Tổng quan các nghiên cứu về tương tác đất nền kết cấu và đất nền kết cấu cầu khi phân tích phản ứng động của kết cấu cầu trên móng cọc

Bài viết này trình bày sự cần thiết của việc nghiên cứu vấn đề tương tác đất-cọc-kết cấu và tổng quan các nghiên cứu về tương tác đất nền-kết cấu và đất nền-kết cấu cầu khi phân tích phản ứng động của kết cấu cầu trên móng cọc.

Thông báo Khoa học Công nghệ * Số 2-2015 106 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ TƢƠNG TÁC ĐẤT NỀN-KẾT CẤU VÀ ĐẤT NỀN-KẾT CẤU CẦU KHI PHÂN TÍCH PHẢN ỨNG ĐỘNG CỦA KẾT CẤU CẦU TRÊN MÓNG CỌC ThS Đoàn Hữu Sâm Khoa Cầu đường, Trường Đại học Xây dựng Miền Trung Tóm tắt: Hiện nay, với phát triển phương pháp thiết kế kháng chấn dựa hiệu năng, yêu cầu đánh giá mang tính định lượng xác ứng xử phức tạp kết cấu phản ứng động tải trọng động đất ngày quan tâm Bài báo trình bày cần thiết việc nghiên cứu vấn đề tương tác đất-cọc-kết cấu tổng quan nghiên cứu tương tác đất nền-kết cấu đất nền-kết cấu cầu phân tích phản ứng động kết cấu cầu móng cọc Từ đó, đưa kết luận vấn đề cần phải xem xét nghiên cứu ảnh hưởng tương tác đất-kết cấu lên phản ứng động kết cấu cầu móng cọc Từ khố: Soil-pile-structure interaction; Seismic response; Pile-supported bridges; Performance-based design; Nonlinearity of soil; Nonlinearity of structure Sự cần thiết việc nghiên cứu vấn đề tƣơng tác đất-cọc-kết cấu phân tích phản ứng động kết cấu cầu móng cọc Hệ thống giao thơng đóng vai trị quan trọng đời sống phát triển quốc gia, đặc biệt góp phần to lớn việc khắc phục kịp thời hậu thiên tai Trong hệ thống đó, cơng trình cầu lại đóng vai trị then chốt góp phần tạo nên thành công hệ thống Những trận động đất gần Sumatra-Indonesia Nhật Bản cho thấy sức mạnh hủy diệt địa chấn mạnh Những trận động đất cung cấp nguồn liệu địa chấn vô giá thúc đẩy nghiên cứu liên quan Mục tiêu vấn đề nghiên cứu trình bày báo làm sáng tỏ tầm quan trọng tương tác đất-kết cấu (soil-structure interaction) (SSI) lên phản ứng động kết cấu hạ tầng quan trọng (kết cấu cầu) cường độ địa chấn khác Hiểu rõ ảnh hưởng SSI giúp kỹ sư, đặc biệt kỹ sư Việt Nam nhận thức đầy đủ kết cấu hạ tầng thiết kế cách hiệu cho kết cấu hạ tầng tương lai Nghiên cứu ảnh hưởng SSI khía cạnh đầy thách thức phân tích phản ứng động kết cấu, đặc biệt kết cấu móng cọc mà cịn khoảng cách lớn nghiên cứu địa kỹ thuật nghiên cứu kết cấu Trong kỹ sư địa kỹ thuật thường tập trung nhiều ứng xử phức tạp đất đơn giản hóa diện kết cấu, kỹ sư kết cấu lại quan tâm nhiều đến ứng xử kết cấu đơn giản hóa đến mức việc mơ hình đất tiếp xúc đất-kết cấu móng (soil-foundation interface) Điều Thơng báo Khoa học Công nghệ * Số 2-2015 chất phức tạp vấn đề SSI hạn chế thực tế cơng cụ tính tốn có sẵn không cho phép kỹ sư thực hành xem xét cách đầy đủ khía cạnh khác vấn đề SSI, chẳng hạn ứng xử phi tuyến đất nền, phi tuyến kết cấu phi tuyến tương tác đất-kết cấu móng (soil-foundation interaction) Đặc biệt, SSI móng cọc tượng phức tạp để mơ phỏng, ứng xử phức tạp cọc riêng lẻ, tương tác cọc-đất (pile-soil interaction), ứng xử phức tạp cọc nhóm cọc tương tác cọc-đất-cọc (pile-soil-pile interaction) [42] Cùng với phát triển phương pháp thiết kế kháng chấn dựa hiệu (performance based earthquake engineering methodologies), yêu cầu đánh giá mang tính định lượng xác ứng xử phức tạp kết cấu phản ứng động tải trọng động đất ngày quan tâm Trong mục tiêu tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn hướng đến trạng thái an toàn, phương pháp thiết kế gần nhấn mạnh đến mục tiêu