Làm thế nào để xác định áp lực đất bên trong một cofferdam hai bức tường?


11

Thiết kế của tường chắn thường liên quan đến việc xác định áp lực đất bên bằng lý thuyết Rankine hoặc lý thuyết Coulomb. Cả hai lý thuyết đều liên quan đến việc huy động lực kháng cắt của một nêm đất hình tam giác kéo dài trong một khoảng cách đáng kể so với chân tường.

Trong trường hợp của một cofferdam hai bức tường, chẳng hạn như cái trong hình bên dưới, khoảng cách ngắn giữa hai bức tường sẽ ngăn không cho cái nêm thất bại đó kéo dài xuống tận đáy. Trong trường hợp nào, làm thế nào để đi đến việc xác định áp lực đất từ ​​vật liệu lấp cát ở giữa hai bức tường?

cofferdam hai bức tường


Một cofferdam là một cấu trúc phức tạp hơn nhiều so với tường chắn. Độ cứng của các bức tường bên trong và bên ngoài bằng thép, và các tính chất của chiếc giường mà chúng được điều khiển, đóng một vai trò quan trọng. Vật liệu độn giữa các bức tường cung cấp một lượng khớp nối cơ học nhất định giữa chúng dựa trên đặc tính cắt và dòng chảy của nó. Tất cả những điều này được thực hiện cùng nhau trở thành một vấn đề giá trị biên khá phức tạp. Nhưng cuối cùng, vật liệu được "giữ lại" là nước!
Dave Tweed

Câu trả lời:


6

Từ những gì tôi đọc được, bạn đang nhìn vào áp lực cát giữa tấm chồng chất lên chúng. Trong trường hợp này, tôi thấy hai khả năng: (1) phân tích log-xoắn ốc hoặc (2) phân tích đàn hồi của Boussinesq .

Nhật ký phân tích xoắn ốc

Phân tích xoắn ốc log cho rằng áp lực đất được huy động bởi một khối đất theo hình dạng của đường cong xoắn ốc log. Điều này thường được sử dụng cho đào rãnh giằng, và đường cong của khối phải giao nhau trên bề mặt vuông góc. Phân tích là không xác định, do đó nên sử dụng phương pháp đồ họa thử nghiệm và lỗi (tỷ lệ), nhưng chúng tôi đã tìm ra một thuật toán dựa trên máy tính thực hiện quá trình thử nghiệm và xử lý lỗi này.

Trong trường hợp này, trong phân tích thử nghiệm và lỗi của bạn, bạn có thể xem xét rằng đường cong phải bị buộc phải xảy ra trong giới hạn hình học của khoảng cách giữa các bức tường chất đống. Vì vậy, nó có thể đại diện cho một điều kiện thực tế.

Nhật ký xoắn ốc được đề xuất là áp dụng cho tất cả các vấn đề giữ đất thụ động. Tôi nghĩ giả định này sẽ được áp dụng cho tình huống của bạn, nhưng đây là điều cần được xác minh.

Lý thuyết đàn hồi Boussinesq

Lý thuyết Boussinesq có thể được sử dụng để xem xét các vấn đề áp lực bên (và dọc) trong đó biến dạng không xảy ra. Trong trường hợp của bạn biến dạng có thể sẽ xảy ra, nhưng giả sử rằng nó không thể tạo ra ứng suất / áp suất cao hơn dự kiến ​​(không có sự thư giãn theo lý thuyết), vì vậy nó sẽ là một kết quả bảo thủ.

Ngoài ra, có giả định về một nửa không gian đàn hồi trong lý thuyết Boussinesq. Vì hệ thống của bạn bị hạn chế bởi áp suất thủy tĩnh, nó có thể được coi là hoạt động như một nửa không gian đàn hồi. Nhưng nhiều thông tin sẽ được yêu cầu.

Những ý kiến ​​khác

Một nguồn thông tin rất tốt, toàn diện, nhưng ngày tháng là Cẩm nang Thiết kế Cọc thép (1984) . Tuy nhiên, bao gồm các cofferdam di động và phân tích áp lực, và một bản sao có thể được xem tại scribd.com tại đây .


Trong ảnh cung cấp, không có nghi ngờ gì sẽ là giao thông xây dựng đi dọc theo khu vực giữa các cọc. Tôi đã sử dụng Boussinesq (như đã sửa đổi) đặc biệt cho mục đích này cho các dự án trước đó, để đảm bảo rằng cấu trúc có thể chịu được các tải trọng này. Đây là một vấn đề rất quan trọng khác cần nghiên cứu - nó sẽ yêu cầu phân tích các thiết bị cụ thể, mẫu theo dõi và tải trọng - về cơ bản là dữ liệu của nhà sản xuất thiết bị. Phân tích của bạn cũng nên được phối hợp chặt chẽ với chương trình xây dựng, để bao gồm số lượng và cấu hình có thể của thiết bị sẽ được sử dụng. Không phải là một nhiệm vụ dễ dàng.


