Nghiên cứu giải pháp cấu tạo và tính toán kết cấu mố dạng tường cho các công trình cầu ở thành phố hồ chí minh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH --- LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN KẾT CẤU MỐ DẠNG TƯỜNG CHO CÁC CÔNG TRÌNH CẦU Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

-

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN KẾT CẤU MỐ DẠNG TƯỜNG CHO CÁC CÔNG TRÌNH CẦU Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CHUYÊN NGÀNH : CẦU, TUYNEN VÀ CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG KHÁC TRÊN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG SẮT

MÃ SỐ NGÀNH : 2.15.10

TRƯƠNG HỒNG LINH

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, Tháng 11 Năm 2003

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

-

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN KẾT CẤU MỐ DẠNG TƯỜNG CHO CÁC CÔNG

CHUYÊN NGÀNH : CẦU, TUYNEN VÀ CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG KHÁC TRÊN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG SẮT

MÃ SỐ NGÀNH : 2.15.10

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1: TS NGUYỄN VĂN THỂ

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 2: TS LÊ BÁ KHÁNH

TRƯƠNG HỒNG LINH

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, Tháng 11 Năm 2003

Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh

- Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc -

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên học viên: TRƯƠNG HỒNG LINH Phái: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 13/12/1978 Nơi Sinh: Phú Yên

Chuyên ngành: Cầu, Tuynen và Các Công Trình Xây Dựng Khác Trên

Đường Ô Tô và Đường Sắt Mã số: 2.15.10

I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CẤU TẠO VÀ KẾT CẤU MỐ DẠNG TƯỜNG CHO CÁC CÔNG TRÌNH CẦU Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

II NHIỆM VỤ và NỘI DUNG

Phần I: TỔNG QUAN Chương 1: Tổng Quan Về Hiện Trạng Và Phương Hướng Phát Triển Giao Thông Của TP.HCM

Phần II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN Chương 2: Nghiên Cứu Neo Trong Đất Và Hệ Thống Neo Trong Đất

Chương 3: Thí Nghiệm Xác Định Sức Kháng Ma Sát Của Giao Diện Vữa/Đất

Chương 4: Nguyên Cứu Giải Pháp Cấu Tạo Và Tính Toán Kết Cấu Mố Dạng

Tường

Phần III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Chương 5: Kết Luận và Kiến Nghị

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 18/4/2003

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: / /2003

V HỌ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KH 1: TS NGUYỄN VĂN THỂ

HỌ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KH 2: TS LÊ BÁ KHÁNH

VI HỌ TÊN CÁN BỘ PHẢN BIỆN 1:

VII HỌ TÊN CÁN BỘ PHẢN BIỆN 2:

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KH CÁN BỘ PHẢN BIỆN 1 CÁN BỘ PHẢN BIỆN 2

Nội dung và đề cương luận văn Thạc Sĩ Khoa Học Kỹ Thuật đã được thông qua Hội đồng chuyên ngành

PHÒNG QUẢN LÍ KHOA HỌC - SAU ĐẠI HỌC

Ngày 18 tháng 4 năm 2003 CHỦ NHIỆM NGÀNH

TS LÊ VĂN NAM

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học 1:

TS NGUYỄN VĂN THỂ

Cán bộ hướng dẫn khoa học 2:

TS LÊ BÁ KHÁNH

Cán bộ chấm nhận xét 1:

Cán bộ chấm nhận xét 2:

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:

HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NGÀY THÁNG NĂM 2004

- - -µ ¶ - - -

LỜI NÓI ĐẦU

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT LUẬN VĂN

MỤC LỤC

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

MỤC LỤC BẢNG BIỂU

CÁC KÍ HIỆU

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN, HIỆN TRẠNG VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN

GIAO THÔNG VẬN TẢI CỦA TP HỒ CHÍ MINH Đề mục: Trang:

1.4.3 Các hiện tượng địa chấn động lực Trang 5

1.5 Tổng quan về tình hình giao thông vận tải đường bộ của Thành Phố Hồ

1.5.1 Hiện trạng mạng lưới giao thông vận tải đường bộ của

1.5.1.2 Đường vành đai và đường phố nội thành Trang 7

1.5.2 Hiện trạng các công trình cầu trên đường bộ của TP Hồ Chí Minh Trang 7

1.6 Định hướng phát triển mạng lưới đường bộ Thành Phố Hồ Chí Minh Trang 8

1.6.3 Các cầu lớn trên các tuyến trục Trang 10 1.7 Kết cấu mố cầu đang sử dụng trên thế giới Trang 10 1.8 Kết cấu mố đang sử dụng ở Thành Phố Hồ Chí Minh Trang 12 1.8.1 Các loại kết cấu mố đang sử dụng Trang 12 1.8.2 Đánh giá tính hiệu quả của các loại kết cấu mố đang sử dụng Trang 14

CHƯƠNG 2:

NGHIÊN CỨU NEO TRONG ĐẤT VÀ HỆ THỐNG NEO TRONG ĐẤT Trang 10

2.1 Lịch sử phát triển của neo trong đất Trang 17

2.2.2.2 Cơ cấu định tâm và cơ cấu đệm Trang 23

2.3.2 Các mô hình phá hoại của hệ thống neo Trang 24

2.3.3.1 Trình tự thiết kế neo trong đất Trang 26 2.3.3.2 Hệ số an toàn dùng trong thiết kế Trang 26 2.3.3.3 Xác định mặt phá hoại giả định Trang 27 2.3.3.4 Xác định lực tác dụng của neo từ biểu đồ áp lực Trang 27 2.3.3.5 Xác định chiều dài đoạn không dính bám của neo Trang 28 2.3.3.6 Xác định chiều dài đoạn dính bám của neo Trang 29 2.3.3.7 Xác định khoảng cách giữa các neo Trang 34

2.4.1 Nguyên lí kiểm tra sức kháng của vùng dính bám Trang 34

2.4.2.4 Điều chỉnh thiết kế hoặc lắp đặt neo Trang 40

2.6.1 Ăn mòn và sự ảnh hưởng ăn mòn đến neo trong đất Trang 41

2.6.2.2 Thiết kế hệ thống chống ăn mòn Trang 42

2.6.2.4 Bảo vệ đoạn không dính bám của neo Trang 46

2.7.2.1 Công tác chuẩn bị trước khi thi công Trang 49

2.7.2.5 Công tác căng dự ứng lực và khóa neo Trang 52 2.7.2.6 Công tác lắp đặt các lớp bảo vệ Trang 52

CHƯƠNG 3:

THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH SỨC KHÁNG MA SÁT CỰC HẠN CỦA

3.2 Cơ sở lí thuyết xây dựng mô hình thí nghiệm Trang 53

3.2.3.1 Nguyên tắc thành lập tỉ số tương tự s Trang 55

3.2.3.3 Xác định số tỉ lệ của chuyển vị Trang 55

3.2.3.4 Xác định số tỉ lệ của biến dạng dài tương đối sε Trang 55

3.2.3.7 Xác định số tỉ lệ của đặc trưng tải trọng Trang 56

3.2.4.1 Định lí thứ nhất của sự tương tự Trang 57

3.2.5 Các điều kiện tương tự cơ bản khi mô hình hóa Trang 60

3.2.5.2 Điều kiện tương tự của vật liệu Trang 60

3.2.5.3 Điều kiện tương tự về ứng suất biến dạng và chuyển vị Trang 60

3.2.5.4 Điều kiện tương tự về tải trọng tác dụng Trang 61

3.3.1 Mô tả khái quát về mô hình thí nghiệm Trang 61

3.3.3.1 Cơ sở lí thuyết để xác định sức kháng cực hạn của neo Trang 65

3.3.3.3 Đánh giá các kết quả thí nghiệm với công thức thực nghiệm trên mô hình Trang 71

CHƯƠNG 4:

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN

4.1.3 Địa chất công trình tại vị trí mố Trang 74

4.2 Cấu tạo và tính toán bản giảm tải Trang 77 4.3 Nguyên cứu tính toán các thông số của kết cấu mố Trang 77 4.3.1 Tính toán nội lực tại các tiết diện trong giai đoạn thi công Trang 78 4.3.2 Tính toán nội lực trong giai đoạn khai thác tại các tiết diện Trang 79 4.3.2.1 Nội lực do kết cấu nhịp truyền xuống mố qua gối Trang 79 4.3.2.2 Nội lực do trong lượng bản thân của mố Trang 81 4.3.2.3 Nội lực do áp lực đẩy ngang do hoạt tải đứng trên lăng thể trượt, các lớp

4.4 Tính toán – cấu tạo neo trong đất của mố Trang 83 4.4.1 Tính chất cơ lí của neo trong đất dùng cho mố Trang 83 4.4.2 Tính toán và cấu tạo neo trong mố Trang 84 4.4.2.1 Tính toán các thông số của neo Trang 84 4.4.2.2 Cấu tạo các bộ phân chính của neo Trang 85

4.4.4.3 Kiểm tra ổn định tổng thể neo và tường Trang 86 4.4.4.3 Xác định ứng lực của neo truyền vào kết cấu Trang 86

4.6 Kiểm tra tiết diện theo các trạng thái giới hạn Trang 88

4.7.1.1 Tính toán sức chịu tải của cọc đơn theo vật liệu Trang 88 4.7.1.2 Tính toán sức chịu tải của cọc đơn theo chỉ tiêu cơ lí của đất nền Trang 88

4.8 Tổng hợp kết quả thiết kế định hình kết cấu mố Trang 89

CHƯƠNG 5:

PHỤ LỤC A:

THÔNG SỐ THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH SỨC KHÁNG CỰC HẠN

GIAO DIỆN VỮA/ĐẤT CỦA NEO TRONG ĐẤT

A.1 Một vài hình ảnh về công tác thí nghiệm mô hình thí nghiệm Trang 94

A.1.2 Các thiết bị phục vụ thí nghiệm neo trong đất trên mô hình Trang 94 A.1.3 Các bước thí nghiệm neo trong đất Trang 95 A.1.4 Thí nghiệm trong phòng xác định các chỉ tiêu của vật liệu dùng trong thí

nghiệm

Trang 99 A.2 Số liệu thống kê thông số của neo và kết quả đo chuyển vị của neo Trang 100

