Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Trạng thái ứng suất của cống dẫn dòng công trình thủy điện Đồng Nai 2 có xét đến quá trình cố kết của bê tông RCC

Trang 1

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 1

MUC LUC

007.0 1

0/9061 :!:Ó:O 4 TONG QUAN TINH HÌNH XÂY DUNG DAP BE TONG ĐÀM LAN TREN THE GIỚI VÀ VIỆT NAM oueecccsscsssesssesssesssessesssesssessesssecssessvessesssesssessesssecssessesssesssecasesseeeaes 4 1.1 Tình hình xây dựng đập bê tông đầm lăn trên thé giới -. - +: 4

TÔNG 5 S122 2122121122121121111211 11111.111.111 11.101.11.11 1eye 6 1.2 Tình hình xây dựng và ứng dụng đập bê tông đầm lăn ở Việt Nam 10

1.3 Các sơ đồ thi công đập bê tông đầm lăn -¿+£©22vvvecetrrcrrveed 13 1.4 Những tồn tại trong công tác thiết kế và thi công đập bê tông đầm lăn ở Việt NAM 0 15

1.4.1 Những ton tại trong công tác thiết kế ¿- 5c ©cs£x+£xcExerrxerrseee 15 1.4.2 Những tổn tại trong công tác thi công và quan lý chất lượng 16

1.5 Kết luận chương L 2-22¿+2EV+2£+2EEEEE+2EEE1E22211121272111222113 1.11 cerrrved 16 CHUONG 2 oon 5 4 18

TONG QUAN VE DAN DONG THI CONG VA PHUONG PHAP NGHIEN CUU (6839/0099) c0 18

2.1 Phương pháp dan dong thường dùng và lựa chọn phương án - 18

2.1.1 Phương thức dẫn dòng thường dùng và điều kiện sử dụng 19

2.1.2 Những nhân tổ ảnh hưởng tới phương án dẫn dòng - 22

2.1.3 Chọn phương án dẫn dòng 2 2 2£ ©£+2*+EE+EE+EEE2EEEEEerkerrerrkrrreee 24 2.2 Phương pháp PTHH nghiên cứu ứng suất biến dạng của cống dẫn dòng 25

2.2.1 Nội dung của phương pháp PTHHH - 5 55+ S+xs++exserersresrses 25

2.2.2 Các phương trình cơ bản của PP PTHH để giải bài toán tuyến tính về ứng

2.2.2.1 Sơ đồ tính toa os eccssesecssssesecsssseeecssssesesssneecessnnecessnneceesneeeeessnees 27

Chuyên ngành xây dung công trình thủy Học viên: Lê Dang Công -Lop:16C2

Trang 2

Luận vấn The ĩ kĩ thuật 2

2.2.2.2 Xác định ma trận độ cứng của phần tử 28

CHUONG3 38

ÁP DUNG PHAN TÍCH UNG SUAT - BIEN DANG CHO CONG DAN DONG

CUA CÔNG TRINH THUY ĐIỆN DONG NAI2 35

3.1 Giới thiệu về công trình 35

Mặt cắt dùng để nh toán là mặt cắt lớn nhất đi qua tim đập3.2.2 86 liệu về

tải trọng tác dụng và chỉ tiêu cơ lý 2

3.2.2 Số liệu về tải trọng ác dụng và chỉ tiêu cơ lý 4 3.3 Phin mềm tính toán và ứng dụng tinh oán 45

3.1 Phần mềm ANSYS 45

3.3.2 Ứng dng tính toán 48 3.32.1 Tính toán theo phương pháp có xét đến quả trinh cổ kết của bê tông.

ROC theo thời gian 48

1 Kết quả tin toán ngày thứ nhất 492, Kết qua tin toán ngày thứ hai 50

3 Két quả tinh oán ngày thứ Bas “

4, Kết quả tinh tin ngày thứ tr: 3

5 Kết qua tinh toàn ngày thứ năm 35

6, Kết qua nh vn ngày thứ su 567 Két qui tinh oán ngày thi by sKết quả ính odin ngày thứ tắm: 3

Chuyên ngành xây đựng công tình tuy Hoe viên: Lê Đăng Công -Lip:16C2

Trang 3

9, Kết quả tin toán ngày thứ chín: 6

10 Kết qua tinh toản ngày thứ mười: _11 Kết quả tính toán ngày thứ mười một: 6

12, Kết quả tinh oán ngày thế mười ai 65

13, Kết qua tinh toán ngày thứ mười bá a14, Kết qua tinh toán ngày thứ mười bốn 63.3.2.2 Kết quả tinh toán theo phương pháp không kể đến độ cổ kết của bê

tông dim lăn (RCC) theo thời gian 70

3.4 Nhận xét kết quả ?

KET LUẬN VẢ KIÊN NGHỊ 74 TẢI LIỆU THAM KHẢO 16

Trang 4

Ludn vấn The sĩ kỹ thuật 1

MỞ DAU

“Cùng với công cuộc đổi mới và phát triển ngây cảng nhanh của đắt nước, nhiều công trình thuỷ điện đang được xây dựng trên khấp mọi miễn của tổ quốc Vì

“Thủy điện là một trong những giải pháp năng lượng có hiệu quả kính tế và bảo vệ

môi trường tốt nhất.

48 chọn biện pháp dòng thi công trong quá trình xây dựng là mộttrong những vẫn đề ảnh hưởng đến tiễn độ, quy mô tổng thé của công trình Việc

tinh toán kết cầu cổng dẫn dòng thi công là một trong những vẫn đi

nhằm đảm bảo cổng dẫn dòng làm việc én định và hiệu quả trong suốt quá tỉnh thi

Véi quy mô xây dựng nhà máy thuỷ điện ngày cảng lớn, cũng với khoa học

phát triển ngày cảng cao, vin đề áp dụng các vật liệu tiên tiền vào việc xây dụng

công trình ngày cing nhiều nhằm đáp ứng dy nhanh tiền độ của công tinh Với tí

độ phát tr in các loại

đập lớn nói riêng thì đập bê tông dim lăn (RCC) được áp dụng rit rộng rãi.

của khoa học kỹ thuật nói chung cũng như tốt độ phát 0

Sử dụng phương pháp phần từ hữu hạn là một xu hướng nghiên cứu mới

đang được các nhà khoa học áp dụng rộng rãi hign nay Nó có thé mô phông và tính

toán ứng suất biển dang cia cổng dẫn dòng có xét din qué tình cổ kết của bể tông

đầm lăn (RCC) theo thời gian với kết quả chính xác cao Với sự phát triển không

ngừng của khoa học công nghệ đã xuất hiện nhiễu phin mễm tính toán dựa trênthuật toán của phương pháp phin tử hữu hạn Do đó hiểu và vận dụng được những

phần mềm vào việc mô phỏng tính toán công trình là một nhu cầu cấp thiết đối với.

ngư cần bộ khoa học kỹ thuật

Từ những nghiên cứu này giúp cho chúng ta có những biện pháp hiệu quá

;à đảm bảo điều kiện Lim trong quá trình thiết kế vàtỉ công nhằm tết kiệm chỉ phí w

việc của cổng din dòng trong quả trình thì công.

Chuyên ngành xây đựng công tình tuy Hạc viên: Lô Đăng Công -Lip:16C2

Trang 5

“Trong luận văn Thạc sĩ kỹ thuật v “TRANG THÁI UNG SUAT CUA CONG DAN DONG CÔNG TRINH THUY ĐIỆN DONG NAI 2 CÓ XÉT DEN QUÁ TRINH CO KET CUA BÊ TONG RCC”, tic giá đã nghiên cứu

áp dung phương pháp phin tử hữu hạn sử dung trong phân ích trang thai ứng

suắt-biển dang của công trinh thay đổi theo thời gian nhằm góp phần vào việc lựa chọn

giải pháp tính toán thiết ké cống dẫn dòng trong điều kiện xây dựng tại Việt nam

hiện nay.

Mục đích nghiên cứu của đề tài:

Nghiên cứu mo phòng và phân ích trang ti ứng suit của cống dẫn dòng

phương pháp phân tử hữu hạn Từ điều kiện thực té áp dung tinh toán cho

công din dng nhà máy thủy điện Đồng Nai 2

Luận văn gém bốn Chương chính:

- Chương mt; Tổng quan tỉnh hình xây dựng đập bê tông dim lan trên th giới và

Việt Nam

- Chương bai: Tổng quan vé công tác dẫn dang và phương phip phân ích ứng suất cắng din đồng dựa trên cơ sở lý thuyết và đã được áp dụng trong thực tiễn từ trước

én nay.

= Chương ba: Ap dung tính toán công trình thủy điện Dang Nai 2 So sánh với tính.

toán thiết k

Qua đây, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành“Trường Đại học Thuỷ lợi

Khoa Công trình đã giúp đỡ tác giả được thực hiện đẻ tài này.

Xin chân thành cảm ơn Bộ môn Sức bén ~ Cơ Kết cầu Trường Đại học Thuy

loi đã tạo điều kiện 48 luận văn hoàn thành đúng tiến độ, Đặc biệt tác giả xin bay tỏ

lồng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS Nguyễn Ngọc Thắng đã tận tỉnh hướng dẫn

tác giả trong quá trình thực hiện luận văn Xin chân thành cảm ơn các thấy cô giáo

trong bộ môn Sức bền - Kết cấu, đồng nghiệp, bạn bè và gia đình đã tạo mọi điều

kiện và động viên về nhiều mặt để ác giả hoàn thành tốt luận văn.

Chuyên ngành xây đựng công tình tuyviên: Lé Đăng Công -Lip:16C:

Trang 6

Tay nhiên, do thỏi gian có hạn và tỉnh độ côn nhiều hạn chế nên chắc chin luận văn không thể tránh khỏi nhiều thiểu sót, tác giả rit mong được sự đóng gop của các thầy, cô và cúc bạn đồng nghigp Tắc giả xin chân thinh cảm on

Luận văn được hoàn thành tại Khoa Công trình Trường Đại học Thuỷ lợithắng 12 năm 2010

Ha Nội, thắng 12 năm 2010

Lê Đăng Công

Trang 7

Ludn vấn The sĩ kỹ thuật 4CHƯƠNG 1

TONG QUAN TINH HÌNH XÂY DỰNG DAP BE TONG ĐÀM LAN ‘TREN THE GIỚI VA VIỆT NAM

1.1 Tình hình xây dựng đập bê tông dim lăn trên thể gi

Bê tông đầm lăn RCC (RCC ~ Roller compacted concrete) là bê tông được.

đầm bằng máy đầm lăn; hỗn hợp bê tông ở dạng chưa dong cứng sẽ có sự hỗ trợ của

máy dim lin rung để dim chit, Bê tông đầm lăn khi đông cứng sẽ có các tính chit

tương tự như bê tông thông thường Tuy nhiên sự khác biệt cơ bản giữa bê tông

dam lăn và bê tông thông thưởng là ở công nghệ thi công

+ Khác với bê tông (hông thường, bê tông dim lin có lượng nước trong hỗn

hợp bé tông ít hon, gan như không có độ sụt nên việc đầm chặt được thực hiện bằng.

trọng lượng của máy dim,

- Bê tông thông thường được thi công theo chiều đứng với các khối riêng biệt

và sự phát trign theo chiều cao của các khối đổ không phụ thuộc vào các khối đổ

bên cạnh Ngược lại, bê tông dim lan được thi công từng lớp theo chiều ngang trên.

ign tích lớn nhất có thé được, giống như thi công dip đất

Củng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì công nghệ thi công đập bêtông đầm lăn cũng phát triển không ngừng Từ những năm 1960 các công trình

nghiên cứu vé đập bé tông dim lin đã bit đầu Thi nghiệm đầu tiên dùng bê tông

lần được thực hiện ở Đài Loan và năm 1963 đập AlpeGra (H=172m) đã được.

xây dựng ở Ý bằng phương pháp bê tông dim lăn Sau đó phương pháp này được sir

dụng ở My, Canada, Anh, Pakistan, Nhật, Brazil Các nhém nghiên cứu ngườiMỹ, Nhật đã tiền bành nghiên cứu xây dựng các đập Simajagawa ở Nhật (H=89m)và đập Willon Greek (

sọi là phương pháp đập bê tông đầm lăn (Roll Compacted Concrete Method —2m) ở Mỹ Sau đó các kỹ sư người Nhật đã phát triển và

RCCD) Công nghệ nảy cho hiệu quả cao vi thời gian xây dựng nhanh, xây dựng,don giản, rẻ tiền

Trang 8

Ludn vấn The sĩ kỹ thuật §

Đến cuỗi năm 1986, mới chỉ cố 15 đập RCC được xây dựng trên thể giới: 6 đập tại Mỹ, 2 tại Nam Phi, 2 tại Úc

và 1 ti Trung Quốc Có một điều sit thủ vị là 7 nước nêu tn vẫn dang dẫn đầu

2 tại Nhật Bản, 1 tại Brazil, 1 tại Tây Ban Nha

trong công nghệ thi công đập bê tông dim lăn Dường như ngay sau khi một đập bê

tông dim lin được xây đựng tai một nước nào đó, người ta nhận ra nguy lợi ích của

phương pháp thi công này và đập bê tong dim lan sẽ phát triển rất nhanh chóng trong quốc gia đó Đến cuỗi năm 1996, đã có ít nhất 157 đập bê tông dim lin được

thi công và thêm 32 đập khác dang được xây dựng, Bảng 1.1 là phân loại đập bé

tông dim lăn dựa trên ham lượng chất kết dính.

Bảng 1.1: Phân loi dập b tông dim lãm

Màng sa thượng, Có Có Không Không

Copperas | UStilvater Santa

Các ví dụ điển hình | ún Tamagawa | Kraal Les ct 4

Coneepeitin | Mivagase | Otivettes | Vitoria PadingJordóol3 N88 Tang | Platanovryssi

Ghi chi: 1: chit ket dink = xi măng Pode lãng và phụ gia Khoáng chất12: bao gồm đập “dip cứng ” (chưa có đập CSG)

3: Jor là một ví dụ của đập RCC kết dính thấp “min cao ”

Các quốc gia đã xây dưng đặp bê tông dim lan tính đến cui năm 1996 được đưa trong Bảng 1.2 Gần 2/3 các đập bê tông dim lan đã được xây dựng là ở các nước Mỹ, Tây Ban Nha, Trung Quốc và Nhật Bản, tắt cả đều đã xây dựng một dip bê tông dim lan tinh đến cuỗi 1986 Cỏ một sự phân bổ khả hợp lý các đập bê tông

Trang 9

dầm lan trên thể giới, chúng đã và đang được xây dụng ở các loại khí hậu khác nhau, từ khô cin nhất, như đập Toker, đến lạnh giá nhất, như Lac Robertson (Canada) Chúng cũng đã được xây dựng ở cúc quốc gia từ phát triển nhất dn đang

phát triển Dường như không có một khu vực nảo, ngoài những ving có lượng mưa

coe lớn, mã ở đồ đập bê tông dim lin không phải là phương án khả thi, Như đập

Pangue cao 113m (Chile) đã được thi công trong 13 tháng với một thời đoạn có.

lượng mưa lên đến 4450mm Sự phân bổ của các đập bê tông dim lăn chỉ không đến 1/4 ti Nam Mỹ, khoảng 1/3 tại Châu A, chưa đến 1/5 tai Châu Âu và 1/4 ở

phần còn lại của thé giới (xem bảng 1.2) Các đập bê tông dim lăn giờ đây dang

được thi công cho mọi mục đích, và co bản đã thay thé các đập trọng lực bê tông

truyền thống Chúng cũng đang được thi công trên một số vị tri tuyển trước đó xem

Nhu một bằng chứng về sự chấp nhận sử đông bê tông đầm lăn trong thi công.

đập, đập bê tông đầm lăn cao nhất đã được xây đựng cao 155m (Miyagase - Nhật

Trang 10

Bản) và dip be tông dim lấn lớn nhất hiện được thi công là đập Longtan ti Trung

Quốc, đập này cao 217m và có khối lượng bê tông hơn 7,5 triệu mỶ Số lượng các

đập bê tông đầm tan, các phân loi khác nha, thi công mỗi năm được nêu trong

Trong các năm 1993, 1994, 1995 và 1996, mỗi năm có một đập (hoặc hai đập năm 1995) có hảm lượng kết dính không được biết đến và do đó không được đưa

Vào trong phân tích nay.

Xu hướng thiết kế đập bê tông đầm lăn (theo tập san số 126 của hội đập lớn thé

Có thể thấy từ bảng 1.3, cho đến cuối năm 1986, thé hệ đập bê tông đầm lăn đầu tiên ~ đã có 15 đập bê tông dam lan được xây dựng (xem hình I.1) Trong số đó

Trang 11

6 5 đập bê tông dim tan kết dinh thấp (33%), 2 đập RCD (13%), 6 đập bê tông đầm lăn kết dính trung bình (40%) và 2 đập bê tông dim lăn kết đính cao (13%) “Trong 10 năm sau đồ đã có đến 142 đập bê tông đầm lăn được xây dựng (xem hình

12) Trong đó có 15 đập bê tông đầm lăn kết dính thấp (11%), 27 đập RCD (19%),

28 đập bê lông dim lin kết dinh trung bình (20%

dính cao (46%) Cũng có 1 đập “dip cứng” và $ đập được xây dựng mà không biết

và 66 dip bê tông dim lấn kế

được ham lượng chất kết dinh Có một thay đổi từ đập bê tông đảm lăn kết dinh thấp hơn thi công vào những năm đầu thập kỹ 1980 thành đập bê tông đầm lan kết

cdính trung bình và cao Xem hình 1.3.

Lý do cho sự thay đổi theo xu hướng nay là

Hiểu biết sâu hơn về đặc tinktổng đẳm lăn Sa khi thí nghiệm các mẫu lấy

từ các loại hình đập khác nhau đã hi công người ta thấy ring bing cách sử dụng hàm lượng kết dinh cao trong bê tông dim lan có thể có được một đặc tính tốt hom,

‘Cac kết quả thí nghiệm người ta cảng tự tin hơn nhiều trong sử dụng vật liệu.

Gia tăng đăng ké chiu cao đập bê tông dim lăn Bén cuỗi 1990, chỉ cổ | dip

bê tông đầm lăn cao 100m hoặc cao hơn được xây dựng (Tamagawa), từ 1991 đến1996, có 12 đập khác được. fy dựng và đến cuối 1996 có thêm 5 đập nữa được xây

dựng Khi kích thước gia ting có nghĩa là phải có các đặc tính được cải thiện

Người ta nhận ra ring bê tông dim lăn kết đính thấp có các đặc tính tại chỗ thấp hơn xết về cường độ căng trực tip và lực kết dịnh khi so với bê tông kết dinh cao,

Thay đổi ứng dang đập bê tổng dim lăn Ban đầu việc ứng dụng đập bề tông

tim fan cho các công trình thuỷ điện còn it Đến cuối những năm 1980 và 1990, đã

số nhiều đập bê tông dim lan hơn được thi công cho các công trình thuỷ điện, tuy

„đồi hỏi cin cải thiện khả năng chéng thắm của b tông dim lăn.

Tinh kinh tế Với các tỉnh chất đã ải thiện của bê tông dm lan, him lượng kết dinh cao so với bê tông dim lăn him lượng kết dính thấp, mat cắt ngang của một đập trọng lực có thé giảm đi, đặc bgt tại những khu vuc có hoạt động dia chin Mặc

4 giá thành vật liệu cao hơn, người ta vẫn thấy rằng giá thành chung của đập bê

Trang 12

tông đầm lăn him lượng kết dính cao thường rẻ hơn so với đập bê tong dim lăn

Trang 13

ấn Hệ Toe TT RE Toor TÔI TỰ Tok Toor 195 Toon TaNăm

Hình 1.3 Tổng số các đập đã thi công mỗi năm theo cá phân loại

12 Tình hình xây dựng và ứng dụng đập bê tông đầm lăn ở Việt Nam

Tắc độ phải tiễn đập bê tong dim lăn Việt Nam đến với công nại tôngim lấn tương đối muộn so với một số nước rên thé giới, nhưng trước sự phát triển

nhanh chóng của nó và đặc biệt là nước láng giéng Trung Quốc, nước có đặc điểm.

tự nhiên gin tương tự như Việt Nam, nên có rất nhiều dự án thuỷ lợi thuỷ điệ lớn

đã và đang được thi công với công nghệ này Từ nay đến năm 2013 nước ta có số đập bê tông dim lan lên đến 24 đập Việt Nam trở thành nước xếp hing thứ bẫy về

tốc độ phát triển bê tông dim lăn [4] Bảng 1.4 là danh sách các đập bê tông dim

tin đã và dang được thi công ở Việt Nam đến năm 2013.

Chên ngành xây đựng công tình tuyviên: Lé Đăng Công -Lip:16C:

Trang 14

Luận vấn The ĩ kĩ thuật u

Bang 1.4 Danh sách các đập bê tông đầm lăn ở Việt Nam đến năm 2013

SH Thonghon He PINAY Nà cna

SỊ ANem 7) Quinn 0 Bae

5 Bic Ha 100 Lào Cai 2008 “Chuẩn bị.

6 Bình Điền T5 Thừa Thiên Huế 2008 Dang XD.

7 Cổ Bị T0 “Thừa Thiên Huế 2008 Đang XD 8 | ĐồngNai3 110 Dic Nong 2008 ĐangXD 9 | ĐồngNai4 129 Dic Nông 2008 ĐangXD

10 ĐANG 100 Qung i | 20 | Cin

16 Tia Na Nghệ An 2010 Chuan bi 17 | Séng Bung 2 95 Quang Ngãi 2010 Chuan bi

20 Ban Uôn 85 Thanh Hod 2011 “Chuẩn bị.2L Hugi Quang - Sơn La 2010 “Chuẩn bị.22 Lai Chau - Lai Châu 2012 “Chuẩn bị

23 ‘Nam Chiến 130 Son La 2013 “Chuẩn bị2⁄4 | ĐồngNai2 80 Lâm Đồng 2012 Bang XD

(Chuayén ngành xây đựng công tình ty Hoe viên: Lê Đăng Công -Lip:16C2

Trang 15

Các hình thức mặt ct đập bê tông dim lin Mặc dù đập bê tông dm lan trong những năm gần đây mới được ứng dụng tại Việt Nam nhưng đã có tốc độ phát triển nhanh chóng Hầu hết các đập lớn trong thời gian gin đây đều dũng hình thức đập

bê tông dim lăn với lớp chống thắm ở mặt thượng lưu thường là GEVR (bê tông.

đằm lăn gidu vữa xi măng) có chiều diy từ 0.5m đến Im, Ngoài ra một số đập sử

dụng bê tông mắc cao ở thượng lưu làm lớp chống thắm (hủy diện Sẻ San 4

hoặc không có lớp chống thắm ở thượng lưu (thuỷ điện Đồng Nai 3 )

Tình hình sử dụng vật liệu của đập bê tông dim lan Hiện tạ ở Việt Nam một số đập bê tông dim lăn sử dụng chất kết dinh có hàm lượng xi măng cao (như đập thuỷ điện Pléikréng là 90 kg/m", đập thuỷ điện A Vương là 80 kg/m” ), một số đập.

sử dụng chất kết dinh có him lượng xi măng thấp (như đập thuỷ điện Sơn La là

60kgfmÌ, đập thuỷ điện Đằng Nai 3 là 65 kgimÌ , Đặc thủ của đập bê tông dim lấn là tốc độ lên đập nhanh, nhiệt thuỷ hoá trong bê tông gần như ích tụ hoàn toàn

trong đập, nhiệt toa ra chủ yếu phát án ra môi trường từ biên thượng hạ lưu đập, Do

đồ với những đập sử dụng hàm lượng xi măng trong tổng lượng chất kết dính lớn sẽ

làm cho lượng nhiệt thuỷ hoá trong bê tông lớn, dẫn tới nhiệt trong thân dap tăng

cao, gây bất lợi về nhiệt cho đập Ngược lại, đối vớiác đập sử dụng him lượng xi

măng trong tổng lượng chất kết dính nhỏ sẽ có lượng nhiệt thuỷ hoá trong bé tông

thấp, dẫn tới an toàn về nhiệt, nhưng phát triển cường độ chịu kéo và nén của bê.

tông là kém hơn trường hợp trên, đặc biệt là trong thời gian đầu sau thi công,

Các tiêu chuẩn thiết kẻ áp dụng trong tính toán Các tinh toán thiết kế của Việt ‘Nam hiện tai đựa trên đồng thời ha hệ thống các tiêu chun thiét kế cia Việt Nam

Nga và Mỹ,

Chên ngành xây đựng công tình tuyviên: Lé Đăng Công -Lip:16C:

Trang 16

Lud vẫn Thạc sĩ kỹ thud 13

1.3 Các sơ đồ thi công đập bê tông đầm lăn

1) Thi công đập bé tông đằm lan theo phương đứng

‘Thi công bê tông dm lăn trên toàn bộ chiều dai tuyển đạp, chiều cao đập được

lên đều trên toàn tuyển (hình 1.4) Ưu điểm của phương pháp thi công này là tốc đội

thi công đập nhanh, vige thi công trên cũng một mặt bằng sẽ thuận lợi cho công tác

inh 1.4, Thi công đập bê tổng dim lăn theo phương đứng 2) Thi công đập bê tông đầm lăn theo phương pháp so le

Doe theo chiều dài ta chia đập thành hai phần va thi công hai phần nay so le nhau Thi công một nữa đập lên một chiều cao định sau 46 lại chuyển lạ thi

công nửa đập còn lại, cứ như vay cho đến cao trình thiết kẻ, Phương pháp này cũng n tong việc tổ chức tí công đập, tốc độ lên đập nhanh, thường được á

‘dung với các đập chiều dai lớn, khối lượng thi công lớn không thể đáp ứng việc thi

công trên toàn tuyển đập Hình I.5 là sơ đồ thi công đập bê tông đầm lăn theo phương pháp so le trên mặt bằng va mặt cắt đọc đập.

Chuyên ngành xảy đựng công trình tty Hoe viên: Lé Đăng Công -Lúp:16C?.

Trang 17

Longitudinal Section

Hình L5,hi công đập bê tông đầm lăn theo phương pháp so le

3) Thi công đập bê tông dam lăn chia theo các Khoi đập,

Đập được chia thành các khối riêng biệt để thì công Đối với sơ đồ thi công, này vige tổ chức thí công phức tạp, tốc độ lên đập chậm Sơ đồ này được ap đông với những đập lớn, không thé đáp ứng việc thi công trên toàn tuyển đập, Đồng thời ap có sơ đỗ dẫn dòng phức tạp, doc theo chiều dai tuyén đập có bổ trí các các hang mye như cửa lấy nước, công dẫn dòng Hình 1.6 là sơ đồ thi công đập theo khối

của đập bé lông đầm lin thuỷ điện Sơn La.

Hình L6 Thi công đập bê tông đầm lăn theo khối đập ở thuỷ điện Sơn La.

Chu ngành vay đựng công tình thấy" Hạc viên: Lê Đăng Công -Lúp:16C2

Trang 18

Luận văn Thạc sĩÁÿ thuật 15

1.4, Những tin tại trong công tác thiết ké và thi công đập bê tông đầm lăn ở:

Việt Nam

1.4.1 Những ton tại trong công tác thiết kế

1) Hệ thông tiêu chuẩn thiết kẻ Cúc đập bê tông đầm lần đã và đang được tinh

toán thiết kế ở Việt Nam đều dựa vào hệ thống tiêu chuẩn của Việt Nam - Nga vàcủa Mỹ Các tính toán giả thiết vật liệu theo mô hình đàn hồi tuyển tính Tuy nhiên,

trong thực tế vật liệu làm việc theo trạng thái đàn hồi phi tuyến, nghĩa là các tính chất vật liệu biển đổi theo thời gian ở dạng đường cong chi không phải Là đường thẳng Từ đó nếu mô phỏng vật liệu theo mô hình đàn hồi tuyển tính sẽ không phù.

hợp với trang thải thực của vật liệu

2) Trang thiết bị thí nghiệm, lựa chọn vật liệu Các phòng thí nghiệm hiện nay

tại Việt Nam mới chi đáp ứng việc thí nghiệm một số chỉ ticủa b tông (cường,46 bê tông, mô dun đàn hồi, nhiệt thuỷ hod ), còn nhiễu chỉ tiêu chưa tiến hành thí

trì của bê tông, „.) Các số liệu này

9 tương tự của các phòng thí nghiệm của

nghiệm được (từ biến, co ngót, mô đun duy được lấy tử các kết quả thi nghiệm vt

nước ngoài như Mỹ, Thuy Din do đó không hoàn toàn phi hợp với ve liệu tạiViệt Nam,

3) Các tính toán Trang tính tan thiết kể đặp bê tông tong lực, mặt cắt inh

thượng hạ lưu đập, và trạng thái ứng suất

toán mới thoả mãn ứng suất ở mép bi

đập được nghiên cứu khi bê tông đã đạt cường độ tính toán thiết kể Trong các tinh

toán thiết kế, bài toán đập chịu tác dụng của nhiệt độ và các tải trọng khác được.

tách riêng, Từ đó dẫn đến việc không đánh giá được sự tác đông đồng thi của nhiệt

{49 và các tải trong khác lên đập (rong thời gian thi công chủ yếu là quá trình chất

tải) Đồng thời trong thời gian thi công cường độ bê tông của cóc vùng trong thân

đập là khác nhau, vùng thi công sớm cường độ b tông đã đạt cao trong khi vùng

mới thi công cường độ bê tổng vẫn còn thấp lên khả năng chịu tải kém hơn Do đó Khi không tính toán theo cường độ phát tiễn thực tổ của bê tông thì sẽ không phản

Chuyên ngành xây dong công tình thủy Hạc viên: Lê Đăng Công -Lúp:16C2

Trang 19

ánh ding sự làm việc thực của đập nồi chung và các bộ phận của cổng dẫn dòng nồi

1.4.2 Những tin tại trong công tác thi công và quân lý cất lượng

1) Phương pháp thi công Quá trình thi công bê tông dim lăn ở nước ta hiện

nay cơ bản đã được cơ giới hoá, từ trộn, vận chuyển đến dải, san và dim bê tông:

Đối với từng dap bê tông dim lan đã xây dựng được qui tình thi công riêng Tuy

nhiên việc tuân thủ các qui trình thi công còn nhiều hạn chế.

3) Bảo én sau thi công Qué trình thi công đập thường diễn ra trong một thời

sian tương đối dai, ti một đến vài năm, Các điều kiện về khi hậu biển đối qua các

mùa sẽ tắc động trụ tiếp đến quả tỉnh thi công VỀ mủa nồng, nếu việc khổng chế

nhiệt độ bê tông tại khối đỗ không đạt yêu cầu sẽ dẫn tới nhiệt trong thân đập tăng

ban đầu, Diều đó có Ú

cao hơn quả trình tính toán thi lẫn ti trạng th làm việc bắt lợi của đập và không được kiểm soát VỀ mùa lạnh, công tie bảo ôn mặt đập không đảm bảo sẽ dẫn tới chênh lệch nhiệt độ quá lớn

có nhiệt độ cao và vùng mặt ngoài của đập có nhiệt độ thấp Tử đồ sẽ phát sinh ứng.

ata phần trong thân đập.

suất nhiệt lớn, có thé gây nứt nẻ dp.

3) Kiểm soát chất lương Việc tuân thủ nghiêm ngặt qui trình thi công, kiểm soát tốt chất lượng trong quá trình thi công là một yếu tổ tiên quyết quyết định đến chit lượng thi công đập Tuy nhiên trong thực tế vin còn tồn tại nhiều sai sót do

việc quản lý chất lượng lỏng leo gây ra

3) Mot số biếu hiện ngoài ý muốn Trong quá trình ti công một số đập bê tông

dầm lăn ở nước ta đã xuất hiện hiện tượng nút trong bê lông 1.5 Kết luận chương 1

1 Trong chương của luận văn khái quất tinh hình xây dựng đập bê tông dim

lăn trên thé giới, tinh hình xây dựng và ứng đông công nghệ thi công đập bê tông,

lầm lăn ở Việt Nam.

Trang 20

2 Trong công tác thiết kế va thi công đập bê tông dm lăn còn tồn tại nhiều,

ví chưa được giải quyết một cách thoả đáng Việc nghiên cứu cường độ bê.

tông dim lan trong thời gian thi công ảnh hưởng đến ứng suất biển dạng của cúc bộ

phận khác của công trình néi chúng và của cổng dẫn dòng nó riêng chưa được đề

cập đến.

3 Để giải quyết các vẫn đề trên, đề xuất các nội dung cả

luận vin: “TRẠNG THÁI UNG SUAT CUA CONG DAN DONG CONG TRINH THUY ĐIỆN DONG Nat 2 CÓ XÉT DEN QUA TRÌNH CO KET CUA BE TONG RCC” là:

nghiền cứu trong

1) Phương pháp tiếp cân: Từ thực tiễn các công tinh đã và đang thiết kế và

thi công, ứng dụng các tiến bộ khoa học kĩ thuật tiến hình nghiên cứu Trạng thái

1 cia bể tông RCC.

ứng suất của cổng dẫn dòng có xét đến quả tình cổ

2) Công cụ được sử dung trong nghiên cứu: Sit dụng phần mềm có sẵn là

ANSYS trên cơ sở phương pháp phần tử hữu hạn dé nghiên cứu.

3) Nội dung nghiên cứu: Nghiên cứu trạng thai ứng suất-bién dang của cổng

dẫn đồng có xét đến qua trình cổ kết của bê tông RC( theo thời gian thi công

Trang 21

CHUONG 2

TONG QUAN VE DAN DONG THI CONG VA PHUONG PHAP NGHIÊN CỨU UNG SUAT CONG DAN DONG

2.1 Phương pháp dẫn dòng thường dùng và lựa chon phương án

Din đồng thi công công trinh thủy lợi thủy điện dựa vào tỉnh hình ngăn nướcvà din dòng trong thời kỳ thi công khác nhau, phân thành nhiều giai đoạn Đối với

công trình cổ cột nước ca0 và vita, c thể chia thành ba giải đoạm

(1) Giai đoạn dé quai ngăn nước (thời ky đầu), là thời kỳ sau khi chặn ding

trước hic thân đập chu bị điều kiện đỂ ngăn nước.

(2) Giải đọnnthân đập ngăn nước (hi kỹ giữa), 1 thôi kỳ sau ki thân đập

chuẩn bị điều kiện ngăn nước đến trước lúc hoành triệt công trình dẫn dong,

3) Giai đoạn hoàn thành và ích nước (hồi kỷ cuối), là thời kỹ sau khi hoành

triệt công trình dẫn đồng đến lúc công trình vĩnh cửu di vào vận hành.

Đối vị ông trình có cột nước thấp thường chỉ có một hoặc hai giai đoạn

Phân chia các giải đoạn trên, trong phương án din dòng có một lần chân dòng, ba

giai đoạn thường phân biệt rõ ràng; nếu phân kỳ dẫn dòng, các giai đoạn không thật

rõ răng, thường có tinh trạng các giai đoạn chồng cho nhau Các phương thức tháo nước và ngăn nước của các giai đoạn nên có thiết kế quy hoạch chu đáo cẩn thận,

giúp cho phương án dẫn dòng được hoàn chỉnh.

Trang 22

2.1.1 Phương thức dẫn dong thường dùng và diéw hiện sử dung

1 Dé quai thượng lưu 2 Để quai hg lưu 1 Đề quai giải đoạn I 2 Để quai giai đoạn 2

4 Công tình dẫn đồng 4, Tim đập 3 Nhà mávTD 4 Công tinhsã

10 đồ để quai ngăn dòng một đợt Hinh 2.2: Sơ đồ đê quai phân kỳ

Thường đùng với sông mà khu vực hạ lưu và khu vực trung lưu, lòng sông

ương đối rộng nhất là sông có bãi bồi, bãi nỗi giữa sông, đảo đá ngầm.

Vi dụ: Tam Môn Hiệp (Trung Quốc), đập Cát Châu (Trung Quốc) đều sử dụng

đáo đá ngằm, bãi ni giữa sông để làm để quai dọc.

(2) Dain ding qua kênh

Kênh được đào ở một bên bờ để dẫn đông thỉ công Thường khi bờ có địa bình thuận lợi như mái đốc, dốc thoải có dòng sông cũ, co núi, sông cong Việc thi công đào kênh tương đối đơn gián, có thé sử dụng cơ giới lớn, cũng có thé sử dụng nhãn công để đảo Thuận lợi cho gia tăng tiễn độ thi công, rit ngắn thời gian thi

công, thông thuyền, chở gỗ.

Trang 23

Hình 2.3: Kênh dẫn dòng thi công - Công trình thiy điện Son La(3) Dẫn đồng qua đường him

Nói chung thường ứng dụng ở các khu vực trung lưu va thượng lưu ở vào vùng.

khe su, đoạn sông không bồ tí được đề quái đọc

Ví dụ: Ham dẫn dòng thi công thủy điện Huội Quảng tiết diện móng ngựa

Thường cổng ngim nằm trong thân dap đất hoặc đắt đá hỗn hợp So sánh với đường him có ưu điểm là thi công giản đơn, tốc độ nhanh, giá thành rẻ vv Chỉ cần địa chất, địa hình đủ điều kiện bổ tí cổng ngằm là có thể áp dụng

Trang 24

Dùng cho công trình nhỏ, lưu lượng không lớn lắm Vi dụ công trình Kim Giang.

thuộc Hồ Nam - Trung Quốc, lưu lượng lớn nhất din dòng qua mắng là 146m (6) Dẫn ding qua cổng đây (xà sâu trong thân dip)

Thường ding trong phân kỳ dẫn dòng, đôi khi dẫn dòng qua kênh làm thêm.

cổng xả đây tạo thành kênh kết hợp cổng xa đáy để dẫn dòng Cũng có khi giai đoạn giữa hoặc giai đoạn sau khi thi công vượt lũ tăng thêm cổng xa đáy.

Trang 25

(7) Dẫn ding qua đập dir boặc Khe răng lược

Dẫn dòng qua đập xây do được dùng rộng rai, thường phối hợp với cống đáy hoặc các công tỉnh tháo nước khác trở thành phương thức dẫn dòng chủ yếu vào

thời kỹ giữa và thời kỳ cuối của thi công vượt lũ của đập bê tông Còn dẫn dòng qua

khe răng lược Ít ding, thường được dùng trong thi công công trình đập cổng có cột

nước thấp.Ví dụ: Công trình thủy diSơn La: Đập trần xây dé cao trình 126.00m,Bu„.=98m.

Hình 2.7: Hiện trạng công trình thủy điện Sơn La mùa lũ 2009(8) Đẫn ding qua nhà máy

Thường dùng cho tram thủy điện lòng sông cật nước thấp

Vi dụ: Công trình thủyLudng PriBăng (Lio)

Trên đây li các phương thức dẫn ding thường ding Can cử vào điễu kiện cụ thể

công trình, có thé dùng một loại, hoặc phối hợp vài phương thức để dẫn dòng Như hoặc lỗ chữa kết ai ra bất kỹ một lin chặn đông hoặc phân kỹ dẫn dòng đều có thé ding để quai cho nước tần dẫn đồng qua kênh hoặc cổng day kết hợp với dường him, lỗ đ

hợp với kênh dẫn hoặc trước dẫn qua khe răng lược sau dẫn qua lỗ đáy Na

aqua hoặc không cho nước trần qua.

2.1.2 Những nhân tổ ảnh hướng ti phương án dẫn đồng

Có nhiều nhân tổ ảnh hưởng tới chọn phương án dẫn đồng nhưng chủ yéu có

mấy nhân tổ sau

Trang 26

(1) Điều Kiện địa hin, địa chất

Điều kiện địa hình địa chất của lòng sông khu vực đập thường lả nhân tổ chủ yếu.

quyết định phương án dẫn dòng Các phương thức dẫn dòng ngoài việc lợi dụng

điều kiện địa hình thuận lợi, edn cin kết hợp điều kiện địa chắc Có khi điều kiện địa

hình lông sông phủ hợp với dẫn dòng phân kỳ, nhưng do ting phủ đáy sông lớn,việc xử lý phòng xói và phòng thắm cho dé quai doc gặp khó khăn, nên không dùng,

kênh dẫn dòng

(2) Đặc điểm thủy vấn

Sông có lưu lượng lớn hay nhỏ, thời đoạn và biên độ lưu lượng của mùa lũ vả

mùa khô, lượng đình lũ và quy luật xuất hiện đều trực tiếp ảnh hưởng tới phương án din ding Đôi với đồng sông có lưu lượng lớn, việc dẫn dòng qua đường him Khó thỏa min yêu cầu, edn phân kỳ dẫn dòng, din dòng qua kênh hoặc dẫn dòng

qua các phương thức khác, Đi với sông có biên độ mực nước mùa khô, mùa lũ lớn,

có thé dùng đê quai cho nước tràn qua dé giảm bớt giá thành dẫn dòng Với dòng.

sông có lưu lượng bình thưởng, biên độ mùa là mùa khô không lớn, dùng đề quaikhông cho nước tràn qua có thé kéo dài thời gian thi công

(3) Hình thúc và bổ trí công trình chính

Hình thúc kết cấu công tình thủy công, bổ tí tổng thể và lượng công trình

chỉnh vv là 1 trong những căn cứ chủ yếu khi chọn phương án dẫn đồng Yêu cầu

dẫn đồng cin lgï dụng công trinh vĩnh cửu; lựa chọn hình dạng đập, bổ

cần xét tới công tác dẫn dòng, hai việc đó ảnh hưởng lẫn nhau Đối với đập đất đá,

nói chung không dùng phân kỳ dẫn dòng, mà thưởng dùng phương thức dẫn dòng

qua đường him, qua cổng ngằm, qua kênh wv Không dùng để quai cho nước tran

qua Đối với đập bê tông, cho phép trin qua mặt đập, thường dùng đê quai cho nước

trin qua Đối với công trình có quy mô lớn, thời gian thi công hồ móng dài, không nên cho nước tràn qua đề quai để có thé bảo dim thi công hồ móng cả năm Đối với trạm thủy điện cột nước thấp có thể sử dụng đề quai ngăn nước 48 phát điện, sớm

thu được hiệu ích như công trình Cát Châu ~ Trung Quốc.

Trang 27

(4) Nhận 5 thi cong

Phương án dẫn đồng quan hệ mật thiết với tổng tiền độ thi công, Phương án din

dng thi công khác nhau thì tình tự thi công khác nhau Trình tự thi công khác

nhau ảnh bưởng tới phân kỳ din dòng và bổ tí công trình dẫn dòng Trinh tự thi

công hợp lý không ảnh hưởng tới thời gian hữu ích thi công vã tổng thời gian thi

công, Vi vậy, khi chọn phương án dẫn dòng cn xét tới ình tự và phương pháp thi công, cường độ và tiến độ thi công, tới bổ trí thi công và bổ trí giao thông bên ngoài

bên trong công trường Hiện nay việc cơ giới hóa thi công phát triển, máy móc lớn

đã không ngừng hoàn thiện công tác thi công, đê quai đất đá được làm cảng nhiều.

và cing cao, quy mô kênh dẫn cảng ngày càng lớn, như tram thủy điện Y-da-if cólồng sông rộng, có điều kiện phân kỳ dẫn dòng Để diy nhanh tiến độ thi công vàgiải quyết dip dit đã của đập ở bai bên bờ đã dùng phương án dẫn ding kênh lớn

kết hợp lỗ xa đáy, khối lượng đảo đạt 22.000.000m`, Thêm nữa kỹ thuật thi công

lớn Kích thước mặt

công trình ngầm phát triển, mặt cắt đường hằm có thể làm rất

cắt him din dòng thủy điện Pu-i-ep của Liên Xô đạt ích thước 17x22m, 2.1.3 Chọn phương án dẫn đồng

Khi chọn phương ân dẫn dòng, ủy theo điều kiện cụ thể công trình, có thé ấn

định một vai phương án, phân tích toàn dig, so sinh không chỉ phân ích trước lúc

dẫn đồng mà cin phân tích toàn điện giữa và sau khi din đồng Phân tích phương án

dẫn ding không chỉ là định lượng giá thành công trình dẫn dòng mà cần so sinh toàn diện về kinh tế và kỹ thuật như tổng tiến độ thi công và các yêu cầu kinh tế quốc dân khác Phương én ối ưu của dẫn đồng thể hiện rên một số một sau

(1) Tiến độ thi công toàn bộ hệ thống công trình với thời gian ngắn, giá thành.

hạ rất ngắn thời gian đầu tư ban đầu, phát huy nhanh hiệu qua đầu tư

(2) Thi công công trình chính an toàn, cân bằng cường độ thi công, tránh chồng.

chéo, bio đảm tinh chủ động trong thi công.

(3) Công trình din đồng giản đơn, khối lượng công trình nhỏ, giá thành hạ, thi

công thuận tiện, tốc độ nhanh.

Trang 28

(4) Thỏa mãn yêu cầu các thành phần kinh tế quốc dân (hông thuyền, chờ gỗ,

ap nước, di dân wv )

Khi chọn phương án dẫn dòng cần để xuất một số kết quả sau

n lưu lượng dẫn dòng, thời đoạn thi công và tiêu chuẩn dẫn dòng.

~ Khối lượng công trình và giá thin công trình của các phương án

- Sơ đồ din đồng, ích thước và hình thức công trình ngăn nước và thảo nước,trình tự và tiến độ thi công.

- Sau khi chọn được sơ đồ dẫn đồng tiễn hành phân tích ứng suất biển dạng của

các bộ phận của công trình din dong,

2.2 Phương pháp PTHH nghiên cứu ứng suất biến dạng của cống dẫn dòng

2.2.1 Nội dung của phương pháp PTHH

Nhằm đơn giản hóa tính toán mà vẫn dim bảo đủ mức tính toán

người ta xây dụng phương pháp PTHH là một phương pháp gn ding dé tinh kết

cấu với nội dung sau:

“Thay thé kết ấu thực tẾ bằng một mô hình, dùng để tính toán bao gém mội hữu hạn phần tử riêng lẻ liên kết với nhau chi ở một số hữu hạn điểm nút, tại các ddim nút tồn tại các lực tương te biểu thị tie động qua lại của các phh tử kề nhau

Quan niệm như vậy có nghĩa là thay bài toán tinh hệ liên tục (hệ thực tế) có bậc tự.

do võ bạn bằng bài toán tính hệ sở bậc tự do hữu hạn, Chỗ phân cách giữa các phần

từ hữu hạn gọi là biên của phần từ hữu hạn Tay từng trường hợp cụ th, biên của

các phần tử hữu hạn có thé là các điểm, các đường hoặc các mặt.

“rong thực tế kết cấu là một môi trường liên ục cho nên ở tại mọi điểm trên biên của mỗi phần từ đều có các lục tương tác giữa các phần tứ Tại các điểm trên biên, ứng lực cũng như chuyển vi đều phải thỏa mãn diễu kiện liên tục khỉ ta

chuyển từ phần từ này sang phần tử kế cận Trả lạ, ở rong mô hình thay th, kết

sồm một số phần từ riêng lẻ liên kết với nhau ở một số

cấu được quan niệm là

Trang 29

điểm nit, cho nên giữa các phần tir in cận chi có các he tương te dat ti các điểm

Di nhiên quan niệm như vậy chi là gin đúng Trong khi thay thé kết cầu thực

lên kết lại với nhau ở các điểmtế (hệ liên tye) bằng một tập hợp phần tử rời rae chỉ

nút, Người ta thừa nhân rằng năng lượng bên trong mô hình thay thể phải bằng năng lượng tong kết cấu thực Nu ta xác định được chính xác các lực tương tác

giữa các phần tử lân cận, và nếu ở trên các biên của các phần tử, điều kiện liên tục

về lực và về chuyển vị đảm bảo được thỏa mãn khi ta chuyển từ phần tử này sang

phân tử lần cận thì mô hình thay thể hoàn toàn giống với kết cầu thực tế

Đối với bài toán về trang thái ứng suất và bin dang của môi trưởng lién tự,

khi sử dụng PP PTHH ta cần phải lần lượt giải quyết các bước như sau:

a.) Phân tích trang thi ứng suất và biển dang của mỗi phan từ hữu bạn.

b) Phân

liên kết với nhau ở một số hữu han nút với mối liên hệ tuyến tính giữa ứng suất và

trạng thái ứng suất và biến dang của toàn hệ gồm nhiều phần tir

biến dang

&)_ Phân ích trang thi ứng suất và biến dạng của toàn bệ gồm nhiều phần từ

với mỗi liên hệ phi uyền giữa ứng suit và biển dang.

Trước khi tiến hành giải quyết từng bước tính đó, dưới đây sẽ trình bảy một số.

khái niệm về tọa độ, các nguyên lý năng lượng va khái niệm ma trận cứng, ma trận.

mềm được sử dụng để giải bài toán trạng thấi ứng suất và biến dạng

Đồng thời dé hiểu cách giải các bài toán phi tuyển, trước tiên chúng ta hãy tim

hiểu cch giải các bài toán tuyển tính về ứng sắt biến dạng theo phương pháp pÏtừ hữu hạn Trong khuôn khổ luận văn, nội dụng phương pháp PTHH trinh bày dưới

đây được áp dung cho phần tử am giá li loi phần tử sử dung trong tính toán.

Trang 30

2.2.2 Cúc phương trình cơ bản của PP PTHH dé giải bài toán tuyến tink về ứng dụng

suất ~ bi

2.2.2.1 Sơ đồ tink toán

Gia sử him ứng suất và biến dạng xác định trong miền S Theo PP PTHH ta tưởng tượng phân chia miễn S ra thành nhiễu phần từ hình tam giác phẳng và chỉ liên kết với nhau ở các điểm nút.

Hình 2.8: Sơ đồ tinh toán theo PP PTHH

2) Chia miễn S thành nhiều phần từb) Phần từ hình tam giác 3 miễn

Xét PTHH hình tam giác bat kì có các đỉnh là 1,

ý kí hiệu thứ tự các nit theo ngược chiều kim đồng hd và chịu tác dụng của các

3, (hình 2.1) rong đó ta lưungoại lực đặt tại các điểm nút là:

LR] = [Rig Rigs Row Ray Roe Roy |

Tại các nút phat sinh các vector chuyển vila [4]

[4] = Cui Vie ty Vass v:]

Chuyên ngành xây dong công tình thy Hạc viên: Lê Đăng Công -Lúp:16C2

Trang 31

"Trong đồ u,¥ là các thành phần chuyên vị của nút thứ theo phương các tre x

2.2.2.2 Xác định ma trận độ cứng của phần te

Để giải bài toán ứng suất- biến dạng trước hết ta phải xác định được quan hệ.

giữa ứng lực nút [R J và [ 4] trong dang :

[R]=[K][4] an

“Trong đó [ K ]là ma trận độ cứng phần tử hữu hạn

'Nếu ta biết trước 6 thành phần chuyển vị nút ở 3 đỉnh thì ta cũng có thể xác định được chuyển vị của một điểm bất kì trong tam giác, bởi vì ta có thể giả thiết một cách gần đúng quy luật biển đổi các thành phần chuyển vị của một điểm bất kỳ của phần tử dưới dạng biểu thức phụ thuộc tọa độ x, y như sau :

. -Vv = aytasx tay G2

Hoặc: [U]= [AT [a 63)

diy (U] =[u.vÏ

[AIE[010x0y]La} = [ ơi, dạ, tạ, ty |

“Trong đó ơụ là các hằng số bắt ki

'Có thể biểu thị [or] qua [q] Muốn thé bằng cách sử dụng (2 2) ta viết giá trị của

các thành phan chuyển vị tại các điểm nút =

oy + 0N + ayy

v= G+ OK + Gey

Chu ngành vay đựng công tình tty Hạc viên: Lê Đăng Công -Lúp:16C2

Trang 32

Nếu biểu diễn (2.6) dưới dạng vô hướng ta có.

Ua FE lya na) Ras (= y)HUyt ly (=H) xu ⁄0U2 + [ys MD) +

Xai (/-y2)EU;]

Chu ngành vay đựng công tình tty Hạc viên: Lê Đăng Công -Lúp:16C2

Trang 33

{Lys x) Xu — y)]Vit ÍYa,(XC XÙ — XuUÔWPYOIV; + Eyer

xoa 0-9)IV.] en

Trong đồ: A =Xays—Xayss là điện tích tam giác và

Để xác định các tenxơ biển dạng ta có thể sử dụng các biểu thức của chuyển vị

vừa tim được

a, = Hy) + yyUy= ya,U9)= HAE (WaUi + ys ya)

ey = BF xs) sat )—XpWg + XIV)

we See Uy — xy Ua + Xa Ủy # yonVi # YuV) IV)

Hay viết dưới dạng ma trận

Trang 34

Thay biểu thức (2.9) vào về phải của (2.10) để khử [c] ta sẽ được biểu thức xác đình các ứng suất rong phần tử theo những giá trị đã biết của chuyển vỉ nút

[ol[El[ql G10)

“Trong đó (EIIE,l[ DỊ

“Trong phương pháp PTHH ma trận (E] được gọi là ma trận ứng suắ Ma trận [E] “được viết như sau

Trang 35

“rong trường hợp phin từ hình tam giác, các phần tr của ma trận [D] và [E] không chứa các tọa độ biển đổi x,y Vi vậy biểu thức (2.13) có thé được don giản

như sau

{x)= nal} e] G14) “Trong đồ : h là bểday của phần tử hữu hạn

Từ (2.14) ta có thể trực tiếp suy ra biểu thức cuối cùng của ma trận độ cứng đối

với phần tử hình tam giác phẳng trong dạng khai tiển

Trang 36

an + Ants ay = (a+ HRY

an = 0's + Ayn âm # Ynys + M%¥on ag = ANuYn + MaXoyu as = Yn

ag = AY + HEXnYs ag = Was + WnỢn

ays = (ay + HRY, ay = + ate

as = AONgXn + YpVs ` `

ass = atx + Yuya ase = AY + HDX Yie

as = Yin + Ae đe = WR # HXHY

TRuXa + AlynyisaxnYin | HgXuYA

Sau khi xác định được ma trận độ cứng của phần tử hình tam giác chúng ta sẽ tiến

hành lập ma trận độ cứng của toàn hệ theo nguyên tắc cộng các số hạng của các ma

trận tam giác tương ứng cùng tên điểm nút, Phương trình cub cùng sẽ cổ dang :

Trang 37

([AIEgl=[RI 2.16)

Trong đó : [ A,] [ ql, | R ]— Lan lượt là các ma trận độ cứng, chuyển vị và ma trận.

ngọai lực của toàn bộ hệ (công trình) Từ đó ta có thé xác định được toàn bộ các.

thành phần chuyển vị của hệ theo phương trình ma trận sau

LgI=[ATT[RI (17)

Nồi chung ma trận A có thé là một ma trận suy biến không có ma trận nghịch sau khi đưa các did

đáo, Tuy nl kiện biên vào thì [A] sẽ là một ma trận khôngsuy biến và (2 17) là một hệ phương trình có các nghiệm thực xác định.

Khí sử đụng phương pháp PTHH hình tam giác phẳng để giải bài coin phẳng về

trạng thái ứng suất - biển dạng theo lý thuyết din hồi, cần lưu ý rằng mức độ chính.

xác của kết quả tính toán phụ thuộc vào giả thiết ban đầu về quy luật biển đổi của

các thành phan chuyển vị theo các tọa độ x, y

Usa tax tay

thiết là mối liên hệ

“Trong biểu thức trên ta đã g ita chuyển vi U và tọa độ x, y

có quan hệ bậc nhất Nếu sử dụng giả thiết quy luật biển đổi giữa chuyển vị va toa độ, y lại một điểm bắt kỳ, không phải là bậc nhất, mã theo một quy luật cao hon,

chẳng hạn quy luật đa thức bậc 2 dạng

Usa + 03x tay tony tat ay?

được gua chính xác hơn Dương nhiên nếu giả thiết như vậy th s ton độ khái quất cần phải xác định sẽ nhiều lên, khối lượng tinh toán sẽ lớn Muốn tìm các tog độ khái quát ấy thi ta phải hoặc cho biết thêm thông tin về các giá tr đạo him của các thành phần chuyển vỉ tại các điểm nút của phần từ hình tam

giác phẳng, hoặc cho biết thêm giá tị của các thành phần chuyển vị tại một số nút

bổ sung.

Trang 38

CHƯƠNG 3

AP DỤNG PHAN TÍCH UNG SUÁT - BIEN DANG CHO CONG DAN DONG CUA CONG TRÌNH THỦY ĐIỆN DONG NAI 2

43,1 Giới thiệu về công trình

3.1.1 Bồ trí tong thé

Trang 39

Dự án Nhà máy thủy điện Đồng Nai 2 là bậc thang thứ 3 trên s ng Đồng.

Nai, do Công ty Cé phn thủy điện Trung Nam (Trung Nam Power) là chủ đầu tư.

Dự án nằm trên địa bàn 8 xã thuộc hai huyện của tinh Lâm Đồng gồm: Tân Thuong,Tân Châu, Tân Nghĩa, Dinh Lạc, Gia Hiệp thuộc huyện Di Linh; Tân Thanh, LHà và Ban Phượng thuộc huyện Lâm Hà Khu vục xây đựng công tình nằm trênđịa phận các xã Tân Thanh ~ huyện Lâm Hà và xã Tân Thượng ~ huyện Di Linh

Nhiệm vụ chính của nó là khai thác thủy năng sông Đồng Nai dé phát lên

lưới điện quốc gia với công suất lắp may 70 MW và điện lượng trung bình năm là

263,8 triệu kWh Các nhiệm vụ khác gồm kết hợp điều tiết nước cho hạ lưu, hạ thấp.

mực nước lũ, và giúp củi thiện môi trường tự nhiên và môi trường sinh thái cho khu

vực, Ngoài ra nó tạo điều kiện cho việc phát triển cơ sở hạ ting, cung cấp việc lâm

và nguồn thủ ngân sách cho dia phương

Quy mô công trình như sau: Phương ấn kiến nghị là phương án đập ding bằng bê tông trọng lục dim lăn (RCC) ở phần lòng sông và một phần 2 vai bờ kết hợp với đập vật liệu địa phương nỗi tiếp với hai vai ba Công trinh có tuyển gần

vuông góc với sông tự nhiên ở lòng sông và bờ trái nhưng ngoặt về phía thượng lưu.

48 độ từ mặt cất vào tới bở tại ai phi, Nhà mấy thủy điện sau đập, cổ công suất

lắp máy TOMW, gồm 2 tổ máy Hình thức din dòng là cổng dẫn đồng

4.1.2 Đập dng bằng bê tông đầm lin RCC

Dap dâng bê tông bờ trái dài 175,37 m, đập ding bờ phải di 153,66 m Phần

lòng sông của đập được đặt trên đá HA Tại hai vai bờ do chiều sâu lớp HA là quá

lớn nên chân đập được đặt trên đá IB Đập được chia thành các đơn nguyên có.

chiều rộng thay đổi từ 22,32 tới 27,5 m.

Dip bê tông ding nước có dang trong lực, din đập ở cao độ V684.20 m

rng 8 m, mái thượng lưu đập thẳng đứng Mái hạ lưu đập có độ de m= 0,73 xuất

phát từ mép thượng lưu đỉnh đập Đề thuận tiên cho việc thi công bê tông RCC có.

các bậc cao 90 em ở mặt hạ lưu đập, Thân đập là bê tông đầm lăn RCC Mặt thượng.

lưu và bạ lưu đập là lớp bê tông giàu vữa GEVR day 60 em.