Tính toán đường hầm theo độ tin cậy pptx

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ NGUYỄN VĂN HƯNG TÍNH TOÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH NGẦM THEO LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY CÓ KỂ ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA NỀN Chuyên ngành: Công trình ngầm, mỏ và các công trình đặc biệt LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - Năm 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ NGUYỄN VĂN HƯNG TÍNH TOÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH NGẦM THEO LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY CÓ KỂ ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA NỀN Chuyên ngành: Công trình ngầm, mỏ và các công trình đặc biệt Mã số: 60 58 50 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - Năm 2013 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ Cán bộ hướng dẫn chính: GS. TS Đỗ Như Tráng Cán bộ chấm phản biện 1: Cán bộ chấm phản biện 2: Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ Ngày tháng năm 2013 Tôi xin cam đoan: Những kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực, của tôi, không vi phạm bất cứ điều gì trong luật sở hữu trí tuệ và pháp luật Việt Nam. Nếu sai, tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật. NGUYỄN VĂN HƯNG MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Bản cam đoan Mục lục TÓM TẮT LUẬN VĂN 9 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU 10 DANH MỤC CÁC BẢNG 11 DANH MỤC HÌNH VẼ 16 MỞ ĐẦU 1 Chương 1 4 TỔNG QUAN VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA LÝ THUYẾT 4 TÍNH TOÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH THEO ĐỘ TIN CẬY 4 1.1. Lịch sử phát triển của các lý thuyết tính toán kết câu xây dựng 4 1.3. Những công trình nghiên cứu về độ tin cậy của kết cấu công trình ở Việt Nam [12] 10 1.4. Kết luận chương 1 13 13 Chương 2 14 CÁC PHƯƠNG PHÁP TIỀN ĐỊNH 14 TÍNH TOÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH NGẦM 14 2.1. Tải trọng tác dụng lên công trình ngầm 14 2.2. Các phương pháp tính toán áp lực đất đá 15 2.2.1. Khái niệm về áp lực đất đá 15 2.2.2. Các phương pháp nghiên cứu áp lực đất đá 15 2.2.3. Các phương pháp tính áp lực đất đá 16 2.3. Sự tác động tương hỗ giữa kết cấu vỏ hầm và khối địa tầng – Lực kháng đàn hồi [10], [14] 27 2.4. Các phương pháp tiền định tính toán kết cấu công trình ngầm 30 2.4.1. Tổng quan về phương pháp tính toán kết cấu công trình ngầm 30 2.4.2. Một số phương pháp tính toán kết cấu công trình ngầm [2], [10], [14],[16] 32 2.5. Kết luận chương 2 45 Chương 3 47 CƠ SỞ TÍNH TOÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH NGẦM 47 THEO LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY 47 3.1. Độ tin cậy kết cấu công trình 47 3.1.1. Khái niệm 47 3.1.2. Xác suất không hỏng của kết cấu công trình 47 3.1.3. Các mức độ tin cậy của kết cấu công trình 48 3.1.4. Các phương pháp tính độ tin cậy của kết cấu công trình 49 3.1.5. Nhận xét các phương pháp tính độ tin cậy kết cấu công trình 58 3.2.1. Độ tin cậy kết cấu công trình ngầm 59 3.