Đề tài Hầm chui cho người đi bộ và đi xe đạp

NHAÄN XEÙT CUÛA HOÄI ÑOÀNG KHOA HOÏC NHAÄN XEÙT CUÛA GIAÙO VIEÂN HÖÔÙNG DAÃN LÔØI CAÛM ÔN Chuùng toâi xin chaân thaønh baøy toû loøng bieát ôn ñoái vôùi: Thaày höôùng daãn: Thaày Phạm Thái Thạnh, Thầy Lê Văn Phuùc ñaõ taän tình chæ daãn chuùng toâi trong suoát thôøi gian laøm ñeà taøi. Ban Giaùm Hieäu Tröôøng Ñaïi Hoïc Laïc Hoàng, Ban Laõnh Ñaïo vaø caùc Thaày Coâ trong Khoa Kyõ Thuaät Coâng Trình ñaõ hoã trôï vaø taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho chuùng toâi hoaøn thaønh ñeà taøi naøy. Caùc coâ chuù, anh chò trong Phoøng Quaûn Lyù Ñoâ Thò, Sở Giao Thông Công Chính Thaønh Phoá Bieân Hoøa ñaõ cung caáp cho chuùng toâi nhöõng soá lieäu caàn thieát ñeå hoaøn thaønh ñeà taøi. Cuoái cuøng chuùng toâi xin baøy toû loøng bieát ôn saâu saéc tôùi caùc thaày coâ Khoa Kyõ Thuaät Coâng Trình, boä moân Caàu Ñöôøng ñaõ truyeàn ñaït cho chuùng toâi nhöõng kieán thöùc quyù baùu trong thôøi gian qua ñeå laøm cô sôû cho chuùng toâi thöïc hieän ñeà taøi naøy. Xin chaân thaønh caûm ôn! LÔØI NOÙI ÑAÀU Trong giao thoâng hieän nay cuøng vôùi vieäc phaùt trieån ñi leân cuûa ñaát nöôùc thì maät ñoä giao thoâng taêng leân moät caùch nhanh choùng do ñoù tình hình tai naïn giao thoâng cuõng taêng leân moät caùch nhanh choùng. Theo thoáng keâ treân caû nöôùc hieän nay cöù moãi phuùt coù moät ngöôøi bò cheát vì tai naïn giao thoâng. Keát hôïp vôùi tình hình daân soá taêng nhanh nhö hieän nay thì giaûi quyeát tai naïn giao thoâng laø moät vaán ñeà nan giaûi, moät vaán naïn caàn ñöôïc giaûi quyeát. Trong tai naïn giao thoâng thì ña phaàn laø do ngöôøi ñi boä vaø ngöôøi ñi xe ñaïp, xe maùy gaây neân taïi nhöõng vò trí ngaõ tö, vò trí coù tröôøng hoïc, caùc ñöôøng cao toác giao nhau vôùi ñöôøng reõ nhaùnh. Nhaèm muïc ñích goùp phaàn giaûm vieäc caûn trôû vieäc löu thoâng cuûa caùc doøng xe trong ñoâ thò, thaønh phoá vaø ñaëc bieät laø giaûm bôùt tai naïn giao thoâng taïi caùc vò trí giao nhau do ngöôøi ñi boä vaø xe ñaïp gaây neân chuùng toâi choïn ñeà taøi: “HAÀM CHUI CHO NGÖÔØI ÑI BOÄ VAØ ÑI XE ÑAÏP”.Trong ñeà taøi naøy chuùng toâi ñaõ trình baøy moät caùch coâ ñoïng nhaát veà tình hình nghieân cöùu vaø aùp duïng haàm chui trong giao thoâng ôû nöôùc ta vaø ôû ngoaøi nöôùc, moät soá phöông phaùp thi coâng vaø toå chöùc caùc boä phaän beân trong haàm thoâng qua caùc taøi lieäu maø chuùng toâi tham khaûo ñöôïc. Cuõng nhö ñöa ra so saùnh veà vieäc söû duïng haàm chui vaø caàu vöôït, kieán nghò veà hình thöùc haàm chui taïi Ngaõ Ba Vöôøn Mít, Phöôøng Taân Tieán, TP. Bieân Hoøa. Moät trong nhöõng vò trí coù tình hình giao thoâng phöùc taïp ôû Bieân Hoøa hieän nay. Vôùi taát caû söï coá gaéng cuûa chuùng toâi ñeå thöïc hieän ñeà taøi nay nhöng trong thôøi gian ngaén vaø söï hieåu bieát coøn coù haïn vì vaäy seõ khoâng traùnh khoûi söï thieáu soùt, chuùng toâi raát mong söï chæ baûo vaø ñoùng goùp yù kieán cuûa quyù thaày coâ vaø caùc baïn. MUÏC LUÏC Chöông Môû Ñaàu: NHÖÕNG VAÁN ÑEÀ CHUNG 6 I. LYÙ CHO CHOÏN ÑEÀ TAØI 7 II. MUÏC ÑÍCH NGHIEÂN CÖÙU 8 III. ÑOÁI TÖÔÏNG NGHIEÂN CÖÙU 9 IV. NHIEÄM VUÏ NGHIEÂN CÖÙU 9 V. PHÖÔNG PHAÙP NGHIEÂN CÖÙU 10 VI. ÑOÄ TIN CAÄY CUÛA ÑEÀ TAØI 10 VII. YÙ NGHÓA CUÛA ÑEÀ TAØI 11 VIII. KEÁT CAÁU CUÛA ÑEÀ TAØI 13 Chöông I: SÔ LÖÔÏC VEÀ LÒCH SÖÛ HAÀM VAØ MOÄT SOÁ HÌNH AÛNH VEÀ HAÀM ÔÛ NÖÔÙC TA 12 Chöông II: CÔ SÔÛ LYÙ THUYEÁT CUÛA ÑEÀ TAØI 18 ÑÖÔØNG NGAÀM BOÄ HAØNH 22 Lónh vöïc öùng duïng 22 Caùc ñöôøng ngaàm boä haønh trong caùc ñoâ thò ñöôïc xaây döïng 24 Maët baèng vaø traéc doïc 25 Loái vaøo vaø loái ra cuûa ñöôøng haàm 25 Maët caét ngang 27 KHAÛO SAÙT KYÕ THUAÄT PHUÏC VUÏ THIEÁT KEÁ VAØ XAÂY DÖÏNG COÂNG TRÌNH HAÀM 30 Vai troø cuûa ñòa kyõ thuaät trong xaây döïng 30 Caùc phöông phaùp vaø giai ñoaïn khaûo saùt 33 Khaûo saùt ñòa hình coâng trình 36 PHÖÔNG PHAÙP THI COÂNG NGAÀM 38 Thi coâng baèng phöông phaùp loä thieân 38 Thi coâng baèng phöông phaùp ñaøo kín 38 TAÛI TROÏNG TAÙC DUÏNG LEÂN KEÁT CAÁU HAÀM 39 Caùc nguyeân taéc chung 39 Taûi troïng chuû ñoäng thöôøng xuyeân 41 Löïc khaùng ñaøn hoài cuûa ñaát 45 Caùc daïng taûi troïng khaùc 49 Tính toaùn keát caáu haàm baèng phöông phaùp phaàn töû höõu haïn 53 5.1 Khaùi quaùt veà phöông phaùp phaàn töû höõu haïn 54 5.2 Trình töï tính toaùn 55 5.2.1 Rôøi raïc hoùa vuøng tính toaùn 55 5.2.2 Choïn haïn tieáp caän 55 5.2.3 Xaùc ñònh caùc tính chaát cuûa phaàn töû 55 5.2.4 Gheùp noái phaàn töû 55 5.2.5 Giaûi heä phöông trình 56 5.2.6 Caùc tính toaùn phuï 56 5.2.7 Nhöõng quan heä cô baûn cuûa phaàn töû höõu haïn 56 5.2.8 Xaùc ñònh tính chaát cuûa phaàn töû 59 5.3 Söï khaùi quaùt cuûa quan heä ñoái vôùi caùc phaàn töû 60 5.4 Nguyeân taéc tính coâng trình trong ñieàu kieän nöùt neû 60 5.5 Caùc ñieàu kieän bieân tính toaùn baèng PTHH 62 VAÄT LIEÄU CHO KEÁT CAÁU HAÀM 62 THOÂNG GIOÙ BEÂN TRONG HAÀM 64 Thoâng gioù töï nhieân 66 Thoâng gioù nhaân taïo 67 PHOØNG VAØ THOAÙT NÖÔÙC TRONG HAÀM 69 Caùc bieän phaùp phoøng nöôùc 69 Thieát bò thoaùt nöôùc 69 CHIEÁU SAÙNG BEÂN TRONG HAÀM 70 AÛNH HÖÔØNG TÔÙI MOÂI TRÖÔØNG 72 SO SAÙNH HAÀM ÑI BOÄ VAØ VAÀU VÖÔÏT ÑI BOÄ 74 Chöông III: KEÁT QUAÛ ÑEÀ TAØI 76 TOÅNG QUAN VEÀ VÒ TRÍ ÑAËT HAÀM CHUI 77 Vò trí ñöôïc chuïp töø veä tinh vaø baûn ñoà Bieân Hoøa 78 Tình giao thoâng 79 KIEÁN NGHÒ VEÀ HÌNH THÖÙC HAÀM CHUI CHO NGÖÔØI ÑI BOÄ 81 Löïa choïn chieàu saâu ñaët haàm vaø chieàu daøy voû haàm 84 Giaûi quyeát caùc baøi toaùn sau 84 Tính toaùn 85 3.1 Baøi toaùn 1 86 3.2 Baøi toaùn 2 87 3.3 Baøi toaùn 3 88 4. Keát luaän 89 TÍNH TOAÙN PHÖÔNG AÙN XAÂY DÖÏNG VAØ DÖÏ TOAÙN COÂNG TRÌNH 90 Phöông aùn thi coâng 90 Döï toaùn coâng trình 92 Chöông IV: KEÁT LUAÄN VAØ KIEÁN NGHÒ 93 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 94 CHÖÔNG MÔÛ ÑAÀU NHÖÕNG VAÁN ÑEÀ CHUNG LYÙ DO CHOÏN ÑEÀ TAØI Theo döï baùo ñeán 2020 (85%-95%) daân soá haønh tinh seõ soáng trong thaønh phoá. Hieän nay treân theá giôùi coù hôn 300 thaønh phoá coù soá daân töø 250 ngaøn ñeán 1 trieäu ngöôøi, hôn 100 thaønh phoá coù soá daân töø 1 ñeán 10 trieäu ngöôøi. Trong nhöõng thaønh phoá ñoù giao thoâng luoân laø vaán ñeà phöùc taïp vaø nan giaûi. Ñaëc bieät laø vaán ñeà keït xe ôû caùc vò trí nhaïy caûm nhö: ngaõ tö, tröôøng hoïc, choã giao vôùi caùc trung taâm mua saém… Khoái löôïng xaây döïng nhaø ôû vaø coâng trình coâng coäng taêng, söï lieân tuïc phaùt trieån maïng löôùi giao thoâng ñöôøng boä, söï hình thaønh caùc coâng trình vaø cuïm coâng trình coâng nghieäp môùi, caùc xí nghieäp coâng nghieäp… ñang yeâu caàu ñoâ thò daønh rieâng cho nhöõng khu ñaát lôùn. Nhöõng khu ñaát ñoù, ñaëc bieät laø taïi nhöõng khu vöïc trung taâm ñoâ thò, ngaøy caøng khan hieám. Trong ñoù, taïi caùc ñoâ thò lôùn ngaøy caøng thieáu dieän tích ñaát ñeå xaây döïng caùc boàn hoa, coâng vieân, caùc khu vöïc ñi boä, daïo chôi, saân theå thao…. Vì vaäy, caàn thieát phaûi taêng maät ñoä xaây döïng, taïo laäp coát cao ñoä nhaân taïo môùi, söû duïng caùc giaûi phaùp khoâng gian ñoâ thò. Caùc ñoâ thò hieän taïi ñöôïc môû roäng theo maët baèng vaø maët ñöùng baèng caùch khai thaùc khoâng gian treân maët ñaát vaø khoâng gian ngaàm. Phaân luoàng theo chieàu ñöùng cho pheùp phaân luoàng phöông tieân giao thoâng vaø ngöôøi ñi boä, giao thoâng noäi haït vaø quaù caûnh, toác ñoä cao vaø bình thöôøng. Trong ñoù coù theå coù caùc phöông aùn boá trí tuyeán giao thoâng vaø ñöôøng boä khaùc nhau: ôû möùc maët ñaát, treân maët ñaát vaø döôùi maët ñaát. Giaûi quyeát hôïp lyù caùc vaán ñeà giao thoâng ñöôøng phoá cho pheùp khai thaùc toång theå vaø taän duïng khoâng gian ngaàm, nghóa laø boá trí caùc coâng trình vaø cuïm coâng trình khaùc nhau döôùi ñaát phuïc vuï caùc phöông tieän giao thoâng vaø laép ñaët caùc thieát bò kyõ thuaät. MUÏC ÑÍCH NGHIEÂN CÖÙU Caùc ñöôøng ngaàm giao thoâng trong caùc ñoâ thò ñöôïc xaây döïng ñeå nhaèm muïc ñích: - Phaân nhaùnh ñi laïi ôû caùc möùc khaùc nhau taïi caùc nuùt giao thoâng hoaëc taïi caùc phaân nhaùnh cuûa tuyeán ñöôøng chính. - Taêng hoaëc phaân ñeàu khaû naêng thoâng thoaùt cuûa moät soá ñoaïn tuyeán chính. - Taêng cöôøng caáu truùc quy hoaïch maïng löôùi tuyeán phoá vaø kieán truùc ñoâ thò. - Giaûi phoùng caùc coâng trình coù tính chaát phuï trôï khoûi maët ñaát. - Söû duïng ñaát ñoâ thò hôïp lyù cho vieäc xaây döïng nhaø ôû, taïo ra caùc coâng vieân, boàn hoa, saân vaän ñoäng, khu vöïc caây xanh, caùc vuøng “khoâng coù oâ toâ”. - Taêng cöôøng veä sinh moâi tröôøng ñoâ thò. - Baûo veä caùc töôïng ñaøi kieán truùc. - Boá trí hieäu quaû caùc cuïm thieát bò kyõ thuaät. - Trong tröôøng hôïp caàn thieát söû duïng coâng trình ngaàm cho muïc ñích chieán tranh veä quoác. Ngoaøi ra coøn giaûi quyeát ñöôïc vaán ñeà giao thoâng: - Ñaûm baûo ñöôïc söï ñi laïi lieân tuïc vaø toác ñoä cao cuûa caùc phöông tieän giao thoâng. - Phaân luoàng tuyeán giao thoâng vaø tuyeán ñi boä. - Taïo neân ñöôïc caùc nuùt giao thoâng thuaän tieän. - Taêng cöôøng chaát löôïng dòch vuï vaän chuyeån. Caùc ñöôøng ngaàm cho ngöôøi boä haønh baûo veä cho ngöôøi ñi boä traùnh taùc ñoäng cuûa khí thaûi cuõng nhö nhöõng ñieàu kieän khoâng thuaän lôïi cuûa thôøi tieát. Caùc ñöôøng ngaàm boä haønh khoâng laøm chaät phaàn ñöôøng xe chaïy, quan heä giöõa coâng trình noåi vaø ngaàm ñöôïc thöïc hieän nheï nhaøng hôn. Beân caïnh ñoù, khi xaây döïng coâng trình ñöôøng ngaàm boä haønh caàn phaûi thöïc hieän khoái löôïng lôùn coâng taùc ñaát vaø xaây döïng laïi maïng kyõ thuaät ngaàm. ÑOÁI TÖÔÏNG NGHIEÂN CÖÙU Haàm laø phöông tieän coù hieäu quaû môû roäng khaû naêng vaïch caùc tuyeán ñöôøng giao thoâng trong nhöõng ñieàu kieän khoù khaên, chuùng ñöôïc söû duïng ñeå vöôït qua caùc chöôùng ngaïi. Trong xaây döïng ñoâ thò hieän nay, ñaëc bieät laø ôû caùc thaønh phoá lôùn, ngoaøi vieäc ñeå boá trí caùc heä thoáng kyõ thuaät, caáp thoaùt nöôùc, heä thoáng kyõ thuaät gara ñeå phuïc vuï daân sinh, haàm coøn coù vai troø ñaëc bieät ñeå khaéc phuïc caùc hieän töôïng quaù taûi, uøn taéc vaø naâng cao chaát löôïng giao thoâng vaø ñöôøng phoá cuõng nhö baûo veä moâi tröôøng. Treân ñöôøng giao thoâng bao goàm caùc loaïi haàm: - Haàm ñöôøng saét. - Haàm ñöôøng boä. - Haàm xe ñieän ngaàm. - Haàm ñöôøng oâtoâ. - Haàm ñöôøng thuyû… Ngoaøi ra trong caùc lónh vöïc khaùc haàm vaãn ñöôïc thöôøng xuyeân söû duïng nhö: - Haàm thuyû lôïi(haàm trong caùc traïm thuyû ñieän vaø tích ñieän; haàm thuyû noâng; haàm ñöôøng thuyû). - Haàm trong caùc khu chung cö(haàm duøng caáp hôi; caáp nhieät vaø caùc heä thoáng naêng löôïng khaùc). - Haàm trong coâng nghieäp moû…v.v Trong caùc naêm gaàn ñaây, taïi caùc ñoâ thò lôùn, ngöôøi ta xaây döïng caùc möùc ñöôøng boä haønh ngaàm caû rieâng bieät, caû keát hôïp vôùi toå hôïp nhieàu ngaàm ña naêng. Chuùng ñöôïc boá trí ôû nhöõng nuùt giao thoâng lôùn, caùc toøa thò chính, caùc trung taâm thöông maïi…. NHIEÄM VUÏ CUÛA NGHIEÂN CÖÙU Nhieäm vuï chính cuûa nghieân cöùu naøy laø: Phaân tích söï thuaän lôïi giöõa haàm chui vaø caàu vöôït. Nghieân cöùu taøi lieäu lieân quan tôùi haàm chui trong vaø ngoaøi nöôùc. Nhöõng cô sôû lyù thuyeát cuûa ñeà taøi. Ñöa ra kieán nghò veà hình thöùc haàm taïi vò trí cuï theå. PHÖÔNG PHAÙP NGHIEÂN CÖÙU - Thu thaäp taøi lieäu, tieâu chuaån, vaên baûn veà haàm chui. Nhöõng cô sôû lyù thuyeát cuûa ñeà taøi. - Tieán haønh khaûo saùt caùc soá lieäu thöïc teá taïi vò trí ñaët haàm chui. - Söû duïng caùc phöông phaùp nghieân cöùu lyù thuyeát nhö: phaân tích, toång hôïp lyù thuyeát, phaân loaïi vaø heä thoáng hoùa lyù thuyeát… - Duøng caùc chöông trình phuïc vuï cho coâng taùc thieát keá vaø tính toaùn trong xaây döïng nhö: AUTOCAD, SAP, 3DSMAX .v.v. ñeå thieát keá vaø tính toaùn. ÑOÄ TIN CAÄY CUÛA ÑEÀ TAØI Hieän nay, haàm chui cuõng ñaõ ñöôïc söû duïng nhieàu trong giao thoâng treân theá giôùi. ÔÛ nöôùc ta cuõng coù moät soá nôi aùp duïng phöông phaùp haàm chui cho ngöôøi ñi boä vôùi nhöõng qui moâ lôùn, to vaø roäng. Tuy nhieân laïi khoâng ñöôïc nghieân cöùu moät caùch trieät ñeå neân ñöôïc ñaët taïi caùc vò trí chöa hôïp lyù, khoâng thuaän tieän trong giao thoâng neân chöa ñöôïc söû duïng trieät ñeå. Ví duï nhö: haàm chui Ngaõ Tö Sôû ñöôïc ñaàu tö xaây döïng raát khang trang vaø hieän ñaïi nhöng coù raát ít ngöôøi ñi boä tham gia coù chaêng cuõng chæ xuoáng ñeå tham quan hoaëc traùnh naéng. Hay treân ñöôøng Phaïm Huøng ôû Haø Noäi, moät tuyeán ñöôøng vaønh ñai coù tôùi 6 coâng trình haàm cho ngöôøi ñi boä nhöng khoâng moät coâng trình naøo ñöôïc duøng ñeán…v.v Vôùi nhöõng gì coù ñöôïc trong ñeà taøi naøy tuy quy moâ nghieân cöùu coøn nhoû so vôùi nhöõng coâng trình khaùc nhöng chuùng toâi thaáy raèng noù phuø hôïp vôùi tình hình phaùt trieån cuûa ñaát