Tự động hóa tính toán thiết kế, lựa chọn tường chắn đất hợp lý trong xây dựng đường ô tô ở CHDCND Lào

Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học giao thông vận tải - VIKHONE SAYNHAVONG tự động hóa tính toán thiết kế, lựa chọn tờng chắn đất hợp lý xây dựng đờng ôtô chdcnd lào luận án tiến sĩ kỹ thuật Hà Nội - 2011 Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học giao thông vận tải - VIKHONE SAYNHAVONG tự động hóa tính toán thiết kế, lựa chọn tờng chắn đất hợp lý xây dựng đờng ôtô chdcnd lào Chuyên ngành : Xây dựng đờng ô tô đờng thành phố Mã số : 62.58.30.01 luận án tiến sĩ kỹ thuật THầY HƯớNG DẫN KHOA HọC : 1- PGS.TS Bùi Xuân Cậy 2- PGS.TS Trần Tuấn Hiệp Hà Nội - 2011 mục lục lời cam đoan lời cảm ơn Danh mục ký hiệu sử dụng luận án Danh mục hình luận án danh mục bảng luận án Mở đầu1 Chơng 1: Khái quát đặc điểm điều kiện tự nhiên, thực trạng mạng lới giao thông, tình hình áp dụng kết cấu tờng chắn đất Lào số loại hình tờng chắn đất điển hình 1.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên nớc CHDCND Lào 1.1.1 Đặc điểm vị trí địa lý địa hình Lào 1.1.2 Đặc điểm điều kiện địa chất Lào 1.1.3 Đặc điểm khí hậu Lào 1.2 Thực trạng mạng lới giao thông Lào 1.2.1 Thực trạng hệ thống mạng lới giao thông Lào 1.2.2 Tình trạng h hỏng taluy đờng mạng lới đờng Lào 11 1.2.2.1 Nguyên nhân dẫn đến h hỏng taluy đờng 11 1.2.2.2 Thực trạng h hỏng taluy đờng 12 1.3 Tình hình áp dụng kết cấu tờng chắn đất Lào 13 1.4 Tình trạng h hỏng tờng chắn đất Lào 17 1.5 Tổng quan tờng chắn đất điển hình 20 1.5.1 Tờng chắn trọng lực 20 1.5.2 Tờng mỏng bê tông cốt thép 24 1.5.3 Tờng chắn đất có cốt 25 1.6 Kết luận chơng 29 Chơng 2: tổng quan CáC phơng pháp tính toán tờng chắn đất 30 2.1 Tổng quan phơng pháp tính toán tờng chắn đất 30 2.1.1 Phơng pháp tính toán áp lực đất lên tờng chắn 30 2.1.1.1 Nguyên lý tính áp lực đất chủ động theo C.A.Coulomb 30 2.1.1.2 Nguyên lý tính áp lực đất bị động theo C.A.Coulomb 37 2.1.1.3 Lý luận áp lực đất V.V.Sokolovsky 38 2.1.2 Phơng pháp tính toán thiết kế tờng chắn trọng lực 40 2.1.3 Phơng pháp tính toán tờng chắn đất rọ đá 46 2.1.3.1 Tính áp lực đất chủ động tác dụng lên tờng chắn đất rọ đá 46 2.1.3.2 Tính kiểm tra ổn định trợt tờng chắn đất rọ đá 48 2.1.2.3 Tính kiểm tra ổn định lật tờng chắn đất rọ đá 49 2.1.3.4 Tính toán ổn định trợt sâu 50 2.1.3.5 Tính độ bền tờng chắn rọ đá 51 2.1.4 Phơng pháp tính toán tờng chắn đất có cốt lới thép 52 2.1.5 Phơng pháp tính toán tờng chắn đất có cốt vải địa kỹ thuật 55 2.1.5.1 Xác định ứng suất tác dụng vào tờng chắn 55 2.1.5.2 Xác định khoảng cách lớp vải địa kỹ thuật 57 2.1.5.3 Xác định chiều dài vải địa kỹ thuật 57 2.1.5.4 Kiểm tra ổn định tờng chắn 58 2.2 Tổng quan phơng pháp tính ổn định trợt sâu 60 2.2.1 Nhóm phơng pháp phân tích trạng thái ứng suất biến dạng 60 2.2.2 Nhóm phơng pháp cân giới hạn 61 2.2.2.1 Phơng pháp tính ổn định mái dốc phơng pháp Fellenius Bishop 61 2.2.2.2 Ưu nhợc điểm nhóm phơng pháp cân giới hạn 64 2.3 Nhận xét chung 64 CHƯƠNG 3: PHáT TRIểN PHƯƠNG PHáP CÂN BằNG GIớI HạN TổNG QUáT TíNH áp lực đất lên TƯờNG CHắN ổn định trợt sâu kết cấu tờng chắn TRọNG LựC 66 3.1 Giới thiệu phơng pháp cân