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới độ tin cậy kết cấu công trình ngầm 60 3.2.3. Cơ sở ứng dụng phương pháp mô phỏng Monte Carlo tính toán độ tin cậy kết cấu công trình ngầm 62 3.2.4. Ứng dụng mô phỏng Monte Carlo tính toán độ tin cậy kết cấu công trình ngầm tiệm cận mức 3 68 3.3. Kết luận chương 3 73 Chương 4 74 TÍNH TOÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH NGẦM THEO LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY CÓ KỂ ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA NỀN 74 4.1. Thuật toán tiền định tính toán kết cấu công trình ngầm có kể đến sự làm việc của nền 74 4.1.1. Chọn mô hình tính 74 4.1.2. Lời giải tiền định 74 4.2. Thuật toán tiền định tính toán cấu kiện bê tông cốt thép 80 4.2.1. Quy trình tính toán cấu kiện bê tông cốt thép 80 4.2.2. Phương pháp tính toán cấu kiện bê tông cốt thép 81 4.3. Ví dụ tính toán 85 4.3.1. Số liệu đầu vào 85 4.3.2. Tính toán tải trọng 86 4.3.3. Tính toán nội lực kết cấu 87 4.3.4. Tính toán bê tông cốt thép 88 4.3.5. Tính toán độ tin cậy của kết cấu 89 4.4. Kết luận chương 4 101 KẾT LUẬN 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 TÓM TẮT LUẬN VĂN Họ và tên học viên: Nguyễn Văn Hưng Chuyên ngành: Công trình ngầm, mỏ và các công trình đặc biệt. Khoá: 23 Cán bộ hướng dẫn: GS. TS Đỗ Như Tráng Tên đề tài: Tính toán kết cấu công trình ngầm theo lý thuyết độ tin cậy có kể đến sự làm việc của nền. Tóm tắt: Tính toán kết cấu công trình ngầm có kể đến sự làm việc của nền (tương tác), có xét đến tính bất định của các số liệu thiết kế. Tính toán nội lực, và khả năng chịu tải của kết cấu công trình ngầm là hàm của các biến ngẫu nhiên có luật phân phối xác suất đã được xác định; từ đó tính toán độ tin cậy tiệm cận mức 3. DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU B Khả năng chịu tải của kết cấu (sức bền) C Ma trận hiệp phương sai của một tập biến ngẫu nhiên Cov(X,Y) Hiệp phương sai (Covarian) của hai đại lượng ngẫu nhiên X, Y E(X) Kỳ vọng toán của đại lượng ngẫu nhiên X E bt Môđun đàn hồi của bê tông E o Môđun đàn hồi của đất đá F(x) Hàm phân phối xác suất của biến ngẫu nhiên X f(x) Hàm mật độ xác suất của biến ngẫu nhiên X f(x 1 ,x 2 , ,x n ) Hàm mật độ xác suất đồng thời của n biến ngẫu nhiên K Hệ số kháng lực đàn hồi của đất đá M Quãng an toàn M gh Mô men uốn giới hạn M tt Mô men uốn tính toán P f Xác suất phá huỷ P S Xác suất an toàn R a Cường độ chịu kéo tính toán của thép R n Cường độ chịu nén tính toán của bê tông U Hiệu ứng tải trọng Ф Hàm phân phối chuẩn hóa β Chỉ số độ tin cậy γ Trọng lượng riêng của đất đá μ Hệ số Poisson μ (X) Kỳ vọng của đại lượng ngẫu nhiên X ω f Miền phá hủy ω s Miền an toàn σ (X) Độ lệch chuẩn của đại lượng ngẫu nhiên X ρ (X,Y) Hệ số tương quan của hai đại lượng ngẫu nhiên X, Y [...]... số độ tin cậy 48 3.1.3 Các mức độ tin cậy của kết cấu công trình 48 3.1.4 Các phương pháp tính độ tin cậy của kết cấu công trình 49 Hình 3.2: Sơ đồ phương pháp thiết kế theo độ tin cậy 51 Hình 3.3: Xác định độ tin cậy bằng phương pháp hình học 56 3.1.5 Nhận xét các phương pháp tính độ tin cậy kết cấu công trình 58 3.2.1 Độ tin cậy kết cấu công trình ngầm 59 3.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới độ tin cậy. .. số độ tin cậy 48 3.1.3 Các mức độ tin cậy của kết cấu công trình 48 3.1.4 Các phương pháp tính độ tin cậy của kết cấu công trình 49 Hình 3.2: Sơ đồ phương pháp thiết kế theo độ tin cậy 51 Hình 3.3: Xác định độ tin cậy bằng phương pháp hình học 56 3.1.5 Nhận xét các phương pháp tính độ tin cậy kết cấu công trình 58 3.2.1 Độ tin cậy kết cấu công trình ngầm 59 3.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới độ tin cậy. .. 