hiệu khác yêu cầu đánh giá phản ứng động kết cấu tương ứng với mức độ địa chấn khác Đánh giá phản ứng động phải xem xét phản ứng hệ thống miền phi đàn hồi để xác định mức độ phá hoại hệ thống Một vấn đề khác phương pháp thiết kế dựa hiệu xem xét cách rõ ràng thiếu sót đánh giá khả phản ứng kết cấu để tối ưu hóa thiết kế, đáp ứng tiêu chuẩn hiệu 107 khác với mức độ khác độ tin cậy (e.g Bertero and Bertero 2002 [1], Krawinkler and Miranda 2004 [2]) [42] SSI đóng vai trị đặc biệt quan trọng phản ứng kết cấu cầu, dạng kết cấu tương đối đơn giản chúng mức độ dư thừa thấp kết cấu làm cho chúng trở nên nhạy cảm với ảnh hưởng SSI chuyển vị gây SSI Điều đặc biệt cho cầu có trụ dạng cột đơn dầm nhịp giản đơn SSI ảnh hưởng đáng kể đến tính dẻo dai trụ cầu gây sai khác lớn chuyển vị trụ Điều gây nguy hại cho thành phần kết cấu cầu nhạy cảm với chuyển vị làm thay đổi tính nguyên dạng cầu Các thành phần nhạy cảm với chuyển vị bao gồm thành phần kết cấu phi kết cấu [42] Thiết kế kết cấu cầu móng cọc dựa vào hiệu năng, yêu cầu phải đánh giá nghiêm ngặt ảnh hưởng SSI lên phản ứng động trụ cầu để đánh giá xác hiểu rõ vai trị SSI Mặt khác, trọng tâm thiết kế dựa vào hiệu tính tốn xem xét chuyển vị phi tuyến số thể mức độ phá hoại miền phi đàn hồi tốt so với thông số lực đạt từ phân tích đàn hồi tuyến tính thường sử dụng thiết kế kết cấu móng (thiết kế dựa vào thông số chuyển vị so với thiết kế dựa vào thơng số lực) Vì vậy, xem xét SSI thiết kế dựa vào hiệu địi hỏi phải đánh giá xác ảnh hưởng SSI lên Thông báo Khoa học Công nghệ * Số 2-2015 chuyển vị phi tuyến hệ; điều lại yêu cầu phải xét đến đồng thời ứng xử phi tuyến đất nền, phi tuyến tương tác đất-móng ứng xử phi tuyến kết cấu để đánh giá xác tương tác thành phần khác hệ thống đất-móngkết cấu [42] Tổng quan nghiên cứu tƣơng tác đất nền-kết cấu đất nền-kết cấu cầu phân tích phản ứng động kết cấu cầu móng cọc 2.1 Tổng quan mơ hình thí nghiệm Nhiều nhà nghiên cứu tiến hành nghiên cứu mơ hình thí nghiệm thực tế mơ hình thu nhỏ để tìm hiểu vấn đề tương tác đất-kết cấu ảnh hưởng tương tác lên phản ứng hệ thống kết cấu Các mơ hình thí nghiệm phân loại thành bốn nhóm sau: Thí nghiệm chấn động mơi trường (Ambient Vibration Tests), Thí nghiệm chấn động cưỡng (Forced Vibration Tests), Thí nghiệm bàn lắc (Shake Table Tests), Thí nghiệm quay ly tâm (Centrifugal Tests) 2.2 Tổng quan phƣơng pháp phân tích Trong thập kỷ qua, nhiều tác giả nghiên cứu vấn đề tương tác động lực học đất-cọc-kết cấu (seismic soil-pile-structure interaction) (SSPSI) ảnh hưởng tượng lên phản ứng kết cấu khác Các phương pháp phân tích phát triển để nghiên cứu tương tác đất-cọc-kết cấu phân loại thành ba nhóm sau [3]: 108 (i) Substructure Methods (Winkler methods), chuỗi lị xo cản sử dụng để mô tả ứng xử đất Các phương pháp ―substructure‖ có sẵn dùng để mơ hình ứng xử động lực học đất phân loại từ lị xo tuyến tính đơn giản xuất phát từ giả định bán không gian đàn hồi (Gazetas, 1991 [4]) đến mơ hình phức tạp hơn, mơi trường đất chia thành vùng bên trong, tiếp giáp với cọc để xem xét phi tuyến đất, vùng bên ứng với lan truyền sóng xa cọc xem xét tính cản mơi trường đất (Mostafa and El Naggar, 2002 [5]) Do tính chất đơn giản nên phương pháp Winkler thường sử dụng thực tế để mơ tả mơi trường đất phân tích SSI xét đến ứng xử động lực học đất khả phình trồi, hở trượt Tuy nhiên, đề cập nhiều nhà nghiên cứu (e.g., Allotey and El Naggar, 2008 [6]; Finn, 2005 [7]; Hokmabadi et al., 2012a [8]), việc lý tưởng hóa liên tục đất phản lực