Luận án – Nghiên cứu ảnh hưởng của các tải trọng tĩnh và động tới sức chịu tải của cọc khu vực Thành phố Hồ Chí Minh

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC TẢI TRỌNG TĨNH VÀ ĐỘNG TỚI SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC KHU VỰC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Ngành:

ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC TẢI TRỌNG TĨNH VÀ ĐỘNG TỚI SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC KHU VỰC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH" giải quyết nhu cầu cấp thiết về việc hiểu rõ tác động của tải trọng tĩnh và động lên sức chịu tải của cọc tại Thành phố Hồ Chí Minh, một khu vực có đặc điểm đất yếu. Nghiên cứu này, thuộc chuyên ngành Địa kỹ thuật Xây dựng, hướng tới khắc phục những hạn chế của các phương pháp thử tĩnh truyền thống vốn tốn kém, mất thời gian và không thể hiện đầy đủ ảnh hưởng của tải trọng động.

Đề tài tập trung vào các cọc chịu nén đúng tâm dưới tác động của tải trọng động trong môi trường cát, đặc biệt là các lớp cát mịn tại TP. HCM. Luận án đi sâu vào phân tích ảnh hưởng của tải trọng động đến sức chịu tải, độ lún và trạng thái ứng suất-biến dạng của cọc, đồng thời xem xét các yếu tố như tỷ lệ L/D và tần số tải trọng. Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa phân tích thống kê, thực nghiệm mô hình vật lý và mô phỏng số sử dụng phần mềm Plaxis.

Các mục tiêu chính bao gồm việc phát triển mô hình đất phù hợp thông qua mô phỏng thí nghiệm nén tĩnh, phân tích lộ trình ứng suất dưới các điều kiện đất khác nhau và xây dựng mô hình vật lý tỷ lệ nhỏ để thực hiện thí nghiệm gia tải động. Nghiên cứu đã phân tích kỹ lưỡng ứng xử động của cọc ở các tần số khác nhau, mối quan hệ giữa tỷ lệ L/D và sức chịu tải, cũng như sức chịu tải tức thời khi chịu tải trọng động. Các tương quan Lực – Biến dạng, Lực – Sức kháng mũi, Lực – Tỷ lệ Sức kháng bên/Sức kháng mũi cũng được thiết lập cho cọc trong nền đất cát TP. HCM.

Những đóng góp quan trọng của luận án bao gồm việc xây dựng mô hình thí nghiệm nén tĩnh cọc để nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số vật lý lên sức chịu tải tĩnh và động, cùng với việc đề xuất các phương trình tương quan độ lún – tần số cho cọc trơn và nhám. Kết quả nghiên cứu cung cấp dữ liệu giá trị cho thiết kế móng cọc tại TP.HCM, giúp dự báo sức chịu tải chính xác hơn dưới tác động của tải trọng động, đồng thời làm nổi bật vai trò của tần số và độ mảnh cọc (tỷ lệ L/D) trong hiệu suất của cọc.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. Tính cấp thiết của đề tài.
  • 2. Mục đích của đề tài.
  • 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
  • 4. Nội dung nghiên cứu
  • 5. Phương pháp nghiên cứu
  • 6. Những điểm mới của luận án
  • 7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

• Chương 1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA TẢI TRỌNG ĐỘNG TỚI SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC

  • 1.1. Đặt vấn đề.
  • 1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động.
  • 1.3. Đặc trưng sức chống cắt dưới ảnh hưởng của tải trọng tức thời.
  • 1.4. Cường độ, biến dạng dưới ảnh hưởng của tải trọng tức thời.
  • 1.5. Nghiên cứu dao động của móng với đặc trưng động từ móng tác động xuống nền đất.
  • 1.6. Nghiên cứu liên quan đến hướng nghiên cứu của đề tài.
  • 1.7. Nghiên cứu tính toán sức chịu tải bằng phương pháp phần tử hữu hạn.
  • 1.8. Nghiên cứu mô hình thí nghiệm tỉ lệ nhỏ cọc chịu tải trọng động.
  • 1.9. Kết luận

• Chương 2. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP SỐ TRONG PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỌC.

