Báo cáo khoa học: TÍNH KẾT CẤU VỎ HẦM VỚI MÔ HÌNH LIÊN KẾT DỊ HƯỚNG

Tóm tắt: Cho đến nay, khi phân tích ứng xử của vỏ hầm, chúng ta thường mô hình hoá liên kết giữa vỏ hầm và nền bởi các lò xo đàn hồi đẳng hướng theo hai chiều (ứng xử của lò xo theo chiều kéo và chiều nén như nhau). Tuy nhiên, khi vỏ hầm bị biến dạng, áp lực pháp tuyến và lực ma sát của nền tác dụng lên vỏ hầm là rất phức tạp. Ứng xử của liên kết giữa vỏ hầm và nền là phi tuyến. Trên những vùng vỏ hầm không tiếp xúc với nền,...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo khoa học: "TÍNH KẾT CẤU VỎ HẦM VỚI MÔ HÌNH LIÊN KẾT DỊ HƯỚNG" TÍNH KẾT CẤU VỎ HẦM VỚI MÔ HÌNH LIÊN KẾT DỊ HƯỚNG TS. LƯƠNG XUÂN BÍNH ThS. ĐỖ XUÂN QUÝ Bộ môn Sức bền Vật liệu Khoa Công trình Trường Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Cho đến nay, khi phân tích ứng xử của vỏ hầm, chúng ta thường mô hình hoá liên kết giữa vỏ hầm và nền bởi các lò xo đàn hồi đẳng hướng theo hai chiều (ứng xử của lò xo theo chiều kéo và chiều nén như nhau). Tuy nhiên, khi vỏ hầm bị biến dạng, áp lực pháp tuyến và lực ma sát của nền tác dụng lên vỏ hầm là rất phức tạp. Ứng xử của liên kết giữa vỏ hầm và nền là phi tuyến. Trên những vùng vỏ hầm không tiếp xúc với nền, liên kết giữa vỏ hầm và nền không làm việc. Ngoài ra chuyển vị theo phương bán kính của vỏ hầm cũng ảnh hưởng đền lực ma sát trên mặt bên vỏ. Do đó, việc mô hình hoá liên kết giữa vỏ hầm và nền bởi các liên kết đàn hồi đẳng hướng theo hai chiều là không thoả đáng. Trong bài báo này, các tác giả đề xuất mô hình liên kết dị hướng (ứng xử của liên kết là phi tuyến) cho cả áp lực pháp tuyến và lực ma sát giữa vỏ hầm và nền, đồng thời có xét đến ảnh hưởng giữa chuyển vị theo phương bán kính của vỏ hầm đến lực ma sát, từ đó xây dựng thuật toán và chương trình tính vỏ hầm trên máy tính bằng phương pháp phần tử hữu hạn (PP PTHH). Summary: Up to now, when analyzing the response of the tunnels shell, we usually modelize the interaction between the shell and soil media with elastic springs, of which the response in both compression and tension directions are the same. However, when the shell is deformed, the normal pressure and the friction of soil media acting on the surface of shell areCT 2 quite complicated. The shell-soil interaction is non-linear. On the region, where the shell does not contact the soil media, the shell-soil connection is not effective. Besides, the radial displacement also affects the lateral friction. Therefore, modeling the interaction between the shell and soil as isotropic springs is not adequate. In this paper, the authors would like to propose anisotropic interaction (shell-soil response is non-linear) for both normal pressure and friction between soil and shell, at the same time, take the effect of radial displacement on the friction into account. Then, the algorithsm and computer program are built to analyze the tunnels shell with the finite element method. 1. Đặt vấn đề Trong bài báo này, liên kết dị hướng được hiểu là liên kết có phản lực liên kết thay đổi theo chiều cũng như độ lớn của chuyển vị của điểm liên kết. Hình 1 mô tả sự làm việc của vỏ hầm trong nền đất. Thay thế tương tác của vỏ hầm và nền bằng hệ thống các liên kết dị hướng (hình 1a). Áp lực nền được mô tả là các liên kết vuông góc với vỏ hầm. Lực ma sát là các liên kết tiếp tuyến v ới v ỏ . Áp lực của nền vào vỏ (kí hiệu N) có quan hệ với chuyển vị của nền theo phương vuông góc với vỏ (theo phương hướng tâm). Khi vỏ chuyển dịch ép nền thì quan hệ này là bậc nhất, độ dốc k+. Khi vỏ dịch chuyển theo phương ngược lại thì phản lực nền có thể bằng không nếu như vỏ hầm không có neo với nền, sẽ là quan hệ bậc nhất với chuyển vị, độ dốc k- nếu như vỏ có neo với nền (hình 1b). Áp lực pháp tuyến N = f(Δhướng tâm) – hàm phi tuyến. Lực ma sát trên bề mặt vỏ hầm (kí hiệu Fms) quan hệ với chuyển vị tiếp tuyến vỏ là đườnggẫy khúc (hình 1c). Khi chuyển vị tiếp tuyến là bé thì quan hệ này là bậc nhất. Khi chuyển vị đủlớn thì lực này không đổi. Lực ma sát Fms = g(Δtiếp tuyến) – hàm phi tuyến. Ngoài ra thì lực ma sát còn phụ thuộc vào áp lực theo phương pháp tuyến của vỏ. Như vậylực ma sát là một hàm phụ thuộc cả vào chuyển vị theo phương pháp tuyến và phương tiếptuyến của vỏ. N = f (Δ huongtam ) (1) Như vậy: Fms = f (Δ huongtam , Δ tieptuyen ) Nên phương trình cơ bản của bài toán trở thành phương trình phi tuyến. P R =5.2m O 300 100 TCT2 B A a) N Fms Nlon Nbé k+ Δhướng tâm a O ...