Sơ đồ phân tích đề xuất

Trong hình dưới đây, cách tiếp cận được đề xuất được hiển thị. Tất nhiên tất cả các điều kiện không được biết đến, ví dụ như vị trí của đáy biển / sông, điều kiện thủy tĩnh giữa các phần tử giữ cọc được xếp chồng lên nhau, v.v.

kết hợp boussinnesq và xoắn ốc đăng nhập

Tải trọng xây dựng ở đầu phần có thể được mô hình hóa bằng cách sử dụng các mẫu / dấu chân theo dõi và tải trọng liên quan. Lý thuyết Boussinesq được sử dụng để tính toán các ứng suất bên tại cấu trúc giữ lại như được minh họa bởi các phong bì ứng suất màu vàng và màu xanh lá cây, và chúng có thể được đặt chồng lên nhau để phù hợp với bất kỳ cấu hình tải bề mặt nào mong muốn.

Tuy nhiên, phân tích xoắn ốc log là một quá trình lặp lại, trong đó gốc của đường cong, tại điểm O phải được nhiễu loạn sao cho đường cong luôn giao nhau với điểm A ở góc phải và cũng giao với điểm C ở đáy đào. Sản lượng này một loạt các phong bì đất trong vòng ABC rằng đạt được một giá trị tối đa được minh họa bằng các đường cong và các điểm trên điểm A .

Lưu ý rằng điều này xem xét một bề mặt thất bại cong. Giả định về điều kiện thụ động rất khó đánh giá, nhưng gần các góc của cofferdam, hiệu ứng hộp phải cung cấp đủ độ cứng. Về phía trung tâm của các mặt của hộp giả định này cần kiểm tra thêm.

Cách truyền thống để thực hiện phân tích xoắn ốc log là đồ họa. Đó là xây dựng một bản mẫu log xoắn ốc quy mô theo một bản vẽ quy mô và chuyển nó xung quanh bản vẽ dưới sự ràng buộc của các điểm AC . Diện tích của ABC được tính cho mỗi thử nghiệm cho đến khi đạt được mức tối đa rõ ràng. Tuy nhiên, chúng tôi đã phát triển một thuật toán sẽ thực hiện tính toán này, do đó không cần phân tích đồ họa.

Tùy thuộc vào hình học của bạn, bạn có thể không gặp phải một tối đa, thay vào đó bạn có thể bị giới hạn bởi điểm D . Trong trường hợp này, phong bì được xác định bởi DBC sẽ là giá trị quan tâm.

Một trong những khía cạnh khó khăn nhất của phân tích như vậy sẽ là thiết lập điều kiện cơ sở tồi tệ nhất . Cần xem xét cẩn thận để xác định sự kiện nào có thể trùng khớp, về cấu hình thiết bị, biến động mực nước và các vấn đề khác, chẳng hạn như rủi ro khử nước tiềm ẩn. Một cách tiếp cận dựa trên rủi ro có thể được khuyến nghị, bảo đảm nhiều hơn yếu tố truyền thống của các phương pháp an toàn.


Thay vì tổng quan, sẽ hữu ích nếu bạn có thể cung cấp một ví dụ đơn giản về cách áp suất đất có thể được tính dựa trên một trong những phương pháp bạn đã đề xuất. Bạn cũng có thể chỉ cho tôi các trang có liên quan để tính áp lực đất trong một cofferdam có tường đôi trong Hướng dẫn thiết kế cọc thép không? Cảm ơn.
Câu hỏi tràn

@QuestionOverflow Hướng dẫn sử dụng thép của Hoa Kỳ rất hữu ích để xác định các nguyên tắc đằng sau các phương pháp tính toán áp lực bên được sử dụng phổ biến hơn khi áp dụng cho cọc ván. Tôi bao gồm điều này trong trường hợp có một mối quan tâm cụ thể về các vấn đề cấu trúc đất (biến dạng). Sử dụng các phương pháp đàn hồi như đề xuất bỏ qua tương tác cấu trúc đất và do đó không có sự thư giãn, áp lực dự đoán sẽ cao hơn - điều này là tự nhiên bảo thủ.
AsymLabs

@QuestionOverflow Tôi không biết một mã hoặc quy trình cụ thể sẽ giải quyết chính xác vấn đề này. Log xoắn ốc có thể được áp dụng bởi vì phong bì thất bại có thể được coi là một thực tế, vì mặt phẳng thất bại của cát giữa hai bức tường sẽ bị hạn chế bởi hình học. Boussinesq hữu ích trên mọi vật liệu đàn hồi và các phương trình / đầu vào có thể được sửa đổi cho các vấn đề cụ thể để phù hợp với các vấn đề liên quan đến các giả định cơ bản. Một kỹ thuật khác có thể là mô hình hóa hệ thống bằng FEM, nhưng kết quả dự đoán có thể không tốt hơn các phương pháp được đề xuất,
AsymLabs
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.