Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng Công trình thủy: Phân tích độ tin cậy kết cấu cửa van thép công trình thủy lợi thủy điện

Đến „ các nghiên cửu về an toàn công trình thủy lợi ở Việt Nam, đặc biệt là việc ứngdụng lý thuyết độ tin cậy để phân tích và đánh giá an toàn cho hệ thống đầu mối hdchứa thủy lợi chưa d

LỜI CAM DOAN

Học viên Hoàng Văn Đoạn

Hoe viên: Lớp 25C11

Tôi xin cam đoạn diy là đề ti nghiên cứu khoa học do tối thục hiện đưới sự hướng

dẫn của PGS.TS Vũ Hoàng Hưng Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận

văn là trung thực, không sao chép từ bắt kỳ nguồn ti liệu nào và dưới bất kỷ hình thúc

nào, Việc tham khảo các nguồn tải liệu (nếu có) đã được thực hiện ích dẫn và ghỉ

nguồn tai liệu tham Khảo đúng quy định.

giả

Hoàng Văn Đoan

iy kết cau cứu van thép công trình thúy lợi thúy'

Để có được thinh quả này, trước tiên tác giả xin bay tỏ lòng biết ơn sâu sắc đếnPGS.TS Vũ Hoàng Hưng đã tận tình hướng dẫn, chi bảo và cong cấp các thông im

Khoa họ cần thiết trong thi gan tác giả thực hiện luận văn này, Bên cạnh đó, ác giá

tạicũng xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến sự giúp đỡ nhiệt tỉnh của các thầy cô gicác bộ môn tong Trường Đại học Thủy lợi đã giảng dạy, tạo điều kiện giáp đỡ tie giátrong suốt qué trình thực hiện luận van

Do năng lực của bản thin còn nhiều han chế, chắc chin luận vin không tránh đượcnhững thiểu xót Tác giá kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến, chỉ bảo của cácthầy cô gio, các ban đọc dé luận văn được hoàn thiện hon

Ha Nội, thing 5 năm 2019

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ANH viDANH MỤC BANG BIEU vil

MG DAU 1

1 Tính cắp thiết của để ti 1

2 Mye dich của đ ti 2

3 Cách tiếp cận và phương phip nghiên cứu 3

4 Kết quả dự kiến đạt được 3CHUONG 1, TONG QUAN VE CUA VAN VA UNG DUNG LÝ THUYET ĐỘ TINCAY TRONG ĐÁNH GIA AN TOAN KET CAU 41.1 Tổng quan về cửa van 41.1.1 Cửa van phẳng 4 1.1.2 Cửa van cung 4 1.1.3 Cửa van quạt 5 1.1.4 Cita sập (cửa van clape) 6

1.1.5 Cửa van tự lật 6

1.1.6 Cửa van tự động ving triều,

1.1.7 Cửa van chữ nhân

1.1.8 Cửa van công (Visor gate)

1.1.9 Cửa van viên phân 10 1.1.10 Cia van phao " 1.1.11 Cửa van phao chữ nhân 2

1.1.12 Cửa van kéo thang (cửa van lift gate) 14

1.1.13 Của van kiểu ống lần 16

1.1.14 Cửa van nồi „

1.2 Phương pháp thiết kế truyén thống và những tổn ta 19

1.2.1 Phuong pháp ứng suất cho phép 19 1.2.2 Phương pháp tính theo các hệ số an toàn 20 1.2.3 Phương pháp trạng thải giới hạn 2Ị

