Phân tích tĩnh và động cho bến tường cừ có neo chịu ảnh hưởng của động đất theo phương pháp thiết kế dựa trên tính năng và ứng dụng phần mềm plaxis cho bài toán này

Bài viết giới thiệu, phân tích, nghiên cứu các dạng hư hỏng cho kết cấu bến tường cừ có neo chịu ảnh hưởng động đất. Bài báo cũng giới thiệu phương pháp thiết kế kháng chấn theo tính năng, phân tích tĩnh, động và ứng dụng của phần mềm Plaxis cho bài toán này tại Việt Nam.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phân tích tĩnh và động cho bến tường cừ có neo chịu ảnh hưởng của động đất theo phương pháp thiết kế dựa trên tính năng và ứng dụng phần mềm plaxis cho bài toán này CHÚC MỪNG NĂM MỚI 2016 PHÂN TÍCH TĨNH VÀ ĐỘNG CHO BẾN TƯỜNG CỪ CÓ NEO CHỊU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘNG ĐẤT THEO PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ DỰA TRÊN TÍNH NĂNG VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PLAXIS CHO BÀI TOÁN NÀY STATIC AND DYNAMIC ANALYSIS FOR ANCHORED SHEET PILE WALLS WHICH IS EFFECTED EARTHQUAKE, APPLICATION OF SEISMIC PERFORMANCE-BASE DESIGN AND PLAXIS SOFTWARE FOR THIS PROBLEM TS. NGUYỄN THỊ BẠCH DƯƠNG Khoa Công trình, Trường Đại học GTVT Tóm tắt Bài báo giới thiệu, phân tích, nghiên cứu các dạng hư hỏng cho kết cấu bến tường cừ có neo chịu ảnh hưởng động đất. Bài báo cũng giới thiệu phương pháp thiết kế kháng chấn theo tính năng, phân tích tĩnh, động và ứng dụng của phần mềm Plaxis cho bài toán này tại Việt Nam. Từ khóa: Thiết kế kháng chấn dựa trên tính năng cho kết cấu bến cảng, phần mềm Plaxis, các phương pháp phân tích bến tường cừ có neo chịu ảnh hưởng của động đất, phân tích đơn giản hóa, phân tích động đơn giản, phân tích động. Abstract The paper presents, analyzes and researchs deformation/failure modes of anchored sheet pile walls which is effected earthquake. This paper also introduces seismic performance- base design, study static, dynamic response analysis and applications of Plaxis software for this problem. Key words: Seismic performance-base design of port structures, Plaxis software, methods for analysis of anchored sheet pile walls is effected earthquake, simplified analysis, simplified dynamic analysis, dynamic analysis. 1. Tổng quan về các dạng hư hỏng bến tường cừ chịu ảnh hưởng của động đất 1.1. Một số trận động đất trong lịch sử và sự phá hoại của nó với bến tường cừ Trên đây là một số hình ảnh (hình 1-4) về một số trận động đất trong lịch sử và sự phá hoại của nó với bến tường cừ: Nihonkai-Chu bu (1983), Hokkaid- Nansei-Oki (1993), Kobe năm 1995, Fukuoka,… Các trận động đất chỉ ra rằng các dạng hư hỏng có thể khác nhau phụ thuộc vào điều kiện địa chất và loại kết cấu bến tường cừ. Hình 1. Các vết đứt gãy rộng 0,3m, sâu 0,5m - Hình 2. Bến cảng Kobe phần tường chắn bị hư hại Cảng Hakodate Hình 3. Ví trí dịch chuyển đường mép bến - Hình 4. Mặt cắt ngang cầu tàu số 1 Cảng Hakozaki sau động đất - Cảng Hakozaki Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 45 – 01/2016 65  CHÚC MỪNG NĂM MỚI 2016 1.2. Các chuyển vị và biến dạng của tường cừ sau ảnh hưởng của động đất Bến tường cừ gồm hàng cừ, thanh neo và bộ phận giữ neo. Tường cừ được chống đỡ ở phần trên bởi bộ phận giữ neo và phần dưới bởi chiều sâu chôn cừ đủ trong đất. Các dạng hư hỏng điển hình do động đất như hình 5. a. Bộ phận giữ neo b. Tường cừ và thanh neo c. Phần đất nền Hình 5. Các dạng chuyển vị và biến dạng của tường cừ sau động đất 1.3. Các đặc trưng để xác định tiêu chí hư hỏng Tính năng kháng chấn của bến tường cừ được xác định dựa vào khả năng phục vụ, và theo quan điểm hư hỏng của kết cấu về vấn đề các trạng thái ứng suất, chuyển vị. Trình tự để đạt tới trạng thái cực hạn với mức độ gia tăng tải trọng động đất được xác định thích hợp cho bến tường cừ. Nếu bộ phận giữ neo hư hỏng khó khôi phục hơn tường cừ, trình tự thích hợp như hình 6. Hình 6. Trình tự thích hợp cho sự chảy dẻo của bến tường cừ 2. Triết lý thiết kế, các phân tích tĩnh và động dùng đánh giá năng lực kháng chấn của kết cấu Phần này tham khảo [1], [2]. 3. Các phương pháp phân tích bến tường cừ chịu ảnh hưởng của tải trọng động đất - Phân tích đơn giản hoá: Phân tích đơn giản hoá cho kết cấu tường/đất dựa trên phương pháp cân bằng quy ước, đôi khi kết hợp với phân tích tĩnh của các dữ liệu trường hợp lịch sử. Các phương pháp trong các loại này thì thường được chấp nhận tiêu chuẩn, quy chuẩn thiết kế kháng chấn quy định của chúng [5]. Trong phân tích đơn giản hóa kết cấu tường/đất có thể được lý tưởng hóa như các khối đất cứng và khối kết cấu (hình 7). Phân tích khối cứng thì áp dụng điển hình cho kết cấu trọng lực, tường cừ và cừa vây ô, đập/mái dốc/tường chắn cho kết cấu kè sau bến móng cọc và đê chắn sóng. - Phân tích động đơn giản: Phân tích động đơn giản thì giống như phân tích tĩnh, lý tưởng hóa kết cấu bằng một khối cứng trượt (hình 8). Trong phân tích động đơn giản, chuyển vị của khối trượt được tính toán bằng cách lấy tích phân lịch sử thời gian gia tốc mà vượt quá giới hạn ngưỡng trượt trong một khoảng thời gian cho đến khi khối dừng trượt. Trong phân tích tinh xảo hơn, điều kiện kết cấu và điều kiện địa chất được lý tưởng hóa thông qua một loạt tham số được nghiên cứu dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn phi tuyến (FEM)/FDM phân tích hệ kết cấu-đất và kết quả áp dụng như là sơ đồ tĩnh cho việc dùng tính trong toán gần đúng các chuyển vị. Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 45 – 01/2016 66  CHÚC MỪNG NĂM MỚI 2016 - Phân tích động: Phân tích động dựa trên tương tác kết cấu-nền đất, thường dùng phương pháp FEM hoặc FDM (hình 9). Trong loại phân tích này, ảnh hưởng của các chuyển động động đất được đặc trưng bởi một loạt hàm lịch sử thời gian của chuyển động động đất làm cơ sở của miền phân tích đã chọn cho hệ kết cấu - đất. Kết cấu được lí tưởng hóa hoặc tuyến tính hoặc phi tuyến, phụ thuộc vào mức chuyển động động đất liên quan đến giới hạn đàn hồi của kết cấu. Nền đất được lí tưởng hóa hoặc tuyến tính tương đương hoặc mô hình ứng suất có hiệu, phụ thuộc v ...