Bài tập chuyên đề
Môn học: Thiết kế tối u
Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng đại học giao thông vận tải
Khoa Sau đại học
------------000-----------
bài tập chuyên đề
môn học: thiết kế tối u
Học viên: Đỗ Duy Thiện
Lớp cao học: Công trình giao thông K10

hà nội, 8 2003
Cơ quan: Tổng công ty XD CTGT 1 Trang 1
Công ty cổ phần t vấn đầu t & xây dựng Việt NAm (VINACICO)
Điện thoại: 048723237 Fax: 84 - 4 8723237
Địa chỉ : Lâm du - bồ đề - gia lâm Hà Nội
Bài tập chuyên đề
Môn học: Thiết kế tối u
bài toán tối u hoá giải pháp thiết kế xử lý nền đờng đắp
trên đất yếu
Đặt vấn đề:
Yêu cầu thiết kế tối u hoá giải pháp thiết kế xử lý nền đờng đắp trên đất yếu là bài
toán tối u hoá thờng gặp khi thiết kế đờng.
một cách đầy đủ, bài toán tối u hoá giải pháp xử lý nền đất yếu phụ thuộc vào rất
nhiều yếu tố nh: chủng loại vật liệu, điều kiện thi công và cung cấp vật liệu, giá
thành, sự ổn định của công trình Trong phạm vi môn học thiết kế tối u, chúng ta
đặt vấn đề nghiên cứu thiết kế tối u giải pháp xử lý nền đất yếu trong phạm vi hẹp
hơn, cụ thể:
Thiết kế tối u giải pháp xử lý nền đất yếu với các thông số và điều kiện giới hạn nh
sau:
- Giải pháp xử lý: Thoát nớc thẳng đứng bằng giếng cát và Bấc thấm.

- Xử lý nền đất yếu trong toàn bộ các lớp đất yếu.
- Không xem xét đến vấn đề ổn định của nền đờng.
Tuy nhiên ở một bài toán cụ thể, chơng trình này cũng cung cấp đầy đủ các thông
số để kiểm toán ổn định nền đờng bằng phần mềm tơng ứng: Slope.
Nội dung kỹ thuật của bài toán:
Bài toán đặt ra là phải xác định đợc khoảng cách bố trí tối u bấc thấm hoặc giếng
cát từ các thông số đầu vào. Khoảng cách bố trí tối u phải thoả mãn các điều kiện
kỹ thuật (thời gian chờ cố kết ) và đáp ứng mục tiêu giá thành nhỏ nhất.
Sau đay chúng ta xem xét từng vấn đề kỹ thuật của bài toán.
II.1. Các thông số đầu vào, đầu ra
II.1.1. Thông số đầu vào:
- Kích thớc hình học của nền đờng đắp, các cao độ, chiều sâu đào lầy.
- Các thông số địa chất: chiều dày các lớp địa chất, các chỉ tiêu cơ lý, cao độ n-
ớc ngầm
- Độ cố kết yêu cầu, thời gian cố kết tối đa.
- Các thông số bố trí bấc thấm, cọc cát, đơn gía
II.1.2. Thông số đầu ra:
- Khoảng cách bố trí tối u, giải pháp xử lý.
II.2. Các điều kiện kỹ thuật (Điều kiện ràng buộc Hàm ràng buộc)
II.2.1. Điều kiện về khoảng cách bố trí kinh tế của bấc thấm và giếng cát:
1.3m <= L
bt
<= 2.2m (HRB 01)
5 x D <= L
gc
<= 10 x D (HRB 02)
Trong đó:
+ L
bt
: Khoảng cách bố trí bấc thấm.

+ L
gc
: Khoảng cách bố trí giếng cát.
+ D: Đờng kính giếng cát.
Cơ quan: Tổng công ty XD CTGT 1 Trang 2
Công ty cổ phần t vấn đầu t & xây dựng Việt NAm (VINACICO)
Điện thoại: 048723237 Fax: 84 - 4 8723237
Địa chỉ : Lâm du - bồ đề - gia lâm Hà Nội
Bài tập chuyên đề
Môn học: Thiết kế tối u
Chú ý: Bấc thấm và giếng cát đợc bố trí theo sơ đồ hình vuông hoặc tam giác.
II.2.2. Điều kiện về thời gian chờ cố kết.
Điều kiện:
t
ck
<= t yêu cầu (HRB 03)
Trong đó:
+ t yêu cầu: là thời gian cố kết yêu cầu.
+ t
ck
: là thời gian cố kết tơng ứng với khoảng cách bố trí bấc thấm hoặc giếng
cát.
II.3. Mục tiêu về giá thành giải pháp
Giá thành xử lý nền đất yếu tính cho 100m2 nền đ ờng, chiều sâu xử lý 1m:
GT = 100 / L^2 x ĐG
Trong đó:
GT: Giá thành xử lý nền đất yếu tính cho 100m2 nền đờng, chiều sâu xử lý
1m.
L: Khoảng cách bố trí giếng cát hoặc bấc thấm.
ĐG: Đơn giá xây dựng 1m dài bấc thấm hoặc giếng cát.

Mục tiêu bài toán là giá thành xử lý nhỏ nhất.
Mô hình hoá bài toán.
III.1. Mục tiêu:
Xác định giải pháp xử lý nền đất yếu (Bấc thấm hay giếng cát), khoảng cách bố
trí với giá thành xây dựng nhỏ nhất.
Hàm mục tiêu:
F = GT (giải pháp, khoảng cách L) (HMT 01)
Nghiệm tối u của bài toán làm cho hàm mục tiêu đạt giá trị nhỏ nhất.
III.2. Các tham số vào:
- Các thông số hình học của nền đờng, cao độ tự nhiên, chiều sâu đào lầy.
- Các thông số địa chất: Số lớp địa chất, chiều dày từng lớp, loại địa chất, các
chỉ tiêu cơ lý, chỉ tiêu nén cố kết, chiều sâu nớc ngầm,...
- Các chỉ tiêu của vật liệu đắp.
- Độ cố kết yêu cầu, thời gian cố kết yêu cầu, các thông số của bấc thấm,
giếng cát.
Ghi chú: Xem chi tiết các thông số đầu vào trong bảng tính (chơng trình).
III.3. Các tham số gia:
- ứng suất do trọng lợng bản thân, do tải trọng nền đất gây ra trong nền đất ở
các chiều sâu khác nhau.
- Độ lún cố kết của các lớp đất, tổng độ lún cố kết của nền đờng
- Thời gian cố kết, độ cố kết, giá thành xây dựng.
Ghi chú: Xem chi tiết trong bảng tính (chơng trình).
Cơ quan: Tổng công ty XD CTGT 1 Trang 3
Công ty cổ phần t vấn đầu t & xây dựng Việt NAm (VINACICO)
Điện thoại: 048723237 Fax: 84 - 4 8723237
Địa chỉ : Lâm du - bồ đề - gia lâm Hà Nội
ĐK lặp tham
số chạy
Kết thúc
Bài tập chuyên đề

Môn học: Thiết kế tối u
III.4. Các điều kiện ràng buộc:
Gồm có các điều kiện ràng buộc từ HRB 01 đến 03. Xem phần 2.
Lựa chọn phơng pháp giải
Để giải bài toán tối u hoá trên ta có rất nhiều phơng pháp. ở đây ta chọn phơng
pháp thử nghiệm độc lập. Đây là một phơng pháp đơn giản, rễ thực hành và
thuận tiện khi tính toán trên máy tính. Mặc dù phơng pháp này cho kết quả có độ
chính xác không cao và khối lợng thực hiện lớn, nhng với sự hỗ trợ của máy tính
hiện đại, tốc độ cao, chúng ta có thể giải quyết bài toán một cách rễ ràng với độ
chính xác chấp nhận đợc.
Lựa chọn thuật toán giải bài toán.
- Phơng pháp sử dụng ở đây là phơng pháp thử nghiệm độc lập, thuật toán sử
dụng sẽ là tính lặp với các vòng For và lệnh kiểm tra điều kiện If.
- Đối với các công thức tính toán (tính hàm ràng buộc) sử dụng bảng tra, có thể
xây dựng các ma trận , sau đó cũng sử dụng vòng For, lệnh If để tra theo ph-
ơng pháp nội suy. (Lu ý: nên xây dựng ma trận bởi các chơng trình con
modul của Visual Basic để tăng tốc độ tính toán của chơng trình, tuy nhiên
cũng có thể xây dựng ma trận theo bảng của Microsoft excel nhng tốc độ
chậm hơn).
Lựa chọn công cụ lập trình.
Đây là một bài toán đòi hỏi đợc trình bày một cách tờng minh, rễ hiểu, rễ kiểm
tra, cùng với các điều kiện làm giảm khá nhiều trong việc tìm nghiệm tối u, ngoài
ra thuật toán giải bài toán này không quá phức tạp. Vì vậy ta chọn môi trờng lập
trình trên phần mềm Microsoft Excel có kết hợp viết các Macro trên nền Visual
Basic để thực hiện các vòng lặp và việc trình bày kết quả.
Lập hệ thống chơng trình.
Cơ quan: Tổng công ty XD CTGT 1 Trang 4
Công ty cổ phần t vấn đầu t & xây dựng Việt NAm (VINACICO)
Điện thoại: 048723237 Fax: 84 - 4 8723237
Địa chỉ : Lâm du - bồ đề - gia lâm Hà Nội

ĐK lặp tham
số chạy
Kết thúc
Bài tập chuyên đề
Môn học: Thiết kế tối u
Sơ đồ khối
Cơ quan: Tổng công ty XD CTGT 1 Trang 5
Công ty cổ phần t vấn đầu t & xây dựng Việt NAm (VINACICO)
Điện thoại: 048723237 Fax: 84 - 4 8723237
Địa chỉ : Lâm du - bồ đề - gia lâm Hà Nội
Nhập số liệu
đầu vào
Gán giá trị tham số
Bắt đầu
Gán số liệu
vào bảng tính
Kiểm tra các
điều kiện ràng
buộc
Tính hàm mục tiêu
HMT < HMT
min
HMT
min
:= HMT
Giá trị các tham số tương ứng
ĐK lặp tham
số chạy
Kết thúc
Trình bày

In kết quả
Tính toán hàm
ràng buộc
-
+
+
+
-
-