nöôùc hieän nay cuõng nhö trong töông lai. Ñaát nöôùc ngaøy caøng ñi leân thì maät ñoä löu löôïng xe taêng, daân soá ñoâng ñuùc vôùi tình traïng ñaát ñai trong ñoâ thò chaät heïp thì vieäc löïa choïn laøm nhöõng haàm chui cho ngöôøi ñi boä vaø xe ñaïp laø toái öu nhaát. YÙ NGHÓA CUÛA ÑEÀ TAØI Ñeà taøi naøy ñöôïc thöïc hieän khoâng nhöõng giaûi quyeát vaán ñeà taéc ñöôøng khi tham gia giao thoâng do ngöôøi ñi boä vaø xe ñaïp gaây neân taïi caùc vò trí ngaõ tö, ñöôøng cao toác giao vôùi caùc ñöôøng noäi thaønh.v.v. Ñaëc bieät laø caùc vò trí coång tröôøng caùc hoïc vaøo giôø tan tröôøng raát hoãn loaïn vaø aùch taét giao thoâng. Maø coøn ñoùng goùp theâm moät thaønh phaàn trong caùc coâng trình giao thoâng coâng coäng. Cuõng nhö ñoùng goùp theâm noäi dung giaûng daïy ñaøo taïo sinh vieân ngaønh Caàu Ñöôøng trong caùc tröôøng ñaïi hoïc . KEÁT CAÁU CUÛA ÑEÀ TAØI Goàm 3 chöông chính: Chöông I: SÔ LÖÔÏC VEÀ HAÀM NGAÀM VAØ MOÄT SOÁ HÌNH AÛNH VEÀ HAÀM ÑÖÔØNG BOÄ ÔÛ VIEÄT NAM Chöông II: CÔ SÔÛ LYÙ THUYEÁT CUÛA ÑEÀ TAØI Chöông III: KEÁT QUAÛ CUÛA ÑEÀ TAØI Chöông IV: KEÁT LUAÄN VAØ KIEÁN NGHÒ CHÖÔNG I SÔ LÖÔÏC VEÀ LÒCH SÖÛ HAÀM VAØ MOÄT SOÁ HÌNH AÛNH VEÀ HAÀM ÑÖÔØNG BOÄ ÔÛ NÖÔÙC TA (Haàm ñöôøng boä Ngaõ Tö Sôû – Haø Noäi) Seõ laø sai laàm khi cho raèng xaây döïng haàm laø moät ngaønh non treû so vôùi caùc ngaønh xaây döïng khaùc. Ñöôøng haàm ñaàu tieân ñöôïc xaây döïng laø ñöôøng haàm xaây xuyeân qua soâng Eupharates thuoäc thaønh phoá Babilon naêm 2150 tröôùc CN. Naêm 700 tröôùc coâng nguyeân, moät ñöôøng haàm daãn nöôùc ñaõ ñöôïc xaây döïng ôû ñaûo Samos ôû Hy Laïp coù chieàu daøi tôùi 1600 km. Ñöôøng haàm boä ñaàu tieân ñöôïc xaây döïng ôû Phaùp töø naêm 1679-1681 tröôùc khi xuaát hieän ñöôøng saét. Haàm ñöôøng boä daøi nhaát Phaùp (7118m) vaø roäng 22m, cao 14.4m ñöôïc xaây döïng ñeå noái haï löu soâng Rhone vôùi thaønh phoá Macxay. Töø khi xuaát hieän ñöôøng saét thì ñöôøng haàm ngaøy caøng phaùt trieån maïnh. Töø naêm 1896 ñeán 1906 ñaõ xaây döïng moät ñöôøng haàm ñöôøng saét daøi 19.728m noái Italia vôùi Thuïy Só. Töø naêm 1825÷1832 ôû Luaân Ñoân ñaõ xaây döïng moät ñöôøng haàm ñaàu tieân döôùi nöôùc daøi 450m. Naêm 1941 ôû Nhaät Baûn ñaõ xaây döïng moät ñöôøng haàm döôùi nöôùc taïi vònh Simonoseki vôùi chieàu daøi 6330m. Ñöôøng xe ñieän ngaàm ñaàu tieân ñöôïc xaây döïng ôû Anh naêm 1863. Hieän nay, ñöôøng xe ñieän ngaàm xuaát hieän haàu heát treân theá giôùi nhöng roäng nhaát vaø ñeïp nhaát laø ôû Matxcôva(Nga). Trong loøng thaønh phoá naøy hieän coù 12 tuyeán xe ñieän ngaàm vôùi gaàn 300 km vaø 192 ga, moãi ngaøy chuyeân chôû gaàn 8 trieäu khaùch. Khoâng gaây oàn vaø xaû khí ñoäc vì vaäy hieän nay laø moät loaïi hình vaän taûi lyù töôûng. ÔÛ Vieät Nam, ñöôøng ngaàm ñöôïc xaây döïng ñaàu tieân treân tuyeán ñöôøng saét Baéc Nam vaøo ñaàu theá kæ 20. Trong nhöõng naêm chieán tranh, söï nghieäp xaây döïng ñöôøng haàm cuûa nöôùc ta hình nhö khoâng phaùt trieån coù chaêng cuõng chæ laø nhöõng ñöôøng ngaàm ngaén ñeå laøm kho quaân trang, truù aån cho ngöôøi vaø kho quaân trang. Söï nghieäp phaùt trieån haàm chæ ñöôïc phaùt trieån maïnh trong voøng moät thaäp kyû trôû laïi ñaây. Thaùng 4 naêm 2003, chuùng ta khôûi coâng xaây döïng haàm ñöôøng boä ñi qua Ñeøo Ngang ruùt ngaén tuyeán ñöôøng Ñeøo Ngang töø 7km xuoáng coøn 2.5km trong ñoù ñoaïn ñöôøng haàm daøi 495m. Cuõng treân Quoác Loä 1, thaùng 6 naêm 2005 haàm ñöôøng boä Haûi Vaân coù chieàu daøi 6290m ñöôïc ñöa vaøo söû duïng ruùt ngaén töø 21km xuoáng coøn 12km, vaø thôøi gian qua ñeøo ñöôïc ruùt ngaén töø 80 phuùt coøn 20 phuùt vôùi ñoä an toaøn cao. Trong giao thoâng cho ngöôøi ñi boä hieän nay coù ñöôøng haàm cho ngöôøi ñi boä lôùn vaø roäng nhaát taïi Ngaõ Tö Sôû ñöôïc hoaøn thaønh trong naêm 2007. Trong thuûy ñieän ñöôøng haàm ñöôïc xem laø giaûi phaùp toái öu ñeå ñaûm baûo cho vieäc löïa choïn ñaäp daâng vaø nhaø maùy nhö: Hoøa Bình, Sôn La, A Vöông, Ñaïi Ninh, Baûn Veõ, Baéc Bình, Ñoàng Nai.vv.. Hình 1 : Toaøn caûnh haàm Hình 2: Ñöôøng xuoáng haàm Hình 3: Toaøn caûnh 3 cöûa phía ñoâng cuûa haàm Hình 4: Ñoaïn ñaàu baäc thang xuoáng haàm Hình 5: Ñoaïn cuoái cuûa ñöôøng xuoáng haàm Hình 6: Phía beân trong haàm Hình 7: Phía beân trong haàm Hình 8: Heä thoáng chieáu saùng trong haàm Hình 9: Heä thoáng baùn nöôùc vaø chôi game trong haàm CHÖÔNG II CÔ SÔÛ LYÙ THUYEÁT CUÛA ÑEÀ TAØI ÑÖÔØNG HAÀM BOÄ HAØNH Lónh vöïc öùng duïng Khi giaûi quyeát caùc vaán ñeà giao thoâng trong caùc ñoâ thò lôùn ngöôøi ta söû duïng caû caùc bieän phaùp traät töï hoùa giao thoâng boä haønh, taïo laäp nhöõng ñöôøng ñi boä rieâng, taùch khoûi caùc phöông tieän giao thoâng, thuaän lôïi vaø deã daøng cho ngöôøi ñi boä, ñaûm baûo söï lieân heä vôùi caùc trung taâm ñoâ thò lôùn. Khi toå chöùc heä thoáng ñöôøng boä haønh trong ñoâ thò taát yeáu xuaát hieän söï caàn thieát caét qua caùc ñöôøng truïc oâ toâ, ñöôøng saét vaø caùc ñöôøng giao thoâng. Maëc duø coù nhieàu bieän phaùp ñaûm baûo ñieàu kieän an toaøn trong tröôøng hôïp xaây döïng ñöôøng vöôït treân maët ñaát(ñeøn tín hieäu, ñöôøng keû, haøng raøo treân haønh lang, ñaûm baûo an toaøn chæ daãn roõ raøng v.v…), nhöng ñöôøng vöôït nhö vaäy khoâng theå ñaûm baûo an toaøn tuyeät ñoái cho ngöôøi qua ñöôøng. Ngoaøi ra, khi vöôït noái khoâng theå ñaûm baûo cho chuyeån ñoäng caùc phöông tieän giao thoâng lieân tuïc vaø coù toác ñoä cao treân ñöôøng truïc. Do ñoù, trong caùc ñoâ thò ngöôøi ta söû duïng roäng raõi ñöôøng vöôït boä haønh ngoaøi phoá daïng caàu vaø daïng ñöôøng ngaàm. Xaây döïng ñöôøng boä haønh ngoaøi phoá vöôït qua ñöôøng truïc oâ toâ seõ hôïp lyù vaø ñuùng ñaén trong tröôøng hôïp, neáu nhöõng ngöôøi ñi boä khoâng kòp vöôït qua ñöôøng sau thôøi gian coù tín hieäu ñeøn xanh. Caùc ñöôøng vöôït boä haønh ngoaøi phoá caàn ñöôïc xaây döïng ñaàu tieân taïi nhöõng nuùt giao thoâng, nôi trong voøng 1 naêm xaûy ra>5 vuï tai naïn giao thoâng. Maëc duø giaù thaønh xaây duïng ñöôøng vöôït noåi khoâng thöôøng xuyeân daïng “ngöïa vaèn” vaøo khoaûng 5÷10 laàn cao hôn giaù thaønh ñöôøng vöôït noåi thöôøng xuyeân nhöng ngöôøi ta vaãn ñaùnh giaù noù cao hôn . Trong nhieàu tröôøng hôïp, caùc ñöôøng haàm boä haønh ñöôïc löïa choïn xaây döïng do öu ñieåm cô baûn cuûa chuùng so vôùi caàu, ñoù laø chieàu cao ñi leân vaø ñi xuoáng cuûa ngöôøi ñi boä nhoû hôn. Ví duï: hieäu soá caùc cao ñoä giöõa möùc maët ñaát vaø saøn loái ñi ngaàm trung bình laø 3.5÷4m, trong luùc ñoù ñoái vôùi caàu ñi boä hieäu soá naøy ñaït tôùi 4.5÷5m, coøn ñoái vôùi caàu caét qua tuyeán ñöôøng saét taïi caùc ga vaø caùc choã chuyeån tieáp taêng leân ñeán 6.5÷7.0m. Xaây döïng caàu ñi boä qua ñöôøng truïc oâ toâ roäng yeâu caàu coù truï trung gian laøm giaûm taàm nhìn vaø giaûm ñoä an toaøn giao thoâng. Caàu boä haønh, ñaëc bieät khi maät ñoä xaây döïng nhaø ít taàng daøy ñaëc, laøm giaûm chaát löôïng kieán truùc quaàn theå ñoâ thò, xuaát hieän khoù khaên trong vieäc boá trí caùc loái xuoáng caàu. Khaùc vôùi caàu, caùc ñöôøng ngaàm boä haønh baûo veâï ngöôøi ñi boä traùnh taùc ñoäng cuûa khí thaûi cuõng nhö caùc ñieàu kieän khoâng thuaän lôïi cuûa thôøi tieát. Caùc ñöôøng ngaàm boä haønh khoâng laøm chaät phaàn ñöôøng xe chaïy, quan heä giöõa chuùng vôùi caùc coâng trình noåi vaø ngaàm ñöôïc thöïc hieän nheï nhaøng hôn. Beân caïnh ñoù, khi xaây döïng coâng trình ñöôøng ngaâm boä haønh caàn phaûi thöïc hieän khoái löôïng lôùn coâng taùc ñaát vaø xaây döïng laïi maïng kó thuaät ngaàm. Caàn phaûi löu yù raèng, xaây döïng ñöôøng ngaàm boä haønh ôû trung taâm ñoâ thò khoâng laøm ngaét quaõng doøng xe chuyeån ñoâïng treân phoá ñaét hôn raát nhieàu so vôùi ñöôøng ngaàm nhö vaäy xaây döïng ôû nôi chöa coù coâng trình. Khai thaùc caùc ñöôøng ngaàm boä haønh yeâu caàu heä thoáng thoaùt nöôùc chieáu saùng nhaân taïo khaù phöùc taïp. Do ñoù, giaù thaønh xaây döïng coâng trình ñöôøng ngaàm raát cao, khoaûng 1.5÷2 laàn cao hôn giaù thaønh xaây caàu. Tuy nhieân neáu taêng chieàu daøi ñöôøng vöôït quaù vaø vì vaäy taêng chieàu daøi nhòp caàu, cheânh leäch ñoù seõ giaûm. Khi so saùnh caùc phöông aùn ñöôøng vöôït boä haønh ngoaøi phoá, ngöôøi ta xaùc ñònh thôøi haïn hoaøn voán coâng trình theo coâng thöùc sau: ÔÛ ñaây: S - giaù thaønh coâng trình ñöôøng vöôït, trieäu ñoàng; - chi phí khai thaùc haøng naêm, trieäu ñoàng ; p - ñoä lôùn aùch taéc cuûa phöông tieän giao thoâng trong moät giôø; n - soá löôïng giôø laøm vieäc ngaøy ñeâm cuûa phöông tieän giao thoâng(giôø); k- ñôn giaù xe- giôø, ñoàng . Hieäu quaû kinh teá xaây döïng ñöôøng ngaàm boä haønh ñaït ñöôïc do loaïi tröø ñöôïc maát maát thôøi gian cuûa caùc phöông tieän giao thoâng beân ñeøn tín hieäu vaø hoaøn toaøn loaïi boû ñöôïc tai naïn giao thoâng lieân quan ñeán ngöôøi ñi boä. Caùc ñöôøng ngaàm boä haønh trong caùc ñoâ thò ñöôïc xaây döïng -Theo tuyeán cuûa ñöôøng cao toác vaø ñöôøng truïc giao thoâng ñi laïi lieân tuïc. -treân caùc ñöôøng, phoá coù ñieàu khieån chuyeån ñoäng caùc phöông tieän giao thoâng, khi cöôøng ñoä boä haønh qua phaàn ñöôøng xe chaïy treân 3000 ngöôøi/1 giôø vaø khi chieàu roäng cuûa noù lôùn (>14m). -Treân caùc ñöôøng, phoá khoâng coù ñieàu khieån chuyeån ñoäng caùc phöông tieän giao thoâng, khi cöôøng ñoä giao thoâng oâ toâ lôùn hôn 600 xe/1 giôø (khi coù daûi phaân caùch- lôùn hôn 100 xe/ giôø) trong caû 2 höôùng vaø ñoàng thôøi giao thoâng boä haønh qua phaàn xe chaïy lôùn hôn 1500 ngöôøi/1 giôø. -Taïi caùc giao ñieåm, caùc vò trí tieáp caän hoaëc phaân nhaùnh cuûa ñöôøng phoá, taïi nhöõng quaûng tröôøng lôùn, cöôøng ñoä doøng giao thoâng gaây khoù khaên, maát töï do vaø keùm an toaøn cho nguôøi ñi boä ôû cuøng möùc vôùi caùc phöông tieän giao thoâng. -Taïi caùc vò trí keoù daøi doøng ngöôøi ñi boä nhaát: gaàn ga taøu ñieän ngaàm, ñöôøng saét, oâ toâ, caûng haøng khoâng, caùc saân vaän ñoäng, coâng vieân, trung taâm thöông maïi ,caùc cô sôû giaûi trí v.v…. -Taïi caùc cuïm phaân nhaùnh giao thoâng ôû caùc ñoä cao khaùc nhau. -Taïi caùc vò trí giao nhau cuûa caùc tuyeán ñöôøng saét ñoâ thò, caùc ñoaïn ñöôøng bôûi taøu ñieän ngaàm hoaëc taøu ñieän cao toác(taïi caùc ga vaø caùc ñoaïn ñöôøng giöõa hai ga). -Taïi caùc vò trí giao nhau cuûa caùc vaät caûn lôùn(goø, ñoài, khoái ñaép, ñeâ ñaäp, soâng ngoøi, hoà, nôi chöùa nöôùc döï tröõ v.v…). Trong nhöõng naêm gaàn ñaây, taïi caùc ñoâ thò lôùn ngöôøi ta xaây döïng caùc möùc ñöôøng boä haønh ngaàm(caùc phoøng trung taâm, quaûng tröôøng, caùc phoá) caû rieâng bieät caû keát hôïp vôùi toå hôïp ngaàm nhieàu taàng ña naêng. Chuùng ñöôïc boá trí ôû nhöõng nuùt giao thoâng lôùn gaàn caùc ga caûng haøng khoâng, caùc toøa thò chính, caùc trung taâm thöông maïi. Caùc möùc cao ñoä boä haønh taïi caùc khu vöïc ga caàn lieân heä vôùi caùc beán ñoã oâ toâ vaø caùc ñieåm döøng cuûa caùc phöông tieän giao thoâng coâng coäng vaø ñöôïc keát noái baèng heä thoáng ñöôøng ngaàm boä haønh coù caùc saøn leân xuoáng. Maët baèng vaø traéc doïc Giaûi phaùp quy hoaïch ñöôøng ngaàm boä haønh raát ña daïng vaø phuï thuoäc chuû yeáu vaøo ñieàu kieän ñòa hình vaø xaây döïng ñoâ thò. Khi vöôït qua ñöôøng cao toác vaø ñöôøng truïc coù chuyeån ñoäng lieân tuïc cuõng nhö ñöôøng saét hoaëc qua vaät caûn cao vaø lôùn, ngöôøi ta thöôøng xaây döïng ñöôøng ngaàm boä haønh ñoäc laäp daïng tuyeán. Chuùng ñöôïc boá trí vuoâng vôùi truïc phaàn ñöôøng xe chaïy caùch nhau 400÷500m theo tuyeán ñöôøng truïc. Trong töông lai cuøng vôùi vieäc taêng doøng ngöôøi ñi boä, coù theå coù nhu caàu xaây döïng theâm ñöôøng ngaàm boä haønh giöõa caùc loái ñi ñang toàn taïi. Trong moät soá tröôøng hôïp, khi chieàu roäng haønh lang taïi caùc khu vöïc rieâng bieät doïc ñöôøng truïc khoâng ñuû ñeå thoaùt ngöôøi ñi boä, ñöôøng vöôït ngaàm ñöôïc xaây döïng doïc ñöôøng truïc coù caùc nhaùnh ñi leân 2 phía. Ñöôøng ngaàm ñoäc laäp daïng tuyeán coù theå ñöôïc xaây döïng caû taïi giao ñieåm ñöôøng truïc oâ toâ, taïi caùc quaûng tröôøng vaø ñöôïc boá trí theo höôùng doøng boä haønh chính. Loái vaøo vaø loái ra cuûa ñöôøng ngaàm Neáu ñöôøng ngaàm boä haønh caét moät vaät caûn cao naøo ñoù vaø ñoä neàn ñöôøng vöôït hay truøng vôùi maët ñaát thì khoâng caàn loái vaøo vaø loái ra ñaëc bieät. Trong taát caû caùc tröôøng hôïp coøn laïi ñeå keát noái ñöôøng ngaàm boä haønh vôùi maët ñaát caàn phaûi xaây döïng loái ñi chuyeân duøng. Phuï thuoäc vaøo chieàu saâu ñöôøng ngaàm, ñòa hình khu vöïc, söï toàn taïi khu ñaát troáng, ñaëc ñieåm xaây döïng, cöôøng ñoä doøng ngöôøi ñi boä vaø caùc thoâng soá khaùc, ngöôøi ta söû duïng caàu thang, ñöôøng laên, baêng chuyeàn, thang maùy hoaëc caùc loái vaøo vaø loái ra hoãn hôïp. Chuùng coù theå ñöôïc boá trí chæ ôû hai ñaàu theo ñöôøng ngaàm, cuõng nhö ôû caùc vò trí trung gian. Loái vaøo vaø loái ra coù theå ñöôïc boá trí theo ñöôøng ngaàm vuoâng goùc hoaëc theo goùc so vôùi truïc doïc; chuùng coù theå ñöôïc xaây döïng tröïc tieáp treân caùc væa heø, treân taàng ñaàu tieân hoaëc döôùi taàng haàm cuûa nhaø, cuõng coù theå keát hôïp caùc coâng trình ngaàm khaùc; caùc gara taøu ñieän ngaàm, gara, caùc toå hôïp v.v…. ñieàu ñoù cho pheùp ngöôøi ñi boä khoâng nhöõng vöôït qua döôùi ngaàm caùc ñöôøng truïc maø coøn tröïc tieáp ñi töø ñöôøng vöôït sang caùc coâng trình khaùc. Khi cöôøng ñoä giao thoâng boä haønh nhoû hôn 7000 ngöôøi-giôø vaø chieàu saâu ñaët saøn cuûa ñöôøng ngaàm nhoû hôn 3÷3.2m ngöôøi ta xaây döïng caàu thang vaøo vaø ra, boá trí treân væa heø- caïnh phaàn ñöôøng xe chaïy cuûa maët phoá hoaëc treân khoaûng luøi so vôùi ñöôøng xe chaïy. Trong tröôøng hôïp thöù nhaát, giöõa caùc lan can cuûa loái xuoáng vaø maët ngoaøi cuûa thaønh caàn coù daûi an toaøn roäng 0.5÷0.75m. Khi boá trí ñi ôû khoaûng luøi so vôùi loái xe chaïy, caàn döï kieán loái ñi roäng ít nhaát 3.0m cho ngöôøi ñi boä khoâng höôùng veà loái vöôït ngaàm. Caùc ñöôøng ngaàm boä haønh caét qua ñöôøng truïc oâ toâ roäng coù moät soá luoàng xe chaïy, ñöôïc phaân chia baèng daûi troàng caây hoaëc cuïm hoa nhoû, coù theå coù loái vaøo vaø ra trung gian. Khi doøng ngöôøi ñi boä chuû yeáu theo moät höôùng vôùi cöôøng ñoä khoâng lôùn, coù theå xaây duïng loái xuoáng ñoäc laäp theo töøng khía caïnh cuûa ñöôøng ngaàm. Khi coù væa heø ñuû roäng hoaëc daûi caây xanh, cuõng nhö khi coù dieän tích troáng, caàu thang xuoáng coù theå ñöôïc boá trí doïc ñöôøng truïc ngaàm. Trong tröôøng hôïp ñoù, toát nhaát taïo cho noù daïng ñöôøng oáng phaân nhaùnh treân maët baèng ñeå taêng khaû naêng thoâng thoaùt. Taïi nhöõng khu vöïc ñaõ xaây döïng, ngöôøi ta thöôøng boá trí caàu thang keùp cho loái xuoáng vuoâng goùc vôùi truïc ñöôøng ngaàm hoaëc caùi noï tieáp giaùp caùi kia theo caùc goùc khaùc nhau. Khi boá trí caàu thang xuoáng taïi vò trí tieáp giaùp cuûa hai phoá, ngöôøi ta thöôøng taïo cho chuùng ñöôøng cung hoaëc ñöôøng gaãy khuùc (daïng chöõ ) treân maët baèng. Thaân baäc thang caàn phaûi coù ñoä ñoác nhoû hôn 1:3.3 vaø kích thöôùc baäc 12x40cm. Trong nhöõng tröôøng hôïp ñaëc bieät, cho pheùp xaây döïng 1 trong 2 caàu thang coù ñôït nghieâng 1:2.3 vaø kích thöôùc baäc 14x32cm. Trong moät thaân thang khoâng vöôït quaù14 baäc. Chieàu daøi khu vöïc chieáu nghæ giöõa caùc thaân caàn ít nhaát 1,5m. Caùc baäc vaø khu vöïc chieáu nghæ ñöôïc xaây döïng theo ñoä doác 15‰ ñeå thoaùt nöôùc. Khu vöïc treân cuûa caàu thang xuoáng ñeå traùnh ngaäp nöôùc, caàn phaûi cao hôn möùc væa heø ít nhaát laø 6 cm vaø lôùn nhaát laø 15 cm. Khi cöôøng ñoä giao thoâng boä haønh cao hôn 7000 ngöôøi/giôø vaø chieàu saâu ñöôøng lôùn hôn 2 ÷ 3,2 m, ngöôøi ta xaây döïng baêng chuyeàn. Baêng chuyeàn cuõng caàn ñöôïc trang bò cho loái xuoáng ôû ñöôøng ngaàm boä haønh tieáp noái vôùi caùc nhaø ga vaø caûng haøng khoâng. Bình thöôøng taïi moät loái xuoáng, ngöôøi ta laép ñaët ít nhaát hai baêng chuyeàn ôû beân trong nhaø hoaëc choã tieáp giaùp vôùi gian tröng baøy ñaët bieät. Caùc baêng chuyeàn ñöôïc boá trí vôùi goùc 300 so vôùi maët phaúng ngang. Caùc baät cuûa baêng chuyeàn roäng 45÷100cm, di chuyeån vôùi toác ñoä 0.5÷1m/giaây. Ñöôøng laên thaúng vaø voøng cung laøm taêng chieàu daøi loái ñi ñeán 20÷40m, chuùng yeâu caàu ñi voøng vaø trang bò laïi aùo ñöôøng treân caùc khu vöïc tieáp noái, cuõng nhö yeâu caàu baûo veä traùnh möa theo daïng maùi che vaø maùi hieân. Ñöôøng laên voøng laïi chieám dieän tích ít hôn so vôùi loaïi thaúng hoaëc voøng cung, tuy nhieân chuùng keùm thuaän tieän ñoái vôùi ngöôøi ñi boä, ñaëc bieät trong ñieàu kieän cöôøng ñoä ñi laïi cao. Ñoâi khi trong thaønh phaàn caàu thang, ngöôøi ta xaây döïng ñöôøng laên laùt coù lan can. Ñöôøng laên nhö vaäy duøng cho ngöôøi ñi boä cuøng xe ñaåy vaø nhöõng ngöôøi ñi xe ñaïp, chuùng ñöôïc söû duïng ít vì khoâng ñuû thuaän tieän trong khai thaùc. Khi thieáu dieän tích, khoâng ñuû ñeå boá trí caùc loaïi ñöôøng laên thaúng, voøng cung vaø voøng laïi, coù theå xaây döïng ñöôøng laên daïng xoaén. Trong moät soá ñöôøng ngaàm boä haønh, ngöôøi ta xaây döïng loái ñi hoãn hôïp theo caàu thang, neáu xuoáng vaø theo baêng chuyeàn, neáu leân cuõng coù theå duøng loái xuoáng caàu thang- ñöôøng laên. Trong ñoù ñoái vôùi tröôøng hôïp cuoái, chieàu roäng ñöôøng laên caàn ít nhaát 1m, trong ñöôøng laên voøng laïi caàn döï kieán dieän tích chieáu nghæ daøi nhaát 2÷2.25m. Phaàn lôùn caàu thang xuoáng ñöôïc xaây döïng daïng hôû. Noù khoâng phaù vôõ ñaëc ñieåm xaây duïng xung quanh vaø taïo ra taàm nhìn toát cho ngöôøi ñi boä. Caùc loái ñi hôû ñöôïc ngaên baèng caùc tay vòn lan can cao ít nhaát 0.7m hoaëc löôùi ngaên. Khi xaây döïng baêng chuyeàn vaø væa heø chuyeån ñoäng cuõng nhö boá trí caàu thang vaø ñöôøng laên ôû nhöõng vuøng thöôøng coù tuyeát, baêng tröôït, caàn phaûi xaây döïng phoøng noåi treân maët ñaát ôû loái vaøo. Maët caét ngang Cuõng nhö caùc ñöôøng ngaàm giao thoâng cô giôùi, ñöôøng ngaàm giao thoâng boä haønh coù theå coù maët caét ngang hình chöõ nhaät, voøm, hình troøn. Chieàu roäng cuûa caùc ñöôøng haàm ñöôïc löïa choïn treân cöôøng ñoä doøng ngöôøi boä haønh trong töông lai vaø khaû naêng thoaùt ngöôøi cuûa 1m ñöôøng ngaàm. Trong tính toaùn caàn laáy cöôøng ñoä doøng ngöôøi ñi boä döï tính cao nhaát vaøo giôø cao ñieåm. Coâng suaát thöïc teá cuûa ñöôøng vöôït ngaàm ñöôïc xaùc ñònh baèng cheá ñoä vaø maät ñoä cuûa doøng ngöôøi boä haønh maø caùc yeáu toá ñoù laïi phuï thuoäc vaøo cöôøng ñoä vaø toác ñoä chuyeån ñoäng cuûa ngöôøi ñi boä. Caàn tính möùc ñoä khoâng ñeàu cuûa doøng ngöôøi boä haønh trong giôø, ngaøy, ñeâm, naêm. Trong ñoù caàn nhôù raèng coâng suaát cuûa ñöôøng ngaàm ñöôïc thay ñoåi trong tröôøng hôïp thoaùt theo moät doøng, caùc doøng ngöôïc nhau, caùc doøng caét nhau. Khi doøng ngöôøi ñi boä chuyeån ñoäng lieân tuïc, coâng suaát 1m ñöôøng vöôït coù theå ñöôïc xaùc ñònh theo bieåu thöùc sau: NT =d.v.3600 ÔÛ ñaây: - d- maät ñoä cuûa doøng ngöôøi, ngöôøi/m2 ; - v- vaän toác cuûa ngöôøi ñi boä trong ñöôøng ngaàm m/giaây. Maät ñoä cuûa doøng ngöôøi trong ñieàu khieån ñi laïi bình thöôøng laáy 0.3 ngöôøi/m2 coøn ñoái vôùi ñieàu kieän chaät choäi- 0.6 ngöôøi/m2. Toác ñoä chuyeån ñoäng cuûa ngöôøi ñi boä phuï thuoäc vaøo muïc tieâu chuyeån ñoäng vaø trung bình khoaûng 1.4/ giaây. Nhö vaäy, coâng suaát 1m chieàu roäng ñöôøng ngaàm boä haønh khoaûng 2÷2,5 nghìn ngöôøi- giôø. Vì vaäy chieàu roäng ñöôøng ngaàm boä haønh coù theå xaùc ñònh theo coâng thöùc: B=N/NT ÔÛ ñaây: N- doøng ngöôøi tính toaùn toång coäng cuûa ngöôøi ñi boä trong giôø cao ñieåm. - heä soá chuyeån ñoäng khoâng ñeàu cuûa ngöôøi ñi boä trong giôø cao ñieåm, laáy theo tyû soá cöôøng ñoä chuyeån max trong 10 phuùt ñoái vôùi cöôøng ñoä trung bình trong chu kyø ñoù. Khi xaùc ñònh chieàu roäng caàu thang, ñöôøng laên, baêng chuyeàn, loái ñi, caàn xuaát phaùt töø coâng thöùc töông öùng cuûa ñöôøng ngaàm vaø loái xuoáng. Trong ñoù, coâng suaát 1m caàu thang ñi xuoáng vaø leân laáy baèng 1,5÷1,6 nghìn ngöôøi- giôø coøn 1m ñöôøng laên 1,75 nghìn ngöôøi –giôø. Trong tröôøng hôïp neáu doøng ngöôøi ñi qua ñöôøng ngaàm coù maät ñoä quaù cao, thì do giaûm toác ñoä chuyeån ñoäng, coâng suaát cuûa ñöôøng ngaàm seõ giaûm vaø töông öùng ñoái vôùi 1m ñöôøng ngaàm, caàu thang, ñöôøng laên laø 1500, 1450, 1357 ngöôøi- giôø. Khaû naêng vaän taûi cuûa moät baêng chuyeàn hoaëc væa heø di ñoäng coù theå xaùc ñònh theo coâng thöùc : ÔÛ ñaây: v0 - toác ñoä chuyeån ñoäng cuûa baêng chuyeàn, m/giaây. nct – böôùc baäc, m: p – soá löôïng ngöôøi ñi boä ñöùng beân caïnh ; - heä soá tính ñeán söï chaát taûi cuûa baêng chuyeàn hoaëc cuûa væa heø di ñoäng. Khi xaùc ñònh kích thöôùc ñöôøng ngaàm boä haønh caàn tính raèng, chieàu roäng thoâng thuûy cuûa chuùng khoâng ñöôïc nhoû hôn 3m, coøn chieàu cao 2.3m. Neáu doøng ngöôøi ñi boä khoâng lôùn, chieàu roäng loái vöôït ngaàm cho pheáp giaûm xuoáng 2.5m, coøn trong moät soá tröôøng hôïp ñeán 2.0m. chieàu roäng caàu thang vaø ñöôøng laên ít nhaát laø 2.25m, coøn vôùi ñöôøng laên cho xe ñaåy treû em ít nhaát laø 1.0m. Trong ñöôøng ngaàm hai nhòp, chieàu cao cuûa möùc saøn ñeán döôùi cuûa daàm maùi ít nhaát laø 2.0m. Caàn chuù yù raèng, kích thöôùc maët caét ngang cuûa ñöôøng vöôït ngaàm boä haønh trong moät soá tröôøng hôïp neân taêng leân chuùt ít keát hôïp taêng chieàu daøi ñöôøng ngaàm. Ñieàu ñoù taïo ñieàu kieän ñi laïi thuaän lôïi hôn, taïo khaû naêng loaïi boû caûm giaùc bò ñoùng kín döôùi loøng ñaát. Chieàu cao ñeán 2.5 ÷ 3m neân duøng cho loái leân vaø ñöôøng ngaàm coù loái vaøo vaø loái ra baèng baêng chuyeàn hoaëc væa heø di ñoäng. Thoâng thöôøng, caùc ñöôøng ngaàm boä haønh ñöôïc xaây döïng vôùi chieàu roäng 4.6 hoaëc 8m. Neáu trong ñöôøng ngaàm döï kieán boá trí caùc bieån quaûng caùo, caùc tuû tröng baøy thì chieàu roäng cuûa chuùng ñöôïc taêng leân moãi beân 1m. Ñoâi khi ngöôøi ta môû roäng cuïc boä ñöôøng ngaàm boä haønh ñeå boá trí trong ñoù ñieän thoaïi töï ñoäng, quaày baùn veù xem phim aûnh, quaày baùo…. Ñeå taêng coâng suaát ñöôøng vöôït ngaàm vaø taïo thuaän lôïi nhaát cho ngöôøi ñi boä, trong ñöôøng ngaàm daøi hôn 100 ÷150m neân xaây döïng væa heø di ñoäng ñeå di chuyeån ngöôøi doïc ñöôøng ngaàm hoaëc theo 1 höôùng rieâng tôùi toå hôïp hoaëc sang ñoä cao khaùc. Væa heø di ñoäng vaàn ñöôïc öu tieân laép ñaët ôû caùc ñöôøng vöôït ngaàm, taïi caùc nôi gaàn nhaø ga vaø caûng haøng khoâng. KHAÛO SAÙT KYÕ THUAÄT PHỤC VỤ THIẾT KẾ VEÀ XAÂY DÖÏNG CAÙC COÂNG TRÌNH NGẦM Vai troø cuûa ñòa kyõ thuaät trong xaây döïng ñeå thieát keá caùc coâng trình ngaàm ñoâ thò caàn coù caùc soá lieäu ban ñaàu bieåu thò ñieàu kieän cuûa moâi tröôøng seõ xaây duïng coâng trình. Ñoù laø caùc ñieàu kieän ñòa hình, ñaëc ñieåm quy hoaïch vaø xaây döïng khu vöïc ñoâ thò, söï boá trí caùc coâng trình nhaân taïo (ngaàm, noåi) vaø caùc maïng löôùi kyõ thuaät, ñaëc ñieåm ñòa chaát cuûa neàn ñaát, söï phaân boá vaø cheá ñoä nöôùc ngaàm, caùc thoâng soá veà khí haäu… Laøm roõ caùc ñieàu kieän ñoù laø baøi toaùn cuûa khaûo saùt kyõ thuaät coâng trình - moät trong nhöõng giai ñoaïn chung cuûa daây chuyeàn “khaûo saùt – thieát keá – xaây döïng”. Döïa treân keát quaû khaûo saùt kyõ thuaät coâng trình, ngöôøi ta xaùc ñònh ñöôïc khaû naêng kyõ thuaâït xaây döïng coâng trình ngaàm, löïa choïn ñöôïc phöông aùn toái öu, caùc giaûi phaùp qui hoaïch khoâng gian vaø keát caáu, tính ñöôïc caùc taûi troïng leân keát keát caáu coâng trình, chính xaùc hoùa sô ñoà tính toaùn vaø laäp ñöôïc khoái löôïng xaây döïng. Soá lieäu khaûo saùt coâng trình cuõng ñöôïc söû duïng ñeå döï tính söï thay ñoåi khaû dó cuûa moâi tröôøng ñoâ thò xung quanh trong moái quan heä vôùi quaù trình xaây döïng vaø khai thaùc coâng trình ngaàm Khaûo saùt ñòa chaát coâng trình ñöôïc tieán haønh theo chöông trình ñaõ thoáng nhaát trong taát caû caùc giai ñoaïn thieát keá vaø xaây döïng coâng trình ngaàm, coøn caùc daïng coâng taùc rieâng bieät – ôû giai ñoaïn khai thaùc. Khaûo saùt ñòa chaát coâng trình trong ñieàu kieän ñoâ thò(taïi nhöõng vuøng ít ñöôïc nghieân cöùu) lieân quan ñeán moät soá khoù khaên khi thöïc hieän do söï coù maët cuûa caùc coâng trình xaây döïng, söï ñi laïi cuûa caùc phöông tieän giao thoâng vaø ngöôøi ñi boä. Tuy nhieân, xaây döïng ôû vuøng ñaõ coù coâng trình noåi hoaëc ngaàm theo baûn ñoà hoaëc theo maët baèng vò trí cuï theå, coâng taùc khaûo saùt ñòa chaát coâng trình seõ ñôn giaûn hôn, giaûm ñöôïc khoái löôïng vaø giaù thaønh. Khaûo saùt ñeå thieát keá vaø xaây döïng caùc coâng trình ngaàm bao goàm nghieân cöùu, khaûo saùt ñòa chaát coâng trình vaø caùc coâng taùc traéc ñòa coâng trình. Noäi dung, phöông phaùp vaø kyõ thuaät tieán haønh ñöôïc xaùc ñònh theo ñieàu kieän cuï theå cuûa töøng coâng trình ngaàm. Ñeå coù cô sôû thieát keá vaø xaây döïng caùc coâng trình ngaàm ñoâ thò, caàn phaûi bieát ñieàu kieän ñòa chaát coâng trình. Döï ñoaùn khoâng chính xaùc traïng thaùi ñòa chaát coâng trình coù theå phöùc taïp hoùa coâng taùc xaây döïng ngaàm, daãn ñeán keùo daøi thôøi gian vaø taêng giaù thaønh xaây döïng. Ngoaøi ra, söï sai soùt trong ñaùnh giaù ñieàu kieän ñòa chaát coù theå aûnh höôûng xaáu ñeán moâi tröôøng ñoâ thò xung quanh, nghóa laø coù theå daõn ñeán phaù hoaïi ñoä oån ñònh khoái ñaát, luùn beà maët ñaát, bieán daïng caùc ngoâi nhaø vaø coâng trình laân caän. Ñòa chaát coâng trình trong xaây döïng ngaàm ñoùng vai troø quan troïng, noù taïo neân tính ñaëc bieät cuûa coâng trình