lý trình Km 44.000trên Quốc lộ 10 do Công ty Tư vấn Nippon Koei, Louis Berger và Tcty T ư vấn thiết kế GTVT (TEDI) thực hiện. Áp dụng công thức tính toán hệ số nền theo một số phương pháp trên, ta có k ết qu ả trong bảng dưới đây: Cọc P4: Dài 44m, đỉnh ở độ cao – 2.00, cọc khoan nhồi đường kính 1.00(m). Đặc trưng đất nền, k(kN/m3) cọc Bề rộng cọc B=1.00m Bảng Bảng The Theo Theo Theo Eo (22TCN (J.E. SPT Terzaghi Vesic Độ Loạ Cao N Kv Ksv Kh 18-79) Bowles độ sâu i đất -2 0 2 4 0 10000 2080 1492.49 1034.09 3162.3 474.345 3162.3 -4 2 3 4 2000 10000 3120 3630.89 1604.44 4743.45 711.518 4743.5 -6 4 3 4 4000 10000 1040 5769.29 1604.44 4743.45 711.45 4743.5 -8 6 3 4 6000 10000 3120 7907.69 1604.44 4743.45 711.45 4743.5 -10 8 4 4 8000 10000 4160 10046.1 2191.16 6324.6 948.69 6324.6 -12 10 4 10000 10000 2080 12184.5 1034.09 3162.3 474.345 3162.3 2 -14 12 4 12000 10000 3120 14322.9 1604.44 4743.45 711.518 4743.5 3 -16 14 7 4 14000 10000 7280 16461.3 4017.58 11068.1 1660.21 11068 -18 16 9 4 16000 10000 9360 18599.7 5274.78 14230.4 2134.55 14230 3
-20 18 6 4 18000 10000 6240 20738.1 3399.69 9486.9 1423.04 9486.9 -22 20 6 4 20000 10000 6240 22876.5 3399.69 9486.9 1423.04 9486.9 -24 22 3 4 22000 10000 3120 25014.9 1604.44 4743.45 711.518 4743.5 -26 24 3 4 24000 10000 3120 27153.3 1604.44 4743.45 711.518 4743.5 -28 26 15 4 26000 10000 15600 29291.7 9173.61 23717.3 3557.59 23717 -30 28 16 5b 56000 15000 16640 32810.4 9837.96 25298.4 3794.76 25298 -32 30 14 5b 60000 15000 14560 34948.8 8512.95 22136.1 3320.42 22136 -34 32 21 5b 64000 15000 21840 37087.2 13208.3 33204.2 4980.62 33204 -36 34 23 7 136000 110000 23920 37845.3 14576.3 36366.5 5454.97 36366 -38 36 27 7 144000 110000 28080 39983.7 17341.5 42691.4 6403.66 42691 -40 38 27 7 152000 110000 28080 42122.1 17341.5 42691.4 6403.66 42691 -42 40 28 7 160000 110000 29120 44260.5 18038.3 44272.2 6640.83 44272 -44 42 18 7 168000 110000 18720 46398.9 11176.9 28460.7 4269.11 28461 -46 44 35 7 176000 110000 36400 48537.3 22971.1 55340.3 8301.04 55340 3.2. Kết quả thử tải tĩnh. Kết quả thử tải tĩnh cọc nói trên được tham khảo theo tài li ệu c ủa Vi ện Khoa h ọc Công nghệ Giao thông vận tải. Những số liệu chính được mô tả dưới đây: Độ lún (mm) tính theo cấp tải (kN) Cấp tải (kN) Độ lún đỉnh P4 (mm) Trị số Thời điểm Chất tải 2360 4.668 Dỡ tải 2.235 Chất tải 2870 5.568 Dỡ tải 2.238 Chất tải 3540 6.128 Dỡ tải 2.245 Chất tải 4310 7.998 Dỡ tải 3.753 3.3. Tính theo mô hình: Mô hình cọc đơn có các liên kết đàn hồi bố trí theo các kho ảng cách 2m cách đ ều. h ệ s ố nền tính theo phương pháp mô đun biến dạng nền. Gối đàn hồi gắn vào cọc được tính như sau: 1. Gối đàn hồi đứng mũi cọc: Kv = kv . At, (At diện tích mũi cọc) 2. Gối đàn hồi đứng thân cọc : K sv = ksv .As (As diện tích xung quanh phần cọc giữa hai gối đàn hồi ngang). 4
3. Gối đàn hồi ngang: Kh = khp .Ahp (Ahp diện tích hình chiếu đứng của phần cọc giữa hai gối đàn hồi ngang) Kết quả kiểm tra cho thấy hệ số nền tính cách này khá sát với kết quả thử rải. Bảng chuyển vị (mm) theo tải trọng thẳng đứng P(kN) tính theo mô hình: Cấp tải P (kN) Độ lún của cọc P4 (mm) Trị số Thời điểm 2360 Theo mô hình 5.170 Theo thí nghiệm, sai 4.668, +11% khác 2870 Theo mô hình 6.180 Theo thí nghiệm, sai 5.568; +11% khác 3540 Theo mô hình 7.510 Theo thí nghiệm, sai 6.128; +22% khác 4310 Theo mô hình 9.030 Theo thí nghiệm, sai 7.998; +12% khác 4. Kết luận - Phạm vi áp dụng: quy mô dự án lớn nên ti ến hành thí nghi ệm đ ể xác đ ịnh giá tr ị h ệ s ố nền. Các phương pháp còn lại áp dụng theo síô liệu địa chất nào có độ tin cậy cao hơn. - Phương pháp luận: Một số phương pháp có xét đến kích thước c ủa cọc. Chúng ta đ ều biết khi thí nghiệm xác định hệ số nền bằng tấm lún thì kích th ước t ấm nén khác nhau cho kết quả khác nhau. Như vậy các phương pháp có kể đến ảnh hưởng của kích thước cọc có ý nghiã lý luận chặt chẽ hơn. Một số nghiên cứu chỉ ra rằng hệ số n ền c ủa đ ất r ời thay đổi theo chiều sâu, đối với đất dính thì ảnh hưởng này không đáng kể. Do đặc điểm như vậy nên khi thiết kế, hệ số nền cần phải được tính theo ít nhất là hia phương pháp khác nhau để có cơ sở đánh giá độ tin cậy của hệ số đưa vào tính toán. Trong trường hợp chỉ có số liệu mô tả đất thì dùng phương pháp tra bảng. N ếu có hình tr ụ l ỗ khoan thì nên tính theo SPT. Nếu không có giá trị SPT hay Eo thì tính theo Terzaghi. Giai đoạn thiết kế Phương pháp tính hệ số nền Thiết kế sơ bộ - Dùng bảng tra - Tính theo các chỉ tiêu cơ lý Thiết kế chi tiết: - Dùng bảng tra - Công trình quy mô nhỏ (C) - Tính theo các chỉ tiêu cơ lý - Tính theo các số liệu thí nghiệm địa chất - Công trình quy mô trung bình (B) - Dùng các bảng tra để đối chiếu - Cho phép tiến hành thực nghiệm nếu cần thiết - Công trình quy mô lớn (A) - Tiến hành thí nghiệm xác định hệ số nền 5
- Tính toán theo tài liệu địa chất để đối chiếu Nguồn: Tạp chí Cầu đường Việt Nam, số 11/2006 6