Phân tích ứng xử của bến thùng chìm trong quá trình động đất có xem xét hiện tượng hóa lỏng: ví dụ công trình tại Quảng Ninh, Việt Nam
Email:
nadan@utc.edu.vn
Từ khóa:
Bến thùng chìm, động đất, hóa lỏng, Plaxis, phần tử hữu hạn, Bến thùng chìm, động đất, hóa lỏng, Plaxis, phần tử hữu hạn
Tóm tắt
Bến thùng chìm sử dụng phổ biến tại các cảng, nó phù hợp cho những khu vực địa chất đất tốt hoặc nền đá. Thực tế cho thấy khi động đất xảy ra kết cấu này thường có xu hướng bị nghiêng lệch và nền đất lấp phía sau bến có thể xảy ra hóa lỏng. Do đó, việc nghiên cứu phân tích để dự báo các vấn đề có thể xảy ra với bến thùng chìm để phục vụ cho tính toán thiết kế các công trình là rất quan trọng. Nghiên cứu này sử dụng phần mềm Plaxis 2D trên cơ sở phương pháp phần tử hữu hạn để xem xét ứng xử của bến trong quá trình xảy ra động đất cũng như dự báo khả năng xảy ra hóa lỏng đối với đất lấp sau bến. Bài báo đã tâp trung xem xét biến dạng, chuyển vị của kết cấu thùng chìm và đất sau bến đồng thời đánh giá khả năng hóa lỏng của đất thông qua sự biến đổi của áp lực nước lỗ rỗng trong quá trình động đất. Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng, dưới tác dụng của lực động đất, kết cấu thùng chìm bị chuyển vị theo cả phương đứng, phương ngang và bị xoay về phía trước bến. Gia tốc phản ứng của trận động đất tăng dần từ đá gốc lên đến mặt bến. Khu vực đất lấp gần bến áp lực nước lỗ rỗng có tăng nhẹ, ở xa phía sau bến áp lực nước lỗ rỗng tăng mạnh hơn tiệm cận đến giá trị có thể xảy ra hóa lỏng của đấtTài liệu tham khảo
[1]. H. Inagaki, S. Iai, T. Sugano, H. Yamazaki, T. Inatomi, Performance of caisson type quay walls at Kobe Port, Soils Found, 36 (1996) 119–136. https://doi.org/10.3208/sandf.36.special_119
[2]. I. Towhata, A. Ghalandarazadeh, K.P. Sundarraj, W.V. Monge, Dynamic failures of subsoil observed in waterfront areas, Soils Found., (1996) 149–160
[3]. P. Dakoulas, G. Gazetas, Insight into seismic earth and water pressures against caisson quay walls, Geotechnique, 58 (2008) 95–111. https://doi.org/10.1680/geot.2008.58.2.95
[4]. S. Iai, K. Ichii, H. Liu, T. Morita, Effecive stress analyses of port structures, Soils Found., 38 (1998) 97–114
[5]. V. Galavi, A. Petalas, R.B.J. Brinkgreve, Finite Element Modelling of Seismic Liquefaction in Soils, Geotech. Eng., 44 (2013) 55–64
[6]. A. Arablouei, A.R.M. Gharabaghi, A. Ghalandarzadeh, K. Abedi, I. Ishibashi, Effects of seawater-structure-soil interaction on seismic performance of caisson-type quay wall, Comput. Struct., 89 (2011) 2439–2459. https://doi.org/10.1016/j.compstruc.2011.06.005
[7]. M.G. Lee, J.G. Ha, S. Manandhar, H.J. Park, D.S. Kim, Evaluation of performance-based seismic coefficient for gravity-type quay wall via centrifuge tests, Soil Dyn. Earthq. Eng., 123 (2019) 292–303. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2019.05.011
[8]. Y.S. Kim, A.D. Nguyen, G.O. Kang, Seismic behavior of caisson - type gravity quay wall renovated by rubble mound grouting and deepening, Geomech. Eng., 27 (2021) 447–463. https://doi.org/10.12989/gae.2021.27.5.447
[9]. A.D. Nguyen, Y.S. Kim, Earthquake Resistance of Caisson-Type Quay Wall Renovated by Grouting and Deepening: Geo-Centrifuge Test, in: Proc. 4th Int. Conf. Sustain. Civ. Eng., Hanoi, Vietnam, 2022, pp. 463–471
[10]. T.B.D. Nguyễn, Phân tích tĩnh và động cho kết cấu bến cầu tàu chịu ảnh hưởng động đất, Tạp Chí Khoa Học Công Nghệ Hàng Hải, 27 (2011) 74–78
[11]. T.T. Nguyễn, Thiết kế kháng chấn động đất theo tính năng cho kết cấu công trình cảng, Tạp Chí Khoa Học Công Nghệ Hàng Hải, 44 (2015) 2–6
[12]. T.T. Nguyễn, Phân tích sự làm việc kháng chấn của kết cấu bến bệ cọc lai ghép trọng lực, Tạp Chí Khoa Học Công Nghệ Xây Dựng, 2 (2017) 13–19
[13]. A.D. Nguyễn, V.T. Nguyễn, Mô hình số đánh giá phản ứng của kết cấu bến tường cừ dưới tác dụng của tải trọng động đất theo phương pháp lịch sử thời gian, Tạp Chí Khoa Học Công Nghệ Xây Dựng, 4 (2022) 49–55
[14]. A. Athanasopoulos -Zekkos, V.S. Vlachakis, G.A. Athanasopoulos, Phasing issues in the seismic response of yielding, gravity-type earth retaining walls - Overview and results from a FEM study, Soil Dyn. Earthq. Eng., 55 (2013) 59–70. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2013.08.004
[15]. J. Lysmer, R.L. Kuhlemeyer, Finite Dynamic Model For Infinite Media, J. Eng. Mech. Div., 96 (1969) 859–876.