1.3 Phương pháp phân tích độ tin cậy trong đánh giá an toàn kết cầu 23

1.3.1 Thiết kế ngẫu nhiên cấp độ 1 2

1.3.2 Thiết kế ngẫu nhiên cấp độ II 2

1.3.3 Thiết kế ngẫu nhiên cấp độ IIL 24

1.4 Những kết quả nghiên cứu trong va ngoài nước về phân tích độ tin cậy kết cầu cửavan 24

1.4.1 Các nghiên cứu trên thé giới 24

1.4.2 Các nghiên cứu ở Việt Nam, 29 Kết luận Chương | 34CHUONG 2 PHƯƠNG PHAP PHAN TÍCH ĐỘ TIN CAY KET CAU 352.1 Biến ngẫu nhiên va him số phân bd 352.1.1 Phân bố xác suất của các đại lượng ngẫu nhiên rời rạc 35

2.1.2 Các đại lượng ngẫu nhiên liên tục 35 2.1.3 Các số đặc trưng quan trọng nhất 36

2.2 Phân bé xác xuất thường dũng trong phân tích độ tin cậy 362.2.1 Phân phối đều trên đoạn [a,b] 362.2.2 Phân phối chuẩn 372.2.3 Một số phân phối khác 372.3 Một vài khái niệm co bản về phân tích độ tin cậy kết cầu 372.3.1 Khai niệm rủ ro 37 2.3.2 Khải niệm độ tin cậy 38

2.4 Phương pháp tinh toán độ tin cậy kết cắt 402.4.1 Co sở toán học của phương pháp ngẫu nhiên 403.4.2 Phân tích độ tin cậy một cơ chế sự cổ theo Cấp độ II bằng phương pháp FORM

42.4.3 Phân tích độ ti cậy một cơ chế sự cỗ theo bai toán Cấp độ III- Mô phỏng ngẫunhiên Monte-Carlo 472.5 Phan tích độ tn cậy của hệ thống 502.5.1 Khái niệm Hệ 1

2.5.2 Các hệ thống lis

ng 50

a 50

2.5.3 Phân tích hệ thông 5 2.6 Xây dựng bai toán phân ích độ tin cậy kết sầu cửa van thép s2.6.1 Phân tích độ tin cậy kết cầu cửa van thép 552.6.2 Các bước phn tích độ tn cậy cho cửa van thép 5s2.6.3 Phân tích thông kê các số liệu cơ bản 572.6.4 Mô ta kết cầu cửa van và thiết lập sơ đồ cây sự cổ 52.6.5 Phân tích các cơ chế sự cổ có thể xảy ra

2.6.6 Thiết lập him độ tin cậy của các cơ chế sự cổ cho cửa van thép, )

3.2.5 Tổng hợp xác suất sự cổ cửa van thép, 8L3.3 Tính toán theo phương pháp phan tử hữu hạn 853.3.1 Các thông số cơ bản 853.3.2 Chi tiêu cơ lý của vat 55

3.3.3 Trường hợp tính toán $6

3.3.4 Xây dựng mô hình 86

3.3.5 Kết quả tinh toán 87

3.366 Xác định độ tin cậy cửa van cung thủy điện Huối Vang theo phương pháp phần

từ hữu hạn 903.3.7 Tông hợp xác suất sự cố cửa van thép tinh theo phương pháp phan tử hữu bạn 98

3.4 So sinh kết quả tính toán hai phương pháp

Kết luận chương 3

KET LUẬN VẢ KIÊN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Puy LUC TÍNH TOÁN,

100 10 108 105 108

DANH MỤC HÌNH ANH

Hình 1-1: Cửa van phẳng 4 Hình 1 -2: Cửa van cung 4 Hình Ì 3: Cửa van cung nhịp lớn 5

Hình | - 5: Cửa van Dap Diy 5 Hình 1-6: Cửa van tin hồ Cm Sơn 5 Hình | -7: Cửa van clape 6 Hình 1 -: Vị tricia van trên bản đây 6inh 1 9: Sơ hoa hình thức kết cầu cửa van tự ật Va ứng dụng trong thực Ễ Hình 1 - 10: Cửa van phẳng tự động trục đứng 7 Hình 1 - 11: Cửa van chữ nhân 8 Hình | - 12: Cửa van chữ nhân hình cung 8