ngaàm töø caùc höôùng ñöôïc ñaát bao phuû. Moâi tröôøng ñaát laø neàn cuûa coâng trình ngaàm, noù taïo neân taûi troïng chính leân keát caáu chòu löïc cuûa coâng trình. Khi xaây döïng coâng trình ngaàm caàn xeùt ñaày ñuû toå hôïp caùc thoâng soá ñòa chaát coâng trình moät caùch toång theå vaø xaùc ñònh traïng thaùi ñòa chaát cuï theå. Trong caùc thoâng soá ñoù caàn löu yù: Tính chaát cuûa ñaát vaø ñieàu kieän taïo thaønh. Cheá ñoä vaø tính chaát hoùa lyù cuûa öôùc ngaàm. Ñaëc ñieåm xuaát hieän quaù trình ñòa vaät lyù vaø ñòa chaát coâng trình. Cheá ñoä vaø tính chaát khí ngaàm. Tính chaát cuûa ñaát quyeát ñònh coâng ngheä xaây laép, phöông phaùp ñaøo vaø ñaép ñaát, loaïi gia coá taïm thôøi. Ñaëc ñieåm tính chaát cuûa ñaát caàn thieát khi xaùc ñònh gía trò taûi troïng leân keát caáu ngaàm, khi löïa choïn sô ñoà tính toaùn coâng trình ngaàm, khi xaùc ñònh caùc thoâng soá gia coá taïm thôøi. Thoâng thöôøng caùc coâng trình ngaàm ñöôïc coá gaéng boá trí trong moät lôùp ñaát oån ñònh vaø khoâng bò nöôùc cuoán troâi, bôûi vì boá trí chuùng taïi choã tieáp xuùc giöõa hai loaïi lôùp ñaát khaùc nhau seõ xuaát hieän taûi troïng khoâng ñeáu taùc duïng leân coâng trình do tröôït lôùp noï leân lôùp kia(ñaëc bieät khi toàn taïi caùc thaáu kính seùt giöõa caùc lôùp) vaø do doøng chaûy cuûa lôùp ngaàm. Traïng thaùi nhaän thöùc khoâng theå ñöôïc nhaän thöùc ñaày ñuû neáu thieáu söï hieåu bieát ñieàu kieän thuûy vaên: chieàu saâu nöôùc, cheá ñoä vaø tính chaát hoùa lyù cuûa nöôùc ngaàm. Roõ raøng, khi ñaøo nöôùc ngaàm seõ laøm phaù vôõ traïng thaùi caân baèng cuûa nöôùc ngaàm, laøm taêng toác ñoä loïc vaø hoaït tính hoùa lyù cuûa nöôùc. Quaù trình ñaøo saâu vaøo khoái ñaát chöùa nöôùc seõ coù doøng nöôùc ngaàm chaûy vaøo hoá ñaøo. Do ñoù caàn coù bieän phaùp ñaëc bieät ñeå huùt nöôùc, haï möùc nöôùc, gia cöôøng hoùa hoïc hoaëc ñoùng baêng ñaát. Nöôùc trong ñaát taïo neân aùp löïc thuûy tónh taùc duïng leân coâng trình, laøm cho coâng trình ngaàm noåi leân vaø phaù vôõ söï oån ñònh cuûa khoái ñaát do giaûm ñoä cöùng vaø bieán loaõng ñaát rôøi. Khi thieát keá vaø xaây döïng coâng trình ngaàm caàn tính ñeán traïng thaùi ñoäng hoïc cuûa khu vöïc ñoâ thò coù aûnh höôûng nhieàu ñeán ñieàu kieän ñòa chaát coâng trình xaây döïng. Traïng thaùi ñoäng hoïc ñöôïc bieåu thò baèng khaû naêng xuaát hieän vaø taêng cöôøng ñoä caùc hieän töôïng vaø quaù trình ñòa vaät lyù khoâng thuaän lôïi: tröôït lôû, caùc doøng chaûy, söï soùi lôû cuõ vaø môùi, söï phaù hoaïi kieán taïo, ñoäng ñaát, caùc doøng ngaàm… Ngoaøi nhöõng hieän töôïng ñòa vaät lyù, caàn löu yù ñeán caùc quaù trình vaø caùc hieän töôïng ñòa chaát coâng trình gaén vôùi xaây döïng coâng trình noåi vaø coâng trình ngaàm laân caän. Tröôùc tieân caàn xeùt ñeán caùc quaù trình vaø caùc hieän töôïng gaây neân söï thay ñoåi traïng thaùi öùng suaát cuûa khoái ñaát döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng ñoäng vaø tónh do xaây döïng ñöôøng, nhaø, caùc coâng trình nhaân taïo, caùc hoá ñaøo, caùc tuyeán ñaøo ngaàm, cuõng nhö caùc quaù trình vaø hieän töôïng thöôøng gaëp trong caùc ñoâ thò lieân quan ñeán vieäïc taêng hoaëc giaûm möïc nöôùc ngaàm. Möïc nöôùc ngaàm trong ñaát naâng cao do aùp löïc nöôùc beà maët hoaëc aùp löïc nöôùc ngaàm, nöôùc thoaùt töø caùc nguoàn vaø nöôùc trong ñaát, nöôùc chaûy doø töø caùc tuyeán oáng daãn nöôùc… coù theå gaây ra söï ñaåy noåi thuûy tónh cuûa ñaát, laøm ngaäp coâng trình ngaàm, thay ñoåi ñoä saâu ñoâng keát, laøm tröông nôû ñaát v.v… giaûm ñoä cao möïc nöôùc trong neàn ñaát nhôø khai thaùc caùc nguoàn nöôùc maët, xaây döïng caùc heä thoáng gieáng nöôùc, thöïc hieän haï möïc nöôùc ngaàm ñeå taêng troïng löïc, laøm cho khoái nöôùc bò eùp luùn, neàn bieán daïng do thoaùt nöôùc. Taát caû caùc ñieàu ñoù cuoái cuøng, laøm cho ñaát chaët hoaëc daõn nôõ, taïo neân caùc maët nghieâng vaø maùi doác khoâng oån ñònh cuøng vôùi söï bieán daïng vaø tröôït cuûa khoái ñaát vaø maët ñaát, phaù hoaïi söï oån ñònh neàn nhaø. Neáu coâng trình ngaàm ñaët ôû vuøng chöùa khí, caàn coù caùc bieän phaùp ñaëc bieät ñeå ngaên ngöøa khaû naêng chaùy vaø noå, cuõng nhö loaïi tröø taùc ñoäng cuûa khí leân con ngöôøi vaø leân vaät lieäu coâng trình, caùc lôùp oáp laùt. Ñeå laøm ñöôïc ñieàu ñoù, tröôùc tieân caàn xaùc ñònh loaïi khí ngaàm, vò trí thoaùt ra vaø khoái löôïng khaû dó. Khi thieát keá caùc coâng trình ngaàm, caàn hieåu bieát caû ñeàu kieän khí haäu cuûa vuøng ñoâ thò ñoù. Noù coù theå aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán vieäc löïa choïn heä thoáng vaø caùc chæ soá thoâng gioù nhaân taïo cuûa ñöôøng ngaàm, söï chieáu saùng loái ra vaøo cuûa xe vaø ngöôøi ñi boä, heä thoáng thoaùt nöôùc, caùc phöông phaùp caáp nhieät cho töøng ñoaïn ñöôøng ngaàm giao thoâng caùc loái xuoáng cuûa ñöôøng ngaøm boä haønh. Caùc phöông phaùp vaø caùc giai ñoaïn khaûo saùt ñòa chaát coâng trình Noäi dung vaø khoái löôïng coâng taùc khaûo saùt ñòa chaát coâng trình ñöôïc xaùc ñònh chuû yeáu döïa vaøo daïng coâng trình ngaàm, kích thöôùc cuûa noù treân maët baèng vaø chieàu saâu choân ngaàm, cuõng nhö möùc ñoä ñaõ ñöôïc nghieân cöùu cuûa vuøng ñoâ thò ñoù. Coâng taùc khaûo saùt ñöôïc tieán haønh theo moät soá giai ñoaïn, phuï thuoäc vaøo daïng coâng trình ngaàm vaø möùc ñoä phöùc taïp cuûa ñieàu kieän ñòa chaát, trong ñoù taïi moãi giai ñoaïn, ngöôøi ta tieán haønh caùc phaàn vieäc chuaån bò ngoaøi hieän tröôøng vaø trong phoøng. Möùc ñoä chi tieát cuûa caùc coâng taùc khaûo saùt ñöôïc xaùc ñònh theo giai ñoaïn thieát keá coâng trình ngaàm(giai ñoaïn laäp döï aùn khaû thi, thieát keá kyõ thuaät, thieát keá thi coâng). Nhöõng giai ñoaïn chính cuûa caùc coâng taùc khaûo saùt ñòa chaát coâng trình laø: Ñieàu tra ñòa ñieåm. Ño veõ ñòa ñieåm theo tyû leä lôùn. Thaêm doø ñòa kyõ thuaät. Khi tieán haønh ñieàu tra ñòa chaát ñòa ñieåm coâng trình, ngöôøi ta söû duïng caùc taøi lieäu löu tröõ hieän coù: baûn ñoà, caùc taøi lieäu traéc ñòa haøng khoâng, caùc maët caét ñòa chaát, caùc soá lieäu nghieân cöùu trong phoøng coù ñöôïc khi xaây döïng caùc coâng trình ngaàm laân caän. Caùc ñieàu kieän ñòa chaát coâng trình ñöôïc ñaùnh giaù baèng caùch söû duïng caùc yeáu toá töï nhieân khaùc nhau: khí haäu, ñòa hình, caùc ñieàu kieän taïo thaønh ñòa chaát, caùc hieän töôïng ñòa lyù…, laøm roõ caùc chæ tieâu, tính chaát cuûa ñaát, chieàu daøy cuûa töøng lôùp ñaát, ñieàu kieän theá naèm cuûa chuùng cuõng nhö cao ñoä möïc nöôùc ngaàm, ñaùnh giaù ñaëc ñieåm, tính chaát vaø doøng chaûy cuûa nöôùc ngaàm. Ngoaøi ra, ngöôøi ta coøn nghieân cöùu taát caû bieán daïng cuûa caùc coâng trình ngaàm vaø noåi, naèm laân caän vuøng xaây döïng caùc quaù trình xaûy ra lieân quan ñeán ñòa chaát coâng trình. Theo taøi lieäu ñieàu tra, ngöôøi ta laäp caùc keát luaän theå hieän söï tieáp caän ñaàu tieân ñeán caùc ñieàu kieän ñòa chaát coâng trình cuûa vuøng xaây döïng. Ñieàu ñoù cho pheùp khaû naêng thieát keá caùc phöông aùn coâng trình vaø löïa choïn caùc phöông aùn khaû dó. Giai ñoaïn tieáp theo cuûa coâng taùc khaûo saùt ñòa chaát coâng trình- ño veõ ñòa ñieåm theo tyû leä lôùn ñöôïc tieán haønh vôùi muïc ñích ñaùnh giaù chung ñieàu kieän ñòa chaát coâng trình cuûa khu vöïc vaø löïa choïn phöông aùn hôïp lyù cho coâng trình ngaàm. Thoâng thöôøng ño veõ bình ñoà chi tieát theo tyû leä lôùn chæ ñöôïc thöïc hieän ôû caùc vuøng môùi cuûa ñoâ thò, ôû caùc vuøng xaây döïng coå, coâng taùc ño veõ ñòa chaát ñöôïc tieán haønh vôùi khoái löôïng giôùi haïn ñeå chính xaùc hoùa moät soá lieäu coù saün khoâng xaùc ñònh ñöôïc khi ñieàu tra. Coâng taùc ño veõ ñòa ñieåm bao goàm nghieân cöùu ñòa hình, caáu taïo ñòa chaát cuûa neàn ñaát, tuoåi vaø nguoàn goác cuûa ñaát, daáu hieäu phaân loaïi chuùng, ñaëc ñieåm taïo thaønh, caùc quaù trình ñòa vaät lyù. Ño veõ ñòa chaát coâng trình ñöôïc thöïc hieän theo tyû leä 1:10000 ñoái vôùi caùc ñieàu kieän ñôn giaûn vaø 1:5000 ñoái vôùi ñieàu kieän phöùc taïp, chuû yeáu baèng caùc phöông phaùp treân maët ñaát, khoâng söû duïng traéc ñòa haøng khoâng vaø quan saùt treân khoâng. Trong nhieàu tröôøng hôïp, ñoàng thôøi vôùi vieäc tieán haønh ño veõ baûn ñoà, ngöôøi ta toå chöùc quan saùt coá ñònh traïng thaùi cuûa ñaát vaø cheá ñoä nöôùc ngaàm. Quan saùt coá ñònh ñöôïc tieáp tuïc trong giai ñoaïn xaây döïng vaø ñoâi khi caû trong giai ñoaïn khai thaùc coâng trình ngaàm. Keát quaû ño veõ ñòa hình tyû leä lôùn, ngöôøi ta nhaän ñöôïc caùc soá lieäu caàn thieát vaø ñaày ñuû ñeå löïa choïn phöông aùn cuoái cuøng cho coâng trình ngaàm. Theo phöông aùn löïa choïn, ngöôøi ta tieán haønh khaûo saùt chi tieát ñòa chaát coâng trình – thaêm doø ñòa kyõ thuaät. Muïc tieâu chính cuûa coâng taùc thaêm doø- nhaän ñöôïc ñaëc tính ñònh löôïng söû duïng khi xaùc ñònh taûi troïng leân keát caáu coâng trình ngaàm, khi löïa choïn sô ñoà tính toaùn coâng trình, caùc phöông phaùp ñaøo ñaát, caùc thoâng soá oån ñònh taïm thôøi… cuõng nhö döï ñoaùn tính ñoäng hoïc cuûa söï phaùt trieån caùc quaù trình ñòa vaät lyù, caùc traïng thaùi öùng suaát- bieán daïng cuûa khoái ñaát, caùc cheá ñoä nhieät vaø nöôùc ngaàm. Ñeå quan saùt caáu taïo khoái ñaát baèng maét, laáy maãu töøng lôùp ñaát, xaùc ñònh ñaëc tính ñoä beàn vaø daïng beàn, ngoaøi khoan laáy maãu, ngöôøi ta coøn ñaøo hoá thaêm doø: gieáng, hoá ñaøo, caùc gieáng loø ñöùng, caùc nhaùnh ñöôøng haàm. Taïi nhöõng nôi khoâng theå thöïc hieän ñöôïc ñaày ñuû khoái löôïng khoan thaêm doø hoaëc vieäc môû nhöõng hoá ñaøo phuï, do moät nguyeân nhaân naøo ñoù(maät ñoä xaây döïng cao, maïng löôùi kyõ thuaät ngaàm daøy ñaëc, cöôøng ñoä giao thoâng treân phoá lôùn) khoâng theå thöïc hieän ñöôïc hoaëc khoâng coù kinh teá, thì coâng taùc khoan ñöôïc söû duïng keát hôïp vôùi phöông phaùp thaêm doø ñòa vaät lyù. Phöông phaùp naøy döïa treân vieäc nghieân cöùu caáu taïo khoái ñaát, tính chaát lôùp ñaát vaø cheá ñoä nöôùc ngaàm moät caùch giaùn tieáp. Trong ñoù, ngöôøi ta ño caùc ñaëc tính vaät lyù khaùc nhau cuûa ñaát (ñieän trôû khaùng, toác ñoä truyeàn soùng hoaëc soùng sieâu aâm, ñoä truyeàn nhieät…), treân cô sôû ñoù coù theå lyù giaûi caùc ñaëc tính ñòa chaát coâng trình: ñoä chaët, ñoä beàn, ñoä roäng… Ñeå chính xaùc hoùa ñieàu kieän ñòa chaát treân tuyeán coâng trình ngaàm, ngöôøi ta söû duïng phöông phaùp xuyeân tónh vaø roäng, tieán haønh chuû yeáu ôû ñaát rôøi, ít aåm vaø khoâ, khi xuyeân coù khaû naêng xaùc ñònh söùc chòu taûi tónh vaø ñoäng cuûa ñaát, laøm roõ chieàu saâu lôùp ñaù vaø ñaát hoøn lôùn, xaùc ñònh ñöôïc ñoä chaët vaø moâñun bieán daïng cuûa ñaát caùt. Khi xuyeân tónh, ngöôøi ta ñoùng ñaàu coân tieâu chuaån hình noùn hoaëc moät thanh ñoøn vaøo ñaát chieàu saâu ngaäp vaøo ñaát ñöôïc ghi laïi töï ñoäng. Coøn khi xuyeân ñoäng, ngöôøi ta ño söùc khaùng cuûa ñaát baèng caùch duøng buùa coù ñaàu hình choùp noùn ñoùng vaøo ñaát. Khaûo saùt ñòa hình coâng trình Xaây döïng coâng trình ngaàm ñoâ thò thöïc teá khoâng theå ñöôïc neáu thieáu ño veõ ñòa hình. Coâng taùc traéc ñòa cho pheùp ñöa ñoà aùn thieát keá vaøo thöïc ñòa, ñieàu chænh vò trí vaø caùc kích thöôùc cuûa noù. Coâng taùc traéc ñòa ñöôïc thöïc hieän treân taát caû caùc giai ñoan xaây döïng coâng trình ngaàm: trong quaù trình khaûo saùt coâng trình, thieát keá vaø xaây döïng, keå caû trong quaù trình khai thaùc. Chuùng bao goàm moät toå hôïp ño ñaïc vaø xaây döïng ñòa hình. Phöông phaùp vaø kyõ thuaät thöïc hieän chuùng ñöôïc xaùc ñònh töông öùng vôùi daïng coâng trình ngaàm, tính ñaëc bieät cuûa noù, sô ñoà quy hoaïch khoâng gian, caùc bieän phaùp thi coâng cuõng nhö ñieàu kieän xaây döïng vaø quy hoaïch cuûa vuøng ñoâ thò ñoù. Tieán haønh ño ñaïc trong ñieàu kieän ñoâ thò khaù phöùc taïp do chieàu daøi caùc caïnh löôùi khoáng cheá ñòa hình ngaén hôn so vôùi khu vöïc ngoaøi ñoâ thò daãn ñeán sai soá ño ñaïc taêng. Ngoaøi ra, vieäc boá trí caùc coät moác cuûa löôùi traéc ñòa, phaàn thì khoâng noùc nhaø, phaàn thì neân maët ñaát vaø ñoâi khi söï ñi laïi caùc phöông tieän giao thoâng vaø ngöôøi ñi boä vôùi cöôùng ñoä cao cuõng aûnh höôûng ñeán keát quaû ño ñaïc Noäi dung khaûo saùt ñòa hình thöïc hieän tröôùc khi xaây döïng coâng trình ngaàm bao goàm: Ño veõ baûn ñoà ñòa hình. Taïo caùc moác khoáng cheá ñoä cao, maët baèng. Thieát keá tuyeán vaø ñöa truïc coâng trình vaøo thöïc ñòa. Ñeå xaây döïng caùc moác traéc ñòa treân maët ñaát vaø thieát keá tuyeán coâng trình ngaàm caàn coù baûn ñoà ñòa hình hoaëc maët baèng khu vöïc ñoâ thò taïo döïng treân cô sôû ño veõ baûn ñoà ñòa hình. Trong keát quaû ño caàn coù maët baèng caùc phoá, ñuôøng oâ toâ, caùc khu ñaát coù nhaø daân, caùc ñieåm caây xanh cuõng