A.3 Các kết quả thí nghiệm trong phòng Trang 107A.3.1 Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lí của cát đắp Trang 107A.3.2 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của vữa xi măng Trang 107

PHỤ LỤC B:

THIẾT KẾ ĐỊNH HÌNH KẾT CẤU MỐ Trang 109B.1 Bảng tính mẫu kết cấu mố: K7 +2x1.5+2x0.3 = 10.6m, L = 33.00m, Trang 109

B.2 Bản vẽ thiết kế kết cấu mố định hình cho khổ cầu K7+2x1.5m,

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

- - -µ ¶ - - -

1.1: Trắc dọc địa tầng khu vực TP Hồ Chí MinhTrắc dọc địa tầng khu

1.2: Cấu tạo 1 loại mố dạng tường của Armtec Limited Trang 11 1.3: Mặt cắt của mố dạng tường của Armtec Limited Trang 11 1.4: Dùng lưới địa kĩ thuật gia cường sau mố Trang 11 1.5: Neo trong đất cho mố cầu 325 Abington Trang 12 1.6: Mố cầu Bông được làm bằng bê tông và gạch đá Trang 12 1.7: Mố cầu Bùi Hữu Nghĩa làm bằng BTCT có kết cấu được kéo dài tăng

1.8: Mố cầu Nguyễn Hữu Cảnh bằng BTCT hình chữ U, tường cánh dọc Trang 13 1.9: Mố cầu vượt Quang Trung dùng kết hợp tường chắn có cốt của VSL Trang 14 1.10: Mố cầu vượt An Sương dùng kết hợp tường chắn có cốt của VSL Trang 15 1.11: Hiện tượng lún ở mố cầu vượt Lê Thánh Tôn Trang 16 2.1: Cấu tạo tao xoắn – (Barley 1998) Trang 18 2.2: Công nghệ chế tạo tao thép DƯL Trang 18

2.5: Cấu tạo các thành phần của neo Trang 21

2.7: Hình dạng các loại neo trong đất Trang 23 2.8: Cơ cấu định tâm trong thanh DƯL Trang 23 2.9: Cấu tạo cơ cấu định tâm và đệm trong sợi DƯL Trang 23

2.12: Sự phá hoại giữa đất và vữa Trang 26 2.13: Sự phá hoại giữa neo và vữa Trang 26

2.15: Các xác định ứng lực trong neo Trang 28 2.16: Chiều dài không dính bám của Trang 28 2.17: Sự phân bố ứng suất dọc phần dính bám của neo Trang 29 2.18: Sơ đồ tính toán sức dính bám cực Trang 31 2.19: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa fs và chiều dài dính bám Trang 32 2.20: Khoảng cách giữa các neo theo phương ngang Trang 34

2.22: Đánh giá lực kéo cực hạn do từ biến Trang 35 2.23: Mối quan hệ giữa biến dạng và ứng suất Trang 37 2.24: Mối quan hệ giữa biến dạng đàn hồi, biến dạng dư và tải trọng thử

2.25: Các dữ liệu ghi nhận trong quá trình thử (PTI,1996) Trang 39 2.26: Đồ thị biểu diễn dữ liệu quá trình thử biến dạng từ biến Trang 40 2.28a: Cấu tạo lớp bảo vệ chống ăn mòn của neo với dây neo dạng sợi Trang 42 2.28b: Cấu tạo lớp bảo vệ chống ăn mòn của neo với dây neo dạng Trang 43 2.29a: Cấu tạo chi tiết các lớp bảo vệ loại I của neo với dây neo dạng sợi Trang 43 2.29b: Cấu tạo chi tiết các lớp bảo vệ loại II của neo với dây neo dạng sợi Trang 44 2.30a: Cấu tạo chi tiết các lớp bảo vệ loại I của neo với dây neo dạng

2.30b: Cấu tạo chi tiết các lớp bảo vệ loại II của neo với dây neo dạng

2.31: Máy khoan Krupp DHR80A của Đức Trang 48

3.2: Giáo viên hướng dẫn kiểm tra mô hình và thiết bị đo trước khi thí

3.4 : Kiểm tra chuyển vị của tường trong quá trình thí nghiệm thử tải Trang 63 3.5: Tiến hành thử tải xác định sức kháng cực hạn của neo Trang 64 3.6: Kiểm tra các kích thước của neo sau khi thí nghiệm Trang 64 3.7: Thí nghiệm xác định góc ma sát trong của cát Trang 65

4.2: Sơ đồ tính áp lực ngang trong giai đoạn thi công Trang 79 4.3: Cách xác định bề rộng tính toán Trang 81 4.4: Sơ đồ 1 tính áp lực ngang tác dụng lên mố Trang 82 4.5: Sơ đồ 2 tính áp lực ngang tác dụng lên mố Trang 83 4.6: Cấu tạo neo dự ứng lực trong đất Trang 85 4.7: Sơ đồ kiểm tra ổn định hệ neo và tường Trang 86 4.8: Vị trí các tiết diện tính toán Trang 87

A2: Kiểm tra đồng hồ đo chuyển vị Trang 94

A4: Cân chuẩn bị nguyên liệu để trộn vữa xi măng Trang 95

A7: Thử tải neo – Xác định sức kháng giới hạn của neo Trang 97 A8: Kiểm tra thông số kích thước neo sau khi thí nghiệm Trang 97 A9: Thí nghiệm xác định độ chặt của cát xung quanh bầu neo Trang 98

MỤC LỤC BẢNG BIỂU

- - -µ ¶ - - -

1.1: Số giờ nắng trung bình ngày Trang 1 1.2: Tốc độ gió lớn nhất – m/s Trang 1 1.3: Đặc trưng chế độ mưa (trạm mưa Tân Sơn Nhất) Trang 2 1.4: Độ ẩm trung bình tháng và độ ẩm cao nhất (%) Trang 2 2.1: Đặc trưng cơ học của các thanh FRP Trang 20 2.2:

Các nhân tố ảnh hưởng đến sự truyền ứng suất trong vùng

2.3: Các hệ số an toàn tối thiểu được kiến nghị để thiết kế neo đơn Trang 27 2.4: Ước tính sức kháng bên cực hạn của neo trong đất Trang 29 2.5: Dự đoán ma sát bên giữa vữa và đất Trang 30 2.6: Quan hệ gần đúng giữa hệ số sức chịu tải Nq và tỉ số độ cứng Trang 33

2.9: Qui trình thử biến dạng từ biến Trang 39 2.10: Các yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn (PTI, 1996) Trang 46 2.11: Tính năng của máy khoan Krupp của Đức Trang 47 2.12: Tính năng của máy khoan RPD của Nhật Trang 48 2.13: Tính năng của máy khoan MZII của Trung Quốc Trang 49 3.1: Các giai đọan chất tải cho thí nghiệm tại hiện trường xác định

3.2: Sức kháng cực hạn của neo theo Thí nghiệm, FHWA và

4.1: Tóm tắt các chỉ tiêu cơ lí của các lớp đất Trang 75 4.2: Các tính chất của sợi cáp DƯL 15mm Trang 83 4.3: Tóm tắt các trị số thiết kế định hình kết cấu mố Trang 90 A.1: Thí nghiệm xác định độ ẩm của cát Trang 107 A.2: Thí nghiệm xác định độ chặt Trang 107 A.3: Thí nghiệm xác định góc ma sát trong Trang 107 A.4: Kết quả thử cường độ chịu nén vữa xi măng làm bầu neo Trang 107

CÁC KÍ HIỆU

- - -µ ¶ - - -

α : Góc nghiêng của neo theo phương ngang (1+µ) : Hệ số xung kích

α : Hệ số dính bám

A : Tỉ số giữa áp lực tiếp xúc tại giao diện bầu neo/đất và áp lực lớp đất phủ có hiệu trung bình

Ab : Diện tích bê tông

AP : Diện tích mũi cọc

As : Diện tích dây neo

As : Diện tích cốt thép

B : Hệ số chịu tải

β0 : Hệ số làn xe

Bc : Bề rộng của mố chịu áp lực ngang

C : Hệ số

CM : Hệ số trong mô hình thí nghiệm

Cu : Lực cắt không thoát nước trên đơn vị dài của neo

∆1−2 : Chuyển vị của neo trong khoảng từ T1 đến T2

∆2−3 : Chuyển vị của neo trong khoảng từ T2 đến T3

Db : Đường kính bầu neo

Db : Đường kính lỗ khoan

∆λ : Biến dạng của neo

∆Μ : Chuyển vị dão trong mô hình để xác định lực giới hạn của neo

∆P : Chuyển vị dão trong công trình thực để xác định lực giới hạn của neo

∆M : Chuyển vị dão trong mô hình để xác định lực giới hạn của neo

ds : Đường kính dây neo

E : Mô đun đàn hồi

EM : Mô đun đàn hồi của vật liệu trên mô hình

EP : Mô đun đàn hồi của vật liệu trên nguyên hình

φ : Góc nội ma sát của đất, đất đắp, hệ số

f : Hệ số ma sát trong gối di động

f1 : Hệ số

f10 : Hệ số

fc : Cường độ chịu nén của vữa xi măng

fcr : Hệ số mất mát do từ biến

FS : Hệ số an toàn

fsi : Ma sát bên đơn vị của cọc

γ : Dung trọng đất

H : Độ sâu chôn đến đỉnh bầu neo

H : Chiều cao từ đáy tới điểm đặt bản giảm tải

H, h1, h2 : Các kích thước hình học

ηΗ30 : Hệ số phân bố ngang của đoàn xe H30

hm : Khoảng cách từ mặt đất tới trọng tâm phần dính bám

ηXB80 : Hệ số phân bố ngang của xe nặng XB80

IM : Mô men quán tính của các phần tử trên mô hình

IP : Mô men quán tính của các phần tử trên nguyên hình

Iu : Ma sát bên cực hạn của phần dính bám

K : Hệ số áp lực đất

K’a : Hệ số áp lực chủ động của đất dùng tính áp lực ngang do hoạt tải trên

lăng thể trượt

Ka : Hệ số áp lực chủ động của đất dùng tính áp lực ngang do bản thân đất

Lb : Chiều dài dính bám

Lb : Chiều dài của bàn giảm tải

Lf : Chiều dài tự do của dây neo

li : Chiều dài của phân đoạn tính toán ma sát bên

LM : Kích thước hình học trên mô hình

LP : Kích thước hình học trên nguyên hình

M : Mô men do các tải trọng gây ra tại tiết diện

m : Hệ số, hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất

mf : Hệ số làm việc ở mặt bên cọc

mR : Hệ số làm việc ở mũi cọc

N :

