Nghiên cứu tính toán độ tin cậy trong phân tích ổn định tường chắn trọng lực (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI --- ĐOÀN VĂN TIẾN NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY TRONG PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH TƯỜNG CHẮN TRỌNG LỰC LUẬN VĂN THẠC SĨ CHU

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

-

ĐOÀN VĂN TIẾN

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN

ĐỘ TIN CẬY TRONG PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH

TƯỜNG CHẮN TRỌNG LỰC

LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG CT DD&CN

Hà Nội - 2017

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

-

ĐOÀN VĂN TIẾN KHÓA 2015 - 2017

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN

ĐỘ TIN CẬY TRONG PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH

TƯỜNG CHẮN TRỌNG LỰC

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD&CN

Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DD&CN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS PHẠM VĂN TRUNG

Hà Nội - 2017

LỜI CẢM ƠN

Sau ba năm học tập và nghiên cứu tại lớp cao học xây dựng 2015-2017 Vĩnh Long, cùng dưới sự giảng dạy nhiệt tình của các thầy cô trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, sự giúp đỡ tận tình của Ban chủ nhiệm khoa và cán bộ công nhân viên trong khoa, sự cố vấn và hướng dẫn của thầy giáo hướng dẫn luận văn, cộng với sự nỗ lực của bản thân tôi đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp cao học

với đề tài: " Nghiên cứu tính toán độ tin cậy trong phân tích ổn định tường chắn trọng lực ''

Em xin chân thành cảm ơn các cấp lãnh đạo Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội, Trường Đại học xây dựng Miền Tây, Khoa xây dựng, Khoa Đào tạo Sau Đại học Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội và các thầy cô giáo cùng với cán bộ công nhân viên trong khoa đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình công tác

và học tập, nghiên cứu tại trường

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Phạm Văn Trung - Thầy đã có công lớn trong việc hướng dẫn khoa học, tận tình chỉ bảo giúp em hoàn thành tốt luận văn này

Lớp CHXD 15X4-Vĩnh Long

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng em

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được

ai công bố trong bất kỳ luận văn hay công trình nào khác

Học viên

Lớp CHXD 15X4-Vĩnh Long

MỤC LỤC

Mục đích nghiên cứu, nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài 1

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ TƯỜNG CHẮN TRỌNG LỰC

VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 3÷30 1.1 Giới thiệu chung về tường chắn 3 1.1.1 Phạm vi áp dụng tường chắn đất 3

1.1.3 Thoát nước cho khối đất đắp sau tường chắn 8 1.1.4 Điều kiện sử dụng của các loại tường chắn 9 1.2 Lý thuyết tính toán áp lực đất lên tường chắn 9 1.2.1 Sơ lược về lý thuyết tính toán áp lực đất lên tường chắn 10 1.2.2 Tính toán áp lực lên tường chắn 11

1.3.1 Chọn mặt cắt cho tường chắn 19 1.3.2 Xác định tải trọng và tổ hợp tải trọng 19 1.3.3 Tính toán tường chắn theo trạng thái giới hạn thứ nhất 19 1.3.4 Tính toán tường chắn theo trạng thái giới hạn thứ hai 19 1.4 Nội dung thiết kế tường chắn trọng lực 20 1.4.1 Chọn mặt cắt tính toán 20 1.4.2 Xác định ngoại lực tác dụng lên tường chắn 21 1.4.3 Kiểm tra điều kiện ổn định của tường chắn 21

1.5

Phân tích phương pháp trạng thái giới hạn và tiền đề

dẫn đến tính toán ổn định của kết cấu tường chắn theo

lý thuyết độ tin cậy

2.1.4 Nguyên tắc tiêu chuẩn hoá độ tin cậy 34 2.1.5 Nguyên tắc các mức tính toán về độ tin cậy 34 2.1.6 Nguyên tắc lựa chọn mô hình xác suất có xét đến thuật toán

bằng phương pháp mô hình hóa thống kê từng bước 48

CHƯƠNG 3

LẬP TRÌNH TÍNH TOÁN VÀ VỊ DỤ TÍNH TOÁN 54÷71 3.1 Matlab và ngôn ngữ lập trình trong Matlab 54

3.2 Phân tích ổn định của tường chắn trọng lực theo

phương pháp tuyến tính hóa thống kê 55 3.2.1 Xác định tải trọng tác dụng lên tường chắn trọng lực 55 3.2.2 Thiết lập hàm mômen gây lật và hàm mômen chống lật 57 3.2.3 Sử dụng phương pháp tuyến tính hoá tính toán xác định độ

tin cậy về ổn định lật quanh mép trước tường 59

3.3

Áp dụng phương pháp mô hình hoá thống kê từng bước

tính toán xác định độ tin cậy về ổn định lật quanh mép

trước tường

63

Bảng 1.1 Mức độ an toàn của công trình theo Tiêu chuẩn

Bảng 1.2 Các mức thiết kế kết cấu theo Tiêu chuẩn Nhật Bản 29

Bảng 3.1 Các số liệu đưa vào tính độ tin cậy của tường 61

Bảng 3.2 Bảng số liệu tính toán 67÷68

Bảng 3.3 Bảng kết quả tính toán theo TS Nguyễn Vi 68

Bảng 3.4 Bảng tổng hợp kết quả tính toán của tác giả và TS

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Tường chắn trong các công trình dân dụng 4