nhö daáu hieäu cuûa caùc ña giaùc vaø tam giaùc khoáng cheá. Ñeå laäp thieát keá kyõ thuaät xaây döïng coâng trình ngaàm ngöôøi ta ño veõ baûn ñoà tyû leä 1:2000; 1:1000 vaø 1:500 vaø ñeå laäp baûn veõ thi coâng ño veõ baûn ñoà tyû leä 1:500. Ñeå thieát keá caàn coù baûn ñoà ñòa hình coù gaén maïng löôùi coâng trình vaø kyõ thuaät hieän coù vaø ñang thieát keá theo tyû leä 1:500 vaø 1:200, caùc maët caét cuûa chuùng (theo khoaûng caùch 20 ÷ 40m) hoaëc taïi caùc ñieåm ñaëc bieät. Khi thieát keá coâng trình ngaàm, boá trí taïi khu vöïc ñoâ thò ñaõ ñöôïc quy hoaïch, baûn ñoà ñòa hình vò trí ñoâi khi khoâng thöïc hieän maø söû duïng baûn ñoà coù saün ñaõ ño khi xaây duïng caùc coâng trình tröôùc ñoù. Trong baûn ñoà ñoù caàn coù caùc coâng trình, caùc cô sôû ñöôïc döïng leân sau khi ño ñaïc vaø taát caû caùc söï thay ñoåi khaùc. Coù maët baèng vò trí, caàn tieán haønh taïo laäp caùc ñieåm moác traéc ñòa khoáng cheá maët baèng vaø ñoä cao vuøng xaây döïng coâng trình ngaàm. Caùc moác noåi laø heä thoáng caùc ñieåm ño ñaïc döïa treân caùc daáu hieäu cuûa löôùi quoác gia hieän taïi. Phuï thuoäc vaøo daïng, kích thöôùc coâng trính ngaøm, trong maët baèng goác ngöôøi ta xaây döïng löôùi tam giaùc, ña giaùc treân maët ñaát, löôùi giaûi thích… Trong nhieàu tröôøng hôïp, ñeå quy hoaïch coâng trình noåi (ñaëc bieät taïi nhöõng vuøng maät ñoä coâng trình ñaõ xaây döïng cao) ngöôøi ta söû duïng ñöôøng ña giaùc laäp töø löôùi ña giaùc kín hoaëc töø nhöõng böôùc rieâng bieät noái giöõa caùc ñieåm tam giaùc khoáng cheá. Löôùi ña giaùc bao goàm caùc böôùc ña giaùc chính coù chieàu daøi 3 ÷ 5km, caùc böôùc trung gian daøi 0,4 ÷ 0,8km, löôùi chia cô baûn cuûa chieåu daøi 0,2 ÷0,3km vaø caùc böôùc ño 5 ÷100m. Khi xaây döïng coâng trình ngaàm coù kích thöôùc treân maët baèng khoâng lôùn, löôùi cô sôû treân maët ñaát ñöôïc thöïc hieän theo daïng löôùi giaûi thích hình vuoâng hoaëc hình chöõ nhaät vôùi caïnh 50m, 100m hoaëc 200m, döïa treân löôùi tam giaùc khoáng cheá. Caùc ñieåm cuûa löôùi nhö vaäy ñöôïc boá trí treân maët ñaát gaàn caùc chi tieát coâng trình ngaàm treân thöïc ñòa tôùi möùc coù theå. Trong ñoù, ñöôïc söû duïng heä toïa ñoä rieâng. Trong heä toïa ñoä ñoù ngöôøi ta ñònh vò vò trí caùc daáu hieäu vaø caùc ñònh höôùng, caùc caïnh cuûa löôùi hình chöõ nhaät. Ngoaøi caùc daïng löôùi cô sôû maët ñaát neâu treân, trong moät soá tröôøng hôïp rieâng bieät thöôøng söû duïng löôùi chia nhoû, phöông phaùp caét löôùi ñòa hình… Tröôùc khi xaây döïng coâng trình ngaàm caàn phaûi tính toaùn sô boä ñoä chính xaùc hôïp lyù cuûa pheùp ño traéc ñòa theo doïc tuyeán coâng trình ngaàm. Do taát caû ño ñaïc traéc ñòa ñöôïc thöïc hieän vôùi sai soá naøo ñoù daãn ñeán söï tích tuï sai leäch, giaù trò naøy khoâng ñöôïc vöôït quaù tieâu chuaån cho pheùp. Tính toaùn sô boä chính xaùc yeâu caàu cuûa pheùp ño, cho khaû naêng löïa choïn phöông phaùp traéc ñòa vaø löïa choïn thieát bò, duïng cuï ño ñaïc töông öùng. PHÖÔNG PHAÙP THI COÂNG HAÀM Trong thôøi ñaïi buøng noå veà coâng ngheä kyõ thuaät, ñeå thi coâng haàm ta coù 2 phöông phaùp chuû yeáu ñoù laø: thi coâng baèng phöông phaùp loä thieân. Thi coâng baèng phöông phaùp ñaøo kín. Thi coâng baèng phöông phaùp loä thieân thöôøng aùp duïng cho caùc haàm ñaët noâng, tuyø thuoäc vaøo ñaëc ñieåm coâng trình, nhöõng ñieàu kieän veà ñòa chaát vaø ñòa chaát thuyû vaên coù theå aùp duïng phöông phaùp ñaøo hoá moùng, phöông phaùp duøng væ choáng di ñoäng, ñaøo hoaëc haï gieáng. Öu ñieåm cuûa phöông phaùp naøy toaøn boä caùc khaâu thi coâng ñeàu thi coâng baèng maùy vaø coâng vieäc thi coâng khoâng phöùc taïp. 2. Thi coâng baèng phöông phaùp ñaøo kín laø phöông phaùp moû(phöông phaùp noå mìn), phöông phaùp khieân ñaøo,… Öu ñieåm caùc loaïi phöông phaùp naøy laø laøm taêng tieán ñoä xaây döïng haàm so vôùi phöông phaùp thi coâng haàm loä thieân. Ñoái vôùi phöông phaùp ñaøo kín neáu muoán ñaøo an toaøn thì chieàu cao cuûa lôùp ñaát phía treân toái thieåu baèng 2 laàn khaåu ñoä cuûa haàm. Neáu duøng phöông phaùp naøy treân væa heø laø khoâng khaû thi. Hôn nöõa neâu ta ñöa haàm xuoáng saâu thì baát lôïi veà vieäc löu thoâng vì khoaûng caùch ñi leân xuoáng khoâng hôïp lí. Vì vaäy ngöôøi ta thöôøng choïn phöông aùn thi coâng baèng phöông phaùp loä thieân. Phöông phaùp naøy cuõng toái öu vì: Thi coâng ñôn giaûn. Gía thaønh thi coâng reû. Phaïm vi chieám duïng cuûa cöõa haàm treân væa heø ít. Thuaän lôïi cho ngöôøi ñi boä leân xuoáng vaø ñieàu kieän thoâng gioù, thoaùt nöôùc toát hôn. TAÛI TROÏNG LEÂN KEÁT CAÁU HAÀM Caùc nguyeân taéc chung Keát caáu coâng trình giao thoâng ngaàm chòu taùc duïng cuûa caùc ngoaïi taûi khaùc nhau, ñaëc ñieåm phaân boá vaø cöôøng ñoä cuûa chuùng phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá: chieàu saâu choân moùng, ñieàu kieän ñòa chaát coâng trình, ñaëc ñieåm xaây döïng ñoâ thò vaø giao thoâng treân maët ñaát, coâng ngheä thi coâng. Taát caû caùc daïng taûi troïng coù theå chia ra loaïi thöôøng xuyeân, taùc duïng lieân tuïc leân keát caáu coâng trình vaø taïm thôøi taùc duïng leân keát caáu theo chu kyø daøi hoaëc ngaén. Caùc taûi troïng thöôøng xuyeân bao goàm troïng löôïng baûn thaân coâng trình ngaàm, troïng löôïng caùc lôùp aùo ñöôøng vaø caùc maïng kyõ thuaät, aùp löïc ñaát vaø nöôùc cuõng nhö taûi troïng do troïng löôïng nhaø vaø coâng trình laân caän hoá ñaøo ngaàm gaây neân, löôïng öùng suaát tröôùc cuûa coát theùp. Taûi troïng taïm thôøi xuaát hieän do caùc phöông tieän giao thoâng chuyeån ñoäng treân ñöôøng ngaàm hoaëc do oâtoâ gaây neân. Trong taûi troïng taïm thôøi coøn coù 1 soá loaïi taûi troïng chæ xuaát hieän trong giai ñoïan thi coâng coâng trình ngaàm. Ñaëc tính taïm thôøi coøn do taùc duïng cuûa caùc yeáu toá sau gaây neân: dao ñoäng nhieät ñoä, tröông nôû ñaát vaø caùc taùc ñoäng ñaëc bieät (ñoäng ñaát vaø va ñaäp……), hoaëc do söï coá naøo ñoù gaây neân. Trong toå hôp cô baûn bao goàm caùc taûi troïng thöôøng xuyeân vaø caùc taûi troïng taïm thôøi do caùc phöông tieän giao thoâng gaây neân keå caû caùc taûi troïng khai thaùc vaø xaây döïng taïm thôøi. Toå hôïp ñaëc bieät bao goàm caùc taûi troïng thöôøng xuyeân vaø taïm thôøi cuûa toå hôïp cô baûn vaø caùc taùc ñoäng ñaëc bieät. Ñöa caùc taûi troïng naøy hay taûi troïng khaùc vaøo toå hôïp cô baûn hoaëc toå hôïp ñaëc bieät mang tính chaát quy öôùc vaø phuï thuoäc vaøo tình hình cuï theå, trong ñoù cuøng 1 taûi troïng coù theå naèm trong toå hôïp ñaëc bieät vaø cô baûn. Trong nhieàu tröôøng hôïp tính toaùn ñöôïc tieán haønh theo toå hôïp taûi troïng cô baûn vaø kieåm tra cho toå hôïp ñaëc bieät. Keát caáu coâng trình ngaàm ñöôïc tính toaùn theo caùc traïng thaùi giôùi haïn (khaû naêng chòu löïc, bieán daïng vaø môû roäng veát nöùt) töông öùng vôùi caùc tieâu chuaån hieän haønh. Keát caáu caùc coâng trình ngaàm coù chieàu daøi lôùn(chieàu daøi lôùn hôn chieàu roäng raát nhieàu), naèm trong neàn ñaát ñoàng nhaát ñöôïc tính toaùn theo caùc ñieàu kieän bieán daïng phaúng. Tuy nhieân neáu kích thöôùc maët caét ngang töông ñöông vôùi chieàu daøi coâng trình, ngoaïi taûi seõ thay ñoåi raát nhieàu theo chieàu daøi, hoaëc xuaát hieän ñoä luùn neàn khoâng ñeàu thì caàn giaûi baøi toaùn khoâng gian, ñeå tìm ra ñaëc ñieåm phaân boá noâi löïc theo chieàu daøi vaø chieàu roäng cuûa maët caét ngang coâng trình ngaàm. Ngaøy nay khi thieát keá caùc keát caáu coâng trình ngaàm giao thoâng, ngöôøi ta söû duïng caùc bieän phaùp tính toaùn gaàn ñuùng khaù ñôn giaûn keát hôïp vôùi caùc phöông phaùp cô hoïc keát caáu. Trong ñoù, ñaàu tieân xaùc ñònh taát caû caùc taûi troïng chuû ñoäng taùc duïng leân voû haàm, sau ñoù tính toaùn chuùng nhö heä thanh coù xeùt ñeán hoaëc khoâng xeùt ñeán truï ñaøn hoài cuûa ñaát. Nhöôïc ñieåm cô baûn cuûa phöông phaùp tính toaùn theo taûi troïng cho tröôùc laø chuùng khoâng tính heát caùc ñieàu kieän taùc ñoäng töông hoå thöïc teá cuûa voû haàm vôùi khoái ñaát xung quanh. Thôøi gian gaàn ñaây khi tính toaùn caùc keát caám ngaàm, caùc phöông tieän maùy tính ñöôïc söû duïng ngaøy caøng roäng raõi. Töï ñoäng hoùa quaù trình tính toaùn baèng caùch söû duïng maùy tính ñieän töû giaûm ñoä khoù nhoïc raát nhieàu vaø nhanh choùng nhaän ñöôïc keát quaû tính toaùn caàn tìm.Trong ñoù coù theå xeùt ñeán nhieàu yeáu toá aûnh höôûng ñeán söï laøm vieäc tónh cuûa keát caáu, taêng ñoä chính xaùc cuûa keát quaû tính toaùn, löïa choïn nhieàu phöông tieän ………Trong nhieàu tröôøng hôïp cho pheùp loaïi tröø nhöõng giaû thieát ñôn giaûn hoùa vaø söû duïng caùc sô ñoà tính toaùn phöùc taïp vaø chính xaùc hôn, phuø hôïp hôn vôùi ñieàu kieän thöïc teá cuûa keát caáu. Söû duïng maùy tính ñieän töû coù theå tính toaùn heä sieâu tónh nhieàu baäc, phaân tích caùc sô ñoà tính toaùn khaùc nhau. Treân cô sôû ñoù, caùc nguyeân lyù heä thoáng thieát keá töï ñoäng hoùa ñöôøng ngaàm ñöôïc soaïn thaûo, ñoù laø 1 toå hôïp ñeå thieát keá vaø tính toaùn toái öu keát caáu ñöôøng ngaàm. Trong chöông naøy seõ nghieân cöùu caùc vaán ñeà lieân quan ñeá xaùc ñònh taûi troïng leân coâng trình ngaàm thi coâng baèng phöông phaùp loä thieân, haï chìm vaø kín. Taûi troïng chuû ñoäng thöôøng xuyeân Taûi troïng baûn thaân keát caáu ñöôïc coi laø phaân boá ñeàu treân maùi coâng trình ngaàm. Taûi troïng baûn thaân caùc chi tieát keát caáu ñöôïc xaùc ñònh töông öùng vôùi kích thöôùc thieát keá hình hoïc vaø troïng löôïng rieâng cuûa caùc vaät lieäu xaây döïng. Neáu troïng löôïng rieâng cuûa caùc keát caáu khoâng quaù 5% aùp löïc ñöùng tính toaùn thì taùc ñoäng cuûa chuùng khoâng caàn xeùt ñeán. Taûi troïng töø caùc lôùp aùo ñöôøng meàm naèm treân maùi coâng trình ngaàm ñaët noâng vaø caùc maïng kyõ thuaät khaùc nhau cuõng ñöôïc xaùc ñònh theo soá lieäu thieát keá. Aùp löïc chuû ñoäng cuûa maùy lieân keát caáu coâng trình ngaàm ñöôïc xaùc ñònh baèng nhieàu caùch khaùc nhau phuï thuoäc vaøo chieàu saâu ñaët moùng cuûa chuùng vaø tính chaát ñaát xung quanh. Aùp löïc ñöùng tieâu chuaån cuûa ñaát ñaù lieân keát caáu vuøng coâng trình ngaàm ñaët saâu ñöôïc xaùc ñònh töông öùng vôùi lyù thuyeát cuûa M.M.Protodiakonov, theo ñoù taát caû caùc ñaát ñöôïc coi nhö khoâng dính vaø ñöôïc ñaët tröng baèng heä soá kieân coá, baèng tang cuûa goùc“ tieáp xuùc” ma saùt trong(coù xeùt ñeán löïc tính). Ñoái vôùi ñaát rôøi khoâng dính, heä soá ma saùt “tieáp xuùc” truøng vôùi thöïc teá nghóa laø F = tg (ôû ñaây- laø goùc ma saùt trong). Ñoái vôùi ñaát chæ ñöôïc laø khoâng dính (do toàn taïi trong chuùng heä khe nöùt), heä soá kieân coá ñöôïc xaùc ñònh döïa vaøo ñoä beàn khoái laäp phöông cuûa ñaát chòu neùn tính theo Mpa (R) : f 0,1R Theo thuyeát cuûa M.M.Protodiakanov, aùp löïc ñöùng cuûa ñaát ñaù lieân heä choáng haàm ñaøo ñöôïc taïo neân do troïng löôïng khoái ñaát bò phaù vôõ keát caáu, vuøng hoaït ñoäng cuûa chuùng ñöôïc giôùi haïn baèng voøm aùp löïc döôïc xaùc ñònh coù tính ñeán söï taïo thaønh khoái tröôït döôùi goùc 450 -/2 so vôùi chieàu thaúng ñöùng: B = b + 2.htg( 45o - /2) hoaëc B = D +2D tg (45o - /2) (V.1) Chieàu cao voøm aùp löïc, trong ñoù chæ coù öùng suaát neùn taùc duïng ñöôïc xaùc ñònh töø ñieàu kieän caân baèng döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng ñöùng phaân boá ñeàu theo coâng thöùc: hcb = B/2f (V.2) Ñeå tính toaùn thöïc teá, aùp löïc ñöùng cuûa ñaát ñaù pn theo Pa ñöôïc laáy nhö taûi phaân boá ñeàu : pn = Kphcb (V.3) ÔÛ ñaây: kp – heä soá laøm vieäc cuûa khoái ñaát; - troïng löôïng rieâng cuûa ñaát, N/m3. Ñeå ñôn giaûn hoaù tính aùp löïc beân tieâu chuaån ñöôïc coi laø phaân boá ñeàu theo chieàu cao vaø ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc sau: qtc = (hcb + 0,5h). giaù trò heä soá aùp löïc beân cho taát caû caùc loaïi ñaát ngoaøi ñaát deûo ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: = tg2(45o -/2) ÔÛ ñaây:- goùc ma saùt trong tieâu chuaån cuûa ñaát,ñoä. Trong ñoù caàn löu yù raèng vôùi ñaù cöùng coù heä soá kieân coá f > 2-3, giaù trò goùc ma saùt trong thöôøng > 70o – 75o vaø vì theá giaù trò heä soá aùp löïc beân gaàn baèng 0, do ñoù trong ñaát ñaù nhö vaäy aùp löïc beân cuûa noù khoâng tính. Giaù trò heä soá aùp löïc beân trong ñaát deûo ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc sau: =/(1-) ôû ñaây: laø heä soá poision. Trong ñaát ñaù nöùt neû aùp löïc ñaát ñaù do khoái ñaát suït lôû ñöôïc löïa choïn döïa vaøo khoaûng caùch trung bình giöõõa caùc veát nöùt bt. Khi 0,04b 0,17b aùp löïc cuûa ñaát ñaù trong tính toaùn khoâng xeùt. Giaù trò cuûa aùp löïc beân khi 0,14b 0,08b noù khoâng ñöôïc tính. Aùp löïc ñöùng töø khoái ñaát lôû ñöôïc coi laø phaân boá ñeàu treân ñoaïn daøi 0.25b, trong