Chỉ số SPT (Standard Penetration Test), phản lực gối do tĩnh tải và hoạt tải

n : Hệ số chịu tải, số lượng neo cần thiết

nH30 : Hệ số vượt tải của H30

nlàn : Số làn người đi bộ trên cầu

nng : Hệ số vượt tải của người

nXB80 : Hệ số vượt tải của XB80

P : Trọng lượng ô tô nặng trong đoàn

Pam : Sức chịu tải của cọc đơn theo vật liệu

pi : Áp lực phun vữa

Pp : Trọng lượng của cọc

Pu : Sức kháng cực hạn của cọc

qng : Tải trọng phân bố của đoàn người đi bộ trên 1 lề bộ hành

Qp : Cường độ chịu tải ở mũi cọc

qtđ : Tải trọng tương đương của đoàn xe H30

qXB80 : Tải trọng tương đương của xe nặng XB80

Rnb : Cường độ chịu nén của bê tông

Rs : Cường độ chịu kéo của cốt thép σ’v : Ứng suất có hiệu trung bình tiếp giáp với bầu neo

sε : Biến dạng dài tương đối

si : Số tỉ lệ của biến thứ i

sL : Hệ số kích thước hình học

sM : Số tỉ lệ của mô men

sP : Số tỉ lệ của nội lực

sσ : Số tỉ lệ của ứng suất

T : Ứng lực do toàn bộ neo gây ra theo phương ngang

T1, T2, T3 : Thời điểm xác định chuyển vị dão

Ta : Sức kháng cho phép của neo

Teo : Tải trọng khoá neo

Tfs : Lực ma sát giữa vữa và dây neo

Thi : Ứng lực theo phương ngang

Ti : Ứng lực trong neo, ứng lực ban đầu trong neo

Tla : Tải trọng dài hạn của neo truyền vào kết cấu

Tlcr : Ứng lực mất mát do từ biến

Tld : Ứng lực mất mát do biến dạng neo

TM

1, TM

2, TM

3 : Thời điểm xác định chuyển vị dão trên mô hình

Tu : Sức kháng cực hạn của neo

Tvi : Ứng lực trong neo theo phương thằng đứng

u : Chu vi cọc

uM : Chuyển vị của phần tử trên mô hình

uP : Chuyển vị của phần tử trên nguyên hình

ω : Góc nghiêng của mặt trượt khi có hoạt tải bên trên lăng thể trượt

ω : Diện tích đường ảnh hưởng phản lực gối

LỜI NÓI ĐẦU

Thành phố Hồ Chí Minh là trung tâm kinh tế chính trị của khu vực Nam Bộ và cả nước Thành phố Hồ Chí Minh còn là đầu mối giao thông của tất cả các phương thức giao thông: đường bộ, đường sông, đường sắt, đường không Hiện nay, Thành phố Hồ Chí Minh có 1 tầm ảnh hưởng tới khu vực lân cận, mọi sự biến động của TP đều tác động tới nền kinh tế của khu vực Để tạo tiền đề cho kinh tế phát triển thì 1 vấn đề đặt ra hàng đầu cho đó là phát triển hệ thống giao thông hạ tầng

Với sự cấp thiết của thực tại về giao thông hạ tầng, Thành phố đã có nhiều dự án nhằm cải tạo và phát triển mạng lưới giao thông hiện tại Đó là cải tạo và mở rộng một số tuyến đường huyết mạch, xây dựng các cầu song hành vượt sông, xây dựng - cải tạo và tổ chức lại các nút giao thông

Song song với việc xây dựng và cải tạo các tuyến đường thì vấn đề cải tạo và xây dựng mới các công trình cầu cũng đang được triển khai rất mạnh mẽ, thu hút 1 lượng lớn ngân sách đầu tư của nhà nước Để góp 1 phần nhỏ bé vào những yêu cầu của thực tế trong luận văn

Thạc Sĩ tôi chọn vấn đề:”Nghiên Cứu Giải Pháp Cấu Tạo và Tính Toán Kết Cấu Mố Dạng Tường Cho Các Công Trình Cầu Ở Thành Phố Hồ Chí Minh” Đề tài gồm có 5 chương và 2

phụ lục tính toán có nội dung như sau:

Chương 1: Tổng Quan Về Hiện Trạng Và Phương Hướng Phát Triển Giao Thông Của

TP.HCM Chương này, sẽ đánh giá các đặc điểm địa lý, kinh tế và chính trị của Thành Phố Phân tích các vấn đề về hiện trạng giao thông, phương hướng phát triển mạng lưới giao thông, đánh giá các kết cấu mố cầu hiện đang được sử dụng ơ Thành Phố Hồ Chí Minh

Chương 2: Nghiên Cứu Neo Trong Đất Và Hệ Thống Neo Trong Đất Các khái niệm về

neo trong đất và hệ thống neo trong đất, cấu tạo, tính toán các thông số của neo, trình tự thi công neo và hệ thống neo, các thí nghiệm, bảo vệ neo sẽ được trình bày trong chương này

Chương 3: Thí Nghiệm Xác Định Sức Kháng Ma Sát Của Giao Diện Vữa/Đất Trong quá

trình ứng dụng neo trong đất để thiết kế kết cấu thì 1 vấn đề đặt ra đó là đánh giá sức kháng cựa hạn của giao diện vữa/đất là hết sức phức tạp, nên để tạo tiền đề cho những nguyên cứu tiếp và cũng là cơ sở của nguyên cứu này thì trong chương này sẽ trình bày phương pháp và thí nghiệm xác định sức kháng cực hạn của giao diện vữa/đất cũng như các lí thuyết xây dựng và đánh giá kết quả thí nghiệm

Chương 4: Nguyên Cứu Giải Pháp Cấu Tạo Và Tính Toán Kết Cấu Mố Dạng Tường Dựa

trên cơ sở lí thuyết đã nguyên cứu sẽ thực hiện thiết kế các kết cấu mố điển hình cho bề rộng cầu: K7+2x1.5 và K9+2x1.5 với kết cấu nhịp L = 24.54m và L = 33.00m, chiều cao đất đắp

H = 4 ÷ 6m

trong đất và ứng dụng neo trong đất cho thiết kế kết cấu mố cầu và những kiến nghị để vấn đề này được ứng dụng vào trong sản xuất thực tế

Phụ lục A: Thông số thí nghiệm xác định sức kháng cực hạn giao diện vữa/đất của neo

trong đất trên mô hình thí nghiệm sẽ nêu ra các thông số về thí nghiệm và kết quả thí nghiệm

Phụ lục B: Thiết kế định hình kết cấu mố Trong phụ lục này sẽ thể hiện 1 bảng tính

dùng thiết kế 1 kết cấu mố điển hình và kết quả bản vẽ thiết kết của tất cả các kết cầu mố điển hình đã được thiết kế

Trong phạm vi nghiên cứu đề tài này chắc chắn vẫn còn những khiếm khuyết để áp dụng được trong thực tế Tôi rất mong các nhà khoa học, đồng nghiệp đang hoạt động trong lĩnh vực có những góp bổ sung để vấn đề được đầy đủ và có thể áp dụng vào hoạt động sản xuất

Học viên cao học

TRƯƠNG HỒNG LINH

LỜI CẢM ƠN

Để đạt được những thành quả hiện nay và trong nghiên cứu này tôi xin gởi lời cảm ơn sâu sắc tới:

Ông bà, Cha Mẹ, Anh Chị những người đã sinh thành, nuôi dưỡng, giáo dục và là nguồn động viên vô cùng to lớn đối với tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn

TS Nguyễn Văn Thể, TS Lê Bá Khánh đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn

PGS TS Nguyễn Xuân Vinh, TS Nguyễn Minh Nghĩa đã cho tôi những lời khuyên quí báu khi thực hiện nhiệm vụ luận văn

KS Nguyễn Đình Huân đã giúp tôi 1 số thiết bị phục vụ cho công tác thí nghiệm về neo trong đất

Tôi cũng xin gởi lời cảm ơn đến các đồng nghiệp trong Khoa Kỹ Thuật Công Trình Trường Đại Học Bán Công Tôn Đức Thắng, các đồng nghiệp trong lớp Cao Học Cầu Đường K12, bạn bè đã giúp đỡ tôi một số tài liệu, những kinh nghiệm, lời khuyên, lời động viên vô cùng quí báu

Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn!

