1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Ở nước ta, búa rung sử dụng từ lâu [10], đến chưa có tác giả hay cơng trình quan tâm nghiên cứu xây dựng sở khoa học đầy đủ chuyên sâu cho việc tính tốn thiết kế, tính tốn lựa chọn búa rung thi công điều kiện địa chất Việt Nam Do đó, việc nghiên cứu tính tốn q trình hạ cọc ván thép vào đất nhiều lớp búa rung sở phân tích phi tuyến q trình tương tác lớp đất với cọc ván thép trình làm việc vấn đề cấp thiết, có ý nghĩa khoa học thực tiễn cao đến chưa có tác giả quan tâm nghiên cứu, đặc biệt tốn xác định thơng số kỹ thuật hợp lý búa rung quan điểm nghiên cứu hệ "Búa rung - Cọc ván thép - Nền đất nhiều lớp" nhằm tạo sở khoa học cho việc tính toán thiết kế nâng cao hiệu qua khai thác sử dụng búa rung thi công Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu xây dựng phương pháp xác định thông số kỹ thuật hợp lý búa rung để hạ cọc ván thép vào đất nhiều lớp ứng dụng nghiên cứu cho trường hợp cụ thể để xác định thông số hợp lý búa rung VH-QTUTC70 hạ cọc ván thép loại NSP-IIw vào đất nhiều lớp cơng trình cầu Đồng Quang, Ba Vì, Hà Nội Đối tượng nghiên cứu - Búa rung loại treo tự do: Luận án chọn búa rung kiểu treo tự cần trục sở, có tần số rung từ 20 đến 40 Hz làm đối tượng nghiên cứu loại búa rung sử dụng phổ biến công tác thi công - Cọc ván thép mặt cắt chữ U: Đây cọc ván thép loại thông dụng sử dụng nhiều thi công Việt Nam, đồng thời cấu tạo loại cọc ván thép phù hợp cho nghiên cứu lý thuyết nghiên cứu thực nghiệm - Nền đất nhiều lớp: Đây cấu trúc địa chất phổ biến điển hình Việt Nam, gồm lớp đất cát đất sét phân lớp có chiều dày khác Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu xây dựng mô hình lý thuyết chương trình tính tốn xác định thông số kỹ thuật hệ “Búa rung - Cọc ván thép - Nền đất nhiều lớp” - Nghiên cứu lựa chọn mơ hình đất lý thuyết tính toán thành phần lực cản động lớp đất tác dụng lên cọc ván thép trình hạ cọc búa rung - Nghiên cứu xây dựng phương pháp chương trình tính tốn xác định thông số kỹ thuật hợp lý búa rung hạ cọc ván thép vào đất nhiều lớp thuật toán di truyền - Nghiên cứu thực nghiệm xác định thành phần lực cản hệ số thực nghiệm, hoàn thiện số liệu đầu vào cho tốn xác định thơng số kỹ thuật hợp lý búa rung hạ cọc ván thép vào đất nhiều lớp - Xác định hệ số hóa lỏng hệ số chảy lỏng số loại đất trường hợp cụ thể Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Luận án - Nghiên cứu thiết lập phương pháp chương trình tính toán hạ cọc ván thép búa rung vào đất nhiều lớp không phục vụ cho cọc ván thép mà cho loại cọc khác cọc ống thép, cọc bê tơng…, ứng dụng chương trình tính để tính tốn, thiết kế hợp lý búa rung chế tạo nước - Nghiên cứu ứng dụng thuật tốn di truyền xây dựng chương trình tính máy tính để xác định thơng số kỹ thuật hợp lý búa rung toán hạ cọc ván thép vào đất nhiều lớp, thơng số sử dụng để tính tốn thiết kế lựa chọn, khai thác sử dụng búa rung thi cơng - Q trình nghiên cứu thực nghiệm với quy trình thực nghiệm hợp lý thiết bị đo đại tạo sở cho việc xây dựng phương pháp thực nghiệm - Nghiên cứu thực nghiệm xác định thành phần lực cản động đất lên cọc ván thép hạ búa rung, xác định hệ số hóa lỏng hệ số chảy lỏng động số loại đất để sử dụng tính tốn, thiết kế khai thác sử dụng búa rung Tính luận án: - Đã nghiên cứu động lực học hệ “Búa rung - Cọc ván thép - đất nhiều lớp”, bao gồm việc xây dựng mơ hình tốn có quan tâm đến chế tương tác lớp đất với cọc ván thép tác dụng lực rung động, xây dựng sơ đồ thuật tốn chương trình tính toán - Đã nghiên cứu phương pháp xác định thông số hợp lý búa rung hạ cọc ván thép vào đất nhiều lớp gồm: xây dựng hàm mục tiêu, sơ đồ thuật tốn chương trình tính tốn; áp dụng tính tốn cho trường hợp điển hình - Bằng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm xác định giá trị hệ số hóa lỏng hệ số chảy lỏng số loại đất Hà Nội CHƯƠNG NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ HỆ “BÚA RUNG - CỌC VÁN THÉP - NỀN ĐẤT NHIỀU LỚP” 1.1 Các cơng trình nghiên cứu q trình hạ cọc búa rung cơng bố 1.1.1 Các cơng trình nghiên cứu nước Từ cơng trình nghiên cứu nước cơng bố, thấy: - Một số tác giả nghiên cứu động lực học trình hạ cọc búa rung quan điểm toán học hạ (cứng tuyệt đối đàn hồi) vào môi trường đất đàn hồi [4], [9] nên không mô tả chế ứng xử phức tạp môi trường đất tác dụng lực rung động - Một số tác giả nghiên cứu xây dựng mơ hình giải tốn động lực học q trình hạ cọc búa rung qua mơ hình học khối lượng, có quan tâm đến thành phần lực ma sát thành bên theo chiều sâu hạ cọc [29] hay mô hình búa rung nối cứng với cọc mơi trường đất có tính đàn - dẻo [3] Các tác giả xây dựng công thức lý thuyết xác định thành phần lực cản đất lên cọc dạng lực tĩnh chưa đưa phương pháp tính tốn thành phần lực cản q trình làm việc - Một số tác giả nghiên cứu xây dựng mơ hình động lực học [13] phân tích lựa chọn mơ hình động lực học tác giả giới [8], [11], [18] để áp dụng cho trường hợp cụ thể, từ đưa kiến nghị q trình tính tốn, thiết kế hay khai thác sử dụng búa rung hạ cọc với giả thiết coi cọc cứng tuyệt đối, đất coi đồng lớp môi trường đàn hối tuyến tính Có tác giả tiến hành nghiên cứu thực nghiệm mơ hình thực nghiệm thu nhỏ nên kết sai khác so với thực tế [13] Từ phân tích cho thấy, nghiên cứu trình hạ cọc ván thép vào đất nhiều lớp búa rung có quan tâm đến việc xác định thành phần lực cản động đất với cọc dựa mơ hình tương tác “các lớp đất - cọc” nội dung hoàn toàn mới, chưa đề cập cơng trình nghiên cứu 1.1.2 Các cơng trình nghiên cứu ngồi nước: Nghiên cứu trình hạ cọc búa rung nhiều tác giả giới quan tâm với nhiều cách tiếp cận khác Sự khác biệt nghiên cứu khơng mơ hình tính tốn mà phương pháp xác định thành phần lực cản động đất với cọc hay thơng số địa kỹ thuật đưa vào tính tốn Qua phân tích, đánh giá cơng trình nghiên cứu ngồi nước Mòi cäc 11 Máy sở Móc treo búa Khung treo Thân búa rung thủy lực Má kẹp cọc Cọc ván thép m2 Biên độ lực kích thÝch O mc 1( 2( i( 1 Rs1 2 Rs2 Rsi T(i)/2 3T(i)/4 Pkt Pkt M¸ kĐp cäc T(i) T(i)/4 T(i+1)/4 T(i+1) T(i+1)/2 Thêi gian (t) 3T(i+1)/4 Biên độ lực kích thích Lớp Líp Líp i i hi Th©n bóa ph©n gây rung h1 Đất m1 h2 Hiện t-ợng hóa lỏng đất xung quanh cọc ván thép P0 Khung treo Khối l-ợng động, md = m2 + mc Đất Cọc ván thép lún Mặt đất bị rungđộng dạng biến ép bị n th c vá Mặt i hạ cọ kh Lực cản suy giảm Khối l-ợng búa rung, mb = m1+m2 Mặt ban đầu Tổng khối l-ợng cđa hƯ, mtong = m1 + m2 +mc thấy: - Các cơng trình nghiên cứu giới tập trung vào nhóm vấn đề, gồm: nghiên cứu khả hạ cọc búa rung, nghiên cứu ảnh hưởng trình hạ cọc búa rung đến môi trường xung quanh nghiên cứu sức chịu tải cọc - Quá trình hạ cọc búa rung nhiều tác giả tồn nhiều hạn chế, chưa phản ánh đầy đủ với trình làm việc thực tế nên kết hạn chế sai số tương đối lớn so với thực tế [46] - Hầu hết tác giả giả thiết coi đất đồng lớp để đơn giản hóa q trình tính tốn [46],[47],[39]…, kết nghiên cứu sai số lớn (khoảng giá trị hệ số thực nghiệm rộng) Từ cho thấy, chưa có cơng trình nghiên cứu nước đề cập đến nghiên cứu xác định thông số kỹ thuật búa rung hạ cọc ván thép vào đất nhiều lớp, có quan tâm đến trình tương tác cọc ván thép với lớp đất để xác định thành phần lực cản động đề cập luận án 1.2 Phương pháp xác định thành phần lực cản động đất tác dụng lên cọc ván thép trình hạ cọc búa rung 1.2.1 Phân tích q trình hạ cọc ván thép búa rung Quá trình hạ cọc ván thép búa rung lắp cần trục sở thể hình 1.12 Rti Hình 1.12 Tổng thể trình hạ cọc Hình 1.13 Cơ chế hoạt động hệ “Búa rung - Cọc ván thép - Đất nhiều lớp” ván thép búa rung Khi búa rung hoạt động, phần lượng búa rung truyền vào đất, kích thích hạt đất dao động tạo trạng thái hóa lỏng (đất cát) trạng thái chảy lỏng (đất sét), làm tăng áp lực nước lỗ rống làm giảm lực cản lớp đất với cọc ván thép [41], phần lượng lại tạo lực ấn cọc, lực ấn lớn tổng lực cản động