Ứng dụng mô hình xác suất Quadratic Response Surface để xác định mô đun đàn hồi của bê tông tường vây hố đào sâu dưới hình thức biến ngẫu nhiên từ số liệu đo đạc

Ứng dụng mô hình xác suất Quadratic Response Surface để xác định mô đun đàn hồi của bê tông tường vây hố đào sâu dưới hình thức biến ngẫu nhiên từ số liệu đo đạc

MỞ ĐẦU

1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

Hiện nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và công nghệ cho phép quan trắc ứng xử thực của kết cấu công trình dưới những tác động ngẫu nhiên từ bên ngoài, qua đó xác định những hiện tượng bất thường, làm cơ sở trong việc xử lý và thực hiện công tác bảo trì để nâng cao tuổi thọ công trình.

Phương pháp quan trắc sức khỏe của công trình, “The Structural Health Monitoring – SHM”, đã được ứng dụng trên thế giới từ vài chục năm trở lại đây, chủ yếu để quan trắc công trình ở giai đoạn thi công cũng như trong quá trình khai thác sử dụng. Tuy vậy, các số liệu đo đạc thu được, phản ánh chính xác và ngẫu nhiên ứng xử của công trình dưới tác động ngẫu nhiên từ bên ngoài, chưa được khai thác và sử dụng một cách có hiệu quả.

Trong thi công hố đào sâu, biện pháp sử dụng tường vây BTCT, thường là một bộ phận của công trình, làm kết cấu bảo vệ thành hố đào được ứng dụng khá phổ biến. Dưới tác động của tải trọng xung quanh hố đào, tường vây BTCT ở giai đoạn thi công có những chuyển vị và biến dạng đủ lớn, nếu không có các giải pháp chống đỡ hiệu quả sẽ gây nguy hiểm và mất an toàn cho các công trình lân cận cũng như công tác thi công phần ngầm dưới hố đào sâu. Người ta thường sử dụng các thiết bị quan trắc để theo dõi chuyển vị thực của tường vây trong quá trình thi công. Những chuyển vị và biến dạng của tường vây thường được dự đoán bởi các phần mềm phần tử hữu hạn ở giai đoạn thiết kế biện pháp thi công.

Các tham số đầu vào của tường vây BTCT (cường độ tính toán, mô đun đàn hồi,…) được đưa vào trong tính toán và được xem là đại lượng không đổi, giá trị này thường lấy theo cấp độ bền của bê tông. Thực tế, các đại lượng này thường có các giá trị khác nhau tùy thuộc vào cấp phối chuẩn, thành phần cốt liệu, chất lượng đổ bê tông,…, về bản chất, đại lượng này là một đại lượng ngẫu nhiên. Do đó, chuyển vị và biến dạng thực của tường vây BTCT, nhờ quan trắc thực tế, thường khác với ứng xử thu được từ mô phỏng bằng số tại thời điểm thiết kế.

Kết quả quan trắc chuyển vị của tường vây sẽ được sử dụng để xác định các tham số đầu vào của tường vây BTCT dưới hình thức biến ngẫu nhiên, thông qua một mô hình xác suất bằng phương pháp phân tích ngược, sẽ rất cần thiết cho thiết kế, thi công, bảo trì và đánh giá độ tin cậy của công trình trong quá trình thi công và khai thác sử dụng.

Vì vậy, đề tài “Ứng dụng mô hình xác suất Quadratic Response Surface để xác định mô đun đàn hồi của bê tông tường vây hố đào sâu dưới hình thức biến ngẫu nhiên từ số liệu đo đạc” được chọn làm nội dung nghiên cứu luận văn.

1. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Xác định mô đun đàn hồi thực của bê tông tường vây hố đào sâu dưới hình thức biến ngẫu nhiên từ số liệu đo đạc.

1. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

– Đối tượng nghiên cứu:

Mô đun đàn hồi của bê tông

– Phạm vi nghiên cứu:

Nghiên cứu được thực hiện đối với tường vây BTCT của công trình: Trụ sở Vietinbank Đà Nẵng với số liệu quan trắc tại công trình.

1. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

– Nghiên cứu lý thuyết: Thu thập và biên dịch các tài liệu về tường vây, mô hình xác suất Quadratic Response Surface, phương pháp phân tích ngược, xây dựng mô hình số của tường chắn bằng phương pháp phần tử hữu hạn.

– Kết hợp lý thuyết và số liệu thực nghiệm: Phân tích ngược bằng thuật toán tối ưu để xác định mô đun đàn hồi của bê tông tường vây hố đào sâu dưới hình thức biến ngẫu nhiên là dữ liệu đầu vào từ số liệu đo đạc.