Học Viên Cao Học

TRƯƠNG HỒNG LINH

TITLE: STUDING TO DESIGN BRIDGE WALL ABUTMENT

IN HO CHI MINH CITY

Lateral earth pressure has been caused difficulty for designing and contructing abutment bridge, therefore in my Master Thesis consider a ground anchorages to design a abutment bridge in Ho Chi Minh city that it has been high backfill This is the method to incresing lateral force for abutment bridge The thesis includes five chapters and tow appendices:

Chapter 1: Situation and stratery development transport system in Ho Chi Minh city In chapter, I would like to introduce a geography features, economics in Ho Chi Minh city Analysing a current trasportation system, evaluating bridge abutments are using in Ho Chi Minh city

Chapter 2: Researching ground anchors and system anchor This chapter presents

state-of-the-practice information on the design and installation of cementgrouted ground anchors and anchored systems for highway applications, describe issues such as subsurface investigation and laboratory testing, basic anchoring principles, ground anchor load testing, and inspection of construction materials and methods used for anchored systems, provides detailed information on design analyses for ground anchored systems The chapter discussed included selection of ground anchors design, design of corrosion protection system for ground anchors

Chapter 3: Ultimate bond stress for ground/grout interface along anchor bond zone in

phisical modelling This chapter consider principally the similarity criteria applicable phenomenon These criteria can be determined by using mathematical relationships describing the physical nature of the prototype under investigation, or by using the Dimensional Method, theory of similarity, the order to practice in phisical modelling, analysis result, method for evaluation

Chapter 4: Study a solution and design bridge abutments by used ground anchors In

this chapter describle a design solution and result of design bridge abutments for bridges have been parameters: width: K7+2x1.5, K9+2x1.5, length simple span: L = 24.54m and L = 33.00m, height backfills H = 4 ÷ 6m

Chapter 5: Conclustion and petition In this chapter dicuss about problems of design and

construction ground anchors and anchors system when application to design bridge abutments

Appendix A: Parameters of Model test to determine a critical capacity friction of

ground/grout interface along anchor bond zone There include model test parameters, anchor marameters, result of testing and many soil property

Appendix B: Design bridge abutment In appendix present result of design that include

sheet calculation, wall abutment drawings, pile drawing

backfill in Ho Chi Minh city that have been process in short times and base on a study of BSI and FHWA, AASHTO, ASTM therefore it has a gufl between theory and practice in Ho Chi Minh city We must have been studies ground anchors in Viet Nam before application to practice

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN, HIỆN TRẠNG VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN GIAO THÔNG

VẬN TẢI CỦA TP HỒ CHÍ MINH 1.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÍ

Vị trí địa lí: Thành phố Hồ Chí Minh có vị trí đặc biệt thuận lợi, nằm giữa vùng Nam

bộ giàu có và nhiều tiềm năng TP.Hồ Chí Minh có chung địa giới hành chính với các tĩnh Long An, Tây Ninh, Bình Dương, Đồng Nai, Bà Rịa – Vũng Tàu, Nam giáp biển Đông Thành phố trải dài theo hướng Tây Bắc – Đông Nam, nằm giữa vĩ tuyến 10038’ và 11010’ Bắc, các kinh tuyến 106022’ và 106045’ Đông Chiều dài từ Tây Bắc xuống Đông Nam là 102Km, từ Đông sang Tây là 75Km Trung tâm Thành phố cách bờ biển 50Km đường chim bay Thành phố HCM cũng là 1 thành phố cảng, là đầu mối giao thông lớn, nối liền các địa phương trong nước và quốc tế, với hệ thống thương cảng quốc tế Sài Gòn, hệ thống các quốc lộ, tuyến đường sắt Bắc Nam, sân bay quốc tế Tân Sơn Nhất Trong các năm qua TPHCM có mức tăng trưởng nhanh, phát triển và toàn diện và đang giữ vai trò là 1 trung tâm nhiều chức năng khu vực phía nam và cả nước

1.2 KHÍ HẬU – THỜI TIẾT

TP.Hồ Chí Minh có khí hậu nhiệt đới gió mùa, cận xích đạo đồng thời gần biển (khoảng cách trung bình gần 45km) cho nên khí hậu thành phố lại mang tính chất hải dương, điều hoà ổn định hơn các vùng lân cận Lượng bức xạ trung bình 140 Kcal/cm2/năm, lượng nắng 6 – 8 giờ/ngày, nhiệt độ trung bình hàng năm 27.7 – 28.50C, chênh lệch nhiệt độ giữa tháng cao nhất và thấp nhất không quá 50C Độ ẩm trung bình cả năm là 77.5%, rất ít có bão lụt, lượng mưa bình quân 1800 – 1900 mm Mỗi năm có 2 mùa, mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4, mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 11

Số giờ nắng trung bình: từ 6 –8 giờ/ngày, nhiệt độ trung bình cả năm 270C nóng nhất vào tháng 4 với nhiệt độ 28.50C, mát nhất vào tháng 12 và tháng giêng 25.50C Chỉ có 8 ngày nóng trên 300C Không khí quanh năm dịu mát, có nhiều ngày đủ cả 4 loại thời tiết: xuân, hạ, thu, đông trong 1 ngày đêm

Bảng 1.1: Số giờ nắng trung bình ngày

Số giờ nắng 7.6 8.4 8.6 8.0 6.2 6.1 5.6 5.6 5.4 5.9 6.4 7.0 Đây là điều kiện thuận tiện cho mạng luới giao thông vận tải có thể hoạt động 24/24giờ trong suốt quanh năm, không phải lo đối phó với những bất trắc của thiên nhiên như gió bão

Gió: gió thổi theo 2 hướng chính từ biển Đông theo hướng Đông Nam – Tây Bắc từ tháng 2 đến tháng 4, và từ Aán Độ dương thổi về theo hướng Tây Nam – Đông Bắc từ tháng 6 đến tháng 10 Ngoài ra còn có gió từ phương Bắc thổi về tháng 11,12,1 Gió Tây Nam thổi trong mùa mưa từ tháng 6 đến tháng 10 sức gió trung bình 3.6 m/s Gió Đông Nam sức gió 2.4 m/s Gió mạnh nhất vào tháng 8 trung bình 4.5 m/s và yếu nhất vào tháng 12, trung bình 2.3 m/s Ngoài ra do đặc điểm khí hậu hải dương có gió đất và gió biển luân phiên hàng ngày,

thỉnh thoảng có những cơn giông nhiệt mùa hè, luồng gió xoáy tới 20 m/s có lúc gió giật 36 m/s

Bảng 2: Tốc độ gió lớn nhất – m/s

Hướng gió Đ Đ N ĐN ĐN TN T T T T TB TB ĐB Mưa: hơn 90% lượng mưa tập trung từ tháng 5 đến tháng 11 tháng 9 và tháng 6 là 2 đỉnh cao nhất trong mùa mưa Thường dưới dạng mưa giông nhiệt đới kèm theo sấm chớp vào các buổi chiều, tối, mưa đến mau và tạnh cũng nhanh

Bảng 3: Đặc trưng chế độ mưa (trạm mưa Tân Sơn Nhất)

Các yếu tố đặc trưng chế độ mưa Lượng mưa (mm) Lượng mưa trung bình năm 1979

Lượng mưa lớn nhất 2718 Lượng mưa nhỏ nhất 1553 Số ngày mưa trung bình năm 154 (ngày) Lượng mưa trung bình tháng lớn nhất 338 (tháng 9) Số ngày mưa trung bình tháng lớn nhất 22 ngày (tháng 9) Lượng mưa trung bình tháng nhỏ nhất 3

Lượng mưa tháng cực đại 603

Bảng 4: Độ ẩm trung bình tháng và độ ẩm cao nhất (%)

Trung bình 77 74 74 76 83 86 87 86 87 87 84 81 Lớn nhất 99 99 18 99 99 100 100 99 100 100 100 100 Nhỏ nhất 23 22 20 21 33 30 40 44 43 40 33 29 Thủy văn và dòng chảy: Thành phố có mạng lưới sông rạch chằng chịt liên thông với nhau, chiếm diện tích bằng 16% diện tích Thành phố với chiều dài 7.955 km Đó là những đường giao thông thiên nhiên đã có sẵn Mật dòng độ chảy trung bình 3.8 km/km2

Trong đó có hệ thống sông Đồng Nai và sông Sài Gòn Trong tương lai lượng nước có thể khai thác từ sông Đồng Nai 4triệu m3/ngày và sông Sài Gòn là 0.6 triệu m3/ngày phục vụ cho dân cư Thành phố và vùng hạ lưu

Thủy văn nằm ở vùng hạ lưu của hệ thống sông Đồng Nai – Sài Gòn, vừa chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của thủy triều biển Đông và việc tác động rất rõ nét của việc khai thác các

bậc thang, hồ chứa thượng lưu hiện nay và trong tương lai Hệ thống kênh rạch Thành phố chịu ảnh hưởng của thủy triều theo chế độ bán nhật triều Ngoài ra còn nhiều kênh rạch chằng chịt, trong đó có các dòng chính là rạch Bế Nghé, rạch Thị Nghè, rạch Lò Gốm, kinh Tẻ, kinh Tham Lương, kinh Thầy Cai, kinh Thái Mỹ, Tam Tân, An Hạ, kinh Ngang

Nước ngầm: phân bố khá rộng song nhiễm mặn nên khả năng khai thác hạn chế Nước ngầm ngọt chủ yếu phân bố ở độ sâu 100 – 300m có nơi 40 – 50m phổ biến ở phía Bắc gồm các huyện: Củ Chi, Hóc Môn, Bắc Bình Chánh, Tân Bình, Gò Vấp trữ lượng khai thác ước tính 300 – 400 nghìn m3/ngày

1.3 ĐỊA HÌNH

Thành phố nằm nơi giao tiếp của 2 loại đất phù sa cũ và phù sa mới với độ cao từ 10 – 25m có nơi cao tới 32m, vừa có dạng đồng bằng ổ định, cao độ từ 5 – 10 m, lại có những vùng đất thấp mới được bồi đắp còn bị sông rạch chia cắt dọc ngang Phần lớn bằng phẳng và thấp, có 1 ít dạng đồi gò phía Đông Bắc, độ cao giảm dần theo hướng Đông Nam Bao gồm

4 nhóm chính:

Đất bằng phẳng có cao độ từ 4 – 32 m (chiếm 30%), trong đó 4 – 10 m (chiếm 19%) tổng diện tích Phần trên 10m chiếm 19%, phần lớn ở Củ Chi, Hóc Môn, một phần Thủ Đức, Bình Chánh

Đất bằng thấp, cao 2 – 4 m (chiếm 15%), điều kiện tiêu thoát nước tương đối thuận lợi, phân bố ở nội thành, một phần Thủ Đức, Hóc Môn nằm dọc theo sông Sài Gòn và Nam Bình Chánh

Đất trũng thấp, đầm lầy phía Tây nam, phổ biến từ 1 – 2 m (chiếm 34%): dọc kênh

An Hạ, Lê Minh Xuân, Tân Nhựt, Tam Tân, Thái Mỹ kéo dài từ các huyện Bình Chánh đến Củ Chi, khu vực trung tâm huyện Nhà Bè, Bưng Sáu Xã của Thủ Đức và bắc Cần Giờ

Đất trũng thấp mới hình thành ven biển cao độ phổ biến khoảng từ 0 – 1 m, nhiều nơi dưới 0 m, đa số chịu ảnh hưởng của thủy triều hàng ngày, chiếm 21% diện tích