ñoù vò trí cuûa taûi troïng ôû nhòp haàm ñöôïc laáy sao cho trong caùc chi tieát choáng xuaát hieän löïc lôùn nhaát aùp löïc töø khoái lôû ñöôïc coi laø phaân boá ñeàu theo chieàu cao haàm ñaøo vaø chæ taùc duïng theo moät höôùng. Trong nhöõng tröôøng hôïp khi caùc ñieàu kieän hình thaønh caùc khoái suït lôû rieâng bieät khoâng toàn taïi, coøn lyù thuyeát cuûa M.M.Protodiakonov khoâng aùp duïng ñöôïc(trong ñaát yeáu no nöôùc vaø ñaát bieán loaõng hoaëc khi chieàu saâu ñaët moùng cuûa coâng trình ngaàm nhoû hôn hai laàn chieàu cao voøm aùp löïc), cuõng nhö söû duïng cho caùc keát caáu ngaàm ñaët noâng, aùp löïc tieâu chuaån thaúng ñöùng cuûa ñaát ñöôïc laáy theo daïng khoái ñaát naèm treân haàm ñaøo: PH =.hi Ôû ñaây: - trong löôïng rieâng cuûa töøng lôùp ñaát; hi – chieàu daøy lôùp ñaát ;n –soá löôïng caùc lôùp Thoâng thöôøng aùp löïc ñöùng töø troïng löôïng cuûa caùc lôùp aùo ñöôøng vaø caùc lôùp ñaát ñaép trôû laïi truyeàn lieân keát caáu coâng trình ñaët noâng nhö sau: PH =+(h3 - ) Ôû ñaây: , - troïng löôïng rieâng cuûa vaät lieäu lôùp aùo ñöôøng vaø caùc lôùp ñaát ñaép trôû laïi;- chieàu daøy lôùp aùo döôøng; h3 – chieàu saâu ñaët moùng coâng trình ngaàm so vôùi maët ñaát coù tính ñeán cao ñoä phaàn ñöôøng xe chaïy quy hoaïch trong töông lai cuûa ñöôøng truïc chính. Aùp löïc beân cuûa ñaát coâng trình ñaët noâng ñöôïc xaùc ñònh coù tính ñeán söï phaân boá daïng tam giaùc theo chieàu cao, coøn heä soá aùp löïc beân ñöôïc bieåu thò qua goùc ma saùt trong hoaëc heä soá Poission. Trong ñoù, aùp löïc ñaát trong thieát dieän ngang hình chöõ nhaät treân maët baèng cuûa coâng trình ñöôïc xem laø phaân boá ñeàu. Ñaëc ñieåm phaân boá aùp löïc cuûa ñaát lieàn haàm ñaøo daïng troøn khaùc vôùi phaân boá ñeàu ôû choã lieân quan ñeán ñaëc ñieåm caáu truùc cuûa ñaát, caùc ñieàu kieän kieán taïo cuûa noù, cuõng nhö söï phaù hoaïi trình töï coâng ngheä (ví duï: nghieâng voû gieáng chìm). Vì vaäy, gieáng chìm daïng troøn haï trong lôùp aùo xuùc bieán ñöôïc tính toaùn theo taûi troïng höôùng taâm khoâng ñeàu cuûa ñaát vaø huyeàn phuø xuùc tieán thay ñoåi theo ñònh luaät: q = q1 Ôû ñaây: q- aùp löïc höôùng taâm leân voøng voû taïi ñieåm caét coù toïa ñoä;q1- aùp löïc höôùng taâm nhoû nhaát taïi ñieåm 1;q2- aùp löïc höôùng taâm taïi ñieåm hai. Tyû leä ñoái vôùi huyeàn phuø xuùc bieán laáy baèng 1.1, coøn ñoái vôùi ñaát trong giôùi haïn phaàn ñaøo cuûa gieáng –1.25 . Trong nhieàu tröôøng hôïp khi tính toaùn gieáng chìm, ngöôøi ta xeùt ñeán aùp löïc beân boå sung cuûa ñaát do maët nghieâng cuûa lôùp ñaát naèm trong giôùi haïn khoái tröôït, taûi troïng, ñoä nghieâng cuûa gieáng… gaây neân. Aùp löïc thuûy tónh tieâu chuaån chæ ñöôïc tính khi möïc nöôùc ngaàm cao hôn ñeá moùng coâng trình ngaàm. Khi xaùc ñònh aùp löïc thuûy tónh cuõng caàn tónh ñeán khaû naêng haï xuoáng do quaù trình môû haàm gaây neân vaø ñöôïc khoâi phuïc ôû giai ñoaïn khai thaùc coâng trình. Do möïc nöôùc ngaàm ñöôïc laáy möùc thaáp nhaát khi xaây döïng vaø cao nhaát khi khai thaùc coâng trình ngaàm, noù taïo neân ñieàu kieän baát lôïi nhaát cho söï laøm vieäc cuûa keát caáu. Neáu lôùp ñaát thaáp nöôùc naèm döôùi möïc nöôùc ngaàm thì troïng löôïng rieâng cuûa noù ñöôïc löïa choïn coù xeùt ñeán taùc ñoäng ñaåy noåi cuûa nöôùc: ÔÛ ñaây:- troïng löôïng rieâng cuûa haït ñaát (N/m3); - troïng löôïng rieâng cuûa nöôùc (N/m3); - heä soá roãng cuûa ñaát. Trong ñoù cuõng caàn tính ñeán goùc ma saùt trong cuûa ñaát no nöôùc. Neáu lôùp ñaát khoâng thaám nöôùc naèm thaáp hôn möïc nöôùc ngaàm, aùp löïc chæ ñöôïc tính nhö khoái gia taûi taêng aùp löïc leân lôùp ñaát döôùi möïc nöôùc ngaàm khoâng tính ñeán söï “ñaåy noåi” cuûa noù. Do aùp löïc thuûy tónh taùc duïng theo moïi höôùng taêng söï laøm vieäc tónh hoïc cuûa keát caáu ngaàm, taêng löïc phaùt tuyeán vaø moâmen uoán, noù caàn ñöôïc tính neáu keát caáu khoâng thaám nöôùc tuyeät ñoái. Khi ñöa aùp löïc thuûy tónh vaøo tính toaùn, caàn choïn aùp löïc tieâu chuaån leân neàn ñaát giaûm ñi chuùt ít töø troïng löôïng baûn thaân keát caáu vaø troïng löôïng ñaát treân coâng trình ngaàm vaø ñöa vaøo giaù trò söùc khaùng tónh toaùn thaáp hôn(caùt, seùt, buøn) trong neàn coâng trình. Khi coâng trình ngaàm naèm tröïc tieáp gaàn caùc coâng trình ñang toàn taïi caàn tính ñeán aùp löïc töø moùng nhaø neáu caùc nhaø naèm trong giôùi haïn khoái tröôït. Aùp löïc töø moùng ñöôïc truyeàn döôùi goùc 30o ÷ 45o so vôùi ñöôøng thaúng ñöùng phuï thuoäc vaøo tröôøng hôïp keùm thuaän lôïi nhaát. Trong ñoù, giaù trò aùp löïc ñöùng cuûa ñaát lieân keát caáu coâng trình ngaàm ñöôïc xaùc ñònh p=Q/a, coøn aùp löïc beân – theo coâng thöùc: p =Q/atg2(45o -/2) ÔÛ ñaây: Q – aùp löïc ñöùng leân ñeá moùng; a - chieàu roäng cuûa dieän tích chaát taûi leân moùng coù tính ñeán söï phaân boá aùp löïc theo chieàu saâu. Löïc khaùng ñaøn hoài cuûa ñaát Khi tính toaùn keát caáu ngaàm ngoaøi caùc taûi troïng thöôøng xuyeân chuû ñoäng, trong nhieàu tröôøng hôïp ngöôøi ta tính caû caùc phaûn löïc, löïc khaùng ñaøn hoài cuûa ñaát. Taùc ñoäng cuûa löïc khaùng ñaøn hoài xuaát hieän treân coâng trình ngaàm ñaët saâu vaø ñaët noâng xaây döïng trong caùc neàn ñaát coù tính ñaøn hoài, coù khaû naêng choáng laïi bieán daïng cuûa keát caáu. Ñaëc bieät cuûa söï laøm vieäc tónh cuûa coâng trình ngaàm laø taùc ñoäng töông hoã cuûa chuùng vôùi khoái ñaát xung quanh. Döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng ñöùng chuû ñoäng, taát caû caùc keát caáu ngaàm (ngoaïi tröø caùc keát caáu cöïc lôùn vaø cöùng) ñeàu bò bieán daïng, trong ñoù coù khu vöïc, nôi chuyeån vò höôùng veà phía ñaát coù tính chaát ñaøn hoài seõ xuaát hieän löïc khaùng ñaøn hoài cuûa ñaát. Taùc duïng cuûa löïc khaùng ñaøn hoài laøm giaûm nheï ñieàu kieän laøm vieäc tính cuûa keát caáu ngaàm, haïn cheá bieán daïng, taêng giaù trò phaùt tuyeán vaø giaûm giaù trò moâmen uoán. Caùc löïc khaùng ñaøn hoài taùc duïng theo maët ngoaøi cuûa voû haàm daïng voøm vaø daïng troøn, ngoaïi tröø vuøng khoâng coù löïc khaùng maø trong giôùi haïn ñoù söï chuyeån vò töï do cuûa voû haàm coù theå taïo neân moâmen uoán lôùn. Trong caùc voû haàm eùp vaøo ñaát, löïc khaùng ñaøn hoài taùc duïng treân toaøn boä maët ngoaøi. Löïc khaùng ñaøn hoài theo maët beân cuûa voû haàm daïng voøm vaø troøn coù theå trình baøy trong daïng löïc höôùng taâm , höôùng vuoâng vôùi maët haàm ñaøo (khaùng neùn) vaø löïc tieáp tuyeán , höôùng tieáp tuyeán ñoái vôùi chu tuyeán haàm ñaøo (khaùng caét). Giaù trò löïc khaùng ñaøn hoài tieáp tuyeán cuûa ñaát coù theå xaùc ñònh theo coâng thöùc: τ = v.σ ÔÛ ñaây: v – heä soá ma saùt giöõa voû haàm vaø ñaát. Khi xaùc ñònh cöôøng ñoä löïc khaùng ñaøn hoài ngöôøi ta söû duïng caùc lyù thuyeát bieán daïng cuïc boä hoaëc bieán daïng toång theå. Lyù thuyeát bieán daïng cuïc boä (Pluxa-Vincle) xuaát phaùt töø giaû thieát tæ leä thuaän giöõa öùng suaát σ vaø bieán daïng δ cuûa ñaát: σ = k. δ Vôùi : - k: heä soá söùc khaùng ñaøn hoài cuûa ñaát ñaëc tröng cho söùc khaùng cuûa ñaát. Trong ñoù, ngöôøi ta giaû thieát raèng bieán daïng cuûa ñaát chæ xaûy ra taïi caùc vò trí ñaët löïc. Thoâng thöôøng giaù trò k ñöôïc xaùc ñònh baèng thöïc nghieäm. Lyù thuyeát bieán daïng cuïc boä cuõng ñöôïc söû duïng khi tính toaùn keát caáu ñaët noâng vaø daïng chöõ nhaät nhö heä khung treân neàn ñaøn hoài. Trong phaàn lôùn caùc tröôøng hôïp keát caáu ñöôïc chia thaønh caùc phaàn töû rieâng bieät baèng caùch xeùt maùng vaø töôøng nhö caùc daàm treân neàn ñaøn hoài. Öùng suaát trong neàn coù xeùt ñeán troïng löôïng rieâng cuûa daàm coù theå xaùc ñònh theo bieåu thöùc sau: σ = g0+ k. δ Ñeå xaùc ñònh cöôøng ñoä cuûa löïc khaùng ñaøn hoài theo lyù thuyeát bieán daïng cuïc boä, thoâng thöôøng ngöôøi ta cho tröôùc quy luaät phaân boá theo beà maët voû haàm, xaùc ñònh bieán daïng keát caáu theo coâng thöùc. Khi tính toaùn töôøng coâng trình ngaàm ñaët noâng, giaù trò heä soá khaùng ñaøn hoài thay ñoåi theo quy luaät tuyeán tính töông öùng vôùi möùc taêng aùp löïc cuûa ñaát. Lyù thuyeát bieán daïng cuïc boä khoâng hoaøn toaøn phaûn aùnh ñuùng taùc ñoäng töông hoã cuûa keát caáu ngaàm vôùi ñaát xung quanh. Heä soá löïc khaùng ñaøn hoài khoâng tính ñeán tính chaát thöïc cuûa ñaát vaø khoâng phaûi laø ñaëc tính cô lyù cuûa noù. Giaù trò k thay ñoåi phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá: tính chaát cuûa ñaát vaø ñieàu kieän theá naèm cuûa chuùng, caùc kích thöôùc haàm ñaøo ngaàm, dieän tích chaát taûi, cöôøng ñoä taûi troïng chuû ñoäng, thôøi gian chaát taûi, ñoä saâu choân moùng. Keát quaû nghieân cöùu thöïc nghieäm cho thaáy giöõa öùng suaát vaø bieán daïng khoâng tuaân thuû quan heä tuyeán tính, coøn bieán daïng khoâng nhöõng xuaát hieän taïi vò trí ñaët löïc maø caû ôû caùc vuøng laân caän. Maët duø coù nhöõng toàn taïi neâu treân, lyù thuyeát bieán daïng cuïc boä trong nhieàu tröôøng hôïp cho nhöõng keát quaû gaàn ñuùng(ñaëc bieät trong ñaát rôøi vaø khi xaùc ñònh giaù trò k coù cô sôû) chaáp nhaän ñöôïc trong tính toaùn coâng trình ngaàm. Ñeå giaûi baøi toaùn lyù thuyeát ñaøn hoài caàn bieát caùc ñaëc tính cuûa ñaát: moâ ñun bieán daïng E0 vaø heä soá Poission µ, xaùc ñònh theo soá lieäu khaûo saùt ñòa chaát coâng trình baèng caùch thöû nghieäm maãu ñaát trong caùc thieát bò neùn chuyeân duøng khi chaát taûi vaø dôõ taûi nhieàu laàn. Tuy nhieân caàn löu yù raèng khi söû duïng lyù thuyeát bieán daïng toång theå ñeå tính voû haàm daïng troøn vaø voøm chæ cho pheùp nhaän ñöôïc lôøi giaûi cho moät soá tröôøng hôïp. Lyù thuyeát bieán daïng toång theå ñöôïc söû duïng khi tính toaùn keát caáu daïng chöõ nhaät nhö heä khung treân neàn ñaøn hoài baèng caùch taùch keát caáu thaønh töøng phaàn rieâng vaø söû duïng phöông trình vi phaân ñöôøng ñaøn hoài cuûa haàm coù theå tính ñöôïc. EI Ψx ÔÛ ñaây: EI – ñoä cöùng cuûa maët caét daàm; y – chuyeån vò ñöùng cuûa truïc trung hoøa daàm; σx – aùp löïc phaân boá töø höôùng neàn; Ψx – taûi troïng chuû ñoäng cho tröôùc Trong ñoù, lieân keát giöõa caùc öùng suaát σx vaø chuyeån vò y ñöôïc xaùc ñònh treân cô sôû lyù thuyeát bieán daïng toång theå. Daàm ñöôïc coi nhö thanh moûng, bieán daïng cuûa noù chæ xaûy ra theo chieàu daøi. Bieán daïng ngang theo truïc maët caét vaø maø saùt giöõa daàm vaø ñaát khoâng tính ñeán. Maët duø coù moät soá öu ñieåm cuûa phöông phaùp bieán daïng toång theå, khoù khaên trong vieäc xaùc ñònh thoâng soá E0 vaø µ vaø khoâng töông öùng sô ñoà vôùi ñaát thöïc teá, khoâng coù khaû naêng phaân boá ñeàu nhö vaät theå bieán daïng lyù töôûng ñöôïc bieåu thò baèng tính khoâng ñoàng nhaát vaø tính taïo lôùp, chuùng khoâng ñöôïc söû duïng roäng raõi trong thöïc teá tính toaùn keát caáu. Taûi troïng taïm thôøi töø caùc phöông tieän giao thoâng. Taûi troïng ñoäng taïm thôøi töø caùc phöông tieän giao thoâng leân coâng trình ngaàm ñöôïc xaùc ñònh döïa vaøo chieàu saâu choân ngaàm cuûa chuùng, vò trí phaàn ñöôøng xe chaïy vaø daïng phöông tieän giao thoâng. Khi tính toaùn keát caáu coâng trình ngaàm ñaët noâng, ngöôøi ta xeùt ñeán taûi troïng ñoäng cuûa caùc phöông tieän giao thoâng chuyeån ñoäng treân phoá vaø treân caùc truïc ñöôøng maø döôùi ñoù coù coâng trình ngaàm. Ngoaøi ra, taûi troïng ñoäng coù theå laø do phía treân maùi cuûa coâng trình ngaàm ñöôïc boá trí caùc beán ñoã cho caùc phöông tieän giao thoâng ngaàm. Do caùc coâng trình giao thoâng ngaàm ñoâ thò thöôøng naèm döôùi caùc ñöôøng truïc oâ toâ neân keát caáu cuûa chuùng chòu taùc ñoäng cuûa taûi troïng töø baùnh xe caùc phöông tieän giao thoâng: oâ toâ con vaø oâ toâ taûi, taøu ñieän vaø oâ toâ buyùt. Trong moät soá tröôøng hôïp coâng trình ngaàm coù theå ñöôïc boá trí döôùi caùc truïc ñöôøng saét, ñöôøng taøu ñieän, ñoaïn noåi cuûa caùc ñöôøng taøu ñieän ngaàm. Khi xem xeùt caùc sô ñoà chaát taûi taïm thôøi khaùc nhau leân coâng trình ngaàm ngöôøi ta choïn vò trí sao cho trong caáu kieän tính toaùn cuûa keát caáu xuaát hieän noäi löïc lôùn nhaát. Khi chieàu saâu ñaët moùng cuûa coâng trình ngaàm lôùn hôn 0.7 ÷ 0.8m taûi troïng taïm thôøi ñöôïc thay baèng caùc lôùp ñaát töông ñöông coù chieàu cao: hTĐ = Vôùi: pbp – cöôøng ñoä taûi troïng taïm thôøi; γ- troïng löôïng rieâng cuûa ñaát. Khi chieàu saâu ñaët moùng nhoû hôn, taûi troïng taïm thôøi ñöôïc xaùc ñònh song song vôùi truïc ñöôøng ngaàm hoaëc vuoâng goùc vôùi noù. Khi maùi cuûa coâng trình ngaàm ñöôïc chaát taûi baèng caùc truïc xe cuûa oâ toâ (H-30) phuï thuoäc vaøo chieàu roäng taám ngöôøi ta laáy soá löôïng baùnh taïo neân trong caùc caáu kieän cuûa keát caáu noäi löïc lôùn nhaát. Caùc oâ toâ ñöôïc boá trí caùch nhau 10m coù xeùt ñeán chuyeån ñoäng cuûa