  • 2.1. Đặt vấn đề.
  • 2.2. Tổng quan việc xác định sức chịu tải bằng thí nghiệm nén tĩnh.
  • 2.3. Nghiên cứu thí nghiệm nén tĩnh cọc khu vực TP. HCM.
  • 2.4. Tính toán sức chịu tải của cọc dựa trên thí nghiệm nén tĩnh.
  • 2.5. Nghiên cứu mô phỏng thí nghiệm nén tĩnh để xác định sức chịu tải trong Plaxis.
  • 2.6. Phân tích kết quả theo mô hình (MCC) và thí nghiệm nén tĩnh.
    • 2.6.1. Thiết lập mối tương quan thông số mô hình.
    • 2.6.2. Phân tích so sánh kết quả tính toán MCC và thí nghiệm nén tĩnh.
  • 2.7. Nghiên cứu mô phỏng thí nghiệm nén phá hoại 250%Ртк.
  • 2.8. Nghiên cứu mô phỏng thí nghiệm tìm sức chịu tải theo chuyển vị giới hạn quy ước.
  • 2.9. Kết luận

• Chương 3. NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÔ HÌNH VẬT LÝ TỈ LỆ ĐỂ XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CỦA TẢI TRỌNG ĐỘNG TỚI SỨC CHỊU TẢI CỌC.

  • 3.1. Đặt vấn đề.
  • 3.2. Phân tích thứ nguyên.
  • 3.3. Yêu cầu về tương tự mô hình.
  • 3.4. Ưu nhược điểm của mô hình vật lý tỉ lệ nhỏ.
  • 3.5. Triển khai mô hình.
  • 3.6. Lựa chọn vật liệu và tỉ lệ mô hình.
  • 3.7. Phân tích sức chịu tải giới hạn của cọc.
  • 3.8. Cơ chế truyền ứng suất.
  • 3.9. Phương trình xác định sức chịu tải của cọc.
  • 3.10. Nghiên cứu phân bố lực dọc theo kết quả TN hiện trường.
  • 3.11. Nghiên cứu cọc sử dụng trong mô hình thí nghiệm.
  • 3.12. Hệ phản lực.
  • 3.13. Thiết bị đo tải trọng.
  • 3.14. Hệ thống gia tải động.
  • 3.15. Trình tự các bước thí nghiệm trên mô hình.
    • 3.15.1. Nén đất trong thùng.
    • 3.15.2. Trình tự nén mẫu đất trong thùng.
    • 3.15.3. Quy trình hạ cọc.
    • 3.15.4. Quy trình nén tĩnh cọc.
    • 3.15.5. Gia tải tiêu chuẩn.
  • 3.16. Kết luận

• Chương 4. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CỦA TẢI TRỌNG ĐỘNG TỚI SỨC CHỊU TẢI CỌC.

  • 4.1. Kết quả thí nghiệm nén tĩnh trên cọc L40.
  • 4.2. Kết quả đo cọc L50.
  • 4.3. Kết quả đo cọc L60 tại chu kỳ 1 và chu kỳ 2.
  • 4.4. Thí nghiệm gia tải động lên cọc.
  • 4.5. Kết quả thí nghiệm động trên đài cọc và ứng xử của cọc.
    • 4.5.1. Kết quả trên cọc L40 – nhám.
    • 4.5.2. Kết quả trên cọc L50 – nhám.
    • 4.5.3. Kết quả trên cọc L60 – nhám.
    • 4.5.4. Kết quả trên cọc L60 – trơn.
  • 4.6. Một số hình ảnh thí nghiệm.
  • 4.7. Kết luận

• Chương 5. PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CHO THỰC TẾ

  • 5.1. Mối quan hệ biến dạng sức kháng cọc đối với tần số.
  • 5.2. So sánh kết quả thí nghiệm các cọc L/D khác nhau
  • 5.3. So sánh kết quả thí nghiệm các cọc có độ nhám khác nhau
  • 5.4. So sánh mối quan hệ Độ lún - Tần số các cọc trơn
  • 5.5. So sánh mối quan hệ Độ lún - Tần số các cọc nhám
  • 5.6. Nghiên cứu Lực - Biến dạng thân cọc khi chịu tần số phá hoại.
  • 5.7. Phân tích lộ trình ứng suất nền đất khi chịu tải trọng động.
  • 5.8. Tính toán áp dụng kết quả nghiên cứu cho cọc trong thực tế
    • 5.8.1. Các thông số tính toán tỉ lệ cho cọc trong thực tế
    • 5.8.2. Thiết lập tỉ lệ thực cho tương quan Độ lún - Tần số cọc trơn.
    • 5.8.3. Thiết lập tỉ lệ thực cho tương quan Độ lún - Tần số cọc nhám.
    • 5.8.4. Kết quả của lực và biến dạng dọc thân cọc khi phá hoại.
    • 5.8.5. Phương trình tương quan tại tần số phá hoại cọc trong thực tế
  • 5.9. Kết luận

• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

  • 1. Kết luận
  • 2. Kiến nghị

• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