Báo cáo khoa học: PHÂN TÍCH ÁP LỰC ĐỘNG TÁC ĐỘNG VÀO TƯỜNG CHẮN ĐẤT BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS

Tóm tắt: Bài báo này trình bày phân tích các phản ứng động của tường chắn dưới tác dụng của lực động bằng phần mềm chuyên dụng Plaxis. Kết quả phân tích này sẽ được so sánh với kết quả tính toán bằng phương pháp Mononobe-Okabe. Từ đó đánh giá phương pháp của Mononobe-Okabe trong tính toán áp lực đất động tác động lên tường chắn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo khoa học: "PHÂN TÍCH ÁP LỰC ĐỘNG TÁC ĐỘNG VÀO TƯỜNG CHẮN ĐẤT BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS" PHÂN TÍCH ÁP LỰC ĐỘNG TÁC ĐỘNG VÀO TƯỜNG CHẮN ĐẤT BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS KS. NGUYỄN THÀNH TRUNG Bộ môn CTGTTP và CTT Khoa Công trình Trường Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Bài báo này trình bày phân tích các phản ứng động của tường chắn dưới tác dụng của lực động bằng phần mềm chuyên dụng Plaxis. Kết quả phân tích này sẽ được so sánh với kết quả tính toán bằng phương pháp Mononobe-Okabe. Từ đó đánh giá phương pháp của Mononobe-Okabe trong tính toán áp lực đất động tác động lên tường chắn. Summary: This article presents a dynamic response analyses of cantilever retaining walls by Plaxis software. The research results are compared with the results emplyoing Mononobe – Okabe method. From then, the appropriateness of the Mononobe – Okabe method in determining the dynamic lateral earth pressures on the stem of the walls is assessed. I. GIỚI THIỆU CHUNG Kết cấu tường chắn đất được ứng dụng rất phổ biến trong các công trình có tầm quan trọng và quy mô lớn như công trình cảng, công trình cầu và công trình bảo vệ bờ… Do đó trong công tác tính toán thiết kế các công trình này đều phải tính đến tải trọng động. Tải trọng động có thể là các tải trọng đặc biệt hoặc có tính chu kỳ như như động đất, sóng, máy móc thiết bị… CT 1 Phần lớn các tiêu chuẩn hoặc các hướng dẫn thiết kế các công trình này trên thế giới hiện nay đều sử dụng phương pháp Mononobe-Okabe (năm 1924-1929) trong tính toán áp lực đất động. Vì vậy, việc đánh giá phương pháp này là cần thiết. Đã có một số các phân tích phản ứng động đối với tường chắn đất đã được nghiên cứu để đánh giá phương pháp của Mononobe – Okabe tính trong toán áp lực đất tác động tường chắn. Điển hình là nghiên cứu của giáo sư Russell A.Green và các cộng sự, trường đại học Michigan nước Mỹ về vấn đề này. Các nghiên cứu này cho thấy, khi tác động động có gia tốc giá trị nhỏ thì áp lực đất tính toán được sát với giá trị áp lực đất tính toán theo phương pháp Mononobe-Okabe. Tuy nhiên, khi gia tốc của lực động tăng dần, áp lực đất phân tích được cũng dần lớn hơn áp lực đất động tính toán theo phương pháp Mononobe-Okabe. Sự khác biệt này do sự tương tác của tường chắn với lăng thể đất trượt sau tường chắn tác động không liên tục toàn khối. II. TÍNH ÁP LỰC ĐẤT ĐỘNG THEO PHƯƠNG PHÁP MONONOBE-OKABE Công thức xác định áp lực động chủ động và bị động theo phương pháp Mononobe-Okabe dựa trên trạng thái cân bằng giới hạn và sự mở rộng của lý thuyết Coulomb trong tính toán áp lực đất tĩnh. Phương pháp này thừa nhận ba giả thiết sau: Sự dịch chuyển của tường thoả mãn các điều kiện xảy ra áp lực động hoặc bị động; Lăng thể trượt phía sau tường chắn có dạng hình nêm trượt phẳng (hình vẽ 1). Ứng suất cắt lớn nhất nằm dọc theo mặt phẳng trượt này; Khối lăng thể trượt này và kết cấu tường chắn làm việc liền khối. Từ các giả thiết trên kết hợp với lý thuyết Coulomb nhưng có tính đến các lực quán tính kh.g và kv.g sẽ xây dựng được công thức xác định áp lực động bị động và chủ động. Góc quay k của tường chắn, được tính theo các hệ số lực quán tính kh và kv: ψ = tan −1 ( h ) (hình vẽ 2). 1− kv Hình 1. Kết cấu tường chắn và đất phía sau Áp lực động chủ động của đất tác dụng lên tường theo công thức của phương pháp Mononobe-Okabe: 1 1 .γ td .H d . KA(βd, θd) = .γ t .H 2 . (1 - kv).KAE 2 PAE = 2 2 cos 2 (φ − θ − ψ) KAE = 2 ⎡ sin(φ + δ). sin(φ − β − ψ) ⎤ 2 cos ψ. cos θ. cos(δ + θ + ψ).⎢1 + ⎥ TCT1 cos(δ + θ + ψ ). cos(β − θ) ⎥ ⎢ ⎣ ⎦ Hình 2. Áp lực đất chủ động, a) Trường hợp tĩnh và b) Trường hợp động. Áp lực động bị động của đất tác dụng lên tường theo công thức của Mononobe-Okabe: 1 1 .γ td .H d . KP(βd, θd) = .γ t .H 2 . (1 - kv).KPE 2 PPE = 2 2 cos 2 (φ + θ − ψ) KPE = 2 ⎡ sin(φ + δ). sin(φ + β − ψ) ⎤ 2 cos ψ. cos θ. cos(δ − θ + ψ).⎢1 − ⎥ cos(δ − θ + ψ ). cos(β − θ) ⎥ ...