0 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI PHỤ LỤC CÁC CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2023 1 MỤC LỤC MỤC LỤC 1 KÝ HIỆU 3 5 1 1 Thí dụ tính ổn định mái dốc[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI PHỤ LỤC CÁC CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TỐN LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2023 MỤC LỤC MỤC LỤC KÝ HIỆU 5.1-1 Thí dụ tính ổn định mái dốc phương pháp giới hạn tổng quát GLEM mái dốc mái đất dính đồng (trường hợp trượt qua chân dốc) .6 5.1-2 Thí dụ tính ổn định mái dốc phương pháp giới hạn tổng quát GLEM mái dốc mái đất dính đồng (trường hợp trượt sâu) 13 5.2-1 Thí dụ tính ổn định trượt sâu mố cầu móng nơng giai đoạn thi cơng xét áp lực đất đắp sau lưng mố (Chiều cao đất đắp thay đổi) với Hđ=2,05m .20 5.2-2 Thí dụ tính ổn định trượt sâu mố cầu móng nơng giai đoạn thi công xét áp lực đất đắp sau lưng mố (Chiều cao đất đắp thay đổi) với Hđ=4,09m .34 5.2-3 Thí dụ tính ổn định trượt sâu mố cầu móng nơng giai đoạn thi công xét áp lực đất đắp sau lưng mố (Chiều cao đất đắp thay đổi với Hđ=8,19m) .48 5.3-1 Thí dụ tính ổn định trượt sâu mố cầu móng nơng giai đoạn thi cơng xét áp lực đất đắp sau lưng mố (Chiều cao đất đắp thay đổi) Hđ=2,05m xe trục thiết kế 62 5.3-2 Thí dụ tính ổn định trượt sâu mố cầu móng nông giai đoạn thi công xét áp lực đất đắp sau lưng mố (Chiều cao đất đắp thay đổi) Hđ=4,09m xe trục thiết kế 77 5.3-3 Thí dụ tính ổn định trượt sâu mố cầu móng nơng giai đoạn thi công xét áp lực đất đắp sau lưng mố (Chiều cao đất đắp thay đổi) Hđ=8,19m xe trục thiết kế 92 5.3-4 Thí dụ tính ổn định trượt sâu mố cầu móng nơng giai đoạn thi cơng xét áp lực đất đắp sau lưng mố (Chiều cao đất đắp thay đổi) Hđ=2,05m xe trục thiết kế 107 5.3-5 Thí dụ tính ổn định trượt sâu mố cầu móng nơng giai đoạn thi cơng xét áp lực đất đắp sau lưng mố (Chiều cao đất đắp thay đổi) Hđ=4,09m xe trục thiết kế 122 5.3-6 Thí dụ tính ổn định trượt sâu mố cầu móng nơng giai đoạn thi công xét áp lực đất đắp sau lưng mố (Chiều cao đất đắp thay đổi) Hđ=8,19m xe trục thiết kế 137 5.3-7 Thí dụ tính ổn định trượt sâu mố cầu móng nơng giai đoạn thi công xét áp lực đất đắp sau lưng mố (Chiều cao đất đắp thay đổi) Hđ=2,05m xe lu .152 5.3-8 Thí dụ tính ổn định trượt sâu mố cầu móng nơng giai đoạn thi cơng xét áp lực đất đắp sau lưng mố (Chiều cao đất đắp thay đổi) Hđ=4,09m xe lu .167 5.3-9 Thí dụ tính ổn định trượt sâu mố cầu móng nơng giai đoạn thi cơng xét áp lực đất đắp sau lưng mố (Chiều cao đất đắp thay đổi) Hđ=8,19m xe lu .182 5.4-1 Thí dụ tính ổn định trượt sâu mố cầu móng nơng giai đoạn thi cơng có động đất xảy (Chiều cao đất đắp thay đổi) với Hđ=2,05m 197 5.4-2 