[16]. Bentley, Plaxis V21 manuals, 2021.
[17]. H. Puebla, M. Byrne, P. Phillips, Analysis of canlex liquefaction embankments prototype and centrifuce models, Can. Geotech. J., 34 (1997) 641–657.
[18]. R.B.J. Brinkgreve, E. Engin, H.K. Engin, Validation of Empirical Formulas to Derive Model Parameters for Sands, in: 7th Eur. Conf. Numer. Methods Geotech. Eng. (NUMGE ), At Trondheim, Norway, 2010, pp. 137–147.
[19]. I.M. Idriss, R.W. Boulanger, Soil liquefaction during earthquakes, Oakland, CA, 2008.
[20]. P. Dakoulas, P. Vazouras, P. Kallioglou, G. Gazetas, Effective-stress seismic analysis of a gravity multi-block quay wall, Soil Dyn. Earthq. Eng., 115 (2018) 378–393. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2018.08.032
[21]. N. Gerolymos, P. Tasiopoulou, G. Gazetas, Seismic Performance of Block-Type Gravity Quay-Wall : Numerical Modeling Versus Centrifuge Experiment, in: Earthq. Risk Eng. Towar. a Resilient World, Cambridge UK, 2015.
[22]. Bộ Xây dựng, TCVN 9386:2012 Thiết kế công trình chịu động đất, 2012.
[23]. Pacific Earthquake Engineering Research Center, PEER ground motion data base, https://ngawest2.berkeley.edu/site
[24]. K. Lilhanadn, S. Tseng, Generation of synthetic time histories compatible with multiple-damping design response spectra, in: Trans. 9th Int. Conf. Struct. Mech. React. Technol., Lausanne, 1987, pp. 105–110
[25]. K. Lilhanadn, S. Tseng, Development and application of realistic earthquake time histiories compatible with multiple-damping design spectra, in: Proc. 9th World Conf. Earthq. Eng., Tokyo Japan, 1988, pp. 819–824
[26]. J. Hancock, J. Watson-Lamprey, N.A. Abrahamson, J.J. Bommer, A. Markatis, E.M.M.A. McCoy, R. Mendis, An improved method of matching response spectra of recorded earthquake ground motion using wavelets, J. Earthq. Eng., 10 (2006) 67–89. https://doi.org/10.1080/13632460609350629
[2]. I. Towhata, A. Ghalandarazadeh, K.P. Sundarraj, W.V. Monge, Dynamic failures of subsoil observed in waterfront areas, Soils Found., (1996) 149–160
[3]. P. Dakoulas, G. Gazetas, Insight into seismic earth and water pressures against caisson quay walls, Geotechnique, 58 (2008) 95–111. https://doi.org/10.1680/geot.2008.58.2.95
[4]. S. Iai, K. Ichii, H. Liu, T. Morita, Effecive stress analyses of port structures, Soils Found., 38 (1998) 97–114
[5]. V. Galavi, A. Petalas, R.B.J. Brinkgreve, Finite Element Modelling of Seismic Liquefaction in Soils, Geotech. Eng., 44 (2013) 55–64
[6]. A. Arablouei, A.R.M. Gharabaghi, A. Ghalandarzadeh, K. Abedi, I. Ishibashi, Effects of seawater-structure-soil interaction on seismic performance of caisson-type quay wall, Comput. Struct., 89 (2011) 2439–2459. https://doi.org/10.1016/j.compstruc.2011.06.005
[7]. M.G. Lee, J.G. Ha, S. Manandhar, H.J. Park, D.S. Kim, Evaluation of performance-based seismic coefficient for gravity-type quay wall via centrifuge tests, Soil Dyn. Earthq. Eng., 123 (2019) 292–303. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2019.05.011
[8]. Y.S. Kim, A.D. Nguyen, G.O. Kang, Seismic behavior of caisson - type gravity quay wall renovated by rubble mound grouting and deepening, Geomech. Eng., 27 (2021) 447–463. https://doi.org/10.12989/gae.2021.27.5.447
[9]. A.D. Nguyen, Y.S. Kim, Earthquake Resistance of Caisson-Type Quay Wall Renovated by Grouting and Deepening: Geo-Centrifuge Test, in: Proc. 4th Int. Conf. Sustain. Civ. Eng., Hanoi, Vietnam, 2022, pp. 463–471
[10]. T.B.D. Nguyễn, Phân tích tĩnh và động cho kết cấu bến cầu tàu chịu ảnh hưởng động đất, Tạp Chí Khoa Học Công Nghệ Hàng Hải, 27 (2011) 74–78
[11]. T.T. Nguyễn, Thiết kế kháng chấn động đất theo tính năng cho kết cấu công trình cảng, Tạp Chí Khoa Học Công Nghệ Hàng Hải, 44 (2015) 2–6
[12]. T.T. Nguyễn, Phân tích sự làm việc kháng chấn của kết cấu bến bệ cọc lai ghép trọng lực, Tạp Chí Khoa Học Công Nghệ Xây Dựng, 2 (2017) 13–19
[13]. A.D. Nguyễn, V.T. Nguyễn, Mô hình số đánh giá phản ứng của kết cấu bến tường cừ dưới tác dụng của tải trọng động đất theo phương pháp lịch sử thời gian, Tạp Chí Khoa Học Công Nghệ Xây Dựng, 4 (2022) 49–55
[14]. A. Athanasopoulos -Zekkos, V.S. Vlachakis, G.A. Athanasopoulos, Phasing issues in the seismic response of yielding, gravity-type earth retaining walls - Overview and results from a FEM study, Soil Dyn. Earthq. Eng., 55 (2013) 59–70. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2013.08.004
[15]. J. Lysmer, R.L. Kuhlemeyer, Finite Dynamic Model For Infinite Media, J. Eng. Mech. Div., 96 (1969) 859–876.
[16]. Bentley, Plaxis V21 manuals, 2021.
[17]. H. Puebla, M. Byrne, P. Phillips, Analysis of canlex liquefaction embankments prototype and centrifuce models, Can. Geotech. J., 34 (1997) 641–657.
[18]. R.B.J. Brinkgreve, E. Engin, H.K. Engin, Validation of Empirical Formulas to Derive Model Parameters for Sands, in: 7th Eur. Conf. Numer. Methods Geotech. Eng. (NUMGE ), At Trondheim, Norway, 2010, pp. 137–147.
[19]. I.M. Idriss, R.W. Boulanger, Soil liquefaction during earthquakes, Oakland, CA, 2008.
[20]. P. Dakoulas, P. Vazouras, P. Kallioglou, G. Gazetas, Effective-stress seismic analysis of a gravity multi-block quay wall, Soil Dyn. Earthq. Eng., 115 (2018) 378–393. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2018.08.032
[21]. N. Gerolymos, P. Tasiopoulou, G. Gazetas, Seismic Performance of Block-Type Gravity Quay-Wall : Numerical Modeling Versus Centrifuge Experiment, in: Earthq. Risk Eng. Towar. a Resilient World, Cambridge UK, 2015.
[22]. Bộ Xây dựng, TCVN 9386:2012 Thiết kế công trình chịu động đất, 2012.
[23]. Pacific Earthquake Engineering Research Center, PEER ground motion data base, https://ngawest2.berkeley.edu/site
[24]. K. Lilhanadn, S. Tseng, Generation of synthetic time histories compatible with multiple-damping design response spectra, in: Trans. 9th Int. Conf. Struct. Mech. React. Technol., Lausanne, 1987, pp. 105–110
[25]. K. Lilhanadn, S. Tseng, Development and application of realistic earthquake time histiories compatible with multiple-damping design spectra, in: Proc. 9th World Conf. Earthq. Eng., Tokyo Japan, 1988, pp. 819–824
[26]. J. Hancock, J. Watson-Lamprey, N.A. Abrahamson, J.J. Bommer, A. Markatis, E.M.M.A. McCoy, R. Mendis, An improved method of matching response spectra of recorded earthquake ground motion using wavelets, J. Earthq. Eng., 10 (2006) 67–89. https://doi.org/10.1080/13632460609350629
Tải xuống
Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
16/03/2025
Nhận bài sửa
10/05/2025
Chấp nhận đăng
10/06/2025
Xuất bản
15/06/2025
Chuyên mục
Công trình khoa học
Kiểu trích dẫn
Nguyễn Anh, D., & Nguyễn Viết, T. (1749920400). Phân tích ứng xử của bến thùng chìm trong quá trình động đất có xem xét hiện tượng hóa lỏng: ví dụ công trình tại Quảng Ninh, Việt Nam. Tạp Chí Khoa Học Giao Thông Vận Tải, 76(5), 713-726. https://doi.org/10.47869/tcsj.76.5.6
Số lần xem tóm tắt
62
Số lần xem bài báo
12