1. BỐ CỤC ĐỀ TÀI

MỞ ĐẦU

Chương 1: Tổng quan về thi công tường chắn bê tông cốt thép và phương pháp quan trắc sức khỏe kết cấu (Structural Health Monitoring-SHM)

Chương 2: Định chuẩn mô hình Quadratic Response Surface để mô phỏng ứng xử số của tường vây BTCT hố đào sâu

Chương 3: Xác định mô đun đàn hồi của bê tông tường vây hố đào sâu dưới hình thức biến ngẫu nhiên từ số liệu đo đạc

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ THI CÔNG TƯỜNG VÂY BÊ TÔNG CỐT THÉP VÀ PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC SỨC KHỎE KẾT CẤU (STRUCTURAL HEALTH MONITORING-SHM)

GIỚI THIỆU VỀ TƯỜNG VÂY BÊ TÔNG CỐT THÉP (BTCT)

CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG TẦNG HẦM CÔNG TRÌNH

Phương pháp thi công từ dưới lên (Bottom-up)

Một số phương pháp bảo vệ vách hố đào truyền thống

Sử dụng tường tầng hầm làm tường chắn đất

• Một số giải pháp chống đỡ tường vây:
• Chống đỡ bằng hệ dầm thép hình
• Ổn định tường chắn bằng neo trong đất

Phương pháp thi công từ trên xuống (Top-down)

TỔNG QUAN VỀ SHM

NHỮNG NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG SHM

Khách sạn Vanda Đà Nẵng

Mục đích đo đạc để ngăn ngừa và sớm phát hiện các hiện tượng: lún, sụt, nghiêng xảy ra trong quá trình thi công phần thân, hoàn thiện và đánh giá độ ổn định của công trình theo thời gian.

Khu phức hợp khách sạn Đà Nẵng (Hilton)

Kết quả quan trắc được sử dụng giúp kiểm chứng kết quả tính toán trong thiết kế, kiểm soát các tác động của thi công, thúc đẩy hoặc trì hoãn tiến độ thi công xử lý nền nhằm không để xảy ra sự cố.

Công trình trụ sở Vietinbank Đà Nẵng

Công trình Vietinbank Đà Nẵng được xây dựng tại số 36 Trần Quốc Toản, Hải Châu, Đà Nẵng.

Số tầng: 27 tầng nổi và 2 tầng hầm.

Hình 1.15. Mặt bằng bố trí hệ thống quan trắc chuyển vị

Việc tiến hành quan trắc được thực hiện tùy theo tiến độ thi công với tần suất quan trắc khoảng 1÷2 ngày/lần và tùy vào việc lấy số liệu, bảo đảm quan trắc kiểm soát phục vụ cho việc hạ nước ngầm thi công phần ngầm. Từ các kết quả quan trắc sẽ tiến hành xử lý để điều chỉnh biện pháp thi công thích hợp. Nó cũng được sử dụng để so sánh với kết quả mô phỏng.

Tòa án thành phố Lyon, Cộng hòa Pháp

Kết quả quan trắc cho phép theo dõi chuyển vị đỉnh của tường vây để có các biện pháp thi công hợp lí và an toàn. Ngoài ra, việc đo đạc lực trong các thanh neo cũng cho phép hiểu biết và đánh giá một cách chính xác ứng xử thực của công trình, so sánh với các kết quả mô phỏng số nhằm điều chỉnh mô hình tính toán phù hợp với thực tế, thực hiện các biện pháp chống đỡ đảm bảo an toàn cho các quá trình thi công.

Bãi đỗ xe ngầm tại thành phố Nantes, Cộng hòa Pháp

Mục đích đo đạc để theo dõi ứng xử thực của tường vây hình tròn bằng cách đo biến dạng và chuyển vị cực đại đỉnh tường và so sánh với kết quả mô phỏng số trong thiết kế.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Trên đây đã giới thiệu tổng quan về tường chắn và các phương pháp thi công tường chắn. Đặc biệt, chương này cũng đã giới thiệu những công trình tiêu biểu ở trong và ngoài nước đã ứng dụng SHM trong quá trình thi công cũng như khai thác sử dụng công trình.

Có thể nhận thấy, hầu hết các kết quả thu được bởi SHM chủ yếu phục vụ cho giai đoạn thi công hay để bảo trì bảo dưỡng công trình. Một số ít kết quả quan trắc cũng được sử dụng để so sánh với các kết quả mô phỏng bởi phương pháp số nhằm cải tiến mô hình tính toán cho phù hợp với ứng xử thực của công trình.

CHƯƠNG 2

ĐỊNH CHUẨN MÔ HÌNH QUADRATIC RESPONSE SURFACE ĐỂ MÔ PHỎNG ỨNG XỬ SỐ CỦA TƯỜNG VÂY

BIỂU DIỄN NHỮNG HIỆN TƯỢNG VẬT LÝ BẰNG MÔ HÌNH XÁC SUẤT RESPONSE SURFACE META-MODELS

Mô hình vật lý của Response Surface (physical response)

Mô hình phân tích (analytical response)

Đa thức bậc hai tổng quát được biểu diễn như (2.1):

Trong đó: Y là ứng xử của hệ dưới tác động của các biến ngẫu nhiên đầu vào X, X={X₁, X₂,…, X_n}; a={a₀, a_i, a_ij, a_ii} là các hệ số được xác định bằng phép toán hồi quy dựa trên phương pháp bình phương nhỏ nhất.

Hình thức (2.1) gọi là Quadratic Response Surface (QRS).

Trường hợp vắng mặt một trong các hệ số a_i (a_i=0), ta có các hình thức khác nhau của (2.1):

– Hình thức tuyến tính (Linear) khi a_{ij, i≠j}=0; a_ii=0:

– Hình thức Linear with interactions) khi a_ii=0:

MÔ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN VÀ CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO CÔNG TRÌNH

Sơ lược biện pháp thi công phần ngầm công trình trụ sở Vietinbank Đà Nẵng

LIÊN HỆ:

SĐT+ZALO: 0935568275

F:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\LY LUAN VA PHUONG PHAP DẠY HOC VAT LY\XAY DUNG CONG TRINH DD&DN\NGUYEN QUOC TOAN