Thí dụ tính ổn định trượt sâu mố cầu móng nơng giai đoạn thi cơng có động đất xảy (Chiều cao đất đắp thay đổi) với Hđ=4,09m 211 5.4-3 Thí dụ tính ổn định trượt sâu mố cầu móng nơng giai đoạn thi cơng có động đất xảy (Chiều cao đất đắp thay đổi) với Hđ=8,19m 225 5.5-1 Thí dụ tính ổn định trượt sâu mố cầu móng nơng giai đoạn khai thác xét đến hoạt tải .239 5.5-2 Tính theo trạng thái giới hạn cường độ 2: trường hợp tính Fsmin .256 5.5-3 Tính theo trạng thái giới hạn cường độ 3: trường hợp tính Fsmin .262 5.6-1 Thí dụ tính ổn định trượt sâu mố cầu móng nơng giai đoạn khai thác xét đến mực nước ngầm 268 5.6-2 Tính theo trạng thái giới hạn cường độ 2: trường hợp tính Fsmin .286 5.6-3 Tính theo trạng thái giới hạn cường độ 3: trường hợp tính Fsmin .292 5.7-1 Thí dụ tính ổn định trượt sâu mố cầu móng nơng giai đoạn khai thác có động đất xảy 298 5.7-2 Tính theo trạng thái giới hạn cường độ 2: trường hợp tính Fsmin 315 5.7-3 Tính theo trạng thái giới hạn cường độ 3: trường hợp tính Fsmin 321 KÝ HIỆU Các ký hiệu tải trọng ký hiệu sử dụng lập trình tính tốn Bảng 1, Bảng Bảng Bảng 1: Ký hiệu tải trọng phản lực Ký hiệu Đơn vị Mô tả QM kN Tĩnh tải mố cầu Qsoil kN Tĩnh tải đất đắp lòng mố W kN Trọng lượng khối trượt (Khối đất) WM kN Trọng lượng khối trượt (Khối mố) W'i kN Trọng lượng phần bị bão hòa (ngập nước) khối đất W''i kN Trọng lượng phần khơng bị bão hịa (khơng ngập nước) khối đất M kN Khối lượng khối trượt (Khối đất) MM kN Khối lượng khối trượt (Khối mố) N kN Lực pháp tuyến lên mặt phẳng đáy khối trượt T kN Lực tiếp tuyến lên mặt phẳng đáy khối trượt H kN Lực pháp tuyến lên mặt phẳng khối V kN Lực tiếp tuyến lên mặt phẳng khối U, U’ kN Tổng Lực đẩy đơn vị chiều dài theo phương pháp tuyến QDL kN Tĩnh tải kết cấu nhịp DD kN Tải trọng kéo xuống (xét tượng ma sát âm) DC kN Tải trọng thân phận kết cấu thiết bị phụ trợ phi kết cấu DW kN Tải trọng thân lớp phủ mặt cầu tiện ích cơng cộng v, h m/s2 Lực quán tính động đất theo phương thẳng đứng nằm ngang Bảng 2: Ký hiệu tải trọng thời Ký hiệu Đơn vị Mô tả BR kN Lực hãm xe FR kN Lực ma sát IM % Độ gia tăng lực xung kích xe LS kN Hoạt tải chất thêm PL kN Tải trọng người WL kN Tải trọng gió hoạt tải WS kN Tải trọng gió kết cấu Bảng 3: Các ký hiệu có liên quan lập trình tính tốn để tối ưu hóa mặt trượt Ký hiệu Đơn vị Fs Mơ tả Hệ số an tồn mặt phẳng mặt phẳng khối Độ Góc nghiêng mặt phẳng đáy Độ Góc nghiêng mặt phẳng khối e Độ Góc nghiêng mặt phẳng khối phần bị ngập nước S m Chiều dài mặt phẳng đáy khối trượt R m Chiều dài mặt phẳng khối R’ m Chiều dài phần bị ngập nước mặt phẳng khối R’’ m Chều dài phần không bị ngập nước mặt phẳng khối k Thông số xác định hướng T m Thông số xác định hướng V