Ảnh hưởng của đất đắp đến ứng xử của vòm vùi bằng bê tông đúc sẵn dưới tác động của xe tải

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

1
lượt xem 0
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong nghiên cứu này, ứng xử của kết cấu vòm vùi trong đất bằng bê tông đúc sẵn dưới tác động của xe tải thiết kế đã được nghiên cứu, dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn. Một mô hình phần tử hữu hạn ba chiều của kết cấu vòm vùi bằng bê tông đúc sẵn dạng mô-đun đã được thiết lập tỉ mỉ có xét đến liên kết và tiếp xúc bề mặt của các phân đoạn vòm và tương tác giữa đất-kết cấu bê tông.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Ảnh hưởng của đất đắp đến ứng xử của vòm vùi bằng bê tông đúc sẵn dưới tác động của xe tải

BÀI BÁO KHOA HỌC ẢNH HƯỞNG CỦA ĐẤT ĐẮP ĐẾN ỨNG XỬ CỦA VÒM VÙI BẰNG BÊ TÔNG ĐÚC SẴN DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA XE TẢI Nguyễn Văn Toản1, Lê Bá Khánh2 Tóm tắt: Trong nghiên cứu này, ứng xử của kết cấu vòm vùi trong đất bằng bê tông đúc sẵn dưới tác động của xe tải thiết kế đã được nghiên cứu, dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn. Một mô hình phần tử hữu hạn ba chiều của kết cấu vòm vùi bằng bê tông đúc sẵn dạng mô-đun đã được thiết lập tỉ mỉ có xét đến liên kết và tiếp xúc bề mặt của các phân đoạn vòm và tương tác giữa đất-kết cấu bê tông. Ứng xử của kết cấu vòm đã được xem xét và so sánh đến sự ảnh hưởng loại kết cấu áo đường, số làn xe, và khoảng cách trục xe. Những phát hiện chính chỉ ra rằng ứng xử của kết cấu vòm là khác nhau phụ thuộc nhiều vào sự bố trí xe tải thiết kế và độ cứng kết cấu áo đường khác nhau mà ít phụ thuộc vào hiệu ứng của tải trọng xe trên nhiều làn xe. Bên cạnh đó, phạm vi lan truyền áp lực dưới bánh xe không chỉ phụ thuộc vào độ lớn của tải trọng trục xe, mà còn phụ thuộc vào độ cứng của kết cấu áo đường. Kết cấu áo đường bê tông xi măng (BTXM) cho phép phân tán áp lực bánh xe lên đất đắp được tốt hơn so với kết cấu áo đường bê tông nhựa (BTN). Do đó, mức độ gia tăng chuyển vị vòm với mặt đường BTN là cao hơn so với mặt đường BTXM. Từ khoá: Kết cấu vòm vùi, tiếp xúc bề mặt, tương tác đất-kết cấu, phương pháp phần tử hữu hạn, tải trọng xe, kết cấu áo đường. 1. GIỚI THIỆU CHUNG * ứng xử của kết cấu vòm vùi dưới hoạt tải phương Cầu vòm ngầm mô-đun (modular underground tiện giao thông khai thác phía trên, mà tập trung arch bridges) hay cầu vòm vùi bằng bê tông đúc đánh giá kết cấu cống hộp (Orton Sarah et al., sẵn (buried precast arch bridges) và cống vùi bằng 2015; Seo et al., 2017). Ngoài ra, số ít nhà nghiên bê tông đúc sẵn (buried precast arch culverts) là cứu đã phần nào đánh giá và chứng minh sự phân những dạng điển hình của kết cấu vòm vùi bằng tán của tải trọng xe trên nền đắp lên cống hộp bê tông đúc sẵn (buried precast arch structures, bằng nghiên cứu thực nghiệm và mô phỏng số, BPAS) (Nguyen et al., 2021). Từ những ưu điểm như là các giải pháp tiếp cận phân tích phổ biến về kỹ thuật, BPAS đã và đang có xu hướng được (Orton Sarah et al., 2015; Seo et al., 2017). Bằng ứng dụng rộng rãi và đa dạng cho nhiều mục đích nghiên cứu thực nghiệm hiện