Ngoài các dạng trên là hệ thống kênh rạch chiếm 16% diện tích

1.4 ĐỊA CHẤT ĐỊA TẦNG

1.4.1 Cấu trúc địa chất

Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong khu vực thềm sông cổ của các nhánh sông của vùng sụt kainozoi ở vùng Nam Trung Bộ Hai hệ thống đứt gãy chính Tây Bắc – Đông Nam và Đông Bắc – Tây Nam tạo nên hệ thống đứt gãy và chính thành các khối cấu trúc dương âm Khối dương gồm có: Thủ Đức, Tân Sơn Nhất, Giồng Chùa, Củ Chi Khối âm gồm có: Nhà Bè, Bính Chánh, Cần Giờ

Ở những vùng trũng, các dòng sông bồi đắp dở dang tạo nên các mạng luới sông ngòi chằng chịt và các vùng đồng bằng ngập nước, với lớp bùn yếu khá dày

Cấu trúc địa tầng gốm các hệ cơ bản:

Hệ địa tầng Long Bình: có đá xanh, cát kết, đá phấn

Hệ tầng Nhà Bè: cát, cuội, sỏi, xen lẫn cát kết, bột kết và bề mặt là đất yếu

Hệ địa tầng Bình Chánh: bao gồm các vùng Bình Chánh, nam nội thành, vùng bưng Nam Thủ Đức, Nhà Bè chủ yếu là bùn sét hữu cơ, bùn sét pha, than bùn

Hệ tầng cần Giờ: bao gồm vùng Duyên Hải, nam Nhà Bè và thềm sông Đồng Nai, sông Sài Gòn Đặc trưng chủ yếu là lớp bùn khá dày từ 20 – 30 m ngậm nhiều nước, trạng thái nhão, độ rỗng cao, chịu lực kém

1.4.2 Hệ địa tầng

Trầm tích kainozoi đang chiếm lĩnh gần toàn bộ mặt bằng Thành phố, vật liệu trầm tích này chưa được gắn kết chặt để lại nhiều lỗ rỗng nên chứa nước tốt, bề dày trầm tích này khá dày (chỗ sâu nhất 300 m) nhờ đó tồn tại khá nhiều tầng chứa nước có giá trị khai thác Có sự hiện diện khách quan và ngẫu nhiên của tầng sét khá liên tục nằm ở độ sâu từ 40 – 60

m, nhiều tác giả cho đây là lớp sét nâu vàng có nguồn gốc từ bazan ở pleixtoxen giữa, một số tác giả khác gọi là tập sét cacbonat thuộc (N1 – Q1) Các mặt cắt đo diện cũng công nhận có tầng sét liên tục này

Phản ánh các phức hệ chứa nước từ trên xuống như sau:

1.4.2.1 Tầng chứa nước thứ nhất

Tính từ mặt đất đến nóc tầng sét cách nước Tầng chứa nước có bề dày tăng dần và độ dốc từ Tây Bắc – Đông Nam Theo mặt cắt trong bản đồ địa chất 1:50.000 do Liên đoàn ĐCTV số 8 lập thì phần Củ Chi – Hóc Môn có tuổi pleixtoxen (QI – III) Từ nội thành ra Cần Giờ có chiều sâu hơn và phủ bên trên là trầm tích holoxen (QIV) Tuy nhiên, trong bề dày của tầng thứ nhất này cần phân biệt được với nhau giữa 2 vỉa chứa nước nhỏ sau đây:

Vỉa 1a: là đơn vị chứa nước ngầm trên cùng, sâu từ 0 – 12 m gồm á sét, cát lẫn hữu

cơ, có nơi bị laterit hóa bề mặt Nó có mặt thoáng tự do nhận nguồn bổ cấp trực tiếp từ nước mưa tại chỗ, nên mực nước tĩnh thay đổi khá lớn theo mùa, biên độ dao động từ 2 – 8 m cá biệt đến 15m những giếng khơi rộng, đào bằng tay ở vùng Hóc Môn – Củ Chi vào vỉ Ia để tuới hoa màu cây ăn trái trên vùng đất xám (QI – III) và các cồn cát quen biển Cần Giờ (QIV) Nước có thành phần clorua – bicacbonat, clorua – sunfat, là nước nhạt và siêu nhạt ở phần Tây Bắc xuống Đông Nam thì lợ dần cho tới mặn Giếng khai thác thường chỉ sâu 4 – 6 m, Q = 0.05 – 0.07 l/s Độ khoáng hoá M = 0.1 g/l ở phía Bắc đến 10 – 30 g/l ở phía Nam

Vỉa chứa nước 1b: từ 12m m cho đến nóc của tầng sét cách nước như đã nói trên (từ

12 – 60 m) xu thế dốc theo xuống sâu theo chiều Tây Bắc – Đông Nam, tương ứng với phức hệ chứa nước pleixtoxen (QI – III) và ở phía bắc Củ Chi có thể lẹm 1 ít vào plioxen (tức N2 – Q1) Thành phần thạch học là cát trung đến thô có lẫn sỏi màu vàng, nó được ngăn cách với vỉa Ia bên trên nhờ các thấu kính sét thiếu liên tục, tạo thành áp lực cục bộ, còn có tác giả đặt tên là tầng “bán áp”

1.4.2.2 Tầng thứ 2 chứa nước

Tương đương với phức hệ mới pleixoxen phần trên (Nb

2) ở độ sâu từ 60 đến 100 m khác hẳn với tầng I ở các phương diện sau: thành phần thạch học bao gồm các tập hạt thô hơn Tầng chứa nước dày từ 20 – 30 m, có nơi 50m, bề dày khá đồng đều, trải rộng tương đối liên tục Nước ngầm trong tầng II tương đối mạnh, rõ nhất là ở phần phía Bắc của Thành phố và cú xu hướng giảm dần về phía Nam Biên độ dao động mực nước theo mùa không lớn từ 3 – 4 m chất lượng nước tốt, khá đồng đều trên phạm vi rộng

Đặc biệt là phần phía Bắc, nước thuộc loại nước bicacbonat clorua, thành phần anion HCO3 chiếm ưu thế, nước siêu nhạt M = 0.5 g/l càng tiến về phía Nam chất lượng tăng dần đến Nhà Bè, Cần Giờ thì mặn hoàn toàn Độ khoáng hóa có thể tới M = 10 g/l Đây là tầng chứa nước được khai thác nhiều và có giá trị nhất hiện nay

1.4.2.3 Tầng chứa nước thứ 3

Tương đương với phức hệ plioxen phần dưới (Na

2) ở độ sâu từ 100 – 300 m Nó được ngăn cách với tầng II bằng thấu kính sét mỏng và không liên tục, thành phần hạt mịn hơn tầng II và nước khai thác được nhờ vào các thấu kính cát thô, những thấu kính này không dày lắm, thiếu liên tục Rộng nhất là khu vực Củ Chi, Hóc Môn, nội thành, Phú Lâm, Bình Chánh tương đối giàu nước, tỉ lưu lượng f = 0.5–0.7 l/s.m Nước từ nhạt đến siêu nhạt M=0.5 – 0.8 g/l

1.4.3 Các hiện tượng địa chấn động lực

Động đất: Thành phố nằm trong vùng động đất cấp 5 theo thang độ rite do tầng đất yếu quá dày và mực nước ngầm không sâu cho nên các công trình được tính toán theo tiêu chuẩn động đất cấp 7

Các hiện tượng địa chấn động học đã diễn ra:

Phong hóa và laterít hóa tạo thành các vùng: đất đỏ, sỏi đỏ, đá ong ở Thủ Đức, Củ Chi

Rửa trôi xói mòn bề mặt và xói mòn theo rãnh tụ nước tạo thành mương xói Phổ biến

ở Rạch Sơn, Linh Xuân (Thủ Đức)

Lún ướt: xảy ra ờ vùng đất xám Thủ Đức, Củ Chi, Thanh Đa đã gây ra biến dạng 1 số công trình

Xói lở và bồi đắp: xảy ra ven sông Sài Gòn, Đồng Nai và các nhánh sông quanh co vùng trũng Đã xảy ra trường hợp lún sụt toàn bộ toàn bộ căn nhà xuống sông hoặc rạn nứt một số công trình ven sông

Lầy hóa và xúc biến: diễn ra ở vùng đất thấp và ngập nước vùng Nhà Bè, Bình Chánh, Duyên Hải

Cát chảy xói ngầm: diễn biến trong tầng cát sỏi sạn thuộc lớp phù sa cổ dưới sâu Biến dạng công trình: do quá trình cố kết, ép nước dịch chuyển của các vùng đất yếu đang bồi đắp dở dang, các trầm tích ao hồ chưa ổn định

1.4.4 Địa chất công trình

Địa chất trong khu vực Thành phố Hồ Chí Minh có sự khác biệt lớn theo từng vùng Vùng đất yếu chủ yếu phân bố ở phía Nam Thành phố, chiều dày lớp bùn tăng dần dọc theo trục từ Quận 4, khu Nam Sài Gòn, Nhà Bè và đến KCN Hiệp Phước Với các đặc trưng cơ lí của các lớp đất như sau:

Lớp số 1: là lớp bùn sét có chiều dày thay đổi từ khoảng 10.5 (Trung tâm TP) đến

27m (Hiệp Phước – Nhà Bè), cao độ đáy lớp thay đổi từ -10.75m đến – 32.85m Các chỉ tiêu

cơ lí lớp đất chủ yếu sau:

Lực dính: c = 0.062 – 0.065 KG/cm2

Góc ma sát: ϕ = 3040’ – 6031’

Dung trọng riêng: γ = 1.48 g/cm3

Hệ số rỗng tự nhiên: ε0 = 2.285 – 2.315

Độ sệt: B = 1.53 – 1.56

Lớp số 2: lớp sét, sét á cát, trạng thái dẻo mềm đến nửa cứng, có chiều dày thay đổi

từ 17.0m (Trung tâm TP) đến 12.8m (Hiệp Phước – Nhà Bè), cao độ đáy lớp khoảng – 28.0m Các chỉ tiêu cơ lí lớp đất chủ yếu sau:

Lực dính: c = 0.293 – 0.316 KG/cm2

Góc ma sát: ϕ = 14028’ – 17021’

Dung trọng riêng: γ = 1.81 – 2.00 g/cm3

Hệ số rỗng tự nhiên: ε0 = 0.654 – 1.068

Độ sệt: B = 0.40 – 0.60

Lớp số 3: cát hạt nhỏ đến trung lẫn sỏi sạn, dày 15 – 20m, phát hiện hết chiều sâu

lỗ khoan Các chỉ tiêu cơ lí lớp đất chủ yếu sau:

Góc ma sát ở trạng thái khô: ϕ = 34000’ – 36000’

Góc ma sát ở trạng thái ướt: ϕ = 26000’ – 28000’

Dung trọng riêng: γ = 2.72 g/cm3

Đây là lớp đất chịu lực khá tốt, có chiều dày lớn, thích hợp cho việc đặt mũi cọc trong lớp này

Trung tâm TP.HCM

(phía nam bờ Kênh Tẻ)

1 2 3

Hình 1.1: Trắc dọc địa tầng khu vực TP Hồ Chí Minh

1.5 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐƯỜNG BỘ CỦA TP HỒ CHÍ MINH

1.5.1 Hiện trạng mạng lưới giao thông vận tải đường bộ của TP Hồ Chí Minh

1.5.1.1 Hệ thống trục đường

Đường trục phía Đông Bắc: nối TPHCM với các tỉnh Đồng Nai, Lâm Đồng, Nam Trung Bộ, Vũng Tàu, gồm 2 trục chính: Quốc lộ 1 cũ, xa lộ Hà Nội nối với quốc lộ 1a

Đường trục hướng Bắc và Tây Bắc: gồm 2 trục chính và hai trục phụ: QL13, QL22, tỉnh lộ 15, tỉnh lộ 16

Đường trục hướng Tây và Tây Nam: QL10, tỉnh lộ 10

Đường trục phía Nam: gồm 2 đường QL50 và liên tỉnh lộ 15

Đường trục phía Đông: là liên tỉnh lộ 25 và đường Nhà Bè – Duyên Hải

1.5.1.2 Đường vành đai và đường phố nội thành

Toàn Thành phố 1.685 Km đường trong đó TP quản lí 1.577Km bao gồm cả quận, huyện Mạng lưới đường bộ hiện có 14 trục đường nối liền trung tâm TP với các ngoại ô và vùng lân cận, có 2 vành đai chưa khép kín Nhìn chung mạng lưới đường bộ còn nhiều hạn chế

Hệ thống mạng đường nội thành: Vành đai đường nội thành chưa hình thành, dẫn đến tình trạng xe cộ đi vào nội thành rất lớn Các trục đường Thành phố phân bố chưa đều, chưa hợp lí đối với từng khhu vực trong Thành phố

Từ Đông Bắc xuống Tây Nam: xe đi qua khu vực trung tâm qua các trục đường: Điện Biên Phủ – Đinh Tiên Hoàng – Võ Thị Sáu – 3/2 Ngô Gia Tự – Nguyễn Chí Thanh Xô Viết Nghệ Tĩnh – Hùng Vương Trần Hưng Đạo – Nguyễn Trãi

Từ Bắc xuống Nam: Hoàng Văn Thụ – Lý Thường Kiệt Nguyễn Kiệm – Phan Đình Phùng – Hai Bà Trưng Nơ Trang Long – Đinh Tiên Hoàng – Tôn Đức Thắng – Nguyễn Tất Thành

Từ Tây Bắc xuống Đông Nam: theo đường Cách Mạng Tháng Tám, Nguyễn Văn Trỗi, Nam Kì Khởi Nghĩa, Lê Văn Sĩ, Hoàng Văn Thụ, Phan Đăng Lưu, Bạch Đằng

Đa số mặt đường chật hẹp, chất lượng kém, mật độ xe lớn thường gây tắc ùn đột ngột cầu trên đường Lê Văn Sĩ, trục Cách Mạng Tháng Tám

1.5.2 Hiện trạng các công trình cầu trên đường bộ của TP Hồ Chí Minh

Trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh hiện có 319 cầu đường bộ với tổng chiều dài 17.105m, được phân cấp quản lí như sau:

Do Trung ương quản lí: 13 cầu, chiều dài 1.121m tên các tuyến đường QL1, QL22, QL50

Do Sở giao thông công chánh quản lí: 197 cầu, với chiều dài 12.277m, trong đó:

191 cầu, với chiều dài 12.055m

4 bến phà với 6 cầu dẫn có tổng chiều dài 222m

Do các quận huyện quản lí: 100, với chiều dài 2.238m

Do Công ty Phú Mỹ Hưng quản lí: 9 cầu, với chiều dài 1.469m trên tuyến đường Bình Thuận

Ngoài 9 cầu do Công ty Phú Mỹ Hưng mới xây dựng và quản lí trên tuyến đường Bình Thuận, các cầu còn lại do Trung ương, Sở GTCT và các Quận, Huyện quản lí đa phần được xây dựng từ thời Pháp hoặc từ 1954 – 1975 Sau 1975, các cầu cũ đã hư hỏng quá nặng đã được nâng cấp hay sửa chữa nhưng số lượng vẫn còn ít Hiện tại, có rất nhiều cầu có tải trọng thông qua rất thấp, thời qian khai thác tính đến nay đã lâu Trên địa bàn Thành phố có nhiều cầu đang ở tình trạng báo động, có thể sập bất cứ lúc nào: cầu Bà Tiềm – Q1, cầu Quới Đước – Q5, cầu Mật – Q8 số cầu này là 39 cầu chiếm 19,8% Tính trạng các cầu có chiều rộng mặt cầu nhỏ, chỉ lưu thông 1 làn xe, hoặc cầu tại các trục đường chính vào Thành phố, các tuyến đường chính vào nội thành thường xuyên bị kẹt xe do ùn tắc giao thông nên cần thiết xây dựng cầu song hành hay mở rộng

Thành Phố Hồ Chí Minh là khu vực có kênh rạch chằng chịt đòi hỏi có nhiều cầu để vượt sông nhưng hiện nay hầu như chỉ có 1 số cầu vượt sông độc đạo đặc biệt qua 1 số sông: Sài Gòn, kênh Bến Nghé, Tàu Hũ Kênh Đôi đã gây ra không ít khó khăn trong việc lưu thông giữa các vùng với nhau

1.6 ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG LƯỚI ĐƯỜNG BỘ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Mạng lưới giao thông vận tải đường bộ Thành phố Hồ Chí Minh cần được phát triển trước 1 bước so với sự phát triển dân số và đô thị, bởi vì giao thông là mạch máu của nền kinh tế

Trước tình hình cấp thiết của vấn đề cơ sở hạ tầng giao thông vận tải cho TP.HCM Ngày 10/7/1998 Thủ tướng chính phủ đã ra quyết định điều chỉnh quy hoạch Thành phố số 123/1998.QĐ-TTg để chỉ đạo việc điều chỉnh quy hoạch và định hướng phát triển giao thông giai đoạn 2005 – 2020 Từ đó xây dựng mục tiêu trong thời gian này:

Đưa ra sơ đồ bố trí mạng lưới giao thông đường bộ liên hoàn với các mạng lưới giao thông khác như: đường sắt, đường thủy, đường không phục vụ vận chuyển hàng hóa an toàn, liện tục và thuận tiện, tạo tiền đề cho sự phát triển mạng lưới hành khách công cộng

Xác định quy mô, cấp hạng kĩ thuật của từng tuyến đường, nút giao thôg thuộc tuyến để làm cơ sở cho các bước thiết kế chi tiết tiếp theo

Xác định trình tự đầu tư thích hợp giữa các hạng mục công trình trong mạng lưới giao thông đường bộ, giữa các tuyến vận chuyển hành khách

Trên cơ sở đó mang lưới giao thông đường bộ sẽ được phát triển gồm những mạng lưới đường sau:

1.6.1 Mạng lưới đường cơ sở

1.6.1.1 Đường vành đai

Đường vành đai 1 sẽ đi qua các điểm: từ ngả tư Bình Thái trên đường Hà Nội, theo hướng đường Kha Vạn Cân, cắt quốc lộ 13 tại khu vực cầu Bình Triệu, vượt sông sài Gòn bằng cầu Bình Lợi mới, qua khu vực vào cửa sân bay Tân Sơn Nhất theo đườg Hoàng Văn Thụ, cắt trục đường xuyên tâm Bắc Nam tại ngã tư Bảy Hiền theo đường Aâu Cơ, đi qua huyện Bình

Chánh rối cắt qua trục đường xuyên tâm Đông Tây nhập vào đường Nguyễn Văn Linh, theo đường Nguyễn Văn Linh cắt qua liên tỉnh lộ 15, vượt sông Sài Gòn bằng cầu Phú Mỹ cắt qua đường cao tốc Sài Gòn - Dầu Dây nối trở lại ngả tư Bình Thái

Đường vành đai 2 sẽ đi qua các điểm: từ ngả ba Thủ Đức giao với quốc lộ 1 ở phía Đông và đường Hà Nội, theo quốc lộ 1 về phía Tây, ngả tư Linh Xuân điểm giao với quốc lộ 1K, ngả tư Bình Phước điểm giao với quốc lộ 13, ngả tư Ga với quốc lộ 12, ngả tư Tân Thới Hiệp điểm giao giữa đường Vành đai 2 với tỉnh lộ 16, ngả tư Quang Trung với điểm giao tỉnh lộ

15, ngả tư An Sương điểm giao quốc lộ 22, cắt qua trục đường xuyên tâm Đông Tây, cắt qua Nguyễn Văn Linh, quốc lộ 50 ở khu vực huyện Bình Chánh, vượt sông Soài rạp bằng cầu Bình Khánh ở huyện Cần Giờ, vượt sông Lòng Tàu bằng cầu Phước Khánh, qua Nhơn Trạch tỉnh Đồng Nai, vượt sông Đồng Nai bằng cầu Nhơn Trạch, cắt qua đường cao tốc Sài Gòn - Dầu Dây nối trở lại ngả tư Thủ Đức