c1 kN/m2 Lực dính lớp đất tự nhiên 1 kN /m2 Góc ma sát lớp đất tự nhiên kN /m3 Trọng lượng riêng đất tự nhiên c2 kN /m2 Lực dính lớp đất đắp 2 kN /m2 Góc ma sát lớp đất đắp g c '' kN /m3 Trọng lượng riêng đất đắp m/s2 Gia tốc trọng trường (g= 10 m/s2) kN /m3 Trọng lượng riêng bê tông kN /m3 Trọng lượng r êng phần khơng bị bão hịa đất QH kN Tải trọng trục xe S m Khoảng cách trục xe X Tọa độ theo phương X mặt trượt Y Tọa độ theo phương Y mặt trượt XP Tọa độ theo phương X mái đất YP Tọa độ theo phương Y mái đất XN Tọa độ theo phương X điểm mực nước qua khối YN Tọa độ theo phương Y điểm mực nước qua khối Aik m2 Diện tích khối trượt AM m2 Diện tích mố đất đắp lịng mố A’ m2 Diện tích phần bị ngập nước khối đất A’’ m2 Diện tích phần khơng bị ngập nước khối đất H,B m Kích thước mố cầu Hđ m Chiều cao đất đắp 5.1-1 Thí dụ tính ổn định mái dốc phương pháp giới hạn tổng quát GLEM mái dốc mái đất dính đồng (trường hợp trượt qua chân dốc) Ta chiếu tất lực lên phương Ni Ti sau đây: P h Pi+1 Ph¬ng Ni i+1 Pi i Vi+ Hi i-i H Vi i Wi i Ri Ni Pi+1 i-i i i ¬n g Mi Ph¬ng Ti +1 Ri+1 i+1 Pi i H i Si Mi+1 Ti Vi Ni Wi Hi +1 P h Ri+1 i T ¬ng i i+1 Si Mi+1 Ti i Ri i-i i i-i i+1 Vi+ Mi Ni Sau chiếu tất lực xong ta lập phương trình sau: N i -W i cos i -H i cos( i - i )+V i sin( i - i )+H i+1 cos( i+1 - i )-V i+1 sin( i+1 - i )=0 T i -W i sin i +H i sin( i - i )+V i cos( i - i )-H i+1 sin( i+1 - i )-V i+1 cos( i+1 - i )=0 -N i +H i cos( i - i )-V i sin( i - i )-H i+1 cos( i+1 - i )+V i+1 sin( i+1 - i )=-W i cos i -T i -H i sin( i - i )-V i cos( i - i )+H i+1 sin( i+1 - i )+V i+1 cos( i+1 - i )=-W i sin i kN i tg kcS i Ti Fs Fs m cR m tg Hi i Vi i i Fs i Fs i H i 1 m i 1tg m cR Vi 1 i 1 i 1 Fs i 1 Fs i 1 (1) (2) (3) (4) (5) Từ phương trình (1), (2), (3), (4) (5) ta thành lập phương trình ma trận sau: T1 N2 T2 H3 V3 … Hn Vn -1 -cos( 2- 1) sin( - 1) 0 0 0 0 -1 sin( 2- 1) cos( 2- ) 0 0 … … 0 0 N1 T1 0 0 … 0 0 H2 CS -k tg Fs H2 -m1tg V2 Nn-1 Tn-1 N1 0 0 -cos( 2- 2) sin( - 2) -1 -cos( - ) sin( 2- ) 0 sin( 2- 2) cos( 2- ) -1 0 0 FSI1 -k 2tg Fs 0 sin( - 2) cos( - 2) -m2 tg 0 0 0 0 0 0 -cos( - ) sin( 3- ) 0 0 0 FSI1 sin( - 3) cos( - 3) … … … … … 0 0 0 0 … … 0 0 0 0 … 0 0 0 0 … 0 -W1cos( )-H1 cos( - )+V1 sin( 1- 1) -W1 sin( 1)+H1sin( - )+V1 cos( 1- ) Fs 0 0 V2 m2 CR2 0 0 -W2cos( 2) 0 0 N2 T2 0 0 X FSI2 = -W2sin( ) H3 CS Fs 0 0 V3 m3 CR3 0 0 -W3cos( 3) N3 T3 -1 -cos( n- n-1) sin( n- n-1) N n-1 Tn-1 -Wn-1cos( n-1 ) -1 sin( n- n-1 ) cos( n- n-1) Hn CS n-1 Vn mnCnRn -k ntg Fs n -mntgn FSIn FSI3 -W3sin( ) -Wn-1sin( n-1) Fs n-1 FSIn N1 T1 N2 T2 H3 V3 N3 T3 H4 V4 N4 T4 H5 V5 N5 T5 H6 V6 N6 T6 H7 V7 -1 -0,1533 0,98818 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,98818 0,15331 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 V2 7,5E-20 1,9E-19 0 0 0 0 0 0 0 0 N2 -73,387 71,0586 -1 -0,4512 0 H2 V2 0 -6E-21 0,50515 -0,863 0 -0,863 -0,5052 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 -0,2767 0,96095 -1 0,96095 0,27672 -0,4512 N1 -24,308 21,3784 T1 4,59929 14,2863 H2 4,63977 19,1115 0 0 0 0 0 0 0 0 T2 -14,011 39,129 0 0 0 0 0 0 0 0 H3 7,06534 43,3029 0 0 0 0 0 0 0 V3 1,1E-19 3,8E-19 0 0 0 0 0 0 N3 -117,5 135,37 0 0 0 0 0 0 T3 -62,572 72,6528 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -6E-21 0 0,54892 -0,8359 -1 -0,1265 0,99197 0 -0,8359 -0,5489 -1 0,99197 0,12646 0 0 -0,4512 0 0 0 0 -6E-21 0 0 0 0 0,35483 -0,8359 -1 -0,0225 0,99975 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,9349 -0,3548 -1 0,99975 0,02251 0 0 0 0 T4 -70,427 52,5799 0 0 0 0 0 -0,4512 0 0 0 0 0 H5 9,52237 25,7747 0 0 0 0 0 0 -6E-21 0 0 0 0 V5 8,1E-20 2,4E-19 0 0 0 0 0 0 0 0,40216 -0,9156 -1 -0,0627 0,99803 0 0 N5 -20,277 30,5092 0 0 0 0 0 0 0 -0,9156 -0,4022 -1 0,99803 0,06269 0 0 0 0 0 0 0 0 -0,4512 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 H4 11,5701 46,6508 X V4 1E-19 = 3,9E-19 N4 -79,45 95,4228 0 0 T5 -41,533 20,0527 0 0 H6 6,28606 2,12253 0 -6E-21 0 0 V6 4,1E-20 5,4E-20 0,49418 -0,8694 -1 4,3E-07 N6 -2E-06 1,04892 0 -0,8694 -0,4942 -1 -4E-07 T6 -3,7899 1,94472 0 0 -0,4512 0 H7 1,47141 -8E-11 0 0 0 0 V7 0 312 Để tìm Fsmed ta cho FSI(i)=FS(i) = 1,85 (Thay thông số vào hệ phương trình lập ta tính Fsmed) 313 314 5.7-2 Tính theo trạng thái giới hạn cường độ 2: trường hợp tính Fsmin Các bước tính tốn phương pháp tính tốn tương tự tính theo TTGHCĐ (mục 5.7-1); Chỉ khác thông số tải trọng đây: 315 + Giải hệ phương trình nghịch đảo để tìm véc tơ phản lực tất khối trượt { K }: 313,775 166,327 1776,75 1,5E-17 2402,12 912,631 3245,42 2,3E-17 10762,7 3807,78 8922,03 { K } = { B } x [ A ] -1 = 5,9E-17 31916,8 11174,6 5532,03 1,5E-12 7382,46 3117,73 3930,87 1,6E-12 2399,33 1013,28 239,721 316 317 318 Để tìm Fsmed ta cho FSI(i)=FS(i) = 1,85 (Thay thơng số vào hệ phương trình lập ta tính Fsmed) 319 320 5.7-3 Tính theo trạng thái giới hạn cường độ 3: trường hợp tính Fsmin Các bước tính tốn phương pháp tính tốn tương tự tính theo TTGHCĐ (mục 5.7-1); Chỉ khác thông số tải trọng đây: 321 + Giải hệ phương trình nghịch đảo để tìm véc tơ phản lực tất khối trượt { K }: 313,775 166,327 1776,75 1,5E-17 2402,12 912,631 3245,42 2,3E-17 10762,7 3807,78 8922,03 { K } = { B } x [ A ] -1 = 5,9E-17 31918,8 11175,2 5505,22 1,5E-12 7362,94 3109,49 3892,42 1,6E-12 2381,43 1005,72 189,274 322 323 324 Để tìm Fsmed ta cho FSI(i)=FS(i) = 1,85 (Thay thông số vào hệ phương trình lập ta tính Fsmed) 325 326