đất lên cọc cọc bắt đầu xuống Cơ chế hoạt động hệ “Búa rung Cọc ván thép - Đất nhiều lớp”được thể hình 1.13, với: P0 lực căng cáp nâng búa rung (nếu có), mb = m1 + m2 tổng khối lượng búa rung, mtong = m1 + m2 + mc tổng khối lượng hệ (m1, m2, mc khối lượng khung treo búa rung, khối lượng thân búa khối lượng cọc ván thép), Pkt lực rung động búa, h1, h2, , hi chiều dày lớp đất Rs1, Rs2, , Rsi Rt1, Rt2, , Rti lực cản động lớp đất tác dụng lên thành cọc mũi cọc Quá trình tương tác đất với cọc ván thép hạ cọc búa rung trình phức tạp phụ thuộc vào nhiều yếu tố yếu tố liên quan đến búa rung, đất cọc ván thép Trong đó, thơng số búa rung đất thông số quan trọng nhất, định chế tương tác đất với đất hay đất với cọc vùng xung quanh cọc, từ đưa sở lý thuyết tính tốn thành phần lực cản động 1.2.2 Lựa chọn mơ hình đất phương trình tốn xác định lực cản động lớp đất lên cọc ván thép chịu tải trọng rung động Trong học đất thường dùng số mơ hình như: - Mơ hình đàn hồi tuyến tính đẳng hướng; - Mơ hình đàn hồi - dẻo; - Mơ hình đàn hồi phi tuyến; - Mơ hình đàn- dẻo- nhớt Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu cho thấy lực cản động đất Hình 1.17 Sơ đồ mơ tả dịch chuyển cọc lên cọc ván thép ảnh hưởng trực tiếp ván thép (a), lực cản động thành cọc (b) đến lực cản động mũi cọc (c) trình hạ cọc, gồm hai thành phần lực cản động thành cọc (Rs) lực cản động mũi cọc (Rt) Dưới tác động tải trọng chu kỳ, thành phần lực cản có quy luận thay đổi thể hình 1.17 Đến giới có số tác giả xây dựng mơ hình đất mơ hình tốn để xác định thành phần lực cản động đất tác dụng lên cọc thép tác dụng lực rung động, như: Karlsruhe, Vipere Vibdrive đề cập [46]; Seung-Hyun Lee [49]; Svetlana Polukoshko [56] Alain Holeyham đề cập [65], [44] Trong luận án lựa chọn mơ hình Vibdrive (cho loại đất cát) mơ hình Alain Holeyham (cho loại đất sét) để xác định thành phần lực cản động đất lên cọc ván thép (Chương 2), mơ hình tường minh, dễ ứng dụng, phù hợp điều kiện nghiên cứu thực nghiệm Việt Nam 1.3 Cơ sở lý thuyết tối ưu xác định thông số hợp lý búa rung trình hạ cọc ván thép vào đất nhiều lớp Theo [28], [32], [73], [31] thiết kế kỹ thuật, tối ưu hoá cơng cụ tốn học quan trọng ứng dụng để cải thiện cách hệ thống thông số thiết kế nhằm thỏa mãn mục tiêu đặt Quá trình thực thay đổi thích hợp giá trị thông số thiết kế xác định giá trị tối ưu hàm mục tiêu Có nhiều phương pháp tiềm kiếm tối ưu khác phương pháp đạo hàm (phương pháp tổng trọng số; phương pháp ràng buộc pháp tuyến ; phương pháp dây cung…) hay phương pháp phi đạo hàm (quy hoạch tiến hố; chiến lược tiến hố; chương trình tiến hố thuật tốn di truyền, thuật tốn mơ luyện kim, thuật toán tiến hoá vi phân…) Như vậy, có nhiều phương pháp khác để giải tốn tối ưu hóa khơng thể đâu phương pháp tốt Thuật toán di truyền sử dụng hiệu toán thiết kế tối ưu kỹ thuật, luận án sử dụng “Thuật Toán Di Truyền” để giải toán xác định thông số kỹ thuật hợp lý búa rung trình hạ cọc ván thép vào đất nhiều lớp (Chương 3) KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 Búa rung thiết bị sử dụng rộng rãi thi công, sở lý thuyết phục vụ việc tính tốn, thiết kế, lựa chọn búa rung nước ta thiếu bất cập Trên sở tổng hợp, phân tích kết cơng trình nghiên cứu ngồi nước cơng bố, luận án lựa chọn nội dung nghiên cứu xác định thông số kỹ thuật hợp lý búa rung thi công cọc ván thép vào đất nhiều lớp, có quan tâm đến chế tương tác lớp đất với cọc ván thép trình làm việc, hướng nghiên cứu hoàn toàn mới, khơng trùng lặp có ý nghĩa thực tế cao 5 Việc xác định thành phần lực cản động đất tác dụng lên cọc ván thép dựa chế tương tác loại đất với cọc ván thép hạ búa rung có ý nghĩa định đến kết toán vấn đề cốt lõi toán hạ cọc ván thép vào đất lực rung động, nhiên nước ta chưa có cơng trình quan tâm nghiên cứu Trên sở trình tổng hợp, phân tích cơng trình nghiên cứu công bố giới, luận án lựa chọn mơ hình đất mơ hình tốn xác định thành phần lực cản động đất lên cọc ván thép tác dụng lực rung động, cụ thể sức kháng nén động đơn vị mũi cọc (qd) sức kháng cắt động đơn vị thành cọc (d) lớp đất cát lên cọc ván thép xác định theo công thức từ 1.2 đến 1.5, lớp đất sét xác định theo công thức từ 1.6 đến 1.9 Nghiên cứu xác định thông số hợp lý búa rung để hạ cọc ván thép vào đất nhiều lớp vấn đề cấp thiết có tính khoa học cao, làm sở để hoàn thiện thiết kế búa rung chế tạo nước làm sở để lựa chọn loại búa rung, nâng cao hiệu khai thác sử dụng Vấn đề chưa có tác giả đề cập nghiên cứu Có nhiều phương pháp tính tốn tối ưu, phương pháp ứng dụng thuật tốn di truyền để tính tốn tối ưu tốn kỹ thuật có nhiều ưu điểm, luận án lựa chọn thuật tốn di truyền để xây dựng phương pháp xác định thông số hợp lý búa rung để hạ cọc ván thép vào đất nhiều lớp CHƯƠNG NGHIÊN CỨU HỆ “BÚA RUNG-CỌC VÁN THÉPNỀN ĐẤT NHIỀU LỚP” 2.1 Xây dựng mơ hình tính cho hệ “Búa rung-Cọc ván thép-Nền đất nhiều lớp” 2.1.1 Phát biểu toán Như phân tích Chương 1, luận án xây dựng mơ hình tính tốn hai khối lượng cho hệ “Búa rung - Cọc ván thép - Nền đất nhiều lớp”, có quan tâm đến tương tác cọc ván thép với lớp đất xung quanh để tính tốn thành phần lực cản động chúng lên cọc ván thép, cho phép mô tả điều kiện làm việc thực tế hệ nên cho kết tính tốn xác đáng tin cậy Các đối tượng hệ “Búa rung-Cọc ván thép-Nền đất nhiều lớp” luận án nghiên cứu, gồm: - Búa rung: Búa rung có kết cấu hai khối lượng (khung treo thân búa riêng biệt), kiểu treo tự cần trục sở điều chỉnh lực rung động thông qua điều chỉnh tần số rung làm đối tượng nghiên cứu tính tốn cho trường hợp cụ thể với búa rung VHQTUTC70 Việt Nam chế tạo - Cọc ván thép: Loại cọc có mặt cắt chữ U đóng đơn, loại cọc ván thép sử dụng phổ biến, có độ cứng đảm bảo phù hợp với mục đích nghiên cứu Trong trường hợp tính tốn cụ thể, sử dụng thông số cọc ván thép NSP-IIw - Đất: Cấu trúc đất gồm nhiều lớp có chiều dày, tính chất lý khác làm đối tượng nghiên cứu tính tốn cho trường hợp cụ thể với cấu trúc địa chất trụ T2, T3 cầu Đồng Quang (Ba Vì, Hà Nội) 2.1.2 Xây dựng mơ hình tính hệ “Búa rung - Cọc ván thép - Nền đất nhiều lớp” Luận án xây dựng mơ hình lý thuyết cho tốn hạ cọc ván thép vào đất nhiều lớp búa rung hình 2.5 với giả thiết: - Coi cọc ván thép liên kết cứng z với thân búa qua má kép, điểm z búa cọc ván thép có độ dịch chuyển, gia tốc, vận tốc chuyển vị giống - Coi tổng lực búa rung tác dụng lên cọc có phương thẳng đứng trùng với tim cọc có điểm đặt đỉnh cọc - Chỉ xét trình hạ cọc lực căng cáp nâng búa khơng Hình 2.5 Mơ hình tính tốn lý thuyết hệ “Búa rung - Cọc ván thép - Đất nhiều lớp” không xét trình kéo cọc; - Búa rung thay đổi tần số rung, không thay đổi mô men lệch tâm; - Đất gồm nhiều lớp khác có chiều dày h1, h2, hi, coi lớp đồng có thơng số lý đặc trưng riêng Mỗi lớp đất đặc trưng mơ hình đất để xác định thành phần lực cản động, giá trị thành phần lực cản động xác định chu kỳ tác dụng lực rung động, tương ứng với chiều sâu dịch chuyển cọc lớp đất - Coi cọc ván thép cứng tuyệt đối dao động theo phương thẳng đứng - Coi môi trường tương tác đất xung quanh cọc giống theo phương Từ mơ hình tính tốn lý thuyết (hình 2.5) ta phân tích lực thu sơ đồ hình 2.6 Trong đó: - z1, z2: Lần lượt chuyển vị khung treo, thân búa-cọc ván thép, m; - Fs: Lực đàn hồi hệ lò xo, kN; - m1, m2, mc: Lần lượt khối lượng khung treo, thân búa cọc ván thép, kg; - Pkt: Lực rung động, kN; m1g Pqt1=m1z1 - Pqt1, Pqt2: Lần lượt lực quán tính z1 Fs khung treo thân búa - cọc ván thép, kN; O x z Fs - Rs: Tổng lực cản động thành cọc lớp đất tác dụng lên phần chiều dài cọc Pqt2=(m2+mc)z2 Pkt hạ vào đất Lực cản động (m2+mc)g z2 thành cọc (Rs) mơ hình hàm Rs Rt bậc thang, mà hướng lực cản thành ln ngược với chiều chuyển động Hình 2.6 Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên phần tử mơ hình tính cọc, xác định cơng thức sau: m1 S Biên độ lực kích thích m2 T(i) T(i)/4 O 3T(i)/4 