Đường vành đai 3 sẽ đi qua các điểm: giao quốc lộ 1 phía Đông cách thành phố Biên Hòa 10- 15km, vượt sông Đồng Nai rồi cắt qua ngoại vi Bắc thị xã Thủ Dầu Một, vượt sông Sài Gòn bằng cầu mới ở thương lưu của cầu Phú Cường, qua thị trấn Củ Chi theo các tỉnh lộ 823 và

830 đi sát thị trấn Đức Hòa tỉnh Long An, cắt qua đường cao tốc Sài Gòn - Trung Lương và quốc lộ 1 khu vực thị trấn Bến Lức tỉnh Long An, theo quốc lộ 835, giao quốc lộ 50 khu vực huyện Cần Giuộc rối nối với trục đường xuyên tâm Bắc Nam của thành phố khu công nghiệp Hiệp Phước

1.6.1.2 Đường xuyên tâm

Trục Đông Tây sẽ đi qua các điểm: bắt đầu từ ngả ba Thủ Đức theo đường Hà Nội đến ngả ba Cát Lái, đi qua bán đảo Thủ Thiêm, qua sông Sài Gòn bằng hầm, theo hết đường Bến Chương Dương – Hàm Tử trên quận 1, 3, 6 rồi nhập vào quốc lộ 1 phía Tây

Trục Bắc Nam đi qua các điểm: từ ngả tư An Sương điểm giao với đường vành đai 2 và quốc lộ 22, theo đường Trường Chinh rồi hết Cách Mạng Tháng Tám vượt rạch Bến Nghé bằng cầu Oâng Lãnh sang quận 4, vượt Kênh Tẻ bằng cầu Kênh Tẻ cắt qua đường Nguyễn Văn Linh tới khu công nghiệp Hiệp Phước

1.6.1.3 Đường hướng tâm

Quốc lộ 1 nối với Thành phố Hồ Chí Minh từ Đồng Nai ở phía Đông Bắc Thành phố tới ngả ba Thủ Đức trên đường vành đai 2, cắt qua nút là đường Hà Nội vào nội đô qua cầu Sài Gòn

Quốc lộ 1K nối với Thành phố Hồ Chí Minh từ Đồng Nai ở phía Đông Bắc Thành phố tới ngả tư Linh Xuân trên đường vành đai 2, đường vành đai 1

Quốc lộ 13 từ Bình Dương ở phía Bắc Thành phố tới ngả tư Bình Phước, tiếp với đường vành đai 1 ở khu vực cầu Bình Triệu

Tỉnh lộ 12 – đường Nguyễn Oanh Tỉnh lộ 16, tỉnh lộ 15 Quang Trung – Hóc Môn Quốc lộ 22, đường mới mở phía Tây Bắc Thành phố Đường cao tốc Sài Gòn - Trung Lương – Cần Thơ, quốc lộ 1 phía Tây Thành phố, quốc lộ 50, liên tỉnh lộ 50, đường cao tốc Sài Gòn – Long Thành – Dầu Dây

1.6.2 Đường phố chính nội ô

Tiến hành nâng cấp cải tạo toàn bộ hệ thống đường nội ô: Điện Biên Phủ, Võ Thị Sáu, Bạch Đằng – Phan Đăng Lưu, Hoàng Văn Thụ, Đường 3/2, Hùng Vương, Tháp Mười - Hậu Giang, Hàm Ngị – Trần Hưng Đạo, Xô Viết Nghệ Tỉnh – Nguyễn Thị Minh Khai, Nguyễn Hữu Cảnh, Trần Xuân Soạn – Phạm Thế Hiển, Tôn Đức Thắng – Đinh Tiên Hoàng, Hai Bà Trưng – Phan Đình Phùng – Nguyễn Kiệm, Paster, Nguyễn Văn Trỗi – Nam Kì Khởi Nghĩa, Nguyễn Văn Cừ, Lý Thường Kiệt, Nguyễn Tri Phương – Chánh Hưng nối dài, Bình Quới, Vườn Lài, Tỉnh Lộ

14, Tỉnh Lộ 10, Aâu Cơ – Lê Đại Hành – Thuận Kiều – Châu Văn Liêm, Thanh Niên, Đường vòng cung Tây Bắc Tây Nam

1.6.3 Các cầu lớn trên các tuyến trục

Các tuyến trục cắt qua 1 số sông lớn có nhu cầu giao thông thủy cao như sông Sài Gòn, sông Lòng Tàu, Soài Rạp, Đồng Nai, Kênh Tẻ, Kênh Đôi, và 1 số kênh rạch nhỏ khác

Sông Soài Rạp: xây dựng mới cầu Bình Khánh

Sông Lòng Tàu: xây dựng mới cầu Phước Khánh

Sông Đồng Nai: ngoài 2 cầu hiện hữu là Đồng Nai và Hóa An sẽ xây thêm 5 cầu mới: Cầu Đồng Nai III (đường vành đai 3), cầu Hóa An II, cầu Đồng Nai II, cầu Nhơn Trạch (đường vành đai 2), cầu Nhơn Trạch (đường sắt Thành phố Hồ Chí Minh – Vũng Tàu)

Sông Sài Gòn: ngoài 4 cầu đã và đang xây dựng là Bến Súc (đường tỉnh lộ 8), cầu Bình Phước, cầu Bình Triệu, cầu Sài Gòn, sẽ xây mới 11 cầu từ thượng lưu tới hạ lưu: cầu Phú Cường II, cầu Phú Long, cầu Tam Bình, cầu Bình Lợi, cầu Bình Lợi (đường sắt vành đai Thành phố Hồ Chí Minh), cầu Bình Quới, cầu Sài Gòn II, cầu đi của đường cao số 2, cầu Ba Son, cầu Bến Nghé, hầm Thủ Thiêm

Kênh Đôi, Kênh Tẻ, Kênh Chợ Đệm, Rạch Oâng Lớn, Rạch Xóm Củi, Rạch Các: ngoài

10 cầu đã và đang xây dựng là cầu Chánh Hưng, cầu Chữ Y, cầu Kênh Tẻ, cầu Tân Thuận, cầu Bình Điền, cầu Cần Giộc, cầu Ông Lớn, cầu Xóm Củi, cầu Rạch Ông, cầu Nhị Thiên Đường, sẽ xây dựng 6 cầu mới: cầu Chợ Đệm, cầu Phú Định, cầu Rạch Lò Gốm – Kênh Đôi, cầu Nguyễn Văn Cừ, cầu Tân Thuận II, cầu Rạch Các

Ngoài các cầu vượt sông đã kể trên thì còn 1 số lượng lớn cầu trên cạn tại các nút giao khác mức sẽ được tiến hành xây dựng khi tiến hành cải tạo và nâng cấp các nút giao thông

1.7 KẾT CẤU MỐ CẦU ĐANG SỬ DỤNG TRÊN THẾ GIỚI

Trong những năm gần đây, bên cạnh các mố thông dụng: mố nặng, mố nhẹ, mố đổ toàn khối, mố lắp ghép đang được sử dụng thì với sự phát triển của công nghệ xây dựng và việc áp dụng các loại vật liệu mới trong xây dựng kết cấu mố chẳng hạn như:

Kết cấu mố dạng tường hình 1.2, hình 1.3 (Bin – Wall của Armtec Limited):

Sử dụng địa kĩ thuật trong mố đổ toàn khối để gia cường ổn định đất sau mố và đồng thời giảm áp lực ngang của đất sau mố lên mố hình 1.4:

Hình 1.2: Cấu tạo 1 loại mố dạng tường của Armtec Limited

Hình 1.3: Mặt cắt của mố dạng tường của Armtec Limited

Hình 1.4: Dùng lưới địa kĩ thuật gia cường sau mố

Dùng neo trong đất để giảm áp lực ngang của đất sau mố tác dụng lên kết cấu mố và tăng độ ổn định tổng thể của mố hình 1.5 (dùng neo trong đất cho mố cầu đường sắt của tuyến Edinburgh/Carlisle của hãng Cintec International Ltd):

Trên đây là 1 vài áp dụng kĩ thuật nhằm cải tiến những kết cấu mố cầu trên thế giới

và đang được áp dụng rộng rãi trên 1 số nước

1.8 KẾT CẤU MỐ ĐANG SỬ DỤNG Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

1.8.1 Các loại kết cấu mố đang sử dụng

Kết cấu mố bê tông gạch đá hầu như rất ít, hiện nay không còn áp dụng nữa mà chỉ tồn tại do số cầu này được xây dựng trước giải phóng

Hình 1.5: Neo trong đất cho mố cầu 325 Abington

Hình 1.6: Mố cầu Bông được làm bằng bê tông và gạch đá

Kết cấu mố đổ toàn khối bằng BTCT, đổ toàn khối hình chữ U với tường cánh dọc, tường cánh xiên Đây là dạng mố đang được áp dụng rộng rãi trong thiết kế và chiến tỉ trọng rất lớn trong các cầu của thành phố:

Trong vài năm gần đây do sự đòi hỏi của phát triển giao thông nên 1 số cầu vượt đã được xây dựng đồng thời kết hợp với việc áp dụng tường chắn có cốt của VSL nên một số mố cầu không dùng tường cánh (tường cánh rất ngắn): các cầu trên tuyến đường Xuyên Á: cầu An Sương, cầu vượt Sóng Thần, cầu vượt Quang Trung cầu Ông Lãnh

Hình 1.7: Mố cầu Bùi Hữu Nghĩa làm bằng BTCT có kết cấu được

kéo dài tăng ổn định tổng thể của mố

Hình 1.8: Mố cầu Nguyễn Hữu Cảnh bằng BTCT hình chữ U, tường cánh dọc (ảnh chụp ngày 19 – 7 – 2003)

1.8.2 Đánh giá tính hiệu quả của các loại kết cấu mố đang sử dụng

Hầu hết các mố cầu trong Thành phố Hồ Chí Minh được xây dựng trên địa chất rất yếu, sức chịu tải của đất nền rất nhỏ, độ ổn định tổng thể của mố cầu kém (khả năng bị trượt theo phương dọc và ngang lớn), hiện tượng sạt lở, xói ngầm luôn đe dọa các móng công trình chẳng hạn như hiện tượng trượt của mố cầu An Nghĩa, sạt lở ở mố cầu Kêng Ngang số 2 , các mố cầu đều có kích thước rất lớn mới có thể đáp ứng được yêu cầu kĩ thuật Tuy nhiên,