giới hạn tổng quát 66 3.1.1 Mô tả chung phơng pháp cân giới hạn tổng quát 66 3.1.2 Mô hình tính phơng trình phơng pháp cân giới hạn tổng quát 68 3.1.2.1 Mô hình tính phơng pháp GLEM 68 3.1.2.2 Các phơng trình phơng pháp GLEM 69 3.1.3 Thiết lập toán phơng pháp giải GLEM 71 3.1.3.1 Thiết lập toán GLEM 71 3.1.3.2 So sánh số phơng trình số ẩn 71 3.1.3.3 Kỹ thuật giải phơng trình 72 3.1.4 Thuật toán tối u tìm mặt trợt nguy hiểm 75 3.1.4.1 Nguyên tắc xác định mặt trợt nguy hiểm 75 3.1.4.2 Các tọa độ sử dụng trình tối u hóa 75 3.1.4.3 Phơng pháp lặp Newton để xác định mặt trợt nguy hiểm 77 3.1.4.4 Thuật toán tối u tìm hệ số ổn định nhỏ Fsmin 83 3.2 Phát triển GLEM tính tờng chắn trọng lực trờng hợp đất đồng 86 3.2.1 Phát triển GLEM tính toán áp lực đất chủ động lên tờng chắn trờng hợp đất đồng 86 3.2.1.1 Mô hình tính phơng trình tính áp lực đất chủ động lên tờng chắn trờng hợp đất đồng GLEM 86 3.2.1.2 Thiết lập toán phơng pháp giải toán tính áp lực đất chủ động GLEM 87 3.2.1.3 Nguyên tắc xác định mặt trợt nguy hiểm toán tính áp lực đất chủ động GLEM 88 3.2.1.4 Thuật toán tối u hóa tính toán áp lực đất chủ động Eax 90 3.2.2 Phát triển GLEM tính toán áp lực đất bị động lên tờng chắn trờng hợp đất đồng 92 3.2.2.1 Mô hình tính phơng trình tính áp lực đất bị động lên tờng chắn trờng hợp đất đồng GLEM 92 3.2.2.2 Thiết lập toán phơng pháp giải toán tính áp lực đất bị động theo GLEM 93 3.2.2.3 Nguyên tắc xác định mặt trợt nguy hiểm toán tính áp lực đất bị động GLEM 95 3.2.2.4 Thuật toán tối u hóa tính toán áp lực đất bị động Epx 96 3.2.3 Phơng pháp tính toán ổn định lật tờng chắn trọng lực trờng hợp đất đồng GLEM 99 3.3 Phát triển phơng pháp cân giới hạn tổng quát tính toán ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực trờng hợp đất đồng 100 3.3.1 Mô hình tính phơng trình ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực trờng hợp đất đồng GLEM 101 3.3.1.1 Mô hình tính ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực trờng hợp đất đồng GLEM 101 3.3.1.2 Các phơng trình tính ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực trờng hợp đất đồng GLEM 103 3.3.2 Thiết lập toán phơng pháp giải toán tính ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực trờng hợp đất đồng GLEM 104 3.3.3 Nguyên tắc xác định mặt trợt nguy hiểm toán tính ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực trờng hợp đất đồng GLEM 105 3.4 Phát triển GLEM tính tờng chắn trọng lực trờng hợp đất nhiều lớp 107 3.4.1 Mô hình tính phơng trình tính tờng chắn trọng lực trờng hợp đất nhiều lớp GLEM 107 3.5 Lập chơng trình tính áp lực đất ổn định trợt sâu tờng chắn GLEM Excel 112 3.5.1 Lập bảng nhập số liệu tính toán 112 3.5.2 Lập bảng tính toán 113 3.5.3 Lập bảng in kết tính cho phơng án 113 3.6 Kết luận chơng 113 CHƯƠNG 4: tối u hoá lựa chọn kết cấu tờng chắn TRọNG LựC hợp lý 114 4.1 Nguyên tắc chung 114 4.3 Mô hình toán tối u hoá 115 4.3.1 Hàm mục tiêu 115 4.3.2 Điều kiện ràng buộc 116 4.4 Các trờng hợp tính toán 117 4.4.1 Bài toán 1: Tính toán, lựa chọn kết cấu tờng chắn trọng lực hợp lý cho trờng hợp đất đồng 117 4.4.2 Bài toán 2: tính toán, lựa chọn kết cấu tờng chắn trọng lực hợp lý cho trờng