rời rạc không xét đến truyền cắt trượt lị xo rõ ràng thiếu sót chế mơ hình Winkler (ii) Elastic Continuum Methods, dựa lời giải có nghiệm kín Mindlin (1936) [10] cho tải trọng tập trung tác dụng lên môi trường đàn hồi bán vô hạn Tajimi (1969) [11] người sử dụng lý thuyết ―elastic continuum‖ để mô tả tương tác động lực học đất nền-cọc Poulos (e.g., Tabesh and Poulos, 2001 [12]) người tiên phong việc sử dụng lời giải Thông báo Khoa học Công nghệ * Số 2-2015 đàn hồi cho phản ứng móng cọc tải trọng dọc trục tải trọng ngang, trình bày loạt phương pháp phân tích thiết kế tồn diện cho móng cọc dựa lý thuyết ―elastic continuum‖ Tuy nhiên, phương pháp ―elastic continuum‖, độ xác lời giải dựa việc đánh giá tham số đàn hồi đất khó để xem xét tính chất phi tuyến đất Vì vậy, phương pháp thích hợp cho toán liên quan đến biến dạng nhỏ trạng thái ổn định (iii) Numerical Methods (phương pháp số): phát triển mạnh mẽ máy vi tính làm thay đổi đáng kể khả tính tốn làm cho phương pháp trở nên phổ biến nghiên cứu ứng xử tương tác phức tạp Sử dụng phương pháp này, thực phân tích theo thời gian xét đến ảnh hưởng quan hệ ứng suất-biến dạng phi tuyến đất kết cấu, vật liệu tính cản, điều kiện biên phức tạp, tiếp xúc đất-kết cấu Một ưu điểm khác việc sử dụng phương pháp số khả thực phân tích SSPSI cho nhóm cọc cách đầy đủ đồng thời mà không cần đến việc tính tốn độc lập cho cọc hay phản ứng kết cấu, phải sử dụng hệ số tương tác nhóm cọc (Meymand, 1998 [13]) Do đó, phương pháp số giúp thu thập thông số khác liên quan đến SSPSI sát với thực tế 109 (e.g., Dutta and Roy, 2002 [14]; Tabatabaiefar et al., 2013 [15]) 2.3 Tổng quan tƣơng tác đất nềnkết cấu đất nền-kết cấu cầu Ảnh hưởng SSI cần phải xem xét để đánh giá cách hiệu phản ứng hệ thống đất nền-kết cấu cầu Để đơn giản q trình phân tích động lực học kết cấu, kỹ sư thường giả định điều kiện ―fixed-base‖ (Hình 1) Trong nhiều trường hợp, điều kiện ―fixed-base‖ không phản ánh thực tế Kết cấu phần cầu gánh đỡ kết cấu móng bên dưới, đất xung quanh móng có khả biến dạng; cho phép móng có chuyển vị xoay và/hoặc chuyển vị thẳng — điều thường gọi điều kiện ―flexible-base‖ Do đó, giả định ―fixed-base‖ thường sử dụng bỏ qua ảnh hưởng SSI, giả định ―flexible-base‖ lại xét đến ảnh hưởng [43] Mylonakis and Gazetas (2000) [16] kiểm chứng khác biệt kết cấu có ―fixed-base‖ kết cấu có ―flexiblebase‖ Một ví dụ hai dạng kết cấu thể Hình Hai kết cấu có đặc điểm dao động khác nhau, phản ứng động chúng khác Đối với kết cấu có ―flexible-base‖, vị trí tiếp xúc đất nền-móng biến dạng được; đó, chu kỳ T kết cấu có ―flexible-base‖ dài tỷ số cản  lớn so với kết cấu có ―fixed-base‖ tương ứng [43] Thơng báo Khoa học Cơng nghệ * Số 2-2015 110 Hình Ảnh hưởng tương tác đất nền-kết cấu (soil-structure interaction) (SSI) đến chu kỳ tỷ số cản kết cấu có “flexible-base” theo NEHRP-97 (Mylonakis and Gazetas, 2000) Hình mơ tả phổ phản ứng thiết kế trơn lý tưởng tổng quát thường trình bày tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn Khi xem xét ảnh hưởng SSI (chẳng hạn gia tăng chu kỳ cản có hiệu), gia tốc ứng suất kết cấu móng thông thường nhỏ hơn, miêu tả đường nét đứt Hình Thơng báo Khoa học Cơng nghệ * Số 2-2015 111 Hình Sự suy giảm lực cắt chân kết cấu tương tác đất nền-kết cấu (SSI) theo tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn NEHRP-97 (Mylonakis and Gazetas, 2000) Mặc dù điều nói cho thiết kế thơng thường (trái ngược với nhiều kết cấu môi trường địa chấn, phổ phản ứng thực tế) sử dụng nhiên có nhiều trường hợp đánh giá phản ứng động xét đến ghi nhận lịch sử chứng SSI Khả gia tăng phản ứng minh điều SSI đề cập trước ln Gazetas and Mylonakis Jennings and Bielak (1973) [19], and (1998) [17] đưa nhìn nhận Veletsos (1993) [20] gần tổng quan phương pháp phân tích chứng minh nhiều nhà nghiên SSI tái khám phá vai trò SSI lên cứu khác Sextos et al (2002) [21] phản ứng động trụ cầu móng and Jeremic et al (2004) [22] cọc cách nghiên cứu phá hủy Martin and Lam (2000) [23] giải cầu tuyến cao tốc Hanshin thích việc thiết kế kết cấu theo số Higashi-nada, với cột đơn truyền thống dựa vào lực, giả định tiết diện tròn gánh đỡ móng thành phần kết cấu móng tuyệt đối cọc, trận động đất mạnh Hanshin cứng đàn hồi phải đảm bảo xảy vào năm 1995 Nhật Bản hiệu ứng tải trọng lên kết cấu phải (Động đất Kobe) Họ phát nhỏ sức kháng móng Họ đề SSI góp phần vào phá cập đến thay đổi lớn triết lý hoại cầu cách làm gia thiết kế theo truyền thống lĩnh vực tăng (kéo dài) chu kỳ tự nhiên hệ địa kỹ thuật khái niệm cho phép kết cấu, dẫn đến phổ gia tốc cao huy động sức kháng cực hạn chu kỳ bị thay đổi Mylonakis and móng q trình xảy địa chấn Gazetas (2000) [18] tiếp tục khám phá phát biểu phương pháp thiết kế ảnh hưởng SSI cách thảo cần phải xét đến hiệu luận quan niệm sai lầm liên móng ảnh hưởng lên phản ứng quan đến việc bỏ qua SSI giả tổng thể cầu Martin and Lam (2000) định bảo thủ giải thích đặc trưng với Fenves (1998) [24] thực phổ địa chấn phụ thuộc vào thông số nghiên cứu độ nhạy cảm đầu vào địa chấn điều kiện đất phản ứng động lực học mơ hình cầu dẫn đến phản ứng động tổng thể với mô tả cải tiến đặc cao chu kỳ tự nhiên kéo dài trưng móng cách sử dụng kết cấu xem xét lò xo phi tuyến (nonlinear springs) ảnh hưởng SSI, lúc đặc với phần tử hở (gapping elements) trưng cản gia tăng SSI Họ họ kết luận nghiên cứu chứng minh SSI dẫn đến tương lai nên trọng vào việc gia tăng đặc trưng dẻo dai trụ cầu tìm hiểu mơ hình ứng xử phi tuyến đất yếu kết luận điều móng tích hợp mơ khơng thể thấy phổ với phân tích phi tuyến kết Thơng báo Khoa học Cơng nghệ * Số 2-2015 cấu phép đánh giá hiệu cách tổng thể Finn (2004a, 2004b) [25, 26] nghiên cứu thực tế đặc điểm làm việc móng ảnh hưởng lên phản ứng kết cấu đánh giá tính hiệu phương pháp xấp xỉ khác Ông cho điểm yếu việc mơ hình kết cấu móng cọc mơ tả khơng đầy đủ móng bỏ qua kết hợp độ cứng chống trượt xoay thay lị xo đơn giản Ơng cho biết thêm hầu hết phương pháp xấp xỉ sử dụng để đánh giá độ cứng dựa phân tích cho cọc đơn giả định khác đưa để xem xét phản ứng nhóm cọc Ơng cho yếu tố phi tuyến đất nền, tương tác động học (kinematic interaction) cọc đất nền, tương tác quán tính (inertial interaction) kết cấu với đất cọc, tương tác động lực học (dynamic interaction) thân cọc với nhau, áp lực nước lỗ rỗng chấn động phải xem xét đồng thời để có nhìn hồn chỉnh ảnh hưởng móng lên phản ứng động kết cấu Ông khảo sát độ tin cậy phương pháp xấp xỉ việc mơ tả độ cứng chống trượt xoay móng cọc mơ hình số trụ cầu móng cọc cách sử dụng mơ hình đất liên tục ba chiều giả lập phi tuyến (a pseudo-3dimensional nonlinear continuum soil model) (Wu and Finn 1997a and 1997b [27, 28], Thavaraj and Finn 2001 [29]), nêu bật tầm quan trọng độ cứng 112 tương đối tương tác kết cấu móng, phải xem xét tương tác động học tương tác quán tính phân tích Crouse and McGuire (2001) [30] đề cập đến ảnh hưởng SSI quan điểm tiêu tán lượng Họ trình bày tình trạng chung việc đánh giá SSI kỹ sư kết cấu liên quan đến tiêu tán lượng cho tiêu tán lượng SSI thường bị bỏ qua áp dụng sai thiết kế kết cấu Họ đề cập đến lỗ hổng kiến thức việc đánh giá SSI, trình bày phương pháp thực hành nhận dạng hệ thống để đánh giá tỷ số cản kết hợp cho mode dao động quan trọng kết cấu xem xét đặc trưng vật liệu đặc trưng cản SSI Kim and Roesset (2004) [31] nghiên cứu tính chất quan trọng việc xét đến ứng xử phi tuyến đất trình đánh giá ảnh hưởng SSI lên phản ứng phi đàn hồi kết cấu Họ chứng minh khác biệt đáng kể phản ứng với đất đàn hồi phản ứng với đất phi đàn hồi, cho thấy tầm quan trọng việc xét đến phi tuyến phản ứng đất nền, đặc biệt móng cọc Shamsabadi et al (2007) [32] phát triển mơ hình động lực học phi tuyến ba chiều cho cơng trình cầu (3D nonlinear dynamic bridge model) để phân tích mơ hình hyperbolic đất đắp hai mố cầu Dữ liệu hai trận động đất với xung vận tốc mạnh sử dụng để phân tích cho mơ hình cầu bao gồm: 1994 Northridge, Thông báo Khoa học Công nghệ * Số 2-2015 California, Rinaldi Station 2005 Kobe, Japan, Takarazu Station Shamsabadi et al (2007) kết luận sức kháng đất đắp mố cầu có ảnh hưởng đáng kể lên chuyển vị cực đại kết cấu phần cầu Do đó, đánh giá phản ứng cầu địa chấn thực tế theo phân tích thiết kế dựa hiệu cần phải có phân tích mố cầu Zhang et al (2008) [33] phát triển mơ hình phần tử hữu hạn phi tuyến hai chiều tiên tiến (2D advanced nonlinear finite-element model) cho cơng trình cầu Humboldt Bay Middle Channel (HBMC) chương trình phần tử hữu hạn OpenSees để đánh giá phản ứng động cầu xét đến ảnh hưởng SSI Mơ hình phần tử hữu hạn bao gồm kết cấu, nhóm cọc, đắp đường đầu cầu, đất Dựa kết mô phỏng, Zhang et al (2008) kết luận phản ứng kết cấu phần cầu chịu ảnh hưởng đáng kể biến dạng phi đàn hồi đất Những phát phù hợp với nghiên cứu phân tích khác thực nhiều tác giả cho cầu vượt nhịp ngắn phản ứng động kết cấu phần cầu với phản ứng mố đất đắp chịu ảnh hưởng chủ yếu ứng xử đất (Werner et al., 1987, 1990, 1994 [34, 35, 36]; Wilson and Tan, 1990a,b [37, 38]) Aygün et al (2010) [39] phát triển mối tương quan nhằm thu thập liệu xác suất có điều kiện thành phần hệ kết hợp kết cấu cầu-đất nền-móng (coupled bridgesoil-foundation) (CBSF) đạt tới 113 vượt mức hiệu xác định trước hàm cường độ địa chấn nguy hiểm tiềm hóa lỏng cho vùng trung đông nước Mỹ Hệ thống CBSF bao gồm thành phần kết cấu cầu 3D đất 2D kết nối phần tử đất đặc trưng lò xo 1D p-y Hệ thống phần tử hữu hạn cầu mơ hình chương trình OpenSees cầu dầm thép liên tục nhiều nhịp Các kết nghiên cứu Aygün et al (2010) chứng minh tầm quan trọng việc xem xét ảnh hưởng SSI lên phản ứng động hệ thống CBSF (3D bridgefoundation system with 2D soil mesh connected by 1D p-y soil springs) đưa sở lý thuyết đầy đủ hiệu để đánh giá chế phá hoại cầu Sử dụng phương pháp để phát triển phân tích xác suất chi tiết hệ đất nền-kết cấu cầu cho phép xác định cách hiệu nguy địa chấn đưa tính chất mỏng manh hệ thống vào nghiên cứu độ tin cậy tương lai Khosravifar (2012) [40] phát triển mơ hình phần tử hữu hạn 2D chương trình OpenSees để đánh giá ảnh hưởng nở ngang hóa lỏng lên phản ứng phi đàn hồi kết cấu móng cọc đài bè Hệ thống đất nền-kết cấu bao gồm móng cọc đơn đài bè phi tuyến, trụ cầu dạng cột phi tuyến, mặt cầu, cột đất lớp phi tuyến kết nối với cọc phần tử đất đặc trưng lò xo nằm ngang, thẳng đứng bên mũi cọc Khosravifar (2012) đánh giá cách cụ thể phản ứng cọc theo phương Thông báo Khoa học Công nghệ * Số 2-2015 ngang nghiên cứu tham số tiến hành để xác định độ nhạy cảm hệ thống với tham số khác Các kết nghiên cứu Khosravifar (2012) chủ yếu liên quan đến ảnh hưởng nở ngang hóa lỏng làm bật ảnh hưởng SSI lên phản ứng động hệ thống đất nềnkết cấu cầu Chiaramonte (2011) [41] phát triển loạt mơ hình phân tích phần tử hữu hạn 2D chương trình OpenSees kết cấu cầu cảng móng cọc Oakland, California Kết cấu bao gồm mặt cầu bê tông cốt thép gánh đỡ hệ cọc bê tông cốt thép dự ứng lực So sánh với kết từ phân tích tĩnh pushover (static pushover analysis) (no soil column) phân tích động lực học tương ứng với 13 liệu địa chấn khác cho thấy ảnh hưởng SSI Kết luận Tổng quan nghiên cứu liên quan nói cho thấy cần thiết phải đánh giá xác ảnh hưởng SSI lên phản ứng động kết cấu cầu móng cọc cần phải xem xét vấn đề sau: Cần phải có nhìn nhận mang tính định lượng ảnh hưởng SSI lên phản ứng kết cấu cầu móng 114 cọc để xác định trường hợp chịu ảnh hưởng đáng kể SSI định lượng ảnh hưởng SSI chúng ảnh hưởng đến hiệu tổng thể kết cấu cầu Để đánh giá xác SSI yêu cầu phải có phương pháp tiếp cận hệ thống phân tích SSI với mơ tả kết hợp đầy đủ thành phần hệ thống với xem xét xác đáng ứng xử phi tuyến đất nền, kết cấu tiếp xúc đất nền-kết cấu Đặc trưng cản hệ thống cần phải xem xét cách thích hợp Đánh giá ảnh hưởng SSI phải xem xét mục tiêu hiệu khác mức độ địa chấn khác Đánh giá SSI phải phù hợp với phương pháp thiết kế dựa chuyển vị, tức phù hợp với mục tiêu đánh giá chuyển vị phi đàn hồi kết cấu cầu móng tham số yêu cầu Đánh giá SSI phải xem xét thiếu sót liên quan đến thông số đầu vào địa chấn, điều kiện đất đặc trưng hệ để hệ thiết kế tối ưu, đáp ứng tiêu chuẩn hiệu khác với mức độ khác độ tin cậy thiết kế cho cơng trình cụ thể TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bertero, R.D and Bertero, V.V (2002) Performance-Based Seismic Engineering: the Need for a Reliable Conceptual Comprehensive Approach, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol 31, No 3, pp 627-652 [2] Krawinkler, H and Miranda E (2004) Performance-Based Earthquake Engineering, Earthquake Engineering from Engineering Seismology to Performance Based Design, Ed Bozorgnia, Y and Bertero V.V., CRC Press, FL Thông báo Khoa học Công nghệ * Số 2-2015 115 [3] A.S Hokmabadi, B Fatahi , B Samali(2014) ―Seismic Response of Mid-rise Buildings on Shallow and End-bearing Pile Foundations in Soft Soil, ‖Soils and Foundations ,Vol.54, No.3, pp 345–363 [4] Gazetas, G., 1991 Formulas and charts for impedances of surface and embedded foundations J Geotech Eng 117, 1363–1381 [5] Mostafa, Y.E., El Naggar, M.H., 2002 Dynamic analysis of laterally loaded pile groups in sand and clay Can Geotech J 39, 1358–1383 [6] Allotey, N., El Naggar, M.H., 2008 Generalized dynamic Winkler model for nonlinear soil–structure interaction analysis Can Geotech J 45, 560–573 [7] Finn, W.D., 2005 A study of piles during earthquakes: issues of design and analysis Bull Earthquake Eng., Springer, pp 141–234 [8] Hokmabadi, A.S., Fakher, A., Fatahi, B., 2012a Full scale lateral behaviour of monopiles in granular marine soils Mar Struct 29, 198–210 9] Hokmabadi, A.S., Fatahi, B., Samali, B., 2012b Recording inter-storey drifts of structures in time-history approach for seismic design of building frames Aust J Struct Eng 13, 175–179 [10] Mindlin, R.D., 1936 Force at a point in the interior of a semi-infinite solid Physics 7, 195–202 [11] Tajimi, H., 1969 Dynamic analysis of a structure embedded in an elastic stratum In: Proceedings of Fourth World Conference on Earthquake Engineering, Santiago, USA, 53–69 [12] Tabesh, A., Poulos, H.G., 2001 The effects of soil yielding on seismic response of single piles Soils Found 41, 1–16 [13] Meymand, P.J., 1998 Shaking Table Scale Model Tests of Nonlinear Soil–Pile– Superstructure in Soft Clay University of California, Berkley [14] Dutta, S.C., Roy, R., 2002 A critical review on idealization and modeling for interaction among soil–foundation–structure system Comput Struct 80, 1579–1594 [15] Tabatabaiefar, H.R., Fatahi, B., Samali, B., 2013 Seismic behavior of building frames considering dynamic soil–structure interaction Int J Geomech 13, 409–420 [16] G Mylonakis and G Gazetas Seismic soil-structure interaction: beneficial or detrimental? Journal of Earthquake Engineering, 4(03):277–301, 2000 [17] Gazetas, G and Mylonakis, G (1998) Seismic Soil-Structure Interaction: New Evidence and Emerging Issues, Proceedings of the Specialty Conference on Geotechnical Earthquake Engineering and Soil Dynamics III, Vol 1, pp 1119-1174, Edited by Dakoulas, P., Yegian, M and Holtz, R.D ASCE Geotechnical Special Publication No.75 [18] Mylanokis G., and Gazetas G., (2000) Seismic Soil-Structure Interaction: Beneficial or Detrimental?, Journal of Earthquake Engineering, Vol 4, No 3, pp 277301, Imperial College Press Thông báo Khoa học Công nghệ * Số 2-2015 116 [19] Jennings, P.C and Bielak, J (1973) Dynamics of Building-soil Interaction, Bulletin of the Seismological Society of America, Vol 63, No 1, pp 9-48 [20] Veletsos, A.S (1993) Design Concepts for Dynamics of Soil-Structure Interaction, Developments in Dynamic Soil-Structure Interaction, Ed Giilkan, P and Clough R.W., Kluwer Academic Publishers, Netherlands [21] Sextos, A., Kappos, A and Pitilakis, K (2002) Effects of Analysis Complexity on the Calculated Ductility Demand of RAC Bridge Piers, Proceeding of the 12th European Conference on Earthquake Engineering, London, England [22] Jeremic, B., Kunnath, S and Xiong, F (2004) Influence of Soil-FoundationStructure Interaction on Seismic Response of the 1-880 Viaduct, Engineering Structures, Vol 26, No 3,pp 391-402 [23] Martin, G.R and Lam, LP (2000) Earthquake Resistant Design of Foundations Retrofit of Existing Foundations, Proceedings of the GeoEng 2000 International Conference on Geological and Geotechnical Engineering, Melbourne, Australia [24] Fenves, G (1998) Effects of Footing Rotation on Earthquake Behaviour of Pile Supported Bridge Piers, Technical Report for Earth Mechanics, Inc., National Centre for Earthquake Engineering, Task E-4.1 [25] Finn, W.D.L (2004a) Urban Earthquake Engineering: Foundation Characterization for Performance Based Design, International Conference on Urban Earthquake Engineering, Centre for Urban Earthquake Engineering, Tokyo Institute of Technology, Japan [26] Finn, W.D.L (2004b) Characterizing Pile Foundations for Evaluation of Performance Based Seismic Design of Critical Lifeline Structures, 13"' World Conference on Earthquake Engineering, Vancouver, BC, Canada [27] Wu, G and Finn W.D.L (1997a) Dynamic Nonlinear Analysis of Pile Foundation Using Finite Element Method in the Time Domain, Canadian Geotechnical Journal, Vol 34, No l,pp 44-52 [28] Wu, G and Finn W.D.L (1997b) Dynamic Nonlinear Analysis of Pile Foundation Using Finite Element Method in the Frequency Domain, Canadian Geotechnical Journal, Vol 34, No l,pp 34-43 [29] Thavaraj, T and Finn, W.D.L (2001) A Program for Dynamic Analysis of Bridges Incorporating Foundation Springs with Specified Time Histories of Stifnesses, Anabuki Chair of Foundation Geodynamics, Kagawa University, Japan [30] Crouse, C.B and McGuire, J (2001) Energy Dissipation in Soil-Structure Interaction, Earthquake Spectra, Vol 17, No 2, pp 235-259 [31] Kim, Y.-S and Roesset, J.M (2004) Effect of Nonlinear Soil Behavior on Inelastic Seismic Response of a Structure, International Journal of Geomechanics, ASCE, Vol 4, No 2, pp 104-114 Thông báo Khoa học Công nghệ * Số 2-2015 117 [32] A Shamsabadi, K.M Rollins, and M Kapuskar Nonlinear soil–abutment–bridge structure interaction for seismic performance-based design Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 133(6):707–720, 2007 [33] Y Zhang, J.P Conte, Z Yang, A Elgamal, J Bielak, and G Acero Twodimensional nonlinear earthquake response analysis of a bridge-foundation-ground system Earthquake Spectra, 24(2):343–386, 2008 [34] S.D Werner, J.L Beck, and M.B Levine Seismic response evaluation of Meloland Road Overpass using 1979 Imperial Valley Earthquake records Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 15:249–274, 1987 [35] S.D Werner, J.L Beck, and A Nisar Dynamic tests and seismic excitation of a bridge structure In Proceedings of the Fourth U.S National Conference on Earthquake Engineering, Palm Springs, EERI, California, 1990 [36] S.D Werner, C.B Crouse, L.S Katatfygiotis, and J.L Beck Use of strong motion records for model evaluation and seismic analysis of a bridge structure In Proceedings of the Fifth U.S National Conference on Earthquake Engineering, Chicago, EERI, California, 1994 [37] J.C Wilson and B.S Tan Bridge abutments: assessing their influence on earthquake response of meloland road overpass Journal of Engineering Mechanics, 116(8):1828–1837, 1990a [38] J.C Wilson and B.S Tan Bridge abutments: assessing their influence on earthquake response of meloland road overpass Journal of Engineering Mechanics, 116(8):18381856, 1990b [39] B Aygăun, L Due˜nas-Osorio, J.E Padgett, and R DesRoches Efficient longitudinal seismic fragility assessment of a multispan continuous steel bridge on liquefiable soils Journal of Bridge Engineering, 16(1):93–107, 2010 [40] A Khosravifar Analysis and design for inelastic structural response of extended pile shaft foundations in laterally spreading ground earthquakes PhD thesis, University of California, Davis, 2012 [41] M.M Chiaramonte An analysis of conventional and improved marginal wharves Master’s thesis, University of Washington, 2011 [42] Ghalibafian, H (2006) Evaluation of the effects of nonlinear soil-structure interaction on the inelastic seismic response of pile-supported bridge piers, Ph.D Dissertation, University of British Columbia, Vancouver, BC [43] Barbosa AR, Mason HB, Romney K ―SSI-Bridge: Solid-Bridge Interaction During Long-Duration Earthquake Motions,‖ University of Washington, Seattle, WA, USDOT University Transportation Center for Federal Region 10, PacTrans Report, 2014  ... quan nghiên cứu tƣơng tác đất nền- kết cấu đất nền- kết cấu cầu phân tích phản ứng động kết cấu cầu móng cọc 2.1 Tổng quan mơ hình thí nghiệm Nhiều nhà nghiên cứu tiến hành nghiên cứu mơ hình thí... 2.3 Tổng quan tƣơng tác đất nềnkết cấu đất nền- kết cấu cầu Ảnh hưởng SSI cần phải xem xét để đánh giá cách hiệu phản ứng hệ thống đất nền- kết cấu cầu Để đơn giản q trình phân tích động lực học kết. .. yêu cầu phải xét đến đồng thời ứng xử phi tuyến đất nền, phi tuyến tương tác đất- móng ứng xử phi tuyến kết cấu để đánh giá xác tương tác thành phần khác hệ thống đất- móngkết cấu [42] Tổng quan nghiên