trường, Orton nnk. xây dựng khác nhau. Có thể được kể đến như: hạ (Orton Sarah et al., 2015) đã xem xét thử nghiệm tầng dành cho xe cộ, máy bay và người đi bộ; để hiện trường 10 cống hộp bê tông cốt thép hiện có tạo cảnh quan thiên nhiên; thoát nước, phục vụ kết với độ sâu đắp từ 0,76 m đến 4,1 m. Ảnh hưởng nối giao thông dân sinh, thoát nước và mục đích của hoạt tải lên kết cấu cống hộp có xu hướng quốc phòng, an ninh. giảm khi gia tăng bề dày lớp đất đắp phía trên; Việc nghiên cứu đánh giá kết cấu vòm vùi bê thêm vào đó, tiêu chuẩn AASHTO LRFD 2012 tông đúc sẵn bởi tác động của động đất đã được bảo thủ trong việc dự đoán biến dạng/chuyển vị so quan tâm đáng kể (Nguyen et al., 2022). Tuy với dữ liệu thực địa đối với bề dày đắp dưới 2,4 m nhiên, số lượng ít các nghiên cứu quan tâm đến (Orton Sarah et al., 2015). Với cống hộp, bề dày lớp vật liệu phủ và chiều 1 Bộ môn Kỹ thuật Công trình, Phân hiệu Trường Đại học dài bản chuyển tiếp bê tông cốt thép ảnh hưởng Thủy lợi đến ứng xử của mặt đường (Seo et al., 2017). Việc 2 Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Đại học Bách khoa TP. Hồ Chí Minh kể đến độ cứng của mặt đường có thể làm tăng KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 86 (12/2023) 17
mức ảnh hưởng tải trọng cho cả mặt đường nhựa kết cấu vòm được lắp ghép từ hai loại đơn nguyên có độ dày trung bình và mặt đường bê tông, cho có bề rộng bằng 1,25 m và 0,625 m. Phần kết cấu cả cống hộp có xe chạy trực tiếp lên bản nắp cống móng được đặt lên lớp đất nền á sét dày 6 m nằm và cống hộp có bề dày lớp phủ nhỏ (Seo et al., trên nền đá gốc. Đất đắp vòm bằng á cát có tổng 2017). Mặc dù vậy, các nghiên cứu này (Seo et chiều cao đắp là 7 m trực tiếp lên vòm. Giả thiết al., 2017) vẫn tồn tại một số điểm hạn chế như sử bề dày phần kết cấu áo đường của đường xe chạy dụng mô hình giản lược hai chiều, kể đến như mô trên là 0,5 m. Do đó, tổng bề dày các tầng phủ lên hình đàn hồi tuyến tính cho vật liệu (linear- kết cấu vòm tại đỉnh vòm là 2,25 m; nếu không kể elastic behavior) và không xem xét đến diện tích đến bề dày phần kết cấu áo đường là 1,75 m. vệt bánh xe với tải trọng trục xe. Việc đánh giá 2.2. Mô hình vật liệu tối ưu hóa hiệu suất kết cấu của đường cống vùi Bê tông sử dụng cho BPAS được mô hình hóa bê tông cốt thép chôn trong đất kém dính cũng đã trong ABAQUS. Việc xem xét tính phi tuyến của được quan tâm bằng phân tích tham số trong mô bê tông bằng cách sử dụng mô hình phá hoại dẻo hình phần tử hữu hạn (Alshboul et al., 2022). (concrete damaged plasticity model) để đánh giá Tuy nhiên, nghiên cứu này chỉ đánh giá với dạng về phá hoại của kết cấu vòm là cần thiết. Mô hình cống tròn, đường kính bé (dưới 1,5 m) và không này có thể mô phỏng phá hoại nứt của kết cấu bê xét đến ảnh hưởng của tải trọng xe. Các nghiên tông. Bê tông mác M40 (có cường độ chịu nén và cứu về dạng cống vòm, cống có kết cấu mô-đun chịu kéo lần lượt là f’c = 40 Mpa và ft = 4 MPa) vẫn còn chưa được đánh giá một cách đầy đủ. Do được sử dụng cho kết cấu vòm và tường cánh; bê đó, việc nghiên cứu ứng xử của kết cấu vòm vùi tông mác M30 (có cường độ chịu nén và chịu kéo bê tông đúc sẵn