Hình 1 - 13: Cửa van chữ nhân hình cung công trình chống lũ Chung Lâu (T.Quốc) 9

Hình Ì 14: Cita van cổng 9 Hình 1 15: Kết cấu van công 10 Hình I~ 16: Cửa van cổng sông Tam Xoa 0 Hình 1 - 17: Cửa van cổng sông Kizu-gawa 0 Hình 1 18: Cửa van ở trang thái mở và đóng, " Hình I~ 19: Cửa van ngăn sông Thames ở Anh " Hình 1 -20: Cửa van ngăn sông Ems ở Đức "

Hình 1 - 22: Cửa van công trình phòng lĩ Tin Sap laHình 1 -23: B6 tr tổng thể công tinh 1bHình 1 - 24: Mat cắt ngang kết cfu của van B Hình 1 - 25: Kết ấu giàn chính có thanh cánh hạ cong hai chiều “ Hình 1 -26: Cửa van công trinh sông Ems ~ Đức 1s

Hình 1 - 27: Cửa van cổng Bao Chau - Cà Mau l§

Hình | -28: Kết ấu giàn chính có thanh cánh cong một chiễu Is Hình 1 -29: Cửa van công trình Harte 15

Hình 1 - 31: Kết edu giàn chính có thanh cánh cong một chiều 16Hình 1 - 32: Cửa van kiểu ông lin 16Hình 1 - 33: Cửa van kiểu ông lan đầu tiên trên thể giới 16

Hình 1 - 34: Cửa van kiểu ống lăn số 25 trên thượng nguồn sông Mississippi 1?

Hình 1 - 35: Cửa van nồi 17Hình 1 - 36: Một loại cửa van nỗi ở Thai Bình 7 1-37: Mô hình công tinh sau Khi hoàn thành (www hefei.gov.en) 18 Hình 1 - 38: Cu tạo cửa van trụ xoay hai chi 19Hình 2 - 1; Phân bổ xác suất của ham Z [7] 38

2 - 3: Định nghĩa biên sự cổ [7] 39 Hình 2 - 3: Quan hệ giữ ham tải trong S và hàm sức chịu tai R [7] 40 h2 - 4: Miễn tinh toán tích phân của hàm F «s(R-8) [7] 41 Hình 2 - 5; Đường đẳng mật độ xác suất của hàm kết hợp fe(X1)AS(X2), Va

thể hiện vùng sự cổ XI<X2 [7] 4l

Hình 2-6: Số lượng mẫu yêu cầu N không phụ thuộc vào số biến của hàm Z 50

Hình 2 - 7: Sơ đồ cây sự cổ của hệ thống nổi tiếp và song song SI

fh 2 - 8: Sơ đồ minh họa cây sự cổ của một hệ thống KSNL dién hình s

2 ~ 9: Minh họa gần xác suất xảy ra sự cổ của hệ thống nổi tiếp có các thành phần.độc lập 54

Hình 2 - 10: Sơ dé cây sự cổ cửa van,

2-11: Sơ đồ cây sự cổ của van 59Hình 3 = 1: Cửa van hình cung trên đập tràn 6 Hình 3-2: Mit bing cửa van 66 Hình 3 - 3: Cia van ình cung nhìn từ thượng lưu 6Hình 3 4: Sơ đồ một số hình thức bồ trí tâm quay cửa van cung 63-5: Các loại hình thức khung chính 68 inh 3 - 6: Các hình thức khe van 6 Hình 3-7: Bố trí chung một cửa van 1

Hình 3 - 8: Biểu dé thể hiện xác suất sự cố dim chính giữa cửa van thủy điện Huối

3 13: Xác suất an toàn cia dim chính giữa ứng với 5 kich bản khi tinh theophương pháp trạng thái giới hạn va phương pháp phn từ hữu hạn 101