Hình 1.2 Tường chắn trong các công trình giao thông 5

Hình 1.3 Tường chắn trong các công trình thủy lợi 5

Hình 1.4 Một số sự cố tường chắn trong quá trình khai thác 6

Hình 1.6 Tường dốc và tường thoải 8

Hình 1.7 Mô hình tính toán áp lực đất 12

Hình 1.8 Áp lực chủ động của đất rời lên tường chắn 13

Hình 1.9 Áp lực chủ động của đất dính lên tường chắn 15

Hình 1.10 Mô hình tính toán áp lực đất tổng quát 15

Hình 1.11 Các thông số sơ bộ thiết kế tường chắn trọng lực 21

Hình 1.12 Sự giao nhau của các đường cong phân bố độ bền và tải

Hình 1.13 Dẫn xuất “đặc trưng an toàn” của Rgianitsưn A R 27

Hình 2.1 Tìm kỳ vọng và phương sai của Y 38

Hình 3.1 Biểu đồ áp lực đất chủ động và bị động 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I Tiếng Việt:

1 Lê Xuân Huỳnh “Độ tin cậy và tuổi thọ công trình” – Bài giảng Cao

học, Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội, 2009

2 Đỗ Văn Đệ “Hướng dẫn sử dụng phần mềm tính ổn định mái dốc”

Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội, 2007

3 Công trình bến cảng biển Tiêu chuẩn thiết kế 22 TCN 207 – 92

4 Công trình bến cảng sông Tiêu chuẩn thiết kế 22 TCN 219 – 94

5 TS Nguyễn Vi “Tính toán các công trình bến cảng theo lý thuyết độ tin cậy” Tạp chí Giao thông vận tải, số 9-1996, Hà Nội

6 TS Nguyễn Vi “Định hướng sử dụng quy phạm và khởi thảo quy phạm mới để thiết kế các công trình cảng và đường thuỷ” Tạp chí Giao thông

vận tải, Hà Nội số 4-2008

7 TS “Nguyễn Vi Độ tin cậy của các công trình bến cảng” NXB Giao

thông vận tải, Hà Nội, 2009 – 184 trang

8 TS Nguyễn Vi “Phương pháp mô hình hóa thống kê từng bước trong tính toán độ tin cậy của các công trình cảng” NXB Giao thông vận tải, Hà Nội,

Đường thủy - Thềm lục địa Việt Nam Hà Nội № (1+2)-2011

11 PGS.TS Đỗ Văn Đệ, “Tính toán công trình tương tác với đất nền”

vận tải – 1999

II Tiếng Nga:

14.БолотинВ.В.Методытеориивероятностейитеориинадежностиврас четах сооружений “Стройиздат”, Москва, 1982

15 Костюков В Д Надежность морских причалов и их реконструкция М.: Транспорт, 1987  223 с

16 NguyễnVi Метод постепенного статистического моделирования для расчета причальных сооружений с высоким гибким ростверком В кн.: Морские и речные порты России Сборник докладов и тезисов первой всероссийской научно-практической конференции Москва 23-24 Мая

2002, c 116 – 129

17 NguyễnVi Метод статистического моделирования в расчетах надежности портовых гидротехнических сооружений Москва: “Наука и техника транспорта”, №4, 2003

18 NguyễnVi Расчеты надежности на общую устойчивость больверка методом статистического моделирования “Морские и речные порты России”  Сборник докладов и тезисов Всероссийской второй научно-практической Конференции Москва 16-19 ноября 2004г

19 РД 31-31-35-85 Основные положения расчета причальных сооружений на надежность М.: В/О “Мортехинформреклама”, 1986

20 Смирнов Г Н., Горюнов Б Ф и другие Порты и портовые сооружения М.: Стройиздат, 1979 607 с

III Tiếng Anh:

Tường chắn, hay tường chắn đất, là một loại kết cấu xây dựng để giữ

ổn định đất giữa hai độ cao khác nhau, tại vùng địa hình thay đổi độ cao lớn,

độ dốc không như ý hoặc ở những nơi có cảnh quan nhân tạo phải cải tạo lớn, không thể tạo mái dốc tự nhiên Tường chắn còn được thiết kế cho các mục đích cụ thể hơn như giữ ổn định sườn đồi hay bo chắn chân cầu vượt đường

bộ Tường chắn được sử dụng nhiều trong các công trình xây dựng dân dụng - công nghiệp, thủy lợi và giao thông vận tải

Trong những năm qua chung ta đã xây dựng rất nghiều công trình tường chắn Trong quá trình vận hành và khai thác các công trình này chịu hao mòn vật lý rất lớn và hao mòn vô hình Vấn đề cấp thiết hiện nay là đánh giá về hao mòn vật lý và độ tin cậy khai thác công trình Nhiều công trình vì những lý do khac nhau đã xảy ra sự cố trong quá trình khai thác

Do đó việc nghiên cứu độ tin cậy của các công trình tường chắn trong quá trình khai thác là rất quan trọng bởi vì ta biết được chính xác sự làm việc của công trình sau một khoảng thời gian khai thác nhất định Với độ tin cậy của công trình đã xác định ta có thể đưa ra các giải pháp tối ưu cho công trình

Trong nhiều trường hợp, công trình đảm bảo đủ độ bền, độ cứng nhưng vẫn bị loại bỏ, không thể khai thác được nữa do bị mất ổn định Đã có nhiều phương pháp được nêu ra để tính ổn định chung của công trình tường chắn trọng lực Các phương pháp này phản ánh ở mức độ nào đó thực trạng của công trình khi bị mất ổn định Nhưng vấn đề trở nên phức tạp khi xét đến đặc tính ngẫu nhiên của các tham số kết cấu, tải trọng, đất nền và đất lấp được

sử dụng trong tính toán Đề tài "Nghiên cứu tính toán độ tin cậy trong phân tích ổn định tường chắn trọng lực'' được chọn làm nội dung nghiên cứu của luận văn

 Mục đích nghiên cứu, nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu các phương pháp tính toán ổn định của tường chắn trọng lực và bài toán độ tin cậy trong bài toán thiết kế tường chắn trọng lực

2 Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu cơ sở lý thuyết tiền định của phương pháp tính ổn định trượt sâu theo mặt trượt gãy khúc và mặt trượt trụ tròn đồng thời nghiên cứu độ tin cậy về ổn định chung của công trình dạng tường chắn trọng lực và kiến nghị đưa vào áp dụng trong các tiêu chuẩn tính toán hiện hành tại Việt Nam

 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Tường chắn trọng lực

- Phạm vi nghiên cứu :

Bài toán ổn định của tường chắn trọng lực

Bài toán độ tin cậy trong bài toán thiết kế tường chắn trọng lực

 Phương pháp nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu nghiên cứu nêu trên cần sử dụng tổ hợp các phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Phương pháp phân tích tư duy hệ thống

- Sử dụng và khai thác các chương trình phần mềm chuyên dụng nhằm

tự động hóa quá trình tính toán

 Nội dung của Luận văn

Bao gồm phần mở đầu, 3 chương chính, kết luận và kiến nghị:

Chương 1 : Tổng quan về tường chắn trọng lực và các phương pháp

tính toán

Chương 2 : Độ tin cậy về ổn định của tường chắn trọng lực

Chương 3 : Lập trình tính toán và ví dụ minh họa

THÔNG BÁO

Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui

lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện

– Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội

Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN

71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

 Kết luận

Trong luận văn này tác giả đã nghiên cứu các phương pháp tính toán

độ tin cậy của hệ kết cấu, phân tích ưu nhược điểm của từng phương pháp và phạm vi áp dụng của từng phương pháp

Tác giả đã nghiên cứu cách áp dụng tuyến tính hóa trong lý thuyết tính toán độ tin cậy của công trình và đã áp dụng thành công cho bài toán Độ tin cậy về ổn định của tường chắn trọng lực

Tác giả đã lập trình tính tính toán Độ tin cậy về ổn định của tường chắn trọng lực bằng phương pháp tuyến tính hóa trên cơ sở ngôn ngữ lập trình MatLab và đã áp dụng chương trình này tính toán ví dụ cụ thể

Kết quả tính toán của tác giả đã so sánh với kết quả tính toán bằng phần mềm của TS Nguyễn Vi và cho độ sai lệch không đáng kể

 Hướng nghiên cứu

Nghiên cứu Lý thuyết độ tin cậy về ổn định cho các kết cấu xây dựng khác

~ 0 ~

PHỤ LỤC { Chương trình tính kèm theo }

lac2=2*(la2)^0.5

lacp=(0.9*lap-1)/(tan(x8*3.14159265358979/180)) xa0=x10*la1

xa1=(x10+x1*x11)*la1-x3*lac1

xa2=(x10+x1*x11)*la2-x6*lac2

xa3=(x10+x1*x11+x4*x12)*la2-x6*lac2

xp1=x7*x13*lap+x9*(lacp)

Phụ lục 2: Tính toán độ lệch chuẩn của tường chắn trọng lực`

syms aa1 ba1 ca1 aa2 ba2 ca2 ap1 bp1 cp1 q ha1

ha2 hap bt bd btr bs gbt;

syms la1 la2 lac lac1 lac2 lacp xa0 xa1 xa2 xa3 xp1; syms Ea1 Ea2 Ea3 Ea4 Ep1 G1 G2 G3 G4 Ml Mg; input (‘ aa1 =’)

lac2(i)=2*(la2(i))^0.5;

lacp(i )=(0.9*lap(i )-1)/(tan(x8(i)*(3.14159265358979/180))); xa0(i)=x10(i)*la1(i);