4.3.4 Tính toán bê tông cốt thép 88 4.3.5 Tính toán độ tin cậy của kết cấu 89 Hình 4.5: Sơ đồ khối tính độ tin cậy theo phương pháp Monte Carlo – cách thứ nhất 96 Hình 4.6: Sơ đồ khối tính độ tin cậy theo phương pháp tích phân Monte Carlo hàm mật độ xác suất đồng thời - tiệm cận mức 3 97 Bảng 4.7: Giá trị trung bình, độ lệch chuẩn của các biến ngẫu nhiên 98 Bảng 4.8: Kết quả tính độ tin cậy theo phương... GGJ125-99 quy định tính toán độ tin cậy theo mức 2 Các nghiên cứu trong lĩnh vực này ngày càng được hoàn thiện và lập thành tiêu chuẩn quốc tế, trong đó quy định cụ thể các yêu cầu thiết kế theo độ tin cậy cũng như các tiêu chuẩn đánh giá độ tin cậy của công trình hiện hữu 1.3 Những công trình nghiên cứu về độ tin cậy của kết cấu công trình ở Việt Nam [12] Lý thuyết độ tin cậy nói chung, độ tin cậy của các... phương pháp tiền định tính toán áp lực đất đá, một số phương pháp tiền định tính toán kết cấu công trình ngầm đã và đang được áp dụng phổ biến Chương 3: Cơ sở tính toán kết cấu công trình ngầm theo lý thuyết độ tin cậy 3 Chương này trình bày cơ sở lý thuyết tính toán độ tin cậy kết cấu công trình; phân tích độ tin cậy của của kết cấu công trình ngầm, lựa chọn chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của kết cấu công... được hình thành theo 3 quan điểm cơ bản: - Tính toán theo ứng suất cho phép (tiền định) - Tính toán theo các trạng thái giới hạn (tiền định) 6 - Tính toán theo độ tin cậy (ngẫu nhiên) Cùng với quá trình phát triển của các quan điểm này, việc tính toán kết cấu công trình ngầm cũng có thể chia thành hai nhóm phương pháp cơ bản: - Các phương pháp tiền định - Phương pháp tính toán theo độ tin cậy Ngày nay,... các bài toán thực tiễn Nội dung, phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết thuật toán tiền định tính toán kết cấu công trình ngầm, lý thuyết tính toán độ tin cậy kết cấu công trình Xây dựng phương pháp tính toán độ tin cậy kết cấu công trình ngầm khi số liệu đầu vào là các biến ngẫu nhiên, có luật phân phối đã được xác định Thực hành tính toán độ tin cậy theo phương pháp đã xây dựng khi thuật toán tiền... Hình 4.3: Sơ đồ tính cấu kiện bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn 83 Hình 4.4: Sơ đồ tính cấu kiện bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật đặt cốt kép 84 4.3 Ví dụ tính toán 85 4.3.1 Số liệu đầu vào 85 4.3.2 Tính toán tải trọng 86 4.3.3 Tính toán nội lực kết cấu 87 4.3.4 Tính toán bê tông cốt thép 88 4.3.5 Tính toán độ tin cậy của kết cấu 89 Hình 4.5: Sơ đồ khối tính độ tin cậy theo phương pháp... - Phương pháp tính toán theo độ tin cậy Ngày nay, phương pháp tính toán theo độ tin cậy đã chứng minh được tính sát thực trong tính toán kết cấu và ngày càng có nhiều nghiên cứu khoa học, xây dựng tiêu chuẩn tính toán độ tin cậy của các kết cấu xây dựng 1.2 Sự phát triển về lý thuyết độ tin cậy của kết cấu công trình trên thế giới Để tính toán, đánh giá sự an toàn hay hư hỏng cho một cấu kiện hay cho... đến độ tin cậy của kết cấu công trình ngầm; xây dựng phương pháp tính toán độ tin cậy kết cấu công trình ngầm với các biến ngẫu nhiên đầu vào có luật phân phối xác định Chương 4: Tính toán kết cấu công trình ngầm theo lý thuyết độ tin cậy có kể đến sự làm việc của nền Chương này lựa chọn và trình bày cụ thể một thuật toán tiền định tính toán kết cấu công trình ngầm có xét đến sự làm việc của nền, tính . 87 )*#+,-.#+%&/0%123& ()*#+,-4#567289'$23& :;6.*#+ 4.3.4. Tính toán bê tông cốt thép. 88 4.3.5. Tính toán độ tin cậy của kết cấu. 89 Hình 4.5: Sơ đồ khối tính độ tin cậy theo phương pháp Monte Carlo – cách thứ nhất 96 Hình 4.6: Sơ đồ khối tính độ tin. 87 4.3.4. Tính toán bê tông cốt thép. 88 4.3.5. Tính toán độ tin cậy của kết cấu. 89 Hình 4.5: Sơ đồ khối tính độ tin cậy theo phương pháp Monte Carlo – cách thứ nhất 96 Hình 4.6: Sơ đồ khối tính độ tin. chỉ số độ tin cậy. 48 3.1.3. Các mức độ tin cậy của kết cấu công trình. 48 3.1.4. Các phương pháp tính độ tin cậy của kết cấu công trình. 49 Hình 3.2: Sơ đồ phương pháp thiết kế theo độ tin cậy.