caùc truïc theo moät höôùng, trong ñoù khoaûng thoâng thuûy giöõa caùc thuøng xe trong caùc truïc laân caän khoâng nhoû hôn 10cm, coøn thuøng xe khoâng ñöôïc ñöa ra ngoaøi phaàn ñöôøng xe chaïy. Khi chieàu daøi cuûa maùi coâng trình lôùn hôn 25m, giaù trò taûi troïng tính toaùn ñöôïc giaûm xuoáng 10%, 20% vaø 30% töông öùng vôùi soá löôïng daõy truïc xe laø 2,3,4 vaø lôùn hôn. Ñeå xaùc ñònh giaù trò aùp löïc caàn tính dieän tích chaát taûi, kích thöôùc cuûa noù phuï thuoäc vaøo chieàu daøy aùo ñöôøng σn vaø ñöôïc thaønh laäp töø moät baùnh xe: a= a0 + 2δ0 – doïc truïc chuyeån ñoäng; b = b0 + 2δn – vuoâng goùc vôùi höôùng chuyeån ñoäng. ÔÛ ñaây a0, b0 – caùc kích thöôùc dieän tích tieáp xuùc cuûa caëp baùnh xe oâ toâ vôùi maët ñöôøng theo höôùng doïc vaø höôùng ngang. Khi vò trí cuûa 2 baùnh xe oâ toâ treân ñöôøng ngaàm coù truïc caùch nhau giaù trò Δ dieän tích chaát taûi laø: a2 = a0 + 2δn – doïc höôùng chuyeån ñoäng;b2 =b0 + 2δ0 + Δ – vuoâng goùc vôùi höôùng chuyeån ñoäng. Bieát ñöôïc kích thöôùc dieän chaát taûi, giaù trò taûi troïng ñöùng taïm thôøi coù theå xaùc ñònh laïi theo coâng thöùc: pbp= Vôùi: p – giaù trò taûi troïng taäp trung hieän thôøi; F – dieän tích chaát taûi (F = a*b hoặc F = a2*b2) Taûi troïng di ñoäng taïm thôøi ñöôïc tính toaùn nhö khi xaùc ñònh aùp löïc beân cuûa ñaát leân töôøng ñöôøng vaøo haàm ñöôøng ngaàm vaø coâng trình ngaàm. Trong ñoù taûi troïng oâ toâ (H-30) naèm treân khoái tröôït ôû vò trí baát lôïi nhaát. Chieàu roäng laøm vieäc cuûa khoái tröôït coù xeùt ñeán ñoä saâu cuûa coâng trình ngaàm ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: bn = (H1 – H0)tg(450 – φ/2) (V.16) H1 – khoaûng caùch töø beà maët ñaùy moùng coâng trình ngaàm,(m); H0 – chieàu saâu choân moùng cuûa coâng trình ngaàm,(m). Neáu taûi troïng chuyeån ñoäng vuoâng goùc vôùi truïc ñöôøng ngaàm, kích thöôùc dieän chaát taûi laø a+d. Ôû ñaây a- chieàu daøi phaàn tieáp xuùc maët nghieâng cuûa baùnh oâ toâ H-30 khoâng lôùn hôn 3.6m; d- khoaûng caùch giöõa caùc caïnh nghieâng phía ngoaøi cuûa caùc baùnh xe laân caän oâ toâ H-30. Chaát taûi troïng taïm thôøi leân khoái tröôït, coù theå xaùc ñònh ñöôïc giaù trò aùp löïc beân do taûi troïng ñoù gaây neân doïc truïc ñöôøng ngaàm. qbp = tg2(450-φ/2)α Khi vò trí taûi troïng taïm thôøi vuoâng goùc vôùi truïc ñöôøng ngaàm giaù trò aùp löïc beân laø: qbp = tg2(450-φ/2)α P – taûi troïng taäp trung taïm thôøi Chieàu daøi ñoaïn chaát taûi cuûa töôøng ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: y = A - Giaù trò baèng chieàu daøi hoaëc chieàu roäng maët tieáp xuùc nghieâng cuûa oâ toâ coù xeùt ñeán phaân boá aùp löïc trong aùo ñöôøng döôùi goùc 450. Khi chieàu saâu maùi coâng trình ngaàm nhoû hôn 0.5m, taûi troïng taïm thôøi töø H30 nhaân vôùi heä soá ñoäng hoïc (1+µ), giaù trò ñoù phuï thuoäc vaøo chieàu daøi dieän chaát taûi taïm thôøi λ vaø coù giaù trò laø 1.3 khi λ ≤ 5 vaø baèng 1 khi λ ≥ 45m. Trong khoaûng 5m < λ < 45m giaù trò (1+µ) xaùc ñònh baèng noäi suy. Ñoái vôùi aùp löïc beân cuûa ñaát do taûi troïng taïm thôøi gaây neân, giaù trò heä soá ñoäng hoïc laáy baèng 1. Do caùc ñöôøng ngaàm giao thoâng ñaët noâng trong phaàn lôùn caùc tröôøng hôïp, coù keát caáu beâ toâng coát theùp hình chöõ nhaät vaø phaàn ñöôøng xe chaïy naèm treân maët phaúng maùng, caùc löïc do taûi troïng giao thoâng gaây ra khoâng lôùn neân chuùng coù theå ñöôïc boû qua. Cuõng nhö vaäy ñoái vôùi caùc ñöôøng ngaàm oâ toâ daïng voøm, voû haàm cuûa chuùng ñöôïc laøm töø beâ toâng khoái coù maùng phaúng vaø ñoái vôùi caùc gara vaø toå hôïp ngaàm 1 taàng. Các dạng tải trọng khác Ngoaøi nhöõng taûi troïng neâu treân keát caáu coâng trình giao thoâng ngaàm coù theå chòu taùc ñoäng cuûa nhieàu taûi troïng ñoäng vaø tónh xuaát hieän ôû giai ñoaïn xaây döïng vaø khai thaùc. Taûi troïng xuaát hieän ôû giai ñoaïn xaây döïng coâng trình ngaàm coù nhieàu loaïi vaø ñöôïc xaùc ñònh theo coâng ngheä xaây döïng cuï theå. Ñaëc ñieåm phaân boá vaø cöôøng ñoä taûi troïng ñöôïc xaùc ñònh töông öùng vôùi ñoà aùn thi coâng ñoù, neân choïn caùc sô chaát taûi gaây neân noäi löïc lôùn nhaát trong keát caáu. Trong nhieàu tröôøng hôïp, keát caáu coâng trình ngaàm ngoaøi chòu taûi troïng ñoäng töø caùc phöông tieän giao thoâng coù theå chòu caùc taûi troïng taïm thôøi töø caùc ñoaøn ngöôøi ñi treân hoaëc trong coâng trình ngaàm. Chòu taùc ñoäng cuûa caùc taûi troïng ñoù laø keát caáu ñöôøng ngaàm giao thoâng cô giôùi vaø caùc ñöôøng ngaàm boä haønh ñaët khoâng saâu so vôùi maët ñaát vaø saøn trung gian cuûa caùc gara vaø caùc toå hôïp ngaàm. Taûi troïng tieâu chuaån taïm thôøi töø caùc ñoaøn ngöôøi ñöôïc coi laø phaân boá ñeàu coù cöôøng ñoä 4000N/m2(4KN/m2). Caùc coâng trình ngaàm ñaët ôû caùc vuøng ñaát seùt aåm hoaëc caùt buïi chòu ñoâng laïnh theo muøa caàn ñöôïc tính chòu löïc taùc ñoäng cuûa löïc tröông nôû. Trong moät soá tröôøng hôïp, ngöôøi ta xeùt ñeán taûi troïng caùc coâng trình ngaàm do co ngoùt vaø töø bieán cuûa beâ toâng cuõng nhö ñoä luùn cuûa neàn gaây neân. Taùc ñoäng cuûa ñoäng ñaát ñöôïc xeùt ñeán khi tính toaùn nhöõng coâng trình ngaàm naèm ôû caùc vuøng coù ñoäng ñaát vôùi möùc 7 ñoä ríchte vaø lôùn hôn. Taát caû taûi troïng naèm trong toå hôïp cô baûn vaø ñaëc bieät laø nhöõng taûi troïng tieâu chuaån. Töông öùng vôùi caùc tieâu chuaån hieän haønh, tính toaùn tónh hoïc cuûa caùc coâng trình ngaàm ñöôïc tính toaùn, giaù trò cuûa chuùng ñöôïc xaùc ñònh baèng caùch nhaân giaù trò tieâu chuaån cuûa noù vôùi heä thoáng vöôït taûi töông öùng. Rp=RHki Heä soá vöôït taûi ki ñöôïc chia nhoû cho töøng loaïi taûi troïng cuõng nhö töøng loaïi toå hôïp taûi troïng. Ñoái vôùi töøng loaïi taûi troïng trong giôùi haïn nhaát ñònh cuûa ñöôøng ngaàm, caùc heä soá vöôït taûi ñöôïc laáy nhö sau. Heä soá vöôït taûi ñoái vôùi moät soá taûi troïng thöôøng xuyeân cho trong baûng 1. Tải trọng Hệ số vượt tải Tải trọng Hệ số vượt tải Áp lực chủ động của đất : -Khi tạo thành vòm: Thẳng đứng Nằm ngang Tư khối đất hở: Thẳng đứng Nằm ngang Tử trọng lương của cột đất: Thẳng đứng Nằm ngang Phản lực của đất(lực kháng đàn hồi) 1,5 1,8(1,2)* 1,4 1,2 1,1 1,3(0,9) 1,2(0,8) Áp lực từ khối đất san, từ lớp cách nước, từ các lớp bảo vệ khác cũng như từ áo đường của phần đường xe chạy và các vỉa hè. Trọng lượng riêng của kết cấu: Toàn khối Lắp ghép Áp lực thủy tĩnh Kêt cấu ứng suất trước 1,5(0,9) 1,2(0,8) 1,1(0,9) 1,1(0,9) 1,3(0,7) Baûng 1: Heä soá taûi troïng *Trong ngoaëc cho giaù trò caùc heä soá vöôït taûi caàn choïn khi giaûm giaù trò taûi troïng daãn ñeán taûi baát lôïi cho keát caáu. Caàn löu yù raèng: khi xaùc ñònh caùc aùp löïc beân tính toaùn cuûa ñaát do taûi troïng ñöùng taïm thôøi di ñoäng gaây neân theo coâng thöùc : Q=γhTÑ tg2(450 – φ/2) giaù trò goùc coù noäi ma saùt ñöôïc taêng leân 50 khi k>1 vaø giaûm ñi 50 khi k<1. Heä soá vöôït taûi ñoái vôùi taûi troïng taïm thôøi ñöôïc xaùc ñònh döïa vaøo loaïi toå hôïp taûi troïng (baûng 2) Tải trọng Hệ số vượt tải khi tổ hợp tải trọng Cơ bản Đặc biệt Tải ôtô H30 Bánh xe HK-80 Tải đường sắt CK-14 Có chất tải Không có chất tải Tàu điện ngầm Tải máy bay Đường dẫn chạy vòng Bпп và đường trục PД Phân giữaBпп Đoàn người Tải xây dựng Tải động đất 1,4 1,1 1,1-1,3* 1,0 1,3 1,0 0,85 1,4 1,4 1,3** 1,0 - 0,7 - - - - - - - 1,0 Bảng 2: Heä soá vöôït taûi *Heä soá vöôït taûi phuï thuoäc vaøo chieàu daøi chaát taûi λ laø 1.3 khi λ=0; 1.15 khi λ =50m; 1.1 khi λ>150m. **Giaù trò heä soá vöôït taûi ñoái vôùi taûi troïng xaây döïng trong khi caàn phaûi ñieàu chænh coù xeùt ñeán ñieàu kieän taïi choã theo coâng ngheä thi coâng. tính toaùn keát caáu haàm baèng phöông phaùp phaàn töû höõu haïn (PTHH) Hieän nay coù raát nhieàu phöông phaùp tính caùc loaïi keát caáu. Caùc moân cô hoïc keát caáu laø cô sôû cuûa taát caû caùc phöông phaùp tính toaùn ñöôïc aùp duïng. Ta coù theå chia phöông phaùp tính ra laøm 3 loaïi: Khoâng xeùt tôùi taùc ñoäng töông hoã, keát caáu ñöôïc tính vôùi caùc taûi troïng ñaõ bieát. Taûi troïng do ñòa taàng ñöôïc chia laøm taûi troïng chuû ñoäng vaø bò ñoäng. Aùp löïc ñòa taàng nhö ñaõ bieát coøn löïc khaùng ñaøn hoài ñöôïc xaùc ñònh baèng tính toaùn tuyø thuoäc sô ñoà taùc duïng cuûa taûi troïng vaø quan heä giöõa ñaëc tröng keát caáu vaø ñòa taàng. Taûi troïng taùc duïng leân voû haàm khoâng giaû thieát maø ñöôïc xaùc ñònh baèng keát quaû cuûa baøi toaùn tieáp xuùc veà taùc duïng töông hoã cuûa voû haàm vaø ñòa taàng. Caùc keát caáu daïng chöõ nhaät thöôøng duøng cho nhöõng haàm ñöôøng boä, haàm qua ñöôøng saét ñaët noâng xaây döïng baèng phöông phaùp loä thieân hoaëc phöông phaùp haï ñoaïn. Caùc keát caáu beâ toâng coát theùp toaøn khoái hoaëc laép gheùp töøng ñoát nguyeân veïn laø moät heä coù tieát dieän ngang kín vaø nuùt cöùng ñöôïc tính nhö moät khung kín sieâu tónh treân neàn ñaøn hoài. Khaùi quaùt veà phöông ph aùp phaàn töû höõu haïn Laø moät phöông phaùp soá cho pheùp nhaän ñöôïc lôøi giaûi gaàn ñuùng cuûa caùc baøi toaùn coâng trình khaùc nhau. Vaøo nhöõng naêm 1960 laàn ñaàu tieân phöông phaùp PTHH ñeå ñöôïc tính khung, daøn vaø keát caáu maùy bay, vaø noù ñöôïc goïi laø phöông phaùp phaàn töû höõu haïn töø naêm 1960 vì noù phaûn aùnh nhöõng baûn chaát cuûa phöông phaùp. Trong phöông phaùp PTHH vuøng tính toaùn ñöôïc chia ra thaønh moät soá löôïng ñaùng keå nhöõng vuøng nhoû goïi laø “phaàn töû”. Nhö vaäy moâ hình phaân töû höõu haïn cho lôøi giaûi rôøi raïc cuûa nhöõng phöông trình traïng thaùi. Vieäc “caét” vuøng tính toaùn thaønh caùc phaàn töû (rôøi raïc hoùa) ñaõ laøm giaûm baäc cuûa baøi toaùn xuoáng soá höõu haïn caùc aån soá baèng caùch theå hieän caùc aån soá qua nhöõng haøm tieäm caän trong phaïm vi moãi phaàn töû. Caùc haøng tieäm caän(ñoâi khi goïi laø ña thöùc tích phaân) ñöôïc xaùc ñònh qua caùc giaù trò cuûa aån soá taïi nhöõng ñieåm ñaëc bieät goïi laø nuùt. Caùc nuùt veà nguyeân taéc naèm treân bieân cuûa phaàn töû vaø taïi nhöõng choã giao nhau cuûa caùc bieân. Trong moät soá tröôøng hôïp coù theå ñaët caùc nuùt rieâng reõ ôû beân trong phaàn töû. Caùc giaù trò nuùt cuûa caùc bieán vaø caùc haøng tieäm caän ñaõ choïn ñoái vôùi phaàn töû seõ hoaøn toaøn xaùc ñònh söï thay ñoåi cuûa caùc bieán trong phaïm vi phaàn töû. Ñoái vôùi moâ hình phaàn töû höõu haïn caùc giaù trò nuùt cuûa caùc bieán trôû thaønh caùc aån soá môùi. Sau khi xaùc ñònh chuùng thì thì qua caùc haøm tieäm caän coù theå nhaän ñöôcï caùc giaù trò cuûa bieán trong phaïm vi cuûa taát caû caùc phaàn töû. Vieäc tính coâng trình baèng phöông phaùp phaàn töû höõu haïn bao goàm caùc quaù trình: rôøi raïc hoùa vuøng tính toaùn, choïn haøm tieäm caän, xaùc ñònh caùc tính chaát cuûa phaàn töû, gheùp noái heä caùc phaàn töû, giaûi heä phöông trình, caùc tính toaùn phuï ta khaûo saùt caùc noäi dung ñoù theo trình töï cuûa noù. Trình töï tính Rôøi raïc hoùa vuøng tính toaùn Vuøng khaûo saùt ñöôïc chia ra laøm caùc phaàn töû. Trong phaïm vi sô ñoà tính coù theå chöùa ñoàng thôøi caùc phaàn töû khaùc nhau. Ví duï nhö sô ñoà tính ñoái vôùi haàm vaø moät phaàn töû cuûa khoái ñòa taàng bao quanh ñöôïc laäp töø nhöõng phaàn töû töù giaùc vaø tam giaùc phaúng nhö treân. Soá löôïng vaø daïng cuûa caùc phaàn töû söû duïng ñöôïc ñöôïc xaùc ñònh bôûi muïc ñích tính toaùn, ñoä chính xaùc yeâu caàu, khaû naêng cuûa boä nhôù cuõng nhö coâng suaát cuûa maùy tính seõ söû duïng. Vieäc chia vuøng tính toaùn thaønh phaàn töû chæ laø giaûi phaùp tính toaùn chöù khoâng coù yù nghóa veà maët vaät lyù vì caùc phaàn töû rieâng reõ ñöôïc pheùp noái thaønh heä khoâng laøm giaùn ñoaïn caùc haøm nghieân cöùu ôû treân bieân giöõa caùc phaàn töû. Choïn haøm tieäm caän Trong giai ñoaïn naøy caùc nuùt cuûa sô ñoà tính döôïc xaùc ñònh vaø caùc haøm xaùc ñònh söï phaân boá cuûa caùc bieán soá chöa bieát trong phaïm vi moät phaàn töû ñöôïc giaû thieát ôû daïng ña thöùc muõ bôûi vì haøm daïng naøy deã vi phaân vaø tích phaân. Baäc cuûa ña thöùc choïn phuï thuoäc vaøo soá löôïng nuùt trong phaàn töû vaø nhöõng yeâu caàu veà quy luaät phaân boá cuûa caùc bieán chöa bieát treân phaàn töû. Xaùc ñònh caùc tính chaát cuûa phaàn töû Sau khi ñaõ ñöa ra moâ hình caùc phaàn töû höõu haïn cuûa ñoái töôïng tính toaùn coù theå söû duïng moät trong nhöõng nguyeân taéc ñaõ neâu ôû treân ñeå xaùc ñònh söï phuï thuoäc moâ taû moãi phaàn töû. Nhöõng phuï thuoäc naøy ñöôïc vieát döôùi daïng ma traän. Gheùp noái heä phaàn töû Ñeå thöïc hieän caùc tính toaùn caàn gheùp noái caùc phaàn töû rieâng reõ vaøo moät heä thoáng nhaát ñònh. Noùi moät caùch khaùc laø laäp moät söï phuï thuoäc chung ôû daïng ma traän xaùc ñònh tính chaát cuûa heä caùc