BµI to¸n thiÕt kÕ tèi u Tèi u ho¸ chiÒu dµI vµ kho¶ng c¸ch bÊc thÊmBµI to¸n thiÕt kÕ tèi u Tèi u ho¸ chiÒu dµI vµ kho¶ng c¸ch bÊc thÊmBµI to¸n thiÕt kÕ tèi u Tèi u ho¸ chiÒu dµI vµ kho¶ng c¸ch bÊc thÊmBµI to¸n thiÕt kÕ tèi u Tèi u ho¸ chiÒu dµI vµ kho¶ng c¸ch bÊc thÊmBµI to¸n thiÕt kÕ tèi u Tèi u ho¸ chiÒu dµI vµ kho¶ng c¸ch bÊc thÊmBµI to¸n thiÕt kÕ tèi u Tèi u ho¸ chiÒu dµI vµ kho¶ng c¸ch bÊc thÊmBµI to¸n thiÕt kÕ tèi u Tèi u ho¸ chiÒu dµI vµ kho¶ng c¸ch bÊc thÊmBµI to¸n thiÕt kÕ tèi u Tèi u ho¸ chiÒu dµI vµ kho¶ng c¸ch bÊc thÊmBµI to¸n thiÕt kÕ tèi u Tèi u ho¸ chiÒu dµI vµ kho¶ng c¸ch bÊc thÊmBµI to¸n thiÕt kÕ tèi u Tèi u ho¸ chiÒu dµI vµ kho¶ng c¸ch bÊc thÊmBµI to¸n thiÕt kÕ tèi u Tèi u ho¸ chiÒu dµI vµ kho¶ng c¸ch bÊc thÊmBµI to¸n thiÕt kÕ tèi u Tèi u ho¸ chiÒu dµI vµ kho¶ng c¸ch bÊc thÊmBµI to¸n thiÕt kÕ tèi u Tèi u ho¸ chiÒu dµI vµ kho¶ng c¸ch bÊc thÊmBµI to¸n thiÕt kÕ tèi u Tèi u ho¸ chiÒu dµI vµ kho¶ng c¸ch bÊc thÊmBµI to¸n thiÕt kÕ tèi u Tèi u ho¸ chiÒu dµI vµ kho¶ng c¸ch bÊc thÊmBµI to¸n thiÕt kÕ tèi u Tèi u ho¸ chiÒu dµI vµ kho¶ng c¸ch bÊc thÊmBµI to¸n thiÕt kÕ tèi u Tèi u ho¸ chiÒu dµI vµ kho¶ng c¸ch bÊc thÊmBµI to¸n thiÕt kÕ tèi u Tèi u ho¸ chiÒu dµI vµ kho¶ng c¸ch bÊc thÊmBµI to¸n thiÕt kÕ tèi u Tèi u ho¸ chiÒu dµI vµ kho¶ng c¸ch bÊc thÊmBµI to¸n thiÕt kÕ tèi u Tèi u ho¸ chiÒu dµI vµ kho¶ng c¸ch bÊc thÊmBµI to¸n thiÕt kÕ tèi u Tèi u ho¸ chiÒu dµI vµ kho¶ng c¸ch bÊc thÊmBµI to¸n thiÕt kÕ tèi u Tèi u ho¸ chiÒu dµI vµ kho¶ng c¸ch bÊc thÊmBµI to¸n thiÕt kÕ tèi u Tèi u ho¸ chiÒu dµI vµ kho¶ng c¸ch bÊc thÊmBµI to¸n thiÕt kÕ tèi u Tèi u ho¸ chiÒu dµI vµ kho¶ng c¸ch bÊc thÊmBµI to¸n thiÕt kÕ tèi u Tèi u ho¸ chiÒu dµI vµ kho¶ng c¸ch bÊc thÊmThiet ke toi uu công trình xây dựng giao thôngThiet ke toi uu công trình xây dựng giao thông
Trang 1BàI toán thiết kế tối u Tối u hoá chiều dàI và khoảng cách bấc thấm
I Giới thiệu về bàI toán:
Đây là bài toán tính toán thiết kế tối u các thông số về chiều dài và khoảng cách bấc thấm với các số liệu chất cho trứơc để sau thời gian nhất định nền đất đạt độ cố kết U yêu cầu cho trớc Từ đó chọn ra các thông số tối u sao cho giá thành re nhất
II Nội dung của bàI toán.
Thông thờng khi tính toán thiết kế gia cố nền đất yếu bằng bấc thấm để sau 1 thời gian nhất định đất nền đạt độ
cố kết yêu cầu cho trớc, ngời thiết kế thờng chọn trớc khoảng cách, chiều dài và sơ đồ bố trí bấc thấm theo kinh nghiệm sau đó căn cứ vào đó để tính toán kiểm tra lại Nếu không
đảm bảo thì tiếp tục chọn và kiểm tra lại cho đến khi nào
đạt Điều này chắc chắn cha thể cho phép ngời thiết kế chọn
đợc các thông số tối u sao cho giá thành rẻ nhất
a Yêu cầu dữ liệu đầu vào của bài toán:
+ Chọn chiều dài(L), khoảng cách(D) của bấc them từ các
điều kịên:
min(hi)< L < H(m); 0.6 < D < 1.2(m) + Thời gian cần thiết t(tháng)
+ Độ cố kết yêu cầu (U) %
+ Các thông số cơ lý của các lớp đất
b Nội dung bài toán:
Các công thức cơ bản:
1 Nhân tố ảnh hởng sức cản của bấc thấm:
Trang 2Fr= (2/3) L2 K h /q w.
Trong đó:
- Kh: Hệ số kết hợp theo phơng ngang
- qw: Khả năng thoát nớc của bấc them ứng với gradien thuỷ lực là 1
2 Nhân tố xét đến ảnh hởng của vùng đất bị xáo động xung quanh bấc thấm:
Fr= (Kh /Kv- 1).ln(ds/d)
Trong đó:
- Kv: Hệ số cố kết theo phơng đứng
- ds: đơng kính tơng đơng của vùng đất bị xáo
động xung quanh bấc thấm
- d: đờng kính tơng đơng của bấc thấm
3 Xét ảnh hởng khoảng cách bố trí bấc thấm:
F(n)= ln(n)-3/4
Trong đó:
- n= l/d
Bố trí bấc them theo lới ô vuông(l= 1.13D)
Bố trí bấc them theo lới tam giác(l= 1.05D)
4 Xác định nhân tố thời gian theo phơng thẳng đứng:
Tv= (Cv/H2).t
Trong đó:
- Cv: Hệ số thấm theo phơng thẳng đứng
- H: Tổng chiều dày các lớp đất yếu
- t: thời gian cố kết
5 Xác định độ cố kết theo phơng thẳng đứng:
Trang 3Uv= f(Tv) Tra bảng.
6 Xác định nhân tố thời gian theo phơng ngang.
Th= (Ch/l2).t
Trong đó:
- Ch: hệ số cố kết theo phơng ngang
7 Xác định độ cố kết theo phơng ngang.
Uh= 1- e-8Th(Fr+Fs+Fn)
8 Xác định độ cố kết đạt đợc sau thời gian t:
U= 1- (1-Uv).((1-Uh) Các đIều kiện kiểm tra:
U U III Mô hình của bàI toán.
Với bài toán kỹ thuật đã đợc nêu ra ở trên thì nhận thấy ngay
đây là 1 bài toán tối u hoá Có thể phát biểu bài toán tối u hoá nh sau:
Lập và tính toán hàm mục tiêu: G= f(L, D) (1)
Tìm cực tiểu hoá hàm mục tiêu: Gmin
Với các ràng buộc:
+ minhi < L < H9(m) (*)
+ 0.6 < D < 1.2(m) (**)
Trong đó các tham số của (1) có ý nghĩa nh sau:
- L: Chiều dài bấc thấm
- H: Tổng chiều dày các lớp đất yếu
- D: Khoảng cách giữa các bấc thấm
- U: Độ cố kết tính toán
Trang 4- U : Độ cố kết yêu cầu sau thời gian t.
IV Lựa chọn phơng pháp giải.
Để giải bài toán tối u hoá này, có rất nhiều phơng pháp, tuy nhiên ở đây chọn phơng pháp tối u 1 tham số theo dấu hiệu giảm của hàm mục tiêu Đây là phơng pháp đơn giản
dễ thực hành và thuận tiện trong tính toán trên máy tính
Thuật toán:
Bớc 1: Nhập các số liệu đầu vào: hi, qw, Gmin(đủ lớn để
thoả mãn làn chạy đầu tiên)…
Bớc 2: Nhập các thông số yêu cầu:
- t: Thời gian cho phép
- U : Độ cố kết yêu cầu
Bớc 3: Nhập khoảng cách bấc thấm thoả mãn đIều kiện
(**)
Nếu không thoả mãn thì quay lại bớc 2
Bớc 4: Nhập chiều dài bấc them thoả mãn đIều kiện
(*)
Nếu không thoả mãn thì quay lại bớc 3 với D= D-0.1
Bớc 5: Tính toán độ cố kết U.
Từ đây tiến hành kiểm tra đIều kiện (***):
U U + Nếu đIều kiện (***) thoả mãn:
Tính toán và kiểm tra hàm mục tiêu, có 2 trờng hợp:
- Nếu G < Gmin thì gán G= Gmin, lấy số liệu và thực hiện lại bớc 3 với D= D- 0.1
- Nếu G > Gmin thì thực hiện bớc 6
Trang 5+ Nếu đIều kiện (***) không thoả mãn, đặt L= L+
1, rồi quay trở lại bớc 4 và tiếp tục thực hiện bớc 5 Nếu cũng không thoả mãn thì quay lại bớc 3 với D= D- 0.1
Bớc 6: Xuất các kết quả Gmin; L ; D ; ra màn hình, ra File
hoặc máy in
Bớc 7: Dừng và kết thúc chơng trình.
Sơ đồ khối: Nhập số liệu
Thay đổi
theo yêu cầu
Trang 6Bài tập lớn thiết kế tối u, sáng chế và tin học ứng dụng
Dmax Nhập chiều dài bấc thấm Lmin
Tính toán độ cố kết, U
Lmin < L <
lmax
G <
Gmin
U U
Xác định hàm mục tiêu G=f(L, D)
L1 = L D1 = D
D = D-0.1
L = Lmin
G = Gmin Kết thúc
Xuất kết quả
Gmin, L1, D1
S
D= D-0.1 D= D-0.1
L= L +1