bởi tác động của xe cộ trở thành lần lượt là f’c = 30 Mpa và ft = 3 MPa) được sử một vấn đề đang được quan tâm của các nhà dụng cho kết cấu móng. Chi tiết về mô hình hóa nghiên cứu trên thế giới. bê tông được trình bày bởi Nguyễn V-T nnk. Nghiên cứu này trình bày phương pháp tiếp (Nguyen et al., 2021). cận để phân tích ứng xử của kết cầu vòm vùi bằng bê tông đúc sẵn chịu tác động của xe tải thiết kế bên trên bằng phân tích mô hình phần tử hữu hạn ba chiều. Đầu tiên xây dựng mô hình PTHH ba chiều kết cấu làm việc đồng thời với nền, sau đó tiến hành phân tích ứng xử của kết cấu dưới tác động của tải trọng xe bên trên thông qua môi trường đất và đưa ra những kết luận quan trọng có giá trị khoa học và thực tiễn. 2. BÀI TOÁN NGHIÊN CỨU 2.1. Sơ đồ kết cấu vòm vùi phân tích Một kết cấu công trình cầu vòm vùi BPAS có đường xe chạy trên với các kích thước hình học Hình 1. Sơ đồ cầu vòm vùi nghiên cứu được trình bày trong Hình 1 (Nguyen et al., 2021), được mô phỏng số với phần tử gạch tám nút Vật liệu đắp xung quanh kết cấu vòm có tính (C3D8 element) bằng cách sử dụng phần mềm chất đối xứng. Để không mất tính tổng quát của ABAQUS (Abaqus, 2020). Tổng chiều dài vòm bài toán kết cấu vùi, mô hình sử dụng lớp đắp (nửa đường tròn) bao gồm tường cánh là 8,75 m, nông trên đỉnh của vòm phân đoạn (tổng bề dày đủ bề rộng để bố trí hai làn xe chạy bên trên; vật liệu đắp bao gồm kết cấu áo đường là 2,25 m đường kính ngoài là 10,5 m và bề dày là 0,25 m; < 2,4 m). Các đặc tính của đất được xem xét đường kính trong là 10 m, đủ bề rộng để thiết kế trong mô hình phân tích phần tử hữu hạn (finite hai làn xe chạy qua bên dưới. Theo chiều dài vòm, element analysis, FEA) của BPAS được đưa ra 18 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 86 (12/2023)
về khả năng khái quát hóa của đất (Nguyen et (TCCS38:2022/TCĐBVN, 2022) và TCCS al., 2021). Đáng chú ý, đây là các giá trị chung 40:2022 (TCCS40:2022/TCĐBVN, 2022), được cho các loại đất áp dụng cho công trình BPAS, áp dụng làm cơ sở cho việc lựa chọn cấu trúc và bao gồm cả nền đất sét thường và đất đắp cát vật liệu của các lớp thành phần. Hai phương án về pha chất lượng cao. Các dạng hình học của mô kết cấu áo đường [kết cấu áo đường mềm bằng bê hình đất FEA (xem Hình 1) dựa trên mô hình tông nhựa (BTN) và kết cấu áo đường cứng bằng dẻo Mohr–Coulomb, cho phép các ứng xử tăng bê tông xi măng (BTXM)] được đề xuất như Hình bền (Nguyen et al., 2021). 2. Đây là các đề xuất mang tính tổng quát và phổ Giả thiết tổng quát kết cấu áo đường dự kiến có biến cho các loại kết cấu áo đường tại Việt Nam. bề dày là 50 cm. Các quy định và chỉ dẫn kỹ thuật Lớp BTN nhựa chặt và BTXM giả thiết là các lớp của kết cấu áo đường mềm và kết cấu áo đường vật liệu làm việc liền khối, được mô hình hóa với cứng dựa trên lần lượt là TCCS 38:2022 ứng xử của vật liệu đàn hồi. Hình 2. Sơ đồ các trường hợp kết cấu áo đường cấu tạo bởi các lớp thành phần: (a) áo đường mềm bằng bê tông nhựa; (b) áo đường cứng bằng bê tông xi măng 2.3. Tải trọng xe lên đường xe chạy trên Trong trường hợp, mặt cầu bản trực hướng và Trong nghiên cứu này, tải trọng xe được xem lớp phủ mặt cầu