Bài tập lớn TKTU Giao thong

Bài tập môn học thiết kế tối u bàI tập môn học lập toán thiết kế tối u Họ tên học viên : Nguyễn khắc báu Lớp : Kỹ thuật XD CT DD & CN Khoá : 24.1 Đề bài: Lập toán thiết kế tối u , có hàm mục tiêu , tham số tối u hoá , hàm ràng buộc (ràng buộc công nghệ thi công , vật liệu ,) Chọn thuật toán phù hợp , sơ đồ bớc để thiết kế tối u Bài làm : Lập toán thiết kế tối u kết cấu mặt đờng mềm , loại tầng mặt cấp cao A1 : Số liệu thiết kế : - Tổng số lớp kết cấu : + Thông số vật liệu chi tiết lớp (trình tự từ dới lên) nh sau : TT Lớp Lớp Lớp Lớp Loại vật liệu Cấp phối đá dăm Đá dăm gia cố XM Bê tông nhựa hạt vừa Bê tông nhựa hạt nhỏ Mô đuyn đàn hồi (daN/cm2) Tính Tính độ Tính kéo trợt võng uốn Ru c (daN/cm2) (daN/cm2) (độ) 2200 6000 6000 2500 3000 9000 12 2000 2700 15000 20 + Đất : sét với số : Mô đuyn đàn hồi Eo = 400 daN/cm2, cờng độ lực dính c = 0.35 daN/cm2 , góc nội ma sát : = 25o - Mô đuyn đàn hồi chung yêu cầu mặt đờng : Eyc = 1785 daN/cm2 - ứng suất cắt cho phép đất : [o] = 0.225 daN/cm2 - ứng suất cắt cho phép lớp bê tông nhựa : [btn] = 4.8 daN/cm2 155555 - Lu lợng xe : xe/ng.đ - Tải trọng tính toán tiêu chuẩn : + Tải trọng trục : 12000 daN + áp lực tính toán lên mặt đờng : p = daN/cm2 + Đờng kính vệt bánh xe : D = 36 cm Tktu -1 Bài tập môn học thiết kế tối u h2 h3h4 Bê tông nhụa hạt nhỏ Đá dăm gia cố xi măng h1 sơ hoạ kết cấu mặt đuờng Cấp phối đá dăm Bê tông nhụa hạt vừa Các bớc thiết kế : Tính toán cờng độ kết cấu : - Theo tiêu chuẩn độ lún đàn hồi : Ech - Theo điều kiện trợt : - Theo điều kiện chịu kéo uốn : ku - Theo điều kiện chống trợt lớp bê tông nhựa : ax Thiết kế tối u : Mục tiêu tối u hoá kết cấu áo đờng tối thiểu hoá kích thớc (bề dầy) lớp áo đờng mà đảm bảo khả chịu lực , kết cấu không bị phá hoại dới tác dụng hoạt tải (ngoại lực) : Hmd Trong : Hmd Bề dầy toàn kết cấu , Hmd = h1 + h2 + h3 + h4 a- Các biến tối u gồm : - Bề dầy lớp : h1 - Bề dầy lớp : h2 - Bề dầy lớp : h3 - Bề dầy lớp : h4 b- Các điều kiện tối u hàm ràng buộc : - Gía trị mô đuyn đàn hồi tính toán phải đảm bảo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi : Ech Eyc - ứng suất cắt tính toán phải đảm bảo khả chống cắt cho phép đất : [0] - ứng suất kéo uốn tính toán phải đảm bảo khả chịu uốn cho phép lớp bê tông nhựa : ku [ku] - ứng suất cắt tính toán lớp bê tông nhựa phải đảm bảo khả chống trợt lớp bê tông nhựa : ax [btn] Ngoài , xét thêm điều kiện tính hợp lý kết cấu cờng độ chịu lực vật liệu lớp , tức : h1 h2 h3 h4 Tktu -2 Bài tập môn học thiết kế tối u c- Hàm mục tiêu : Là tổng bề dầy toàn kết cấu áo đờng , có dạng : f = f (h1 , h2 , h2 , h4) Phơng án khả thi phơng án hàm mục tiêu đạt cực trị : f = f (h1 , h2 , h2 , h4) d Thuật toán thiết kế tối u : áp dụng thuật toán thử nghiệm độc lập lần lợt giá trị tham số Theo , tiến hành lựa chọn tập hợp giá trị tham số kết cấu mặt đờng : h11 , h12 , h13 , , h1n h21 , h22 , h23 , , h2n h31 , h32 , h33 , , h3n h41 , h42 , h43 , , h4n thay đổi giới hạn cho phép tơng ứng : a1 h1i b1 , a2 h2i b2 , a3 h3i b3 a4 h4i b4 (Việc lựa chọn giới hạn a1 , b1 , a2 , b2 , a3 , b3 , a4 , b4 tham số chiều dầy lớp kết cấu vào việc thoả mãn bề dầy tối thiểu tuỳ thuộc vào vật liệu lớp điều kiện công nghệ thi công , biện pháp lu lèn yêu cầu thực tế việc sử dụng kết cấu công trình cụ thể khác khau Các bớc thay đổi chiều dầy lớp tính toán số cố định tơng ứng , , , , đợc xác định theo công thức sau : = ( a1 b1 ) , = ( a2 b2 ) , = ( a3 b3 ) , = ( a4 b4 ) n1 n2 n3 n4 với n1 , n2 , n3 , n4 số giá trị miền xác định biến Do , tốt nên chọn số giá trị miền biến khác vào phạm vi miền xác định biến Gía trị ban đầu chiều dày lớp dùng để tính toán chọn ngẫu nhiên miền xác định Nh , giá trị biến số bớc thử đợc xác định theo thuật toán sau : h1i = a1 + i1.1 h2i = a2 + i2.2 h3i = a3 + i3.3 h4i = a4 + i4.4 Trong : i1 = 1, , , , n1 i2 = 1, , , , n2 Tktu -3 Bài tập môn học thiết kế tối u i3 = 1, , , , n3 i4 = 1, , , , n4 e Các công thức sử dụng tính toán : - Công thức tính mô đuyn đàn hồi qui đổi hệ lớp : Trong : k= h2/h1 ; t = E2/E1 với h2 , h1 chiều dày lớp lớp dới áo đờng - Công thức xác định mô đuyn đàn hồi sau hiệu chỉnh hệ số , giá trị tra bảng phụ thuộc vào tỷ số tổng chiều dày kết cấu đờng kính vệt bánh xe tính toán - Biểu thức xác định điều kiện không phát sinh biến dạng dẻo cục đất vật liệu dính : Trong : ax ứng suất cắt hoạt động lớn tải trọng xe chạy gây đất lớp vật liệu dính av ứng suất cắt chủ động trọng lợng thân lớp vật liệu nằm gây c Lực dính đất lớp vật liệu dính trạng thái tính toán xác định theo thí nghiệm cắt nhanh K Hệ số tổng hợp , xét đến đặc điểm kết cấu điều kiện làm việc kết cấu áo đờng : Trong : K1 - Hệ số xét đến giảm khả chống cắt dới tác dụng tải trọng trùng phục K2 Hệ số an toàn xét đến làm việc không đồng kết cấu , đợc lựa chọn tuỳ thuộc cờng độ xe chạy Tktu -4 Bài tập môn học thiết kế tối u n Hệ số vợt tải xe chạy m Hệ số xét đến điều kiện tiếp xúc lớp kết cấu thực tế không nh giả thiết (có chuyển dịch tự lớp) Kkt Hệ số tuỳ thuộc vào yêu cầu chất lợng khai thác (loại tầng mặt sử dụng) - Công thức xác định ứng suất kéo uốn lớn lớp bê tông nhựa : Trong : p - áp lực tính toán bánh xe lên mặt đờng ứng suất kéo uốn đơn vị lớp bê tông nhựa Kết toán tối u cho kết kết cấu mặt đờng có tổng chiều dầy tối u , bề dầy lớp áo đờng có trị số tăng dần từ xuống dới Tktu -5 Bài tập môn học thiết kế tối u f Sơ đồ khối bớc thiết kế tối u Bắt đầu Vào số liệu thiết kế - Thông số vật liệu lớp - Các giới hạn cường độ - Chiều dày lựa chọn ban đầu lớp Thay đổi giá trị chiều dầy lớp theo bước qui định - Tính toán cường độ kết cấu mặt đường Ech , , ku , ax - + Xác định tổng bề dày kết cấu So sánh phƯƠng án Để lựA chọN phƯƠng án tốI Ưu - + XuấT kếT KếT thúC Tktu -6 ... thêm điều kiện tính hợp lý kết cấu cờng độ chịu lực vật liệu lớp , tức : h1 h2 h3 h4 Tktu -2 Bài tập môn học thiết kế tối u c- Hàm mục tiêu : Là tổng bề dầy toàn kết cấu áo đờng , có dạng... h2i = a2 + i2.2 h3i = a3 + i3.3 h4i = a4 + i4.4 Trong : i1 = 1, , , , n1 i2 = 1, , , , n2 Tktu -3 Bài tập môn học thiết kế tối u i3 = 1, , , , n3 i4 = 1, , , , n4 e Các công thức sử dụng tính... số an toàn xét đến làm việc không đồng kết cấu , đợc lựa chọn tuỳ thuộc cờng độ xe chạy Tktu -4 Bài tập môn học thiết kế tối u n Hệ số vợt tải xe chạy m Hệ số xét đến điều kiện tiếp xúc