Hình 1.9: Mố cầu vượt Quang Trung dùng kết hợp tường chắn có cốt của VSL (ảnh chụp ngày 19 – 7 – 2003)

Hình 1.10: Mố cầu vượt An Sương dùng kết hợp tường chắn có cốt của VSL (ảnh chụp ngày 19 – 7 – 2003)

bên cạnh đó cũng còn 1 số tồn tại hiện nay liên quan tới kết cấu móng mố cầu mà chúng ta cũng phải cần xem xét:

Các mố cầu có kích thước lớn dẫn tới việc nâng cao giá thành của công trình trong quá trình xây dựng và khai thác, khó khăn cho công tác sửa chữa khi có nhu cầu đặt ra, tính thẩm mĩ kém nhất là đối với những cầu trên cạn và trong thành phố

Hầu hết toàn bộ đường đầu cầu đều bị lún làm sự chuyển tiếp giữa đường và cầu mất đi tính êm thuận cũng là 1 nguyên nhân gây ra hư hỏng các bộ phận của cầu (hình 1.11)

Sự ổn định tổng thể của mố cầu và đất sau mố chưa cao, hiện nay vẫn còn 1 vài trường hợp bị mất ổn định tổng thể gây ra hậu quả rất lớn

Số lượng cọc trong mố nhiều và thường sử dụng các hàng cọc xiên để tăng khả năng chịu lực ngang cho kết cấu mố và rất bất lợi cho công tác thi công mố cầu trong Thành Phố

1.9 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

1.9.1 Tính cấp thiết của đề tài

Những năm gần đây, tốc độ đầu tư và xây dựng cơ sở hạ tầng của nước ta đang diễn

ra rất nhanh Số vấn đầu tư theo số liệu thống kê chiếm khoảng 40 – 45% ngân sách của nhà nước Điều đó nói lên sự quan tâm của nhà nước đối với việc xây dựng cơ bản, đồng thời đề ra trách nhiệm nặng nề đối với những người làm công tác thiết kế nói riêng và thi công xây dựng công trình nói chung nhất là đối với xây dựng các công trình cầu đường là một bộ phận mà lượng vốn đầu tư xây dựng chiếm tỉ trọng

Đồng thời với những tồn tại của mố cầu trong thời gian qua đã đặt ra cho chúng ta 1

câu hỏi lớn là làm sao giải quyết những vướn mắt còn tồn tại Với đề tài “Nghiên Cứu Giải Pháp Cấu Tạo Và Tính Toán Kết Cấu Mố Dạng Tường Cho Các Công Trình Cầu Ở Thành

Hình 1.11: Hiện tượng lún ở mố cầu vượt Lê Thánh Tôn

(ảnh chụp ngày 19 – 7 – 2003) Lún ở đầu cầu sau khi đã thi công

bù lún bằng lớn BTN

Phố Hồ Chí Minh” bằng cách sử dụng neo trong đất cho giải pháp thiết kế sẽ góp 1 phần nào

giải quyết những vấn đề này

1.9.2 Phạm vi nghiên cứu của đề tài

Đề tài nghiên cứu ứng dụng neo trong đất trong việc chọn giải pháp thiết kế mố cầu cho các cầu có chiều cao đất đắp lớn trong khu vực Thành phố mà chủ yếu là tập trung vào hệ thồng các cầu vượt, với các thông số thiết kế được chọn để thực hiện trong đề tài này như sau:

Chiều cao đất đắp trước mố: h ≤ 6m, các chiều cao đất đắp thiết kế:h = 4 ÷ 6m Loại đất đắp: cát

Kết cấu nhịp: dùng cho loại có kết cấu nhịp giản đơn: I 24.54m, I 33.00m

Khổ cầu: K7 + 2x1,5m và K9 + 2x1,5m

Kết cấu móng: dùng móng cọc BTCT có thể là cọc đúc sẵn hoặc là cọc khoan nhồi, loại cọc dựa trên sức chịu tải của cọc và bảo đảm an toàn cho công trình

Địa chất công trình : lấy 1 địa chất của khu vực (được lấy ra từ các thí nghiệm) Tải trọng thiết kế H30 và kiểm tra với tải trọng XB80

Tiêu chuẩn thiết kế: TCVN 79

Phương pháp giải quyết bài toán:

Nguyên cứu về nguyên lí cấu tạo, tính toán, biện pháp thi công của neo trong đất dựa trên những nghiên cứu của nước ngoài nhằm mục đích áp dụng cho điều kiện TP.HCM

Thiết kế các chi tiết, kích thước định hình kết cấu mố với các chiều cao đất đắp đã nêu bằng cách kết hợp với neo trong đất Kích thước tiết diện được tính toán dựa trên cơ sở một số nguyên cứu về cấu tạo và kết cấu của nước ngoài

1.10 KẾT LUẬN

Các kết cấu mố hiện đang sử dụng chỉ mới dừng lại đáp ứng yêu cầu về khả năng chịu lực, chưa xét tới kinh tế cũng như thẩm mĩ nhất là cầu trong Thành Phố: kích thước lớn, số lượng cọc trong mố nhiều

Với những dạng kết cấu mố hiện nay vẫn còn một số bất ổn: hiện tượng lún giữa đường và cầu, sự ổn định tổng thể

Ứng dụng neo trong đất để thiết kế mố cầu là 1 giải pháp mới ở Việt Nam, với neo trong đất khả năng chịu áp lực ngang của kết cấu mố sẽ tăng lên khi đó số lượng cọc trong mố sẽ giảm đặc biệt sẽ không sử dụng cọc xiên trong mố, các kích thước tiết diện của mố cũng giảm, thời gian thi công cũng giảm xuống, hiệu quả kinh tế của mố chắc chắn sẽ nâng cao

Khi hoàn thành luận văn này chúng tôi xin đề xuất cấu tạo 1 số thiết kế kết cấu mố có sử dụng công nghệ neo trong đất để tăng khả năng chịu lực ngang cho kết cấu mố, đây sẽ là cơ sở tham khảo bổ ích cho những kĩ sư thiết kế khi áp dụng công nghệ neo trong đất trong thiết kế mố cầu

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU NEO TRONG ĐẤT VÀ HỆ THỐNG NEO TRONG ĐẤT

2.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NEO TRONG ĐẤT

Từ chiếc neo trong đất đầu tiên ở Cheurfas Dam, Algeria, 1934 đã đánh dấu và mở ra thời kì phát triển của kỹ thuật neo trong đất và đều là thanh neo dự ứng lực (DƯL) Neo trong đất làm việc dựa trên 1 phần bị neo chặt trong đất do sự dính bám giữa bầu neo với đất

Neo trong đất bắt đầu được áp dụng trong tại châu Âu (Đức và Pháp) sau năm 1950, mặc dù cọc chịu kéo đã được dùng tại Texas và Ấn Độ để chống sự trượt mái đất trong thời gian này Việc khoan dẫn và lắp đặt trong đất rất khó khăn và phức tạp hơn so với trường hợp trong đá nhất là với đất rời bởi vì vách lỗ khoan rất dễ bị hư Đức là nước đầu tiên tiến hành nghiên cứu áp dụng kỹ thuật neo trong đất

Kỹ thuật neo trong đất của Anh cũng bắt đầu phát triển vào những năm 1960 chịu sự ảnh hưởng của Đức, Pháp và đã đạt được những thành tựu tiến bộ đó là việc tăng đường kính lỗ khoan lên đến 305mm

Australia được coi là nước sử dụng neo trong đất táo bạo nhất, về khả năng chịu lực của neo, trong khi áp dụng thiết kế cho 1 đập họ đã sử dụng những neo có tải trọng làm việc 12000KN, dài 120m toàn bộ được vệ chống ăn mòn bằng 1 kỹ thuật hiện đại (Cavill 1997)

Kỹ thuật dùng neo trong đất thực sự phát triển mạnh trên thế giới từ đầu 1970 và

1980 (Littlejohn 1970, Ostermayer 1974, Barley 1987) Tải trọng khai thác của neo sẽ thay đổi tùy theo loại đất và kỹ thuật lắp đặt

¾ Đất sỏi sạn: tải trọng khai thác của neo có thể đạt tới 800KN với kỹ thuật dùng vữa phụt

¾ Đất cát: tải trọng khai thác của neo có thể đạt tới 500KN với kỹ thuật vữa đầm lèn

¾ Đất sét cứng đến rất cứng: tải trọng khai thác của neo có thể đạt tới 600KN với kỹ thuật bơm vữa sau hoặc dùng khoan dẫn

Tuy nhiên, bên cạnh những thuận lợi của việc áp dụng neo trong đất thì 1 vấn đề cũng cần xem xét đó là việc áp dụng hệ số an toàn như thế nào cho neo Đồng thời khi áp dụng cho đất yếu thì tải trọng khai thác của neo rất thấp do vậy cần phải xem xét trước khi áp dụng

Trong những năm gần đây, neo trong đất đã được sử dụng rất rộng rãi trong ngành giao thông và được áp dụng cho 1 số lãnh vực như: ổn định mái dốc, tường chắn có cốt, mố cầu, neo giữ vỏ hầm, neo giữ vách hố móng, gia cường và đồng thời cũng dùng gia cường, sữa chữa cho các công trình đập, cầu và các công trình giao thông khác Neo trong đất thường sử dụng có các loại sau: thanh thép cường độ cao (Bar Tendon), các sợi thép dự ứng lực (Strand Tendon), các thanh polymer (Fiber –Reinforced Polymer)

2.1.1 Neo dạng sợi dự ứng lực

Các sợi thép DƯL được xoắn lại với nhau thành tao hình 2.1, hình 2.2, bề mặt của chúng sẽ trở nên sần sùi làm cho lực dính xung quanh giữa vữa và tao thép được tăng lên từ 1 đến 2MPa với khoảng cách giữa các tao >5mm (Barley, 1996)