T(i)/2 Pkt T(i+1)/4 T(i+1) 3T(i+1)/4 Thêi gian (t) T(i+1)/2 Pkt Biên độ lực kích thích z ks1 Líp ks2 Rsi ksi Cti z hi ti Csi z Rs2 t2 Cs2 Líp Rs1 h2 Cs1 h1 mc t1 ti Líp i kti Rti z R s =sign( z ) d dz z > sign( z )= 0 z = -1 z < với (2.25) : Chu vi cọc ván thép, m; d: Sức kháng cắt động đơn vị thành cọc (công thức 1.3 đất cát công thức 1.9 đất sét), kN/m2; z: Chiều sâu dịch chuyển đầu cọc vào đất, m z : Vận tốc dịch chuyển cọc, m/s; Trong đó: - Rt: Lực cản động mũi cọc lớp đất mà mũi cọc dịch chuyển vào, xác định công thức sau: q d A t Rt = 0 (2.26) z >0 z At: Diện tích mũi cọc, m2; qd: Sức kháng nén động đơn vị mũi cọc (công thức 1.2 đất cát công thức 1.8 đất sét), kN/m2; Từ ta xây dựng phương trình chuyển động hệ: Trong đó: m z +S(z -z )-m g=0 1 (m +m )z -S(z -z )-(m +m )g-M ω2 sin(ω.t)+R +R =0 c 2 c e s t (2.28) 2.2 Xây dựng sơ đồ thuật toán chng trỡnh tớnh 2.2.1 S thut toỏn Bắt đầu Gọi thông số đầu vào: Nhập thông số đầu vào: - Các thông số búa rung thủy lực - Các thông số cọc ván thép - Các thông số lớp đất - Các thông số búa rung thủy lực - Các thông số cọc ván thép - Các thông số lớp đất - Thiết lập giá trị ban đầu: z10,z20, v10, v20, z0 Gọi giá trị lực cản đất Rs(i), Rt(i) Số chu kỳ tính i=1 TÝnh Fd i =1+1 Fd + mtængg Rs(i) + Rt(i) Gọi ch-ơng trình tính lực cản đất Rs(i), Rt(i) Fd + mtổngg Rs(i) + Rt(i) Bắt đầu Đúng Sai Sai Gọi ch-ơng trình tính tích phân hệ ph-ơng trình chuyển động hệ xác định zđi(t); vđi(t); ađi(t) Gọi ch-ơng trình tính thông số động lực học toán vtbi; zi(t); vi(t); ai(t) z(t); v(t); a(t) Cäc ®i xuèng TÝnh vËn tèc vtb(i) TÝnh ®é dịch chuyển cọc z(i) = z(i-1) + i*T*vtb(i) Đúng Xuất kết vẽ đồ thị thông số đầu mô hình z(t); v(t); a(t), Tính: zi(t) = z(i) + z®i(t) vi(t) = v®i(t) ai(t) = a®i(t) KÕt thóc KÕt thóc Hình 2.7 Sơ đồ khối chương trình tính tốn hạ cọc ván thép bỳa rung Nhập thông số đầu vào Nhập số lớp đất: n=3 Nhập chiều dày lớp, hj (j=1 - n) Nhập loại đất cho lớp Nhập tiêu lý lớp đất Gọi chiều sâu z(i) a1 = h1 -z(i) Đúng Hỡnh 2.8 Sơ đồ chương trình tính thơng số động lc hc ca h Bắt đầu Gọi mô hình đất tÝnh R1s(i) = R1s(z(i)) R1t(i) = R1t(z(i)) TÝnh Rs(i) = R1s(i) Rt(i) = R1t(i) Sai TÝnh R1s = Rs(h1) a2 = h1 + h2 -z(i) Đúng Gọi mô hình ®Êt tÝnh R2s(i) = R2s(z(i)-h1) R2t(i) = R2t(z(i)-h1) Sai TÝnh R2s = Rs(h1)+Rs(h2) Gọi mô hình đất tính R3s(i) = R3s(z(i)-h1-h2) R3t(i) = R3t(z(i)-h1-h2) Cọc không xuống vtb(i) = TÝnh Rs(i) = R1s+ R2s(i) Rt(i) = R2t(i) Lùc cản động đất lên cọc ván thép Rs(i), Rt(i) KÕt thóc TÝnh Rs(i)=R2s+R3s(i) Rt(i)=R3t(i) Hình 2.9 Sơ đồ chương trình tính lực cản động lớp đất lên cọc ván thép 2.2.2 Xây dựng chương trình tính: Từ thuật toán xây dựng, ứng dụng phần mềm Matlab để lập trình chương trình tính tốn hạ cọc ván thép vào đất nhiều lớp búa rung (Phụ lục A.1) Độ tin cậy chương trình tính mà luận án xây dựng kiểm chứng thơng qua việc so sánh với kết tính cơng trình nghiên cứu cơng bố giới (Phụ lục A.3) 8 2.3 Bài toán hạ cọc ván thép NSP-IIw búa rung VH-QTUTC70 vào đất nhiều lớp cơng trình cầu Đồng Quang (Ba Vì, Hà Nội) 2.3.1 Các thơng số đầu vào tốn - Các thông số búa rung VH-QTUTC70: Cấu tạo búa rung VH-QTUTC70 hình 2.10 có thông số bảng 2.2 380 18 19 445 25 20 Ø85H7 n6 Ø85H7 n6 Ø85H7 n6 Ø180n6 Ø85H7 n6 Ø90H7 n6 Ø180 n6 1060 d.18x30 H7 n6 Ø150n6 Ø70 H7 n6 650 260 Ø85H7 n6 Ø85H7 n6 Ø180 n6 d.10x90H7 n6 Ø85H7 n6 Ø180 n6 D 60 200 270 970 14 26 A 265 C-C Ø180 n6 Ø85H7 n6 D-D A Nhìn phải ỉ85H7 n6 ỉ85H7 n6 27 13 ỉ180 n6 D Ø85H7 n6 Ø85H7 n6 Ø90H7 n6 Ø85H7 n6 Ø85H7 n6 Ø180 n6 Ø180 n6 15 16 C B 24 17 d.10x90H7 n6 260 Ø85H7 n6 Ø85H7 n6 Ø85H7 n6 11 Ø180 n6 740 Ø85H7 n6 d.10x90H7 n6 Ø180 n6 240 Ø85H7 n6 Ø180 n6 d.10x90H7 n6 260 Ø90H7 n6 3000 C 12 240 Ø85H7 n6 Ø180 n6 60 d.10x90H7 n6 19 260 B 10 d.10x90H7 n6 760 480 445 28 23 10 21 22 A-A Nhìn tr-ớc 60 265 B-B Nhìn trái Nhìn sau Chốt liên kết tay đòn với má kẹp Chốt liên kết tay đòn với thân đầu kẹp Chốt liên kết tay đòn với cán xy lanh 4, 6, 15,17 Các trục lắp bánh lệch tâm 3, 2, 1, 5, 16 Các cặp bánh truyền chuyển động ống lót trục lò xo Trục lò xo Lò xo giảm rung động 10, 18 Đai ốc hãm lò xo d-ới 11 Lắp ổ 12, 13 Bánh lệch tâm loại 1, loại 14 Tay đòn 19 Lò xo bảo vệ đai ốc 20, 21 Bánh bị động chủ động 22 ổ đũa đỡ trục bánh chủ động 23 Vòng găng 24 ổ đũa đỡ trục 25 Khung treo búa 26 Má kẹp 27 Thân búa 28 Động thủy lùc dÉn ®éng Hình 2.10 Cấu tạo búa rung VH-QTUTC70 Bảng 2.2 Các thông số đầu vào búa rung VH-QTUTC70 TT Tên thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị Mô men lệch tâm trục gây rung Me 13,46 kg.m Khối lượng phần treo búa m1 300 kg Khối lượng phần rung búa m2 2200 kg Tần số rung f 15-36 Hz Độ cứng hệ lò xo giảm chấn S 30 kN/m - Các thông số cọc ván thép NSP-IIw: Bảng 2.3 Các thông số đầu vào cọc ván thép NSP-IIw TT Tên thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị Chu vi cọc ván thép 1,5 m Diện tích mũi cọc ván thép At 1,04E-02 m2 Chiều dài cọc lcọc 14,5 m Khối lượng cọc ván thép mc 1183,2 kg Khối lượng 1m dài cọc ván thép gcvt 81,6 kg/m Mô men quán tính cọc ván Jcvt 5,22E-05 m4 - Các thơng số đất cơng trình cầu Đồng Quang (Ba Vì, Hà Nội): Cấu tạo địa chất vị trí trụ T2 T3 cầu Đồng Quang thể thơng qua mặt cắt hình trụ hố khoan địa chất lỗ khoan LKT2 (trụ T2) lỗ khoan LKT2 (T3) hình 2.11 hình 2.12 Địa chất trụ T2 trụ T3 cầu Đồng Quang có cấu trúc địa chất nhiều lớp, lớp đất cát đất sét (bảng 2.4) nằm đan xen, với chiều dày khác nhau, cấu trúc địa chất điển hình Việt Nam Bảng 2.4 Loại đất trụ T2 T3 cầu Đồng Quang Tên lớp đất trụ T2 T3 cầu Đồng Quang Tên loại đất tương đương Cát hạt nhỏ, chặt vừa (Lớp trụ T2) alb,aIV3tb1 Sét pha, trạng thái nửa cứng (Lớp trụ T2 lớp trụ T3) a,amIII2vp3 Cát hạt nhỏ, rời rạc (Lớp trụ T3) aIV3tb2 Cát hạt trung sỏi sạn lẫn sét, chặt vừa đến chặt (Lớp trụ T3) aIII2vp1 Dù án đầu t- xây dựng công trình cầu Đồng Quang Địa điểm: Sơn Tây, TP Hà Nội huyện Thanh Thđy, tØnh Phó Thä Lý tr×nh: Km0 - Km2+196,11 Dù án đầu t- xây dựng công trình cầu Đồng Quang Địa điểm: Sơn Tây, TP Hà Nội huyện Thanh Thủy, tỉnh Phú Thọ Lý trình: Km0 - Km2+196,11 Hạng mục: Địa chất cầu Giai đoạn thiết kế: Thiết kế vẽ thi công Hạng mục: Địa chất cầu Giai đoạn thiết kế: Thiết kế vẽ thi công hình trô hè khoan 0.03 5.07 13 15 9 15 26 10 10 15 27 12 10 17 29 1.56 6.9 N1 N2 N3 2 10 14 10 11 15 10 11 12 11 16 29 14 11 16 30 BiÓu đồ 10 20 30 40 50 Độ sâu lấy mẫu(m) Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn Số búa N/30cm Cát hạt nhỏ màu xám đen Kết cấu rời rạc 15 15 Cát hạt nhỏ màu xám đen Kết cấu chặt võa 15 7.89 5.1 6.61 1.56 13 2.04 Mô tả địa chất Chỉ số SPT N Chiều sâu lỗ khoang: 19m Ng-ời lập: Nguyễn Đình Ngọc Kiểm tra: Hoàng Quang Luận Th-ớc độ sâu (m) 10 20 30 40 50 Mặt cắt địa tầng Cao độ lớp (m) N2 N3 Bề dày lớp (m) N1 Cát hạt nhỏ lòng sông màu xám Biểu đồ Tỷ lệ: 1/100 Ngày khoan: 16/04/2014 Máy khoan: XY-1 Số hiệu lỗ khoan: LKT3 Cao độ lỗ khoan: 6.61 Lý trình: Km0+365.03 Số hiệu lớp Số búa N/30cm Độ sâu lấy mẫu(m) Th-ớc độ sâu (m) Mô tả địa chất Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn Chỉ số SPT N Mặt cắt địa tầng Số hiệu lớp Cao độ lớp (m) 7.11 0.03 Bề dày lớp (m) Chiều sâu lớp(m) hình trụ hố khoan Chiều sâu lỗ khoang: 17m Ng-ời lập: Nguyễn Đình Ngọc Kiểm tra: Hoàng Quang Luận Chiều sâu lớp(m) Tỷ lệ: 1/100 Ngày khoan: 15/04/2014 Máy khoan: XY-1 Số hiệu lỗ khoan: LKT2 Cao độ lỗ khoan: 7.11 Lý tr×nh: Km0+298.43 14 25 6a 27 27 Cát hạt trung sỏi sạn lẫn sét Kết cấu chặt vừa đến chặt 25 26 15 28 29 28 29 Sét pha màu xám nâu Trạng thái nửa cứng -2.84 9.45 -4.86 12 -6.86 14 27 6a 29 6.2 2.0 3.0 Đá phiến sét xám xanh, xám đen Nứt nẻ mạnh Đá phiến sét xám xanh, xám ®en Phong hãa nhĐ, t-¬i cøng -9.86 17 -9.04 15.65 29 30 Đá phiến sét xám xanh, xám đen Nứt nẻ mạnh 1.0 2.0 Đá phiến sét xám xanh, xám đen -10.04 16.65 28 Sét pha màu xám nâu Trạng thái nửa cứng 15 28 Phong hãa nhĐ, t-¬i cøng Hình 2.11 Hình trụ hố khoan LKT2 Hình 2.12 Hình trụ hố khoan LKT3 - Hệ số hóa lỏng hệ số chảy lỏng loại đất trụ T2 T3 đưa vào chương trình tính tốn lý thuyết bảng 2.5 (các hệ số kết nghiên cứu thực nghiệm Chương 4) Bảng 2.5 Giá trị hệ số thực nghiệm đưa vào tính tốn Tấn số (f) 15 20 25 30 35 Hệ số thực nghiệm Hz Hz Hz Hz Hz Loại đất Trụ T2 Mũi cọc 0,6 0,5 0,4 0,4 0,2 Lớp - Cát hạt nhỏ Hệ số hóa màu xám đen, rời Thành lỏng 0,167 0,167 0,111 0,109 0,104 rạc cọc Mũi cọc 0,6 0,7 0,4 0,3 0, 18 Lớp - Sét pha màu Hệ số chảy xám nâu, trạng thái Thành lỏng 0,16 0,11 0,12 0,13 0,17 nửa cứng cọc Trụ T3 Mũi cọc 0,6 0,5 0,4 0,4 0,2 Lớp - Cát hạt nhỏ Hệ số hóa màu xám đen, rời Thành lỏng 0,167 0,167 0,111 0,109 0,104 rạc cọc Mũi cọc 0,191 0,179 0,247 0,243 0,116 Lớp - Cát hạt trung Hệ số hóa sỏi sạn lẫn sét, chặt Thành lỏng 0,152 0,166 0,117 0,109 0,116 vừa đến chặt cọc Mũi cọc 0,6 0,7 0,4 0,3 0, 18 Lớp - Sét pha màu Hệ số chảy xám nâu, trạng thái Thành lỏng 0,16 0,11 0,12 0,13 0,17 nửa cứng cọc 2.3.2 Kết tính tốn với thơng số địa chất trụ T2 b) Dịch chuyển cọc Z = m a) Dịch chuyển tổng thể cọc c) Độ dịch chuyển cọc Z = m Hình 2.14 Độ dịch chuyển thực cọc (trụ T2, f=30Hz) Hình 2.15 Gia tốc cọc (trụ T2, f=30Hz) 10 Hình 2.17 Vận tốc cọc (trụ T2, f=30Hz) Hình 2.19 Chuyển vị cọc (trụ T2, f=30Hz) a) Lực cản động thành cọc tổng thể theo thời gian hạ cọc b) Lực cản động thành cọc t = s c) Lực cản động thành cọc t = 80 s Hình 2.22 Lực cản động thành cọc (trụ T2, f=30Hz) a) Lực cản động mũi cọc tổng thể theo thời gian hạ cọc b) Lực cản động mũi cọc t = s (lớp 1) c) Lực cản động mũi cọc t=80s (lớp 2) Hình 2.22 Lực cản động mũi cọc (trụ T2, f=30Hz) KẾT LUẬN CHƯƠNG Trên sở tổng hợp, đánh giá phân tích yếu tố ảnh hưởng đến trình hạ cọc ván thép búa rung vào đất nhiều lớp, luận án xây dựng mơ hình tốn cho q trình hạ cọc ván thép búa rung vào đất nhiều lớp (hình 2.11) có quan tâm đến chế tương tác đất với cọc để xác định thành phần lực cản động lớp đất (đất cát đất sét, loại đất điển hình địa chất nước ta) lên cọc ván thép Từ mơ hình tốn thiết lập, luận án xây dựng chương trình tính tốn xác định thơng số kỹ thuật tốn hạ cọc ván thép búa rung vào đất nhiều lớp phần mềm Matlab Độ tin cậy chương trình kiểm chứng việc so sánh kết tính với kết cơng trình cơng bố giới Chương trình sử dụng để tính tốn tốn xác định thơng số kỹ thuật hợp lý búa rung hệ "Búa rung - Cọc ván thép - Nền đất nhiều lớp" đề cập Chương 3 Ứng dụng chương trình tính cho trường hợp búa rung thủy lực VH-QTUTC70, hạ cọc ván thép NSP-IIw vào đất nhiều lớp trụ T2 T3 cơng trình cầu Đồng Quang (Ba Vì, Hà Nội) CHƯƠNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT HỢP LÝ CỦA BÚA RUNG KHI HẠ CỌC VÁN THÉP VÀO NỀN ĐẤT NHIỀU LỚP 3.1 Xây dựng phương pháp xác định thông số kỹ thuật hợp lý búa rung hạ cọc ván thép vào đất nhiều lớp 3.1.1 Xây dựng tốn Bài tốn xác định thơng số kỹ thuật hợp lý búa rung hạ cọc ván thép vào đất nhiều lớp toán phi tuyến phức tạp liên quan đến nhiều tham số đầu vào tham số búa rung, cọc ván thép, mơi trường đất, tham số đất 11 tham số phi tuyến khó xác định Bảng 3.1 Các thông số kỹ thuật búa rung TT Tên thông số Ký hiệu Mô men lệch tâm trục gây rung, kg.m Me Khối lượng phần treo búa, kg m1 Khối lượng phần rung búa, kg m2 Tần số rung, Hs f Độ cứng hệ lò xo giảm chấn, kN.m/s S Từ bảng 3.1 thấy, đối tượng búa rung mà luận án chọn đặc trưng năm thông số kỹ thuật bản, với giá trị thông số ứng với chế độ hoạt động búa rung Vì vậy, để điều chỉnh chế độ hoạt động búa rung nhằm tối ưu trình hạ cọc ván thép vào đất nhiều lớp, phải xác định giá trị hợp lý thông số xét hệ “Búa rung - cọc ván thép - đất nhiều lớp” Có thể tùy chọn hay năm thơng số để tính tốn xác định giá trị hợp lý, điều có ý nghĩa lớn q trình tính tốn, thiết kế khai thác búa rung Do đó, trường hợp tổng quát, luận án xây dựng tốn xác định thơng số kỹ thuật hợp lý búa rung (cả năm thông số) hạ cọc ván thép mặt cắt chữ U vào đất nhiều lớp, ứng dụng trường hợp cụ thể, luận án tập trung xác định giá trị hợp lý hai thông số tần số rung động (f) khối lượng phần treo (m1) búa rung VHQTUTCH70, xét quan điểm khai thác sử dụng, hai thơng số dễ dàng điều chỉnh trực tiếp trình búa hoạt động Các thông số búa rung xác định gián tiếp thơng qua tốn tối ưu đa mục tiêu, hàm mục tiêu tối thiểu hóa chi phí lượng tiêu hao q trình hạ cọc ván thép vào đất nhiều lớp búa rung theo chiều sâu hạ cọc thay đổi thông số đầu vào búa Từ xác định giá trị phù hợp cho thông số búa rung tương ứng với loại đất cụ thể 3.1.3 Xây dựng mơ hình tốn xác định thông số hợp lý búa rung a Hàm mục tiêu: Hàm mục tiêu biểu diễn biểu thức toán học sau: m T (3.17) W m WT (2.π)2 ξ Me CFW(p)= Trong đó: z = i=1 i i z tb (Ti ) = i=1 z tb (Ti ).1000.μ f z (f,m1 ,m2 ,mc ,S,Me ,R t ,R s ) dt CFW(p): Hàm chi phí lượng theo chiều sâu hạ cọc, kW/m; W: Tổng lượng chi phí để dẫn động búa rung, kW; z: Chiều sâu hạ cọc ván thép, m; b Thông số hợp lý cần xác định: Tập hợp thông số kỹ thuật búa bảng 3.1 c Điều kiện ràng buộc: - Điều kiện ràng buộc thông số thiết kế: pl p(f,m1, m1, Me, S) pu (3.18) l Trong đó: p : Véc tơ giới hạn thông số thiết kế p; p(f,m1, m1, Me, S): Véc tơ thông số thiết kế; pu: Véc tơ giới hạn thông số thiết kế p - Điều kiện ràng buộc điều kiện làm việc hệ: + Điều kiện để hạ cọc vào đất búa rung biên độ dao động cọc ván thép phải lớn giá trị biên độ giới hạn nhỏ nhất: (3.19) z2 (f,m1,m2 ,mc ,S,Me ,R t ,R s ) [S0 ] 12 : Giá trị biên độ giới hạn nhỏ cọc (bảng 2.1) [S0 ] z2 (f,m1,m2 ,mc ,S,Me ,R t ,R s ) : Giá trị tuyệt đối biên độ dao động Trong đó: cọc ván thép, m + Điều kiện ràng buộc tổng chiều sâu hạ cọc: z z max (3.20) Với: zmax: Chiều sâu hạ cọc cho trước, m d Bài toán tối ưu: Bài toán tối ưu xác định thông số kỹ thuật hợp lý búa rung hạ cọc ván thép vào đất nhiều lớp viết dạng tắc sau: CFW(p)= pP n Ti W n WT i (2.π) ξ M e = = f z (f,m1 ,m ,m c ,S,M e ,R t ,R s ) dt z i=1 z tb (Ti ) i=1 0 z tb (Ti ).1000.η (3.21) l u p M ,m ,m ,f,S T e x1 p p p l l l l l l p M e ,m1 ,m ,f ,S p : pu M eu ,m1u ,m 2u ,f u ,Su z (m1 ,m ,m c ,S,M e ,R t ,R s ) [S0 ] 0 z z max Với pl pu véc tơ giới hạn thông số thiết kế p, So giá trị biên độ giới hạn nhỏ để đảm bảo hạ cọc vào lớp đất (bảng 2.1) 3.1.4 Xây dựng thuật toán chương trình tính thơng số hợp lý 3.1.4.1 Xõy dng s thut toỏn Bắt đầu Khởi tạo quần thể thông số tính toán ban đầu p0 Thông số tính toán p' Tạo quần thể thông số tính toán p' Đột biến Gọi ch-ơng trình tính toán hệ "BRTL - CVT - ĐNL" để tính giá trị W(p'), Ztb(p') Lai ghép Hàm mục tiêu minCFW(p) pP Xác định độ thích nghi cá thể Không thỏa mãn Tái sinh Thỏa mãn Cá thể phù hợp Xuất kết tối -u p* Kết thúc Hỡnh 3.2 Sơ đồ thuật toán ứng dụng thuật toán di truyền để giải tốn xác định thơng số hợp lý búa rung hạ cọc ván thép vào đất nhiều lớp 3.1.4.2 Xây dựng chương trình tính thơng số hợp lý Dựa thuật tốn xây dừng, tiến hành xây dựng chương trình tính tốn xác định thơng số kỹ thuật hợp lý búa rung để hạ cọc ván thép vào đất nhiều lớp dựa sở ứng dụng thuật toán di truyền phần mềm Matlab (Phụ lục A.2) ứng dụng chương trình tính xây dựng cho trường hợp cụ thể để xác định thông số kỹ thuật hợp lý búa rung VH-QTUTCH70 (tần số rung - f khối lượng phần treo - m1) hạ cọc NSP-IIw vào đất trụ T2, T3 cầu Đồng Quang (Ba Vì, Hà Nội) với hệ số thực nghiệm xác định Chương 3.2 Xác định thông số kỹ thuật hợp lý búa rung VH-QTUTCH70 hạ cọc NSPIIw vào đất trụ T2 T3 cầu Đồng Quang (Ba Vì, Hà Nội) 13 3.2.1 Các thông số hợp lý cần xác định búa rung VH-QTUTC70 Hai thông số kỹ thuật búa rung VH-QTUTC70 để tính tốn tối ưu, gồm: - Tần số lực rung động búa rung, tìm khoảng f = 15 - 100 Hz; - Khối lượng khung treo búa rung, tìm khoảng m1 = - 2000 kg 3.2.2 Các thông số đầu vào: Gồm thông số bảng 3.3 thông số khác búa rung, cọc ván thép đất lấy mục 2.3 Chương Bảng 3.3 Thông số đầu vào để xác định thông số hợp lý búa rung VH-QTUTC70 TT Tên thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị Hệ số thực nghiệm 1 0 Hiệu suất truyền động khí ck Hiệu suất truyền động thủy lực 0,98 tl Chiều sâu hạ cọc lớn để tính tối ưu zmax m 3.2.3 Kết tính tốn thơng số hợp lý Bảng 3.4 Các thông số kỹ thuật hợp lý búa rung TT Thông số thiết kế Ký hiệu Giá trị Đơn vị Với loại đất cát hạt nhỏ màu xám đen, chặt vừa (trụ T2) 1.1 Khối lượng khung treo búa rung m1 1000 kg 1.2 Tần số rung búa rung f 32,26 Hz CFW 1,159 kW/m Hàm mục tiêu Với loại sét pha màu xám nâu, trạng thái nửa cứng (trụ T2) 2.1 Khối lượng khung treo búa rung m1 1400 kg 2.2 Tần số rung búa rung f 20,85 Hz CFW 2,124 kW/m Hàm mục tiêu Với loại cát hạt nhỏ màu xám đen, rời rạc (trụ T3) 3.1 Khối lượng khung treo búa rung m1 1100 kg 3.2 Tần số rung búa rung f 34,19 Hz CFW 1,283 kW/m Hàm mục tiêu Với loại đất cát hạt trung sỏi sạn lẫn sét, chặt vừa đến chặt (trụ T3) 4.1 Khối lượng khung treo búa rung m1 1350 kg 4.2 Tần số rung búa rung f 42,48 Hz CFW 2,301 kW/m Hàm mục tiêu Với loại đất sét pha màu xám nâu, trạng thái nửa cứng (trụ T3) 5.1 Khối lượng khung treo búa rung m1 1500 kg 5.2 Tần số rung búa rung f 20,19 Hz CFW 2,013 kW/m Hàm mục tiêu Hình 3.3 Đồ thị thể trình tìm kiếm Hình 3.4 Đồ thị thể trình tìm kiếm các thông số hợp lý búa rung với lớp đất thông số hợp lý búa rung với sét pha màu cát hạt nhỏ màu xám đen, chặt vừa (trụ T2) xám nâu, trạng thái nửa cứng (trụ T2) 14 Để đánh giá hợp lý thông số tìm được, luận án sử dụng chương trình tính xây dựng Chương để chạy với thông số hợp lý tìm thơng số ngẫu nhiên khác búa rung để so sánh, kiểm chứng, qua khẳng định độ tin cậy chương trình tính kết thu Một số kết so sánh cụ thể: Hình 3.5 Dịch chuyển cọc (khi f=30, 32 35Hz) a) Gia tốc cọc t = 20 s b) Gia tốc cọc t = 40 s Hình 3.6 Gia tốc dịch chuyển cọc (khi f=30, 32 35Hz) a) Vận tốc dịch chuyển cọc t=20s b) Vận tốc dịch chuyển cọc t=40s Hình 3.8 Vận tốc dịch chuyển cọc (khi f=30, 32 35Hz) a) Chuyển vị cọc t = 20 s b) Chuyển vị cọc t = 40 s Hình 3.10 Chuyển vị cọc (khi f=30, 32 35Hz) a) Lực cản động thành cọc tổng thể theo thời gian b) Lực cản động thành cọc t=10 s c) Lực cản động thành cọc t=40 s Hình 3.12 Lực cản động thành cọc (khi f=30, 32 35Hz) a) Lực cản động mũi cọc tổng thể theo thời gian hạ cọc b) Lực cản động mũi cọc t=10 s c) Lực cản động mũi cọc t=40 s Hình 3.13 Lực cản động thành cọc (khi f=30, 32 35Hz) KẾT LUẬN CHƯƠNG Xây dựng hàm mục tiêu chi phí lượng riêng nhỏ (công thức 3.17) để xác định thông số kỹ thuật hợp lý búa rung Đã xác định thông số đầu vào (mục 3.2.1) xây dựng chương trình tính tổng qt xác định thông số kỹ thuật hợp lý búa rung để hạ cọc ván thép vào đất nhiều lớp, có quan tâm đến chế tương tác phi tuyến thành phần lực cản động lớp đất tác dụng lên cọc ván thép trình làm việc (Phụ lục A.2) Ứng dụng chương trình tính cho trường hợp cụ thể với búa rung thủy lực VH-QTUTC70 hạ cọc ván thép NSP-IIw vào đất trụ T2 T3 cơng trình cầu Đồng Quang (Ba Vì, Hà Nội) xác định giá trị hợp lý hai thông số kỹ thuật búa rung tần số rung (f) khối lượng khung treo (m1), kết cụ thể bảng 3.5 Bảng 3.5 Kết tần số rung (f) khối lượng khung treo (m 1) hợp lý búa rung Tên loại đất Lớp cát hạt nhỏ màu xám đen, chặt vừa Lớp cát hạt trung sỏi sạn lẫn sét, chặt vừa đến Khối lượng khung treo m1 = 10001100 kg m1 = 1350 kg Tần số rung búa f = 32,2634,19 Hz f = 42,48 Hz 15 chặt Lớp sét pha màu xám nâu, trạng thái nửa cứng m1 = 14001500 kg f = 20,1920,85 Hz Đã kiểm chứng hợp lý kết tính tốn búa rung VH-QTUTC70 hoạt động với giá trị thông số hợp lý (f, m1) tìm trên, tốc độ hạ cọc nhanh (thời gian hạ cọc nhỏ nhất) lực cản động thành cọc lớp đất tác dụng lên cọc có giá trị nhỏ CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM QUÁ TRÌNH HẠ CỌC VÁN THÉP TẠI CƠNG TRÌNH CẦU ĐỒNG QUANG BẰNG BÚA RUNG DO VIỆT NAM CHẾ TẠO 4.1 Mục địch, đối tượng thông số thực nghiệm cần xác định 4.1.1 Mục đích nghiên cứu thực nghiệm - Xác định thành phần lực cản động đất vị trí hạ cọc lên cọc ván thép hạ cọc búa rung thông qua việc đo đạc biến dạng cọc ván thép ứng với giá trị chiều sâu hạ, từ xác định lực cản động lớp đất lên cọc - Xác định thông số động lực học hệ “búa rung - cọc ván thép - đất” trình làm việc thực tế - Xác định hệ số chảy lỏng (đất sét), hệ số hóa lỏng (đất cát) phục vụ cho lý thuyết tính tốn lực cản động loại đất vị trí thực nghiệm lên cọc ván thép 4.1.2 Đối tượng nghiên cứu thực nghiệm - Cần trục sở Liebherr HS833HD; - Búa rung VH-QTUTC70; - Cọc ván thép NSP-IIw; - Điều kiện địa chất vị trí trụ T2, T3 cầu Đồng Quang (Ba Vì, Hà Nội) 4.1.3 Xác định thơng số cần đo đạc thực nghiệm: Các thơng số thực Hình 4.3 Sơ đồ thông số cần xác định nghiệm cần xác đinh thể trình thực nghiệm sơ đồ hình 4.3 4.2 Xây dựng mơ hình thực nghiệm Mơ hình thực nghiệm thể sơ đồ tổng thể trình thực nghiệm sơ đồ bố trí đầu đo hình 4.6 4.3 Xây dựng phương pháp đo - Đo thành phần lực cản động thông qua đo ứng suất cọc ván thép - Đo độ dịch chuyển cọc ván thép thiết bị đo độ dịch chuyển dài Rotary encoder HE40B-6-1024-3-THình 4.6 Mơ hình thực nghiệm q trình 24, thơng qua việc đo độ dịch chuyển hạ cọc ván thép búa rung vào dài dây cáp (độ dịch chuyển đất nhiều lớp cọc ván thép) - Đo số vòng quay trục gây rung đầu đo tần số chớp DT-5TRX-RMTR - Đo gia tốc dao động hệ đầu đo gia tốc kiểu áp in KếT QUả đo trực tiếp Số vòng quay trục lệch tâm theo thời gian Độ dịch chuyển cọc theo thêi gian Gia tèc cđa cäc v¸n thÐp theo thêi gian Gia tèc cña khung treo theo thêi gian Biến dạng cọc ván thép theo chiều sâu hạ cọc thời gian Tần số rung búa Tốc ®é h¹ cäc theo thêi gian VËn tèc dao ®éng cđa cäc v¸n thÐp theo thêi gian VËn tèc dao ®éng cđa khung treo theo thêi gian Néi lùc t¹i mặt cắt cọc ván thép Chuyển vị cäc v¸n thÐp theo thêi gian Chun vi cđa khung treo theo thời gian ứng suất mặt cắt cọc ván thép Lực cản động đất Hệ số hóa lỏng, hệ số suy giảm sức kháng động KếT QUả đo gián tiếp 11 13 m2 Pkt M¸ kĐp cäc mc d1( z2, ) d1 Rs1 d2( t2 z2, ) d2 Rs2 Líp di( ti z2, ) Líp h1 Th©n bóa ph©n g©y rung Điểm gắn đầu đo gia tốc cọc 2, 6, 7, 8, Điểm gắn đầu đo biến dạng cọc Các vạch đánh dấu chiều dài cọc Điểm gắn đầu biến dạng dự phòng đầu cọc Điểm gắn đầu đo gia tèc dù phßng cđa cäc 10 Pu ly dÉn h-íng cáp đo độ dịch chuyển cọc 11 Pu ly gắn đầu đo độ dịch chuyển cọc 12 Đầu đo độ dịch chuyển cọc 13 Điểm gắn đầu ®o gia tèc khung treo Rsi di Rti Líp i hi m1 h2 P0 Khung treo Khối l-ợng động, m d = m2 + mc Khèi l-ỵng bóa rung, m b = m1+m2 Tỉng khèi l-ỵng cđa hƯ, m tong = m1 + m2 +mc 10 12 16 4.4 Chế tạo cọc ván thép thử nghiệm Căn cấu trúc địa chất vị trí thực nghiệm (trụ T2, T3 cầu Đồng Quang), luận án tiến hành chế tạo cọc ván thép thử nghiệm hình 4.19 4.5 Hiệu chuẩn thiết bị đo Tất đầu đo thiết bị đo trước làm thực nghiệm phải hiệu chuẩn đơn vị có đủ lực kiểm định có thẩm quyền cấp phép Hình 4.19 Sơ đồ cấu tạo cọc ván thép thử nghiệm 4.6 Công tác đo trường - Sơ đồ nguyên lý tích hợp toàn đầu đo với thiết bị đo thể hình 4.22 - Sơ đồ đấu nối đầu đo thiết bị đo hình 4.23 1300 500 800 2 3 22 11 3 10 11 14500 12 4 4 5000 5 2500 Cäc v¸n thÐp thư nghiƯm Hép ®Êu nèi tỉng TÊm ốp ngang bảo vệ dây tín hiệu Cụm điện trở đo biến dạng cánh phải Đầu đo gia tốc dịch chuyển cọc Cụm điện trở đo biến dạng bụng Cụm điện trở đo biến dạng cánh trái Đầu đo gia tốc dịch chuyển cọc (PDA) Đầu đo biến dạng (PDA) 10 Tấm ốp dọc bảo vệ dây tính hiệu 11 Dây tín hiệu cụm điện trở 12 Vạch chia xác định độ dịch chun cđa cäc 6 300 6 10 11 12 13 Máy sở Đ-ờng ống dầu thủy lực cấp cho búa rung Cáp treo pulley dẫn h-ớng cáp đo độ dịch chuyển cọc Pulley dẫn h-ớng cáp đo dịch chuyên cọc Cáp đo độ dịch chuyển cọc Móc n©ng bóa Khung treo cđa bóa Th©n bóa (phần gây rung) Đầu đo số vòng quay trục gây rung 10 Má kẹp cọc 11 Đầu gia tốc biến dạng thiết bị đo PDA 12 Đầu đo dao động thiết bị VM5112-3 13 Đầu đo biến dạng thiết bị SDA830B 14 Dây dẫn tín hiệu đo 15 Đầu đo độ dịch chuyển cọc Đầu đo số vòng quay trục gây rung Đầu đo biến dạng cọc vàn thép mặt cắt 6-6 Đầu đo biến dạng cọc vàn thép mặt cắt 5-5 Đầu đo biến dạng cọc vàn thép mặt cắt 4-4 Hộp đấu nối tín hiệu tổng 15 THIếT Bị ĐO số vòng quay trục lệch tâm THIếT Bị ĐO dao động VM5112/3 THIếT Bị ĐO BIếN DạNG SDA 830B THIếT Bị ĐO Độ DịCH THIếT Bị ĐO PDA CHUYểN CủA CọC MáY TíNH ĐIệN Tử ống bảo vệ dây dẫn tín hiệu từ đầu đo nhánh ứ ng suất phát sinh thân cọc mặt cắt 1-1 Độ dịch chuyển cọc vào đất Đầu đo Bộ đo độ biến dạng dịch chuyển cọc vàn cọc thép mặt HE40B cắt 1-1 -6-10243-T-24 Bộ chuyển đổi tín hiệu 14 Sè vßng ø ng suÊt ø ng suÊt ø ng suất vòng quay phát sinh phát sinh phát sinh cđa trơc th©n th©n th©n g©y rung cọc mặt cọc mặt cọc mặt cắt 6-6 cắt 5-5 cắt 4-4 Thiết bị đọc số vòng quay trục gây rung Bộ chuyển đổi tín hiệu đo Thiết bị đo biến dạng SDA830B Gia tốc dịch chuyển ®Çu cäc Gia tèc rung ®éng cđa khung treo bóa Gia tốc dịch chuyển cọc búa Tổng lực cản đất tác dụng lên cọc Đầu đo gia tốc thiết bị VM Đầu đo dao động thiết bị VM Đầu đo gia tốc thiết bị PDA Đầu đo biến dạng thiết bị PDA 5112/3 5112/3 Bộ chuyển đổi tín hiệu đo Thiết bị đọc dự liệu đầu đo Bộ tích phân tín hiệu ®iƯn Bé chun ®ỉi tÝn hiƯu ®o ThiÕt bÞ ®o dao động VM5112/3 Thiết bị đo biến dạng lớn PDA (Dù phßng) Hình 4.22 Sơ đồ tổng thể q trình Hình 4.23 Sơ đồ đấu nối đầu đo thiết bị đo thực nghiệm công trường 4.7 Một số kết thực nghiệm - Đồ thị tốc độ hạ cọc độ dịch chuyển cọc ván thép: M¸Y TÝNH §IƯN Tư Hình 4.36 Tốc độ hạ cọc ván thép theo chiều sâu hạ cọc (lần 5, trụ T3) Hình 4.37 Dịch chuyển cọc ván thép chiều sâu hạ cọc z =250 đến 280 mm (lần 1, f=15 Hz, trụ T2) Hình 4.44 Dịch chuyển cọc ván thép Hình 4.45 Dịch chuyển cọc ván chiêu sâu hạ cọc z =250 đến 280 mm thép chiêu sâu hạ cọc z =10,980 (lần 1, f=35 Hz, trụ T2) đến 10,990m (lần 1, f=35 Hz, trụ T2) - Gia tốc, vận tốc chuyển vị thực nghiệm cọc (xanh) khung treo (đỏ): - Các thành phần lực cản động thực nghiệm đất lên cọc ván thép: 17 Hình 4.52 Lực cản động mũi Hình 4.53 Lực cản động mũi cọc theo thời gian (f=35 Hz, từ đến 2s trụ T2) (f=35 Hz, trụ T2) Hình 4.54 Lực cản động mũi từ 80 đến 81s (f=35 Hz, trụ T2) Hình 4.55 Lực cản động Hình 4.56 Lực cản động Hình 4.57 Lực cản động thành cọc theo thời gian thành cọc từ đến 2s (f=35 thành cọc từ 80 đến 81s (f=35 Hz, trụ T2) Hz, trụ T2) (f=35 Hz, trụ T2) - Kết tính tốn hệ số hóa lỏng hệ số chảy lỏng đất: Bảng 4.23 Tổng hợp hệ số hóa lỏng hệ số chảy lỏng loại đất trụ T2 Lớp đất (Cát hạt nhỏ, chặt vừa) Lớp đất (Sét pha, nửa cứng) T Tần số, Ghi Hệ số hóa lỏng Hệ số hóa lỏng Hệ số chảy lỏng Hệ số chảy lỏng T Hz mũi cọc thành cọc mũi cọc thành cọc 15 0,43601 0,16808 0,33991 0,15663 20 0,38189 0,16729 0,35762 0,09306 25 0,29204 0,11057 0,46179 0,12552 30 0,26565 0,10853 0,34566 0,14052 35 0,16629 0,09307 0,15115 0,14578 Bảng 4.24 Tổng hợp hệ số hóa lỏng hệ số chảy lỏng loại đất trụ T3 Lớp đất (Cát hạt nhỏ, Lớp đất (Cát hạt trung, Lớp đất (Sét pha, nửa rời rạc) sỏi sạn, chặt vừa) cứng đến chặt) Tần Ghi T số, Hệ số hóa Hệ số hóa Hệ số hóa Hệ số hóa Hệ số chảy Hệ số chảy T Hz lỏng mũi lỏng thành lỏng mũi lỏng thành lỏng thành lỏng mũi cọc cọc cọc cọc cọc cọc 15 0,6478 0,1448 0,1908 0,1520 0,6683 0,2071 20 0,5658 0,1329 0,1787 0,1664 0,8657 0,1107 25 0,7772 0,1091 0,2471 0,1174 0,3700 0,1268 30 0,5339 0,1073 0,2432 0,1091 0,1729 0,1394 35 0,2316 0,1041 0,1157 0,1159 0,1810 0,1761 4.9 So sánh đánh giá kết lý thuyết kết thực nghiệm Để kiểm chứng kết tính tốn lý thuyết kết nghiên cứu thực nghiệm, luận án sử dụng kết tính tốn lý thuyết (Chương 2) kết thực nghiệm (Chương 4) với trường hợp cụ thể (cọc ván thép NSP-IIw, búa rung VH-QTUTC70, đất nhiều lớp trụ T2 cầu Đồng Quang) để so sánh, đánh giá b) Dịch chuyển lý thuyết cọc (z=2m) c) Dịch chuyển thực nghiệm cọc (z=2m) Hình 4.58 Dịch chuyển cọc theo thời gian (trụ T2, f=30Hz) 18 Hình 4.59 Gia tốc dao động cọc (trụ T2, f=30Hz) Hình 4.61 Vận tốc dao động cọc (trụ T2, f=30Hz) Hình 4.63 Chuyển vị cọc (trụ T2, f=30Hz) a) Lực cản động thành cọc theo thời gian hạ cọc b) Lực cản động thành cọc t = s (lớp 1) c) Lực cản động thành cọc t=80s (lớp 2) Hình 4.65 Lực cản động thành cọc (trụ T2, f=30Hz) a) Lực cản động mũi cọc theo thời gian hạ cọc b) Lực cản động mũi cọc t=5s (lớp 1) c) Lực cản động mũi cọc t=80s (lớp 2) Hình 4.66 Lực cản động mũi cọc (trụ T2, f=30Hz) - Sai số kết độ dịch chuyển lý thuyết thực nghiêm cọc: Bảng 4.25 Sai số độ dịch chuyển lý thuyết thực nghiệm Thời gian, s 10 Dịch chuyển lý thuyết, m 1,65 Dịch chuyển thực nghiệm, m 1,450 Sai lệch 12% 20 3,149 2,806 11% 30 4,801 4,192 13% 40 6,310 5,557 12% 50 7,416 6,898 7% 60 8,474 8,217 3% 70 9,510 9,516 0% 80 10,289 10,797 -5% - Sai số kết gia tốc dao động lý thuyết thực nghiêm cọc: Bảng 4.26 Sai số gia tốc dao động lý thuyết thực nghiệm Thời gian, s 10 Gia tốc lý thuyết, m/s2 199,38 Gia tốc thực nghiệm, 178,32 m/s2 Sai lệch 11% 20 214,80 30 199,67 40 201,25 50 206,45 60 196,23 70 207,46 80 211,07 188,82 173,96 188,56 209,26 206,31 181,23 195,78 12% 13% 6% -1% -5% 13% 7% - Sai số kết vận tốc dao động lý thuyết thực nghiêm cọc: Bảng 4.27 Sai số vận tốc dao động lý thuyết thực nghiệm Thời gian, s Vận tốc lý thuyết, m/s Vận tốc thực nghiệm, m/s Sai lệch 10 0,875 0,861 2% 20 0,938 0,908 3% 30 0,820 0,831 -1% 40 0,718 0,800 -11% 50 0,820 0,716 13% 60 0,795 0,696 12% 70 0,786 0,687 13% 80 0,731 0,547 13% - Sai số kết chuyển vị lý thuyết thực nghiêm cọc: Bảng 4.28 Sai số chuyển vị lý thuyết thực nghiệm Thời gian, s 10 20 30 40 50 60 70 80 Chuyển vị lý thuyết, mm 3,108 2,967 2,924 3,378 2,566 2,208 1,898 1,356 Chuyển vị thực nghiệm, mm 3,390 3,198 3,017 2,925 2,385 1,934 1,708 1,314 Sai lệch -9% -8% -3% 13% 7% 12% 10% 3% - Sai số kết lực cản động thành cọc lý thuyết thực nghiêm: 19 Bảng 4.29 Sai số lực cán động thành cọc lý thuyết thực nghiệm Thời gian, s Lực cản động thành cọc lý thuyết, kN Lực cản động thành cọc thực nghiệm, kN Sai lệch 30 261,69 228,31 13% 40 338,70 298,15 12% 50 396,72 347,15 12% 60 429,24 383,63 11% 70 466,57 412,04 12% 80 478,57 492,94 -3% - Sai số kết lực cản động mũi cọc lý thuyết thực nghiêm: Bảng 4.30 Sai số lực cản động mũi cọc lý thuyết thực nghiệm Thời gian, s Lực cản động mũi cọc lý thuyết, kN Lực cản động mũi thực nghiệm, kN Sai lệch 30 17,13 14,90 13% 40 26,84 23,42 13% 50 26,84 23,45 13% 60 26,84 23,48 13% 70 26,84 23,56 12% 80 26,84 23,60 12% KẾT LUẬN CHƯƠNG Bằng thực nghiệm, đo thành phần lực cản động lớp đất tác dụng lên cọc ván thép q trình hạ cọc, từ xác định hệ số hóa lỏng hệ số chảy lỏng lớp đất tác dụng lực rung động Các hệ số sử dụng làm số liệu đầu vào cho hệ "Búa rung - Cọc ván thép - Nền đất nhiều lớp" Chương luận án (kết bảng 4.23, 4.24) Đã xác định gia tốc, vận tốc chuyển vị phần tử trọng hệ " Búa rung - Cọc ván thép - Nền đất nhiều lớp" trình làm việc thực tế ứng với giá trị tần số búa rung (kết bảng 4.9 đến 4.13, Phụ lục C.3) Xác định vận tốc hạ cọc độ dịch chuyển cọc ván thép theo thời gian trường hợp cụ thể (kết bảng 4.19, 4.20; đồ thị từ hình 4.32 đến 4.36 Phụ lục C.3) Đã đánh giá độ tin cậy mơ hình lý thuyết chương trình tính toán mà luận án xây dựng Chương Chương việc so sánh kết tính tốn lý thuyết với kết thực nghiệm, cụ thể cho thấy: - Kết so sánh thông số động lực học lý thuyết thực nghiệm với sai số nhỏ 15%, khẳng định tính đắn của mơ hình tính lý thuyết chương trình tính tốn xây dựng Chương - Kết so sánh thành phần lực cản động lý thuyết thực nghiệm với sai số nhỏ 15%, từ cho thấy mơ hình lý thuyết tính tốn thành phần lực cản động lớp đất cát lớp đất sét chọn Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Thông qua kết nghiên cứu, luận án đưa số kết luận sau: Trên sở nghiên cứu hệ “Búa rung - Cọc ván thép - Nền đất nhiều lớp”, luận án xây dựng mơ hình động lực học, sơ đồ thuật tốn, lựa chọn mơ hình đất mơ hình tốn xác định thành phần lực cản động đất lên cọc ván thép lớp đất cát lớp đất sét từ lập chương trình tính tốn phần mềm Matlab Phụ lục A.1 Đã ứng dụng chương trình tính cho trường hợp cụ thể búa rung thủy lực VHQTUTC70, cọc ván thép mặt cắt chữ U (loại NSP-IIw) đất nhiều lớp trụ T2 T3 cơng trình cầu Đồng Quang (Ba Vì, Hà Nội), sở sử dụng hệ số hóa lỏng hệ số chảy lỏng loại đất (được xác định thực nghiệm Chương 4), kết nhận cho thấy tương đồng kết tính tốn lý thuyết với kết thực nghiệm với sai số nhỏ 15% Xây dựng phương pháp xác định thông số hợp lý búa rung hạ cọc ván thép vào đất nhiều lớp, gồm xác định hàm mục tiêu theo chi phí lượng riêng nhỏ nhất, xây 20 dựng sơ đồ thuật tốn chương trình tính tốn phần mềm Matlab Phụ lục A.2 Đã áp dụng chương trình tính cho trường hợp cụ thể, từ xác định giá trị hợp lý hai thông số tiêu biểu (f m1) búa rung thủy lực VH-QTUTC70 hạ cọc ván thép NSPIIw vào số loại đất trụ T2 T3 cơng trình cầu Đồng Quang (Ba Vì, Hà Nội) Kết tổng hợp bảng sau: Tên loại đất Khối lượng khung treo Tần số rung búa Lớp cát hạt nhỏ màu xám đen, chặt vừa m1 = 10001100 kg f = 32,2634,19 Hz Lớp cát hạt trung sỏi sạn lẫn sét, chặt vừa đến chặt m1 = 1350 kg f = 42,48 Hz Lớp sét pha màu xám nâu, trạng thái nửa cứng m1 = 14001500 kg f = 20,1920,85 Hz Bằng nghiên cứu thực nghiệm xác định hệ số hóa lỏng hệ số chảy lỏng loại đất trụ T2 T3 cơng trình cầu Đồng Quang (Ba Vì, Hà Nội) theo tần số với trường hợp cụ thể búa rung thủy lực VH-QTUTC70 cọc ván thép NSP-IIw Kết cụ thể hệ số thực nghiệm tổng hợp bảng sau: Tấn số (f) Loại đất Hệ số thực nghiệm Lớp cát hạt nhỏ màu xám Hệ số hóa đen, rời rạc lỏng Mũi cọc Thành cọc Lớp cát hạt trung sỏi sạn Hệ số hóa Mũi cọc lẫn sét, chặt vừa đến chặt lỏng Thành cọc Lớp sét pha màu xám Hệ số nâu, trạng thái nửa cứng chảy lỏng Mũi cọc Thành cọc 15 Hz 0,436 0,648 0,145 0,168 0,191 0,152 0,334 0,668 0,157 0,207 20 Hz 0,382 0,566 0,133 0,167 0,179 0,166 0,358 0,866 0,093 0,111 25 Hz 0,292 0,777 0,109 0,111 0,247 0,117 0,370 0,462 0,126 0,127 30 Hz 0,266 0,534 0,107 0,109 0,243 0,109 0,173 0,346 0,139 0,141 35 Hz 0,167 0,232 0,093 0,104 0,116 0,116 0,151 0, 181 0,146 0,176 KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Ứng dụng kết toán xác định thông số kỹ thuật hợp lý búa rung để tiến hành tối ưu hóa kết cấu, hình dạng búa rung chế tạo nước Nghiên cứu ứng dụng kết phát triển chương trình tính xác định thơng số hợp lý búa rung vào toán điều khiển búa rung linh hoạt theo tải cách thay đổi tần số rung khối lượng khung treo (gia tải với kiểu treo mềm tăng lực ấn với kiểu treo cứng) theo tổng trở lực cản đất Phát triển hướng nghiên cứu luận án theo hướng điều chỉnh linh hoạt thông số mô men lệch tâm búa rung thủy lực trình làm việc cách thay đổi số đôi cặp bánh lệch tâm tham gia vào trình tạo lực rung động búa rung, điều cho phép điều khiển búa rung thủy lực linh hoạt (điều khiển tần số độc lập với điều khiển giá trị lực rung động), hiệu sử dụng búa tăng lên phát huy triệt để chương trình tính tối ưu theo thuật giải di truyền Phát triển hướng nghiên cứu luận án theo hướng ứng dụng lý thuyết mô lý thuyết phần tử hữu hạn để tiến hành xây dựng chương trình tính tốn, mơ q trình hạ cọc thép vào đất nhiều lớp búa rung (lực rung động) 21 [55], [54], [7], [32], [33], [35], [36], [3], [4], [38], [39], [6], [41], [42], [45], [9], [50], [11], [52], [53], [13], [15], [17], [18], [21], [57], [60], [61], [63], [64], [26], [28], [25], [24], [66], [67], [47], [48], [69], [72], [71], [30], [76], [68], [46], [58], [43], [8], [56], [29], [70], [37], [10], [40], [65], [75], [5], [20], [27], [14], [34], [49], [59], [12], [22], [23], [62], [51], [74],[19], [31], [73], [2], [1], [16] , [44] 10 11 12 13 14 15 KHÔNG IN TỪ TRANG NÀY TRỞ ĐI (KHƠNG ĐƯỢC XĨA) Báo cáo kết khảo sát địa chất khu dân cư Cát Lái (2018), Công ty TNHH Tư vấn XD 146 Báo cáo kết khảo sát địa chất số 10 Trần Nhật Duật , P Tân Định, Q 1, TP Hồ Chí Minh (2018), Công ty TNHH Tư vấn XD 146 Nguyễn Bính (2005), Máy thi cơng chun dùng, Nhà xuất Giao thơng vận tải, Hà Nội Nguyễn Đình Chiểu, Nguyễn Trọng Nguyễn Anh Tuấn (2004), Cơ sở lý thuyết kỹ thuật rung xây dựng, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng (2012), Thiết kế cơng trình chịu động đất (TCVN 9386:2012 ), Bộ Xây dựng Chu Tuấn Hạ (2010), Nghiên cứu phương pháp phân tích mơ hình đất cho tính tốn hố đào đất Hà Nội, Luận án tiến sỹ, Đại học Kiến trúc Hà Nội Hồ sơ thiết kế thi công dự án đầu tư xây dựng cầu Đồng Quang - Ba Vì - Hà Nội (2013), Công ty TNHH MTV Tư vấn & KSTKXD Trần Quang Hùng Tạ Văn Huy (2013), "Nghiên cứu động lực học trình ép cọc thép búa rung thủy lực", Tạp chí Giao thơng Vận tải Nguyễn Đắc Hưng (2009), Nghiên cứu tốn hạ chìm cọc vào đất thiết bị rung động, Luận án tiến sỹ, Đại học Thủy Lợi, Hà Nội Vũ Tấn Khiêm (2014), Nghiên cứu thiết kế công nghệ chế tạo thiết bị đóng cọc nhiều hướng xà lan 200 phục vụ thi cơng cơng trình thủy, Đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ cấp Nhà nước Trần Hữu Lý Lê Trọng Tuấn (2016), "Lựa chọn tần số cho búa rung thủy lực ép cọc ống thép đảo", Tạp chí Khoa học Giao thơng Vận tải, tr Trần Hồng Minh Lương Thị Hằng (2015), "Tính tốn sức chịu tải cọc đơn có kể đến hóa lỏng đất động đất", Tạp chí Giao thơng Vận tải Nguyễn Hồng Ngân (2002), Nghiên cứu mơ hình học máy búa rung rung va nhằm tối ưu hóa số thơng số làm việc máy, Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Đại học GTVT TP Hồ Chí Minh Vũ Cơng Ngữ Nguyễn Văn Dũng (2000), Cơ học đất, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Vũ Công Ngữ, Trần Văn Việt tập thể (2007), Nghiên cứu đánh giá bổ sung điều kiện địa chất vùng Hà Nội phụ cận giải pháp móng cơng 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 22 trình, Liên hiệp khoa học sản xuất địa chất xây dựng cấp nước Nguyễn Thị Thanh Nhàn, Trần Thị Ngọc Quỳnh Dương Vĩnh Nhiều (2018), "Phân chia kiểu cấu trúc cơng trình phục vụ quy hoạch phát triển bền vững TP Huế đến năm 2030", Tạp chí Khoa học Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 10-2018, tr 11 Vũ Văn Phái, Ngơ Quang Tồn Đào Đình Bắc (2011), Hà Nội - Địa chất, địa mạo tài nguyên liên quan, Nhà xuất Hà Nội, Hà Nội Thái Hà Phi Phạm Trọng Hòa (2012), "Nghiên cứu lựa chọn thông số kỹ thuật hợp lý búa rung thi cơng đóng cọc Việt Nam", Tạp chí Giao thông Vận tải Thái Hà Phi tập thể (2014), Nghiên cứu, thiết kế chế thử búa rung thủy lực 70 tấn, Đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ Giáo dục Đào tạo Nguyễn Văn Phóng (2016), Nghiên cứu tính chất học trầm tích đệ tứ phân bố khu vực Hà Nội tác dụng tải trọng động, Luận án tiến sỹ địa chất, Đại học Mỏ - Địa chất Nguyên Huy Phương (2004), Báo cáo tổng hợp đề tài trọng điểm thành phố “Thu thập, kiểm chứng tài liệu có, nghiên cứu bổ sung lập đồ phân vùng đất yếu Hà Nội phục vụ phát triển bền vững thủ đô”, Trường đại học Mỏ Địa chất, Hà Nội Nguyễn Huy Phương tập thể (2004), Thu thập kiểm chứng tài liệu có, nghiên cứu bổ sung lập đồ phân vùng yếu Hà Nội phục vụ phát triển bền vững Thủ đô, Đề tài KHCN cấp Bộ Giáo dục Đào tạo Bộ giao thông vận tải (2005), Tiên chuẩn thiết kế cầu (22TCN 272:2005) Hồng Tụy (2006), Lý thuyết tối ưu, Viện tốn học, Hà Nội Đồn Thế Tường Đồn Thế Đơng (1992), "Các dạng đất tự nhiên lãnh thổ thành phố Hà Nội sử dụng cho thiết kế móng", Tuyển tập hội nghị địa kỹ thuật Quốc tế 1, tr 174 Phí Hồng Thịnh (2014), Đánh giá dự báo lún mặt đất khai thác nước ngầm Hà Nội, Việt Nam Luận án tiến sĩ địa chất khoáng sản, Trường đại học Bách khoa Nghiên cứu Quốc Gia Tomsk, Liên Bang Nga Ngô Quốc Trinh (2014), Nghiên cứu làm việc cọc chịu tải trọng ngang tải trọng động đất, Đại học Kiến trúc Hà Nội Nguyễn Viết Trung (2009), Thiết kế tối ưu, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Nguyễn Văn Vịnh (2004), Động lực học Máy xây dựng - xếp dỡ, Đại học Giao thông Vận tải, Hà Nội Nguyễn Thiệu Xuân (2014), Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm Máy xây dựng, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Johan Andersson (2000), "A survey of multiobjective optimization in engineering design", Department of Mechanical Engineering, Linktjping University Sweden Nguyễn Tuấn Anh (2006), Application of Optimization Methods to Controller Design for Active Suspension, University of Technology Cottbus, Barandenburg Gary Axelsson (1998), Long-term set-up of driven piles in non-cohesive soils, Institutionen för anläggning och miljö Gary Axelsson (2000), Long-term set-up of driven piles in sand, Institutionen för anläggning och miljö 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 23 RK Bernhard (1967), "Fluidization phenomena in soils during vibro-compaction and vibro-pile-driving and-pulling Hanover, NH 1967, 58 pp", US Army Cold Regions Research and Engineering P Billet JG Sieffert (1989), "Soil-sheet pile interaction in vibro-piling", Journal of geotechnical engineering 115(8), tr 1085-1101 Fu-quan Chen cộng (2011), "Application and advance of vibratory driving techniques using high-frequency hydraulic vibratory hammer", Chinese Journal of Geotechnical Engineering, tr 52 K Chua, S Gardner LL Lowery (1987), Wave equation analysis of a vibratory hammer-driven pile, Offshore Technology Conference, Offshore Technology Conference Sherrill Gardner (1987), Analysis of Vibratory Driven Pile, Naval civil engineering lab port Hueneme CA Claire Guillemet (2013), Pile - Soil Interaction during Vibratory Sheet Pile Driving, Master of Science Thesis, Royal Institute of Technology Howard T Hill (1966), Frictional resistance in vibratory pile driving, Princeton University Alain Holeyman (1993), An analytical model-based computer program to evaluate the penetration speed of vibratory driven sheet piles, Research report prepared for BBRI, HYPERVIB1 Alain Holeyman (2000), "Vibratory driving analysis", Application of StressWave Theory to piles, Niyama & Beim (eds) 2000 Balkema, Rotterdam, Belgium(ISBN 90 5809 150 3) Alain Holeyman Valerie Whenham (2010), "Vibrodriving Prediction Models vs Experimental Results" Wang Hong-kuan (1994), Experimental study and finite element analysis of driveability and static behavior of various piles installed by vibratory driving, Texas: Faculty of the Department of Civil and Environmental Engineering, University of Houston Viking Kenneth (2002), Vibro-driveability-a field study of vibratory driven sheet piles in non-cohesive soils, Byggvetenskap Viking Kenneth (2006), "The vibratory pile installation technique", Holeyman et Rocher-Lacoste, G.(ed.) Transvib, tr 65-82 Viking Kenneth A Bodare (1999), Laboratory studies of dynamic shaft resistance response of a vibro-driven model pile in granular soil by varying the relative density, Proceedings of the 12th European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, tr 863-869 Byoung-Il Kim (2012), "Prediction of penetration rate of sheet pile installed in sand by vibratory pile driver", KSCE Journal of Civil Engineering, tr 16 Xiao Peng Li cộng (2007), Study on characteristics of vibration friction for pile-soil system, Key Engineering Materials, Trans Tech Publ, tr 762-765 Liebherr HS833HD (1998), Technical Data Hydraulic crawler crane HS833HD, chủ biên, Liebherr Reda Moulai-Khatir, Michael W O’Neill C Vipulanandan (1994), "Program VPDA wave equation analysis for vibratory driving of piles", Report to the US 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 24 Army Corps of Engineerings Waterways Experiments Station., Dept of Civil and Environmental Engineering, UHCE, tr 94-1 Davisson MT (1970), "BRD vibratory driving formula", Foundation facts 6(1), tr 9-11 Operation manual of SDA-830B Dynamic Strainmeter (2000), Tokyo Sokki Kenkyujo Co., Ltd Operation manual of TML Portable Data Logger TDS 302 (2000), Tokyo Sokki Kenkyujo Co., Ltd Svetlana Polukoshko (2010), "Dynamical Effects in Process of Piles Vibrodriving", Scientific Journal of Riga Technical University 33, tr 07 Svetlana Polukoshko, Olga Kononova Svetlana Sokolova (2010), "Dynamical Effects in Process of Piles Vibrodriving" Zhaohui Qin cộng (2017), "Field Tests to Investigate the Penetration Rate of Piles Driven by Vibratory Installation", Hindawi Shock and Vibration 2017, tr 10 Albert Alexander Rodger (1976), An experimental and theoretical investigation of the parameters influencing the vibration of dry cohesionless soils, Doctor ò Philosophy, Aberdeen department of engineering Schmid (1969), "Driving resistance and bearing capacity of vibro-driven model piles", Performance of Deep Foundations, ASTM International Markus Schönit Dirk Reusch (2008), "Online - Estimation of vibratory driven piles'bearing capacity", Journal of Vibroengineering 10(3), tr 285-292 Mehmet Serdar Serdaroglu (2010), Nonlinear analysis of pile driving and ground vibrations in saturated cohesive soils using the finite element method, Thesis the Doctor of Philosophy, University of Iowa JG Sieffert (2002), Vibratory pile driving analysis A simplified model, Proceedings of the International Conference on vibratory pile driving and deep soil compaction, tr 53-60 IM Smith P To (1988), "Numerical studies of vibratory pile driving", International Journal for numerical and analytical methods in geomechanics 12(5), tr 513-531 Whenham Valérie Holeyman Alain (2010), "Vibrodriving Prediction Models vs Experimental Results" JF Vanden Berghe (2001), Sand strength degradation within the framework of pile vibratory driving.”, Doctoral Thesis, Université Catholique de Louvain, Belgium JF Vanden Berghe Alain Holeyman (1997), Comparison of two models to evaluate the behavior of a vibratory driven sheet pile, XIth Young Geotechnical Engineers Conference and Computers, tr 60-72 J Vogelsang cộng (2016), "Interpretation of Vibratory Pile Penetration Based on Digital Image Correlation", Springer International Publishing Switzerland Hongkuan Wang (1996), "Experimental study and finite element analysis of drivability and static behavior of various piles installed by vibratory driving" Yinhui Wang cộng (2011), "Soil-Pile Dynamic Interaction in the Viscous Damping Layered Soils", Open Civil Engineering Journal 5, tr 100- 71 72 73 74 75 76 25 108 DC Warrington (1989), Driveability of piles by vibration, Deep Foundation Institute 14th Annual Member Conf, tr 139-154 DC Warrington (1989), Theory and Development of Vibratory Pile-Driving Equipment, Offshore Technology Conference, Offshore Technology Conference Thomas Weise (2009), "Global optimization algorithms-theory and application", Self-published E Westerberg, K Eriksson KR Massarsch (1995), Soil resistance during vibratory pile driving, Proceedings of the International Symposium on Cone Penetration Testing CPT'95, tr 241-250 Valerie Whenham Alain Holeyman (2012), "Load Transfers During Vibratory Driving", Springer Science+Business 2012, tr 30 TL Youd (1967), Engineering Properties of Cohesionless Soils During Vibrations, Iowa University, Iowa, USA ... phương pháp xác định thông số kỹ thuật hợp lý búa rung hạ cọc ván thép vào đất nhiều lớp 3.1.1 Xây dựng toán Bài toán xác định thông số kỹ thuật hợp lý búa rung hạ cọc ván thép vào đất nhiều lớp toán... để xác định thông số kỹ thuật hợp lý búa rung Đã xác định thông số đầu vào (mục 3.2.1) xây dựng chương trình tính tổng qt xác định thơng số kỹ thuật hợp lý búa rung để hạ cọc ván thép vào đất nhiều. .. trình nghiên cứu ngồi nước đề cập đến nghiên cứu xác định thông số kỹ thuật búa rung hạ cọc ván thép vào đất nhiều lớp, có quan tâm đến q trình tương tác cọc ván thép với lớp đất để xác định thành