Thạc Sĩ Nghiên cứu khoảng cách bố trí hợp lý của neo trong đất cho hệ thống tường chắn

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
​

Neo trong đất cĩ nhiều ứng dụng trong xây dựng làm kết cấu tạm phục vụ thi cơng
hoặc tham gia vào kết cấu chịu lực cuối cùng nhằm ổn định hố đào, ổn định mái
dốc, ổn định kết cấu chống lật, ổn định kết cấu chống lực đẩy nổi. Đề tài giới thiệu
tổng quan về neo trong đất và hệ thống tường chắn cĩ sử dụng neo trong đất để giữ
ổn định hố đào và nghiên cứu ảnh hưởng của khoảng cách bố trí neo đến nội lực và
chuyển vị trong tường.
Hố đào được giữ ổn định bằng tường neo cọc đất-xi măng trộn sâu tại dự án Lake
Parkway, Milwaukee, Wi, US được dùng để phân tích tính tốn. Sau khi nghiên cứu
lý thuyết về neo trong đất và hệ thống tường neo, tường neo của hố đào dự án Lake
Parkway được mơ hình tính tốn, phân tích bằng chương trình phần tử hữu hạn
Plaxis 8.2
Kết quả phân tích cho thấy nếu bố trí khoảng cách neo hợp lý sẽ giảm mơ men uốn
lớn nhất và chuyển vị ngang lớn nhất trong tường dùng để tính tốn thiết kế kết cấu
đi rất nhiều. Khi khoảng cách hai neo quá xa hoặc quá gần đều làm tăng mơ men
uốn và chuyển vị ngang của tường. Ảnh hưởng của lực neo đến nội lực và chuyển vị
của tường cũng xét đến trong đề tài. Lực neo lớn sẽ gây mơ men uốn lớn trong
tường, nhưng chuyển vị ngang sẽ giảm. Ngược lại, lực neo nhỏ sẽ gây mơ men uốn
nhỏ trong tường, nhưng chuyển vị ngang lớn. Kết luận rút ra từ nghiên cứu là khi
tính tốn hệ thống tường neo cần tối ưu hố khoảng cách bố trí neo và lực neo nhằm
giảm giá trị mơ men uốn và chuyển vị ngang của tường, làm tiết kiệm vật liệu và hạ
giá thành xây dựng.

ABSTRACT
​

Ground anchor has many applications in construction field. It can be used for
temporary supports or permanent anchored systems, such as: retaining wall
stabilization, slope and landslide stabilization, lift-up resistance for structure under
the ground water level. This thesis presents the ground anchor, anchored wall
systems and studies the effect of ground anchor spacing to wall bending moment
and horizontal displacement.
The deep excavation supported by anchored deep mixing wall, namely Lake
Parkway project, Milwaukee, Wi, US is used to analysis. After an extensive
literature review on anchors and anchored retaining wall, the excavation of Lake
Parkway project is described, modeled and analyzed by finite element method
program Plaxis 8.2.
The numerical analysis results show that the wall bending moment and horizontal
displacement will reduce if the reasonable anchor spacing is selected. When the
anchor spacing is too large or too small, the wall bending moment and horizontal
displacement will be large. Anchor force effects to wall bending moment and
horizontal displacement was also performed in this thesis. The large anchor force
will result the large wall bending moment and the small horizontal displacement.
Otherwise, the small anchor force will result the small wall bending moment and
the large horizontal displacement. Base on the results of this study, it can be
concluded that the designers should optimize the anchor spacing and anchor force to
get the minimum wall bending moment and horizontal displacement to save the
wall material and to achieve the cost-effective project.