bản trực hướng, các bánh xe xét như là tải trọng tĩnh; điều này có nghĩa là của trục trước được giả thiết là một hình chữ không xem xét các yếu tố rung động, lực phát sinh nhật đơn 25×25 cm. Trong trường hợp hai làn trong quá trình chuyển động của xe. Tải trọng của xe, các xe tải được đặt cùng chiều; khoảng cách xe được xây dựng trong mô hình phân tích thông hai hàng bánh gần nhau nhất của hai xe là 1,2 qua sơ đồ phân bố tải trọng của các trục xe tải m. Tất cả các điều khoản liên quan được đáp thiết kế và vệt bánh xe tương ứng (Hình 3) ứng theo quy định của tiêu chuẩn hiện hành (AASHTO, 2017). Diện tích tiếp xúc của lốp xe (AASHTO, 2017). Khoảng cách của trục trước (vệt bánh xe) của một cụm bánh xe (có một hay và trục sau thứ nhất là 4,3 m; trong khi, khoảng hai lốp) được giả thiết là một hình chữ nhật cách từ trục sau thứ nhất đến trục sau thứ hai có 51×25cm [có chiều rộng là 51 cm (theo phương thể điều chỉnh trong phạm vi từ 4,3 m đến 9,0 ngang xe) và chiều dài là 25 cm (theo phương dọc m. Để đánh giá ứng xử của kết cấu vòm, phân xe)]. Khi đó, áp suất lốp xe phân bố đều trên diện tích theo nhiều trường hợp, bước tải trọng, và tổ tích tiếp xúc. Độ lớn của áp lực phụ thuộc vào giá hợp tải trọng của BPAS đã được tiến hành trị của tải trọng trục xe phân bổ lên cụm bánh. (Bảng 1). KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 86 (12/2023) 19
Hình 3. Sơ đồ phân bố tải trọng của các trục xe tải thiết kế và vệt bánh xe tương ứng: (a) Sơ đồ xe tải thiết kế theo phương dọc xe; (b) Sơ đồ xe tải thiết kế theo phương ngang; (c) Sơ đồ vệt bánh xe (AASHTO, 2017). Bảng 1. Ma trận các trường hợp nghiên cứu Kết cấu áo đường Số làn xe Bê tông nhựa chặt Bê tông xi măng Một làn xe Trường hợp 1 (BTN-1lane) Trường hợp 2 (BTXM-1lane) Hai làn xe Trường hợp 3 (BTN-2lane) Trường hợp 4 (BTXM-2lane) 3. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ yếu nhất. Phần chân vòm tương đối ổn định. Vùng Ảnh hưởng của xe lên kết cấu vùi bên dưới phụ thân giữa vòm có xu thế bị phình ra hai bên theo thuộc vào vị trí đứng của xe trên kết cấu (Park et phương ngang vòm khi chịu tải từ phía trên. Tuy al., 2015). Do đó, nếu tốc độ chuyển động của xe nhiên, phần chuyển vị ngang này không đáng kể đủ bé để thời gian truyền tải trọng xe lên hệ kết nhờ hiệu ứng của đất đắp xung quanh chắn giữ. cấu vòm đủ lớn. Khi đó bài toán trở nên đơn giản Từ đó, có thể giảm được mô-men uốn phát sinh hơn và có thể xem xét như các trường hợp tác trong vòm. động tĩnh rời rạc. Hình 4 minh họa dạng chuyển vị Hình 5 thể hiện chuyển vị lớn nhất của vòm của vòm theo ba phương (phương ngang, phương dưới tác động của các kịch bản bố trí xe tải dọc và phương đứng) của vòm. Kết quả phân tích thiết kế có xét đến kết cấu áo đường khác nhau. thu được tương đồng với phát hiện và ghi nhận Giới hạn chuyển vị đối với kết cấu vòm vùi trong báo cáo nghiên cứu trước đây (Miyazaki et được khuyến nghị là bắt buộc ở các khu vực đô al., 2021; Sawamura et al., 2019). Có thể thấy thị (AASHTO, 2017). Tuy nhiên, vẫn chưa có đỉnh vòm, đặc biệt là khu vực gần cửa vòm là giá trị tham chiếu cụ thể cho giới hạn chuyển vị vùng có chuyển vị lớn nhất tức là nguy cơ chịu của BPAS; do đó, chúng tôi đã xác định tổn thương nhiều nhất so với các vị trí khác của ngưỡng chuyển vị cho phép đối với BPAS là tỷ vòm khi chịu tác động của xe. Xét riêng ở phần lệ nhịp vòm trên 500 mm. Trong trường hợp đỉnh vòm, vùng đỉnh vòm ở cửa vòm dễ bị bong nghiên cứu này, giới hạn chuyển vị là tróc và phá hoại hơn so với phần giữa vòm. Do 10000/500 = 20 mm. Chuyển vị của BPAS đó, vùng cửa vòm được nhận định là vùng xung trong tất cả trường hợp của tổ hợp của tĩnh tải 20 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 86 (12/2023)
và xe tải chỉ đạt dưới 50% ngưỡng chuyển vị nhiều làn xe chất tải. Nói cách khác, hiệu ứng cho phép. Có thể thấy rằng, chuyển vị của vòm của tải trọng xe trên nhiều làn xe không gây ra chỉ phụ thuộc đáng kể vào mức độ tập trung tải sự gia tăng chuyển vị đáng kể cho vòm dạng trọng lên trên đỉnh vòm mà ít phụ thuộc vào mô-đun. (e) Hình 4. Sơ đồ biến dạng của vòm theo các phương: (a) phương ngang vòm, X; (b) phương thẳng đứng, Y; (c) phương dọc vòm, Z, trường hợp một làn xe; (d) phương dọc vòm, Z, trường hợp hai làn xe; (e) sơ đồ biến dạng tổng thể của vòm trên mặt cắt ngang Tỷ lệ chênh lệch chuyển vị cao nhất và thấp ngay dưới kết cấu áo đường sẽ thấp hơn so với kết nhất trong các trường hợp có xe so với trường hợp cấu áo đường mềm hơn (BTN). không xe lần lượt là 18,9% (trường hợp hai làn xe chất tải, khoảng cách hai trục sau là 4,3 m, trên mặt đường BTN) và 4,2% (trường hợp một làn xe chất tải, khoảng cách hai trục sau là 9 m, trên mặt đường BTXM). Mức độ gia tăng chuyển vị trung bình với mặt đường BTN là cao hơn so với mặt đường BTXM (15,0% so với 9,2%). Cho thấy, ảnh hưởng của tải trọng xe bên trên lên kết cấu vòm vùi bên dưới có xu thế cao hơn đối với kết cấu áo đường mềm hơn (BTN so với BTXM). Điều này bởi vì kết cấu áo đường cứng hơn (BTXM) có khả năng chuyển tiếp và phân tán tải trọng xe dưới vị Hình 5. Chuyển vị lớn nhất của vòm dưới trí bánh xe lên phần đất đắp trên một phạm vi rộng tác động của các kịch bản xe tải thiết kế có hơn; có nghĩa là áp lực lên một đơn vị diện tích xét đến kết cấu áo đường khác nhau KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 86 (12/2023) 21
Hình 6. Ứng suất phân bố lên vòm (đơn vị: Pa). Hình 6 biểu diễn phổ ứng suất kéo trong kết của xe tải thiết kế đã được đánh giá bằng phân cấu vòm theo các kịch bản khác nhau. Khi ứng tích tĩnh trên ABAQUS (Abaqus, 2020). Mô suất kéo trong bê tông vượt qua khả năng chịu hình phân tích phần tử hữu hạn ba chiều đã xem kéo của vật liệu được xem xét như một tiêu chí xét tác động tương tác/liên kết giữa các phân để đánh giá sự phá hoại xảy ra trong kết cấu đoạn và giữa các khối vật liệu khác nhau, và sử vòm bê tông (Nguyen et al., 2021). Như có thể dụng các mô hình vật liệu phù hợp để phản ánh thấy từ các hình, về tổng thể, vùng bê tông chịu ứng xử của các vật liệu. Bên cạnh đó, ứng xử ứng suất kéo lớn gồm có các vùng: Phạm vi của kết cấu vòm BPAS đã được đánh giá trên quanh chân vòm đặc biệt quanh các mặt tiếp xúc nhiều kịch bản khác nhau, có xem xét đến loại của các mô-đun, phạm vi phía ngoài của thân kết cấu áo đường và cự ly trục xe tải thiết kế. vòm, và phạm vi phía trong của đỉnh vòm. Vùng Tính bất đối xứng của tải trọng xe đã được đề phân bố ứng suất kéo khá tương đồng trong tất cập. Vì vậy, nghiên cứu này đã trình bày một cả các kịch bản đánh giá. Tuy nhiên, có sự khác cách tiếp cận khả thi để đánh giá ứng xử của của biệt về phạm vi phân bố khi cống chịu tải trên vòm. Các kết luận chính có thể được rút ra từ một làn xe và hai làn xe. Ứng suất kéo trong kết nghiên cứu này như sau: cấu vòm của trường hợp hai làn xe chịu tải lớn (1) Ảnh hưởng của xe lên kết cấu vòm vùi hơn một làn xe chịu tải, nhưng lớn hơn không bên dưới phụ thuộc vào vị trí đứng của xe trên đáng kể (khoảng 2%). Ứng suất kéo lớn nhất kết cấu. Vùng cửa vòm tương đối yếu hơn so xuất hiện trong vòm phân tích được là 1,663 với các vùng khác trên vòm. Nhờ hiệu ứng MPa (chiếm 41,6% cường độ chịu kéo của bê hiệu ứng chống đỡ vòm-đất mà hướng chuyển tông vòm là 4 MPa). Khi chịu thêm tải trọng xe, vị chủ đạo là hướng thẳng đứng. Chuyển vị ứng suất kéo trong kết cấu vòm tăng lên không của vòm thay đổi phụ thuộc vào sự bố trí xe đáng kể (tăng khoảng 3%). tải thiết kế và độ cứng kết cấu áo đường khác 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ nhau. Hiệu ứng của tải trọng xe trên nhiều làn Ứng xử của kết cấu vòm BPAS dưới tác động xe không gây ra sự gia tăng chuyển vị đáng kể 22 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 86 (12/2023)
cho vòm dạng mô-đun. Chuyển vị của vòm chỉ cách các trục sau của xe tải thiết kế là 9 m. phụ thuộc đáng kể vào mức độ tập trung tải (3) Sự phân bố vùng ứng suất kéo trong kết trọng lên trên đỉnh vòm mà ít phụ thuộc vào cấu vòm không phụ thuộc đáng kể vào khoảng nhiều làn xe chất tải. cách trục sau của xe tải thiết kế và kết cấu áo (2) Mức độ gia tăng chuyển vị vòm với mặt đường. Tuy nhiên, có sự khác biệt về phạm vi đường BTN là cao hơn so với mặt đường phân bố khi cống chịu tải trên một làn xe và hai BTXM (15,0% so với 9,0%). Vì vậy, ảnh hưởng làn xe. Ứng suất kéo trong kết cấu vòm của của tải trọng xe bên trên lên kết cấu vòm vùi trường hợp hai làn xe chịu tải lớn hơn một làn bên dưới có xu thế cao hơn đối với kết cấu áo xe chịu tải, nhưng lớn hơn không đáng kể đường mềm hơn (BTN so với BTXM). Chuyển (khoảng 2%). Ứng suất kéo trong kết cấu vòm vị tăng thêm dưới tải trọng xe thấp hơn đáng kể tăng lên không đáng kể khi chịu thêm tải trọng trong trường hợp một làn chất tải và khoảng xe (khoảng 3%). TÀI LIỆU THAM KHẢO TCCS38:2022/TCĐBVN, 2022. Áo đường mềm - Các yêu cầu và chỉ dẫn thiết kế (Flexible pavement design - Specification and Guidelines). Bộ GTVT (Ministry of Transport, Viet Nam). TCCS40:2022/TCĐBVN, 2022. Thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông xi măng trong xây dựng công trình giao thông (Specification for Construction and Acceptance of Portland cement concrete pavement for Highway). Bộ GTVT (Ministry of Transport, Viet Nam). AASHTO, 2017. LRFD bridge design specifications, SI Units, American Association of State Highway and Transportation Officials, Eighth ed, Washington, D.C. Abaqus, V., 2020. 6.20 Documentation. Dassault Systemes Simulia Corporation. Alshboul, O., Almasabha, G., Shehadeh, A., Al Hattamleh, O., Almuflih, A.S., 2022. Optimization of the Structural Performance of Buried Reinforced Concrete Pipelines in Cohesionless Soils, Materials. Miyazaki, Y., Sawamura, Y., Kishida, K., Kimura, M., 2021. Influence of longitudinal structural connectivity on seismic performance of three-hinged precast arch culverts. Soils and Foundations 61, 1681-1698. Nguyen, V.-T., Ahn, J.-H., Haldar, A., Huh, J., 2022. Fragility-based seismic performance assessment of modular underground arch bridges. Structures 39, 1218-1230. Nguyen, V.-T., Seo, J., Ahn, J.-H., Haldar, A., Huh, J., 2021. Finite element analysis-aided seismic behavior examination of modular underground arch bridge. Tunnelling Underground Space Technology 118, 104166. Orton Sarah, L., Loehr, J.E., Boeckmann, A., Havens, G., 2015. Live-Load Effect in Reinforced Concrete Box Culverts under Soil Fill. Journal of Bridge Engineering 20, 04015003. Park, J.-Y., Sohn, D.-S., Lee, J.-H., Kim, S.-H., Jeong, J.-H., 2015. Influence of Box Culverts on Behavior of Jointed Concrete Pavements. Journal of Performance of Constructed Facilities 29, 04014053. Sawamura, Y., Ishihara, H., Otani, Y., Kishida, K., Kimura, M., 2019. Deformation behavior and acting earth pressure of three-hinge precast arch culvert in construction process. Underground Space 4, 251-260. Seo, H., Wood Timothy, A., Javid Amir, H., Lawson William, D., 2017. Simplified System-Level Pavement-Stiffness Model for Box Culvert Load-Rating Applications. Journal of Bridge Engineering 22, 04017066. KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 86 (12/2023) 23
Abstract: INFLUENCE OF COVER SOIL ON BEHAVIOR OF BURIED PRECAST ARCH STRUCTURES UNDER VEHICLE LOAD In this study, behavior of a three-hinged buried precast arch bridge under the impact of the design truck was studied and evaluated based on the finite element method. A three-dimensional finite element analysis model of the buried precast arch bridge has been meticulously established, considering arch segments' joining and surface contact and interaction between surrounding soil and concrete structures. The behavior of the arch structure was examined and compared with the influence of pavement types, number of lanes, and axle spacings. The crucial findings indicate that arch structure behavior differs depending on design truck layouts and pavement stiffness and less on multi-lane vehicle loading effects. Furthermore, the extent of pressure propagation under the wheel depends not only on the magnitude of the axle load but also on the stiffness of the pavement structure. Cement concrete pavement (CCP) allows better dispersion of wheel pressure on the embankment than asphalt concrete pavement (ACP). Therefore, the degree of increase in arch displacement with ACP is higher than that of CCP. Keywords: Buried precast arch structures, contact surface, soil-concrete interaction, finite element analysis, liveload effect, pavement structures. Ngày nhận bài: 12/9/2023 Ngày chấp nhận đăng: 19/10/2023 24 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 86 (12/2023)