DANH MỤC BANG BIEU

Bing 21: Bảng phân phối xác suất của các đi lượng ngẫu nhi rời rạc 38Bing 22: Các loi cổng liền kết trong sơ đồ cây sự cỗ, ki hiệu và ý nghĩa 5ã

Bảng 2.3: Ký hiệu của các sự cổ/sự kiện trong sơ đỗ cây sự cổ 4

Bang 2.4: Ma trận sự cổ kết cầu cia van thép 37Bảng 25: Danh sich các biển ngẫu nhiên theo cơ chế sự cổ do biển dang 6iBảng 26: Danh sich các bién ngẫu nhiên theo cơ ché sự cổ do cường độ _Bing 27: Danh sich các bién ngẫu nhiên theo cơ ché sự cổ do cường độ “Bảng 3.1: Các đặc trưng thống kê các bin ngẫu nhiên trong hàm tin cậy Z nBing 32: Xác xuất xây ra sự cổ của cơ chế sự cổ do biển dang TaBảng 33: Tọa độ điểm thiết kế và mức độ ảnh hướng của các tham số 3Bing 3.4: Các đặc trưng thống kê của các bin ngẫu nhiên theo cơ chế sự cổ do cường

độ ”Bảng 35: Xác xuất xây ra sự cổ của cơ chế sự cổ do cường độ chịu uốn 75Bảng 36: Tọa độ diém thết kế và mức độ ảnh hướng cia các tham số 16Bảng 37: Xác xuất xây ra sự cổ của cơ chế sự cổ do cường độ chịu cắt nBing 38: Tọa độ digm thết kế và mức độ ảnh hưởng cia các tham số n

Bảng 3.9: Các đặc trưng thống kê của các biến ngẫu nhiên theo cơ chế sự cổ do én

định cục bộ bản bụng 178Bảng 3.10: Xác xuất xiy a sự c của cơ ché sự cổ do mắt Ôn định cục bộ bản bụng 79

Bảng 3.11: Tọa độ điểm thiết kế và mức độ ảnh hướng của các tham số 80

Bảng 3.12: Xác xuất xây asi cổ của cơ chế sự cổ do mắt ôn định cục bộ ban cánh 81

Bảng 3.13: Tọa độ điểm thiết kế và mức độ ảnh hưởng của các tham số 81

Bing 3.14: Xác sut sự cổ tổng hop của kết cầu dim chính giãn thay điện Huối Vang

82 Bang 3.15: Thông số cơ bản của cia van 85 Bảng 3.16: Các chi tiêu cơ lý của vat lig 85Bảng 3.17: Kết quả tính toán chuyển vị theo phường Ux tại vị te giữa dim 88Bảng 3.18: Kết quả tính toán ứng suất theo phương Z tai v tí bản cánh giữa dim 88Bảng 3.19 'Kết quả tính toán ứng suất theo phương Z tại vị uf bản bụng giữa dầm 89

Bảng 320: Kết quả tính toán ứng suất ip Sxz tại vị tí bản bung giữa dằm 9

Bảng 3.21: Kết quả tính toán ứng suất theo phương X tại vi trí bản cánh giữa dim 89

Bảng 3.22: Các đặc trưng thing kê các biển ngẫu nhiên trong hàm in cậy Z 90Bảng 3.23: Xác xuất nay ra sự cố của cơ chế sự cổ do biển dạng 91

Bang 3.24: Tọa độ điểm thiết kế và mức độ ảnh hưởng của các tham số 9L

Bảng 3.25: Các đặc trưng thing ké của các biến ngẫu nhiên theo cơ cl

cường độ uôn 92Bảng 3.26: Xác xuất xây ra sự cỗ của cơ chế sự cổ do cường độ chịu 92Bảng 327: Tọa độ điểm thiết kế và mức độ ảnh hưởng của các tham số 93

Bang 3.28: Các đặc trưng thống kê của các biến ngẫu nhiên theo cơ cl

cường độ 94Bảng 329: