CHƯƠNG IV PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CỦA HỆ TƯỜNG
4.5 So sánh kết quả phân tích tường MSE giữa phương pháp phần tử hữu hạn với phương pháp cân bằng giới hạn
4.5.2 Sự phân bố ứng suất nằm ngang trong đất và nội lực trong cốt
Theo AASHTO98, ứng suất nằm ngang được tính toán sử dụng hệ số áp lực đất Rankine. Do đó, lý thuyết áp lực đất của Rankine và ứng suất được tính toán
bằng Plaxis dọc tiết diện A (sau mặt tường 0.10m) và tiết diện C (sau vùng đất gia cường 0.10m) ở trạng thái cực hạn sẽ được so sánh. Ứng suất nằm ngang đối với trường hợp 1-1 (s=0.5m, dạng phá hoại bên ngoài), trường hợp 2-1 (s=0.5m, dạng phá hoại trượt sâu), trường hợp 1-3 (s=1m, dạng phá hoại hỗn hợp) được thể hiện trong hình 4.30 – 4.35.
Mô hình của trường hợp 1-1 (s=0.5m, đất nền tốt, cốt không dãn) có dạng phá hoại bên ngoài. Kết quả phân bố ứng suất theo chiều sâu ở trạng thái cực hạn của Plaxis và AASHTO được thể hiện trong bảng 4.6. Ứng suất nằm ngang theo Plaxis dao động xung quanh ứng suất được tính theo AASHTO. Ứng suất nằm ngang sau tường (tiết diện A) lớn hơn ứng suất được tính theo AASHTO. Ứng suất nằm ngang sau vùng đất gia cường (tiết diện C) nhỏ hơn ứng suất được tính toán theo AASHTO.
Bảng 4.6
So sánh ứng suất nằm ngang theo chiều sâu giữa Plaxis và AASHTO (kN/m2)
Trường hợp 1-1
STT Z(m) Tieỏt dieọn A Tieỏt dieọn C Plaxis AASHTO Plaxis AASHTO
1 0.25 1.21 1.47 0.53 1.67
2 0.75 7.95 4.42 7.65 5.00
3 1.25 14.28 7.37 8.63 8.33
4 1.75 13.36 10.32 11.14 11.67 5 2.25 14.23 13.27 13.65 15.00 6 2.75 15.93 16.21 16.25 18.33 7 3.25 19.60 19.16 17.43 21.67 8 3.75 20.32 22.11 19.56 25.00 9 4.25 22.43 25.06 21.68 28.33 10 4.75 26.76 28.01 23.99 31.67 11 5.25 31.45 30.95 26.29 35.00 12 5.75 36.64 33.90 28.63 38.33 13 6.25 41.95 36.85 30.96 41.67 14 6.75 46.18 39.80 32.12 45.00 15 7.25 46.50 42.75 33.27 48.33 16 7.75 47.62 45.69 36.70 51.67 17 8.25 49.67 48.64 40.13 55.00 18 8.75 54.39 51.59 43.57 58.33
Hình 4.36 Sự phân bố ứng suất nằm ngang dọc tiết diện A và C
Mô hình của trường hợp 2-1 (s=0.5m, đất nền yếu, cốt không giãn) có dạng phá hoại trượt sâu. Kết quả phân bố ứng suất theo chiều sâu ở trạng thái cực hạn của Plaxis và AASHTO được thể hiện trong bảng 4.7. Ứng suất nằm ngang theo Plaxis dao động xung quanh ứng suất được tính theo AASHTO. Ứng suất nằm ngang theo Plaxis dọc tiết diện A gần ứng suất được tính theo AASHTO. Ứng suất nằm ngang sau vùng đất gia cường (tiết diện C) nhỏ hơn ứng suất được tính toán theo AASHTO.
Bảng 4.7
So sánh ứng suất nằm ngang theo chiều sâu giữa Plaxis và AASHTO (kN/m2)
Trường hợp 2-1
STT Z(m) Tieỏt dieọn A Tieỏt dieọn C Plaxis AASHTO Plaxis AASHTO
1 0.5 3.14 2.95 2.43 3.33
2 1 5.75 5.90 5.66 6.67
3 1.5 8.94 8.84 8.88 10.00
4 2 10.32 11.79 12.66 13.33
5 2.5 12.92 14.74 13.82 16.67
6 3 18.37 17.69 14.98 20.00
Hình 4.37 Sự phân bố ứng suất nằm ngang dọc tiết diện A và C
Mô hình của trường hợp 1-3 (s=1m, đất nền tốt, cốt không dãn) có dạng phá hoại hỗn hợp. Kết quả phân bố ứng suất theo chiều sâu ở trạng thái cực hạn của Plaxis và AASHTO được thể hiện trong bảng 4.8. Ứng suất nằm ngang theo Plaxis dao động xung quanh ứng suất được tính theo AASHTO. Ứng suất nằm ngang theo Plaxis dọc tiết diện A gần ứng suất được tính theo AASHTO. Ứng suất nằm ngang sau vùng đất gia cường (tiết diện C) nhỏ hơn ứng suất được tính toán theo AASHTO.
Bảng 4.8
So sánh ứng suất nằm ngang theo chiều sâu giữa Plaxis và AASHTO (kN/m2)
Trường hợp 1-3
STT Z(m) Tieỏt dieọn A Tieỏt dieọn C Plaxis AASHTO Plaxis AASHTO
1 0.5 2.94 2.95 3.32 3.33
2 1.5 8.68 8.84 5.89 10.00
3 2.5 12.54 14.74 12.98 16.67
4 3.5 19.90 20.64 18.57 23.33
5 4.5 29.01 26.53 21.57 30.00
6 5.5 20.25 32.43 28.27 36.67
7 6.5 30.57 38.32 35.38 43.33
8 7.5 44.27 44.22 39.28 50.00
Hình 4.38 Sự phân bố ứng suất nằm ngang dọc tiết diện A và C
Trường hợp 1-1 (tiết diện A)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 Ứng suất nằm ngang (kN/m2)
Chieàu saâu (m)
Plaxis-tiet dien A AASHTO-tiet dien A
Hình 4.39 Sự phân bố ứng suất nằm ngang dọc tiết diện A, trường hợp 1-1
Trường hợp 1-1 (tiết diện C)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0.00 20.00 40.00 60.00 80.00
Ứng suất nằm ngang (kN/m2)
Chieàu saâu (m)
Plaxis-tiet dien C AASHTO-tiet dien C
Hình 4.40 Sự phân bố ứng suất nằm ngang dọc tiết diện C, trường hợp 1-1
Trường hợp 2-1 (tiết diện A)
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00
Ứng suất nằm ngang (kN/m2)
Chieàu saâu (m)
Plaxis-tiet dien A AASHTO-tiet dien A
Hình 5.12 Sự phân bố ứng suất nằm ngang dọc tiết diện A, trường hợp 2-1
Trường hợp 2-1 (tiết diện C)
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 Ứng suất nằm ngang (kN/m2)
Chieàu saâu (m)
Plaxis-tiet dien C AASHTO-tiet dien C
Hình 4.41 Sự phân bố ứng suất nằm ngang dọc tiết diện C, trường hợp 2-1
Trường hợp 1-3 (tiết diện A)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 Ứng suất nằm ngang (kN/m2)
Chieàu saâu (m)
Plaxis-tiet dien A AASHTO-tiet dien A
Hình 4.42 Sự phân bố ứng suất nằm ngang dọc tiết diện A, trường hợp 1-3
Trường hợp 1-3 (tiết diện C)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 Ứng suất nằm ngang (kN/m2)
Chieàu saâu (m)
Plaxis-tiet dien C AASHTO-tiet dien C
Hình 4.43 Sự phân bố ứng suất nằm ngang dọc tiết diện C, trường hợp 1-3 Ngoài ra, kết quả tính toán nội lực cốt theo chiều sâu của ba trường hợp xét theo hai phương pháp phần tử hữu hạn theo chương trình Plaxis và cân bằng giới hạn theo tiêu chuẩn AASHTO đều cho thấy nội lực trong cốt tăng theo độ sâu và trường hợp tính theo AASHTO cho kết quả lớn hơn Plaxis ở những cốt phía dưới đáy và nhỏ hơn ở những cốt phía trên đỉnh tường, bảng 4.9 và hình 4.44 – 4.46.
Bảng 4.9
So sánh kết quả nội lực trong những lớp cốt giữa Plaxis và AASHTO (kN/m)
STT Trường hợp 1-1 Trường hợp 2-1 Trường hợp 1-3 Z(m) Plaxis AAHTO Z(m) Plaxis AAHTO Z(m) Plaxis AAHTO
1 0.25 4.44 1.24 0.5 3.55 2.44 0.5 8.62 4.89
2 0.75 5.04 3.62 1 3.85 4.77 1.5 7.59 13.93
3 1.25 7.07 5.88 1.5 3.90 6.96 2.5 10.85 21.99
4 1.75 6.08 8.02 2 4.23 9.04 3.5 12.13 29.06
5 2.25 6.09 10.03 2.5 6.41 10.99 4.5 14.60 35.16
6 2.75 7.55 11.92 3 11.80 12.82 5.5 23.71 40.26
7 3.25 8.80 13.69 6.5 37.66 45.99
9 4.25 8.69 16.86
10 4.75 9.17 18.26
11 5.25 9.44 19.54
12 5.75 10.54 20.69
13 6.25 10.66 22.11
14 6.75 13.34 23.88
15 7.25 17.56 25.65
16 7.75 23.24 27.42
17 8.25 27.32 29.19
18 8.75 29.08 30.95
Trương hợp 1-1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00
Nội lực trong cốt (kN/m)
Chieàu saâu (m)
Plaxis AASHTO
Hình 4.44 Sự phân bố nội lực trong cốt theo chiều sâu, trường hợp 1-1
Trường hợp 2-1
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
0.00 5.00 10.00 15.00
Nội lực trong cốt (kN/m)
Chieàu saâu (m)
Plaxis AASHTO
Hình 4.45 Sự phân bố nội lực trong cốt theo chiều sâu, trường hợp 2-1
Trường hợp 3-1
0 1 2 3 4 5 6 7 8
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 Nội lực trong cốt (kN/m)
Chieàu saâu (m)
Plaxis AASHTO
Hình 4.46 Sự phân bố nội lực trong cốt theo chiều sâu, trường hợp 1-3