hợp đất nhiều lớp 125 Giải toán 2: 125 4) Tổng hợp kết lựa chọn kết cấu tờng chắn hợp lý 130 4.5 Kết luận chơng 131 kết luận kiến nghị 132 Kết luận 132 Kiến nghị 133 phụ lục danh mục công trình đ công bố tài liệu tham khảo cộng hòa x hội chủ nghĩa việt nam Độc lập - Tự - Hạnh phúc Hà Nội, tháng 03 năm 2011 lời cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết luận án trung thực cha đợc công bố công trình khác Tác giả luận án Vi Khone Say Nha Vong Lời cảm ơn Tác giả luận án xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới PGS.TS Bùi Xuân Cậy PGS.TS Trần Tuấn Hiệp đ tận tình hớng dẫn cho nhiều dẫn khoa học giá trị thờng xuyên động viên, tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận án nâng cao lực khoa học kỹ thuật thân Tác giả xin chân thành cảm ơn tới TS Lơng Xuân Bính đ giúp đỡ cho nhiều ý kiến dẫn giá trị trình nghiên cứu phơng pháp tính toán cụ thể luận án Tác giả xin chân thành cảm ơn tới cán giáo viên Bộ môn Sức bền Vật liệu, Bộ môn Đờng bộ, Bộ môn Cầu - Hầm, Phòng Đào tạo sau Đại học - Đại học Giao thông Vận tải đ tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trình nghiên cứu hoàn thành luận án Cuối tác giả muốn bày tỏ lòng biết ơn tới bạn bè, ngời thân gia đình đ thông cảm, động viên, khích lệ chia sẻ khó khăn với tác giả suốt thời gian thực luận án Hà Nội, tháng 03 năm 2011 Vi Khone Say Nha Vong Danh mục ký hiệu sử dụng luận án - góc ma sát đất 32 - góc ma sát 32 - góc nghiêng lng tờng 32 - góc tạo phơng mặt trợt với phơng ngang 32 Trong đó: 33 W - trọng lợng lăng thể trợt 33 a - hệ số áp lực đất chủ động 34 b0 - chiều rộng tải trọng phân bố cục 36 d - khoảng cách từ cạnh bên tải trọng đến mép đỉnh tờng 36 p - hệ số áp lực đất bị động, trờng hợp tổng quát tính 37 z - chiều sâu điểm tính toán dới mặt đất (m) 40 - góc nội ma sát đất (vật liệu đắp) 40 - dung trọng đất (vật liệu đắp) 40 'a - hệ số áp lực đất chủ động W.T.Rankine 40 M - mômen tính toán tâm tiết diện 43 N - áp lực thẳng đứng 43 Gtc - trọng lợng phần tờng chắn đất chất lên tờng chắn phía mặt cắt tính toán 43 Ex, Ey - thành phần áp lực đất nằm ngang thẳng đứng 43 n1, n2 - hệ số vợt tải 43 b - chiều rộng mặt cắt tính toán 44 m - hệ số điều kiện làm việc m = 0,8ữ0,9 44 Rn - cờng độ kháng nén vật liệu tờng 44 m1 - hệ số điều kiện làm việc 44 fo - hệ số ma sát đáy móng 44 t - trọng lợng thể tích tờng, (t/m3) 45 W, - hệ số phụ thuộc hình dạng mặt cắt tờng đợc xác định cách tính dần với giá trị b khác 45 a - hệ số áp lực đất chủ động C.A.Coulomb: 47 H - chiều cao tờng chắn đất (m) 47 data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read ... học giao thông vận tải - VIKHONE SAYNHAVONG tự động hóa tính toán thiết kế, lựa chọn tờng chắn đất hợp lý xây dựng đờng tô chdcnd lào Chuyên ngành : Xây dựng đờng ô tô đờng thành... trờng hợp tính toán 117 4.4.1 Bài toán 1: Tính toán, lựa chọn kết cấu tờng chắn trọng lực hợp lý cho trờng hợp đất đồng 117 4.4.2 Bài toán 2: tính toán, lựa chọn kết cấu tờng chắn. .. Thuật toán tối u hóa tính toán áp lực đất chủ động Eax 90 3.2.2 Phát triển GLEM tính toán áp lực đất bị động lên tờng chắn trờng hợp đất đồng 92 3.2.2.1 Mô hình tính phơng trình tính