phaàn töû. Caùc bieåu thöùc ma traän cuûa caùc phaàn töû cuõng coù daïng nhö ñoái vôùi moät phaàn töû rieâng reõ nhöng baäc cao hôn, bôûi vì noù chöùa caùc soá haïng cuûa caùc nuùt trong heä tính toaùn. Giaûi heä phöông trình Do keát quaû gheùp noái ta nhaän ñöôïc heä phöông trình voâ soá aån khaù lôùn. Giaûi heä phöông trình naøy ta seõ nhaän ñöôïc caùc giaù trò chuyeån vò nuùt. Heä phöông trình coù theå laø tuyeán tính hoaëc phi tuyeán tuøy theo baøi toaùn caàn giaûi. Caùc tính toaùn phuï Sau khi giaûi heä phöông trình coù theå thöïc hieän caùc tính toaùn phuï ñeå nhaän ñöôïc caùc thoâng soá phuï thuoäc vaøo caùc aån chính. Nhö seõ chæ ra ôû phaàn döôùi trong tính toaùn coâng trình caùc aån chính laø nhöõng chuyeån vò nuùt döôùi taùc duïng cuûa caùc löïc ñaët vaøo noù(taûi troïng). Öùng suaát trong caùc phaàn töû coù theå xaùc ñònh baèng vieäc giaûi heä phöông trình theo caùc trò soá ñaõ bieát cuûa chuyeån vò nuùt. Nhöõng quan heä cô baûn cuûa phöong phaùp PTHH Nhöõng phaàn töû söû duïng trong caùc baøi toaùn cô hoïc moâi tröôøng lieân tuïc thöôøng döïa treân nhöõng qui luaät phaân boá cuûa öùng suaát vaø chuyeån vò trong caùc phaàn töû vaãn duøng tröôùc ñaây. Trong nhöõng tröôøng hôïp naøy chuyeån vò cuûa moät ñieåm baát kyø trong phaïm vi moãi phaàn töû laø haøm cuûa toïa ñoä cuûa ñieåm ñoù vaø chuyeån vò nuùt cuûa phaàn töû. Trong nhöõng tính toaùn coâng trình caùc aån soá cô baûn laø chuyeån vò nuùt do caùc löïc ñaët ôû nuùt. Quan heä giöõa caùc chuyeån vò chöa bieát vaø löïc taùc duïng ñoái vôùi moãi phaàn töû coù theå vieát döôùi daïng heä phöông trình. Ôû ñaây Fe laø ma traän coät caùc löïc taùc duïng; Se laø ma traän ñoä cöùng cuûa phaàn töû; laø ma traän Coät caùc chuyeån vò aån soá. Vuøng tính toaùn ñöôïc rôøi raïc hoùa baèng caùc phaàn töû daïng tam giaùc. Phaàn töû maãu e ñöôïc moâ taû baèng caùc ñænh I, j , k vaø coù bieân phaúng. Giaû söû caùc chuyeån vò trong phaïm vi phaàn töû ñöôïc xaùc ñònh baèng caùc ma traän cuõng chính laø: Ôû ñaây, Ni laø caùc giaù trò cuûa caùc haøm hình daïng thöôøng laø ña thöùc muõ, xaùc ñònh hình daïng hình hoïc cuûa phaàn töû vaø söï phaân boá cuûa caùc aån trong phaïm vi moät phaàn töû; chöùa caùc trò soá cuûa chuyeån vò nuùt cuûa phaàn töû, coù nghóa laø: Neáu nhö bieát chuyeån vò ôû moãi ñieåm, ta coù theå xaùc ñònh ñöôïc caùc trò soá bieán daïng töông ñoái ôû daïng: Ví duï nhö trong tröôøng hôïp baøi toaùn phaúng: Töø ñoù B deã daøng ñöôïc xaùc ñònh theo caùc haøm hình daïng: Trong tröôøng hôïp chung vaät lieäu thuoäc vuøng tính toaùn coù bieán daïng ban ñaàu (do thay ñoåi cuûa nhieät ñoä, co ngoùt, caùc taùc duïng kieán taïo…). Caùc öùng suaát trong phaàn töû seõ ñöôïc xaùc ñònh baèng söï khaùc nhau giöõa nhöõng bieán daïng naøy vaø bieán daïng thöïc. Ñeå thuaän lôïi cho tính toaùn ngöôøi ta thöôøng giaû thieát raèng tröôùc khi tính toaùn vuøng khaûo saùt coù traïng thaùi öùng suaát ban ñaàu(giaù trò cuûa noù thöôøng ño thöïc teá). Nhöõng giaù trò öùng suaát naøy cuõng coù theå ñöa vaøo phaân boá chung. Neáu giaû thieát moâi tröôøng laø ñaøn hoài tuyeán tính thì coù theå vieát: Ôû ñaây: D laø ma traän caùc ñaëc tröng ñaøn hoài, xaùc ñònh theo caùc coâng thöùc trong lyù thuyeát ñaøn hoài. Giaû söû vectô Xaùc ñònh caùc löïc huùt, töông ñöông vôùi caùc öùng suaát bieân vaø taûi troïng phaân boá treân phaàn töû, ôû ñaây truøng vôùi caùc phöông X vaø Y. Töông töï nhö vaäy . Ôû ñaây Px vaø Py laø caùc thaønh phaàn töông öùng cuûa löïc khoái löôïng. Cuoái cuøng ta vieát phöông trình chính taéc ñaày ñuû cuûa phöông phaùp phaàn töû höõu haïn trong cô hoïc moâi tröôøng lieân tuïc ñoái vôùi moät phaøn töû tuøy yù nhö sau: (6.79) Ôû ñaây vaø trong caùc bieåu thöùc sau naøy caùc tích phaân ñöôïc thöïc hieän theo theå tích cuûa phaàn töû V. Caùc thaønh phaàn cuûa phöông trình(6.79)laø: Ma traän ñoä cöùng cuûa phaàn töû ñöôïc xaùc ñònh baèng bieåu thöùc :(6.80) Caùc löïc nuùt do taùc duïng cuûa taûi troïng theå tích phaân boá: Caùc löïc nuùt do traïng thaùi bieán daïng ban ñaàu: Caùc löïc nuùt do traïng thaùi öùng suaát ban ñaàu: Thöôøng thì caùc löïc taùc duïng ñöôïc thu veà moät soá haïng cuûa bieåu thöùc vaø phöông trình chính taéc cuûa phöông phaùp phaàn töû höõu haïn seõ coù daïng: Ñoù laø daïng phoå bieán hôn caû cuûa caùch vieát phöông trình cô baûn. Ta nhaän thaáy raèng ôû daïng ma traän bieåu thöùc ñoái vôùi moät heä laäp töø nhieàu phaàn töû cuõng seõ gioáng nhö coâng thöùc (6.84) Theo caùc chuyeån vò nuùt ñaõ bieát caùc öùng suaát ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: (6.85) Nhöõng bieåu thöùc treân duøng vôùi daïng baát kyø cuûa phaàn töû vaø nhöõng haøm hình daïng xaùc ñònh. Xaùc ñònh tính chaát cuûa phaàn töû Trong nhöõng phaàn töû phaúng thì phaàn töû tam giaùc laø ñôn giaûn hôn caû vì theá noù ñöôïc söû duïng roäng raõi. Hình daïng cuûa nhöõng phaàn töû naøy laø söï phaân boá cuûa caùc aån chuyeån vò trong phaàn töû ñöôïc moâ taû baèng caùc ña thöùc baäc nhaát daïng sau: Nhö vaäy trong ma traän B theo bieåu thöùc (6.76) chæ chöùa caùc haèng soá. Khi chieàu daøy phaân töû khoâng ñoåi t thì ta coù theå vieát ñöôïc bieåu thöùc cuûa ma traän ñoä cöùng cuûa phaàn töû nhö sau: Ôû ñaây laø dieän tích cuûa phaàn töû. Chính nhöõng nhaân toá naøy cuõng xaùc nhaän nhöôïc ñieåm cuûa phaàn töû tam giaùc baäc nhaát vaø öùng suaát trong phaïm vi phaàn töû xaùc ñònh theo coâng thöùc (6.85) laø khoâng ñoåi theo dieän tích phaàn töû (khoâng phuï thuoäc vaøo toïa ñoä cuûa nhöõng ñieåm trong phaïm vi phaàn töû). Vôùi söï lieân tuïc cuûa bieán daïng giöõa nhöõng phaàn töû keà nhau seõ coù giaùn ñoaïn trong tröôøng öùng suaát. Khi hình thaønh caùc phaàn töû töù giaùc baäc nhaát thöôøng duøng caùc ña thöùc daïng sau: Caùc phaàn töû phaúng ñaúng thoâng soá coù theå deã daøng khía quaùt hoùa thaønh caùc phaàn töû daïng khoái . Töø caùch hình thaønh caùc tính chaát cô baûn caûu caùc phaàn töû ñaõ khaûo saùt ôû treân ta coù theå ruùt ra nhöõng keát luaän sô boä. - Caùc phaàn töû phaúng, tam giaùc vaø caùc töông töï cuûa chuùng ôû daïng khoái töùc laø phaàn töû choùp laø ñôn giaûn hôn caû, khoâng ñoøi hoûi nhöõng giaûi phaùp ñaëc bieät khi phaân tích ñeå nhaän ñöôïc caùc ma traän cöùng cuûa chuùng. Tuy nhieân caùc haøm tieäm caän ñaõ choïn trong tröôøng hôïp naøy laøm cho caùc giaù trò öùng suaát khoâng ñoåi trong phaïm vi dieän tích (hoaëc theå tích) cuûa moät phaàn töû. - Caùc phaàn töû töù giaùc baäc nhaát (hoaëc caùc töông töï cuûa noù ôû daïng khoái phaân töû 6 maët bieân phaúng) cho pheùp nhaän ñöôïc öùng suaát phaân boá baäc nhaát trong phaïm vi dieän tích (hoaëc khoái) cuûa phaàn töû. Caùc phaàn töû töù giaùc baäc hai thoûa maõn toát caùc yeâu caàu cuûa thöïc teá veà ñoä chính xaùc tính toaùn. Vieäc naâng tieáp tuïc baäc cuûa phaàn töû chæ hôïp lyù ñoái vôùi nhöõng baøi toaùn ñaëc bieät. 5.3 Söï khaùi quaùt cuûa quan heä ñoái vôùi heä caùc phaàn töû Phöông trình chính taéc cuûa phöông phaùp PTHH ñoái vôùi heä phaàn töû coù caáu truùc nhö ñoái vôùi moät phaàn töû: (6.89) Tuy nhieân baäc cuûa ma traän ñoä cöùng cuûa heä S seõ baèng tích cuûa soá baäc töï do cuûa nuùt vôùi soá löôïng nuùt. Töùc laø ñoái vôùi tröôøng hôïp baøi toaùn phaúng laø 2n * 2n, coøn trong baøi toaùn khoái laø 3n* 3n, ôû ñaây n laø soá nuùt cuûa heä. Trong thöïc teá tính toaùn heä phöông trình tuyeán tính (6.89) chöùa töø haøng traêm ñeán haøng chuïc ngaøn aån soá. Vieäc giaûi heä phöông trình nhö vaäy treân maùy tính ñieän töû ñöôïc thöïc hieän baèng caùc phöông phaùp chính xaùc. Beà roäng cuûa daûi caùc soá haïng ñöôïc xaùc ñònh bôûi söï khaùc nhau giöõa soá hieäu lôùn nhaát vaø nhoû nhaát cuûa ñænh phaàn töû vaø coù theå giaûm moät caùch ñaùng keå neáu ñaùnh soá hôïp lyù caùc nuùt cuûa sô ñoà tính, nhö vaäy seõ tieát kieäm khaù nhieàu trong boä nhôù cuûa maùy tính. 5.4 Nguyeân taéc tính coâng trình trong ñieàu kieän nöùt neû Trong khuoân khoå cuûa phöông phaùp PTHH coù theå tính toaùn coù xeùt ñeán söï khoâng lieân tuïc cuûa vuøng khaûo saùt, töùc laø coù söï tieáp xuùc giöõa hai vuøng vôùi söï cuøng bieán daïng khoâng ñaûm baûo do caùc khe nöùt trong keát caáu hay trong khoái ñòa taàng. Khaû naêng naøy cho pheùp naâng cao moät caùch ñaùng keå chaát löôïng cuûa caùc nghieân cöùu lyù thuyeát baèng giaûi tích vaø taêng ñoä tin caäy cuûa nhöõng keát quaû nhaän ñöôïc. Caùc heä khe nöùt nhoû trong ñòa taàng thöôøng ñöôïc xeùt ñeán baèng söï khoâng ñoàng nhaát cuûa caùc tính chaát veà ñoä beàn vaø bieán daïng cuûa ñòa taàng. Ñeå moâ hình hoùa caùc khe nöùt, hoaëc ñöùt gaõy lôùn trong ñòa taàng, caùc maët tieáp xuùc, caùc khe nöùt trong keát caáu ngöôøi ta söû duïng caùc phaàn töû ñaëc bieät. Baát kyø söï phaù hoaïi veà tính lieân tuïc naøo, ta giaû thieát goïi laø “khe noái”, vôùi giaû thieát laø: - Khe noái tuyeán tính coù chieàu daøy baèng khoâng hoaëc gaàn nhö baèng khoâng. Trong baøi toaùn baát kyø phaàn töû nhö vaäy laø ñöôøng phaù hoaïi tính lieân tuïc gaõy khuùc toát hôn laø phaàn töû thoâng thöôøng coù chieàu daøy höõu haïn. - Ñoä beàn keùo phaùp tuyeán cuûa phaàn töû naøy baèng khoâng hoaëc ñuû beù. - Phaàn töû coù ñoä beàn neùn phaùp tuyeán khaù cao nhöng coù khaû naêng bieán daïng moät chuùt do chaát cheøn laáp hoaëc do söï khoâng baèng phaúng cuûa khe nöùt. Ñoä loài, loõm naøy seõ bò phaù hoaïi khi neùn. - Vôùi taûi troïng phaùp tuyeán thaáp, öùng löïc tröôït do“khe noái” daãn ñeán söï dòch chuyeån cuûa caùc khoái lieân tuïc khoâng baèng phaúng ñoái vôùi nhau. Ñoä beàn tröôït taïo neân do caùc löïc ma saùt. - Vôùi taûi troïng phaùp tuyeán cao, söï tröôït doïc“khe noái” seõ keùo theo söï caét ñöùt nhöõng choã goà gheà. Ñoä beàn tröôït trong tröôøng hôïp naøy ñöôïc xaùc ñònh baèng ñoä beàn caét cuûa vaät lieäu, löïc dính vaø ma saùt. - Laàn gaàn ñuùng thöù nhaát ñoä beàn tröôït coù theå ñöôïc xaùc ñònh theo voøng troøn bao tuyeán tính Mohr, söï tröôït coù theå keøm theo söï môû roäng moät phaàn “khe noái” ñaëc bieät khi öùng suaát phaùp thaáp (nhoû). - Vieäc söû duïng nhöõng phaàn töû phaúng hoaëc khoái thoâng thöôøng ñeå giaûi nhöõng baøi toaùn loaïi naøy thuôøng khoâng cho nhöõng keát quaû mong muoán. Ví duï nhö trong baøi toaùn phaúng neáu söû duïng moät taäp hôïp caùc phaàn töû tam giaùc hay töù giaùc heïp vaø daøi ñeå moâ hình hoùa “khe noái” seõ daãn ñeán söï sai leäch trong tröôøng hôïp öùng suaát, vaø trong nhieàu tröôøng hôïp moät phaàn cuûa ma traän ñoä cöùng chung khi coù nhöõng phaàn töû nhö vaäy xaùc ñònh raát khoù, ñeàu keùo theo lôøi giaûi khoâng oån ñònh treân maùy tính. - Ñeå noái nhöõng phaàn töû baäc cao coù caùc caïnh cong ngöôøi ta cuõng ñöa ra caùc phaàn töû giaùn ñoaïn baäc cao. Caùc hình thaønh nhö vaäy coù theå thöïc hieän ñöôïc vôùi baäc laø baäc cuûa hoï caùc phaàn töû ñaúng thoâng soá vôùi vieäc ñöa vaøo heä toïa ñoä cong ñòa phöông. Ñieàu ñoù cho pheùp theå hieän caùc maët tieáp xuùc phöùc taïp vôùi ñoä chính xaùc cao. Caùc ñieàu kieän bieân trong tính toaùn baèng PTHH Caùc löïc taùc duïng vaø nhöõng chuyeån vò töông öùng laø caùc thoâng soá cô baûn trong tính toaùn, taát caû taûi troïng leân vuøng tính toaùn ñöôïc ñöa veà caùc löïc taäp trung ñaët ôû nuùi Fxi, Fyi vaø taäp hôïp trong coät F cuûa phöông trình (6.89). Moät phaàn cuûa ñieàu kieän bieân ñöôïc giaû thieát tröôùc (cho tröôùc) baèng nhöõng trò soá (ví duï nhö trò soá khoâng) cuûa chuyeån vò nuùt. Hai sô ñoà maãu cuûa vieäc giaû thieát caùc ñieàu kieän bieân trong tính toaùn coâng trình ngaàm nhö treân. VAÄT LIEÄU CHO KEÁT CAÁU HAÀM Ñöôøng vöôït ngaàm boä haønh coù caáu taïo töø phaàn kín(ñöôøng ngaàm) vaø cöûa vaøo, cöûa ra caàu thang, ñöôøng laên hoaëc baêng taûi. Keát caáu ñöôøng ngaàm boä haønh raát gioáng keát caáu ñöôøng ngaàm giao thoâng cô giôùi, tuy nhieân chuùng coù moät soá ñaëc ñieåm rieâng. Keát caáu BTCT laép gheùp ñònh hình ñöôïc thieát keá cho heä 1 nhòp vaø 2 nhòp. Keát caáu 1 nhòp roäng 4÷ 6m ñöôïc laép gheùp töø 3 loaïi caáu kieän: maùng, 2 böùc töôøng vaø maùi. Do kích thöôùc ñöôøng ngaàm boä haønh nhoû hôn raát nhieàu so vôùi ñöôøng ngaàm giao thoâng vaø löïc treân ñaát khaù nhoû neân khoâng caàn khoái moùng ñaëc bieät. Vì vaäy khoái töôøng ñöôøng ngaàm boä haønh ñöôïc boá trí coângxoâng ôû phaàn döôùi töïa leân ñaát coøn phaàn treân coù muùt thöøa ñeå laép ñaët taám maùi. Khoái töôøng coù chieàu roäng 1,48m, chieàu daøy 0,5÷0,25m, coøn troïng löôïng 2,5÷3T. Caáu kieän maùi maët caét daïng chöõ ∏, chieàu daøi 4,12 vaø 6,1m, chieàu roäng töôøng 1,48 vaø 1,31m, chieàu cao hp= 0,3 vaø 0,45 vaø troïng löôïng 2,85 vaø 5,43T lieân keát giöõa caùc caáu kieän cuõng ñöôïc thöïc hieän