MỤC LỤC
​

Trang
LỜI CẢM ƠN i
TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ . ii
ABSTRACT . iii
MỤC LỤC . iv
DANH MỤC HÌNH ẢNH . vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU xi
MỞ ĐẦU 1
1. Giới thiệu 1
2. Phạm vi nghiên cứu và giới hạn của đề tài 1
3. Tổ chức đề tài nghiên cứu 2
CHƯƠNG 1 3
NEO TRONG ĐẤT VÀ CÁC HỆ THỐNG TƯỜNG NEO 3
1.1. Neo trong đất (Ground Anchor) 3
1.1.1. Lịch sử phát triển của neo trong đất . 3
1.1.2. Phân loại neo trong đất 4
1.1.2.1. Tổng quan . 4
1.1.2.2. Neo tạo lực kéo . 5
1.1.2.3. Neo tạo lực nén tập trung 7
1.1.2.4. Neo tạo lực nén phân bố 8
1.1.3. Cấu tạo của neo trong đất . 9
1.1.3.1. Thanh thép và bĩ cáp 9
1.1.3.2. Cử định vị và miếng định tâm 10
1.1.3.3. Vữa epoxy lấp đầy khoảng trống các tao cáp 11
1.1.3.4. Vữa ximăng 11
1.1.4. Ứng dụng của neo trong đất 12
1.1.4.1. Neo ổn định tường chắn đất khi thi cơng hố đào .12
1.1.4.2. Ổn định tường chắn khi thi cơng đường đào .14
1.1.4.3. Ổn định và chống sạt lở mái dốc 15
v
1.1.4.4. Ổn định kết cấu 15
1.2. Các hệ thống tường neo 17
1.2.1. Tổng quan .17
1.2.2. Tường cọc chống đứng và ván lát ngang .19
1.2.3. Tường neo cọc ván thép 21
1.2.4. Tường cọc bê tơng đổ tại chổ 22
1.2.5. Tường cọc đất-xi măng trộn sâu 24
1.2.6. Tường cừ bê tơng cốt thép trong đất 25
1.3. Kết luận chương 1 .26
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN TƯỜNG NEO 28
2.1. Áp lực đất 28
2.1.1. Tổng quát 28
2.1.2. Áp lực đất chủ động và bị động 28
2.1.2.1. Lý thuyết Rankine 28
2.1.2.2. Lý thuyết Coulomb 33
2.1.3. Áp lực đất ở trạng thái nghỉ .34
2.1.4. Ảnh hưởng chuyển vị của tường đến áp lực đất .34
2.2. Thiết kế tường neo 38
2.2.1. Tính tốn áp lực đất 38
2.2.1.1. Tổng quan 38
2.2.1.2. Biểu đồ áp lực đất biểu kiến của Terzaghi và Peck .39
2.2.1.3. Biểu đồ áp lực đất biểu kiến đề xuất cho đất cát .40
2.2.1.4. Biểu đồ áp lực đất biểu kiến cho đất sét trạng thái nửa cứng đến
cứng .41
2.2.1.5. Biểu đồ áp lực đất biểu kiến cho đất sét trạng thái mềm đến trung
bình 42
2.2.1.6. Áp lực đất do tải trọng chất thêm 43
2.2.2. Thiết kế neo trong đất .43
2.2.2.1. Xác định vị trí mặt trượt giới hạn .43
2.2.2.2. Tính tốn tải trọng neo dựa vào biểu đồ áp lực đất biểu kiến 44
2.2.2.3. Thiết kế đoạn chiều dài khơng liên kết .46
2.2.2.4. Thiết kế đoạn chiều dài liên kết 46
vi
2.2.2.5. Xác định khoảng cách các neo 47
2.2.3. Các phương pháp tính tốn tường neo .49
2.2.3.1. Phương pháp RIGID 50
2.2.3.2. Phương pháp WINKLER .50
2.2.3.3. Phương pháp phần tử hữu hạn tuyến tính (LEFEM) và phương
pháp phần tử hữu hạn phi tuyến (NLFEM) .51
2.3. Phần mềm phần tử hữu hạn Plaxis 8.2 .55
2.3.1. Tổng quát 55
2.3.2. Các mơ hình đất trong phần mềm Plaxis 8.2. 56
2.4. Kết luận chương 2 .60
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU KHOẢNG CÁCH BỐ TRÍ HỢP LÝ CỦA NEO
TRONG ĐẤT 63
TRƯỜNG HỢP NGHIÊN CỨU: DỰA ÁN LAKE PARKWAY .63
3.1. Mơ tả dự án Lake Parkway 63
3.2. Mơ hình tính tốn bằng phần mềm PTHH Plaxis .63
3.2.1. Mơ hình bài tốn .63
3.2.2. So sánh trường hợp tường khơng bố trí neo và cĩ bố trí neo .70
3.2.2.1. Mơ hình bài tốn 70
3.2.2.2. Chuyển vị ngang của tường 71
3.2.2.3. Mơ men uốn trong tường 72
3.2.2.4. Mối quan hệ giữa ứng suất và biến dạng .74
3.2.3. Tìm khoảng cách bố trí hợp lý của neo 79
3.2.4. Khoảng cách bố trí hợp lý của neo khi lực neo thay đổi. .85
3.3. Kết luận chương 3 .91
KẾT LUẬN .92
1. Kết luận .92
2. Kiến nghị 93
TÀI LIỆU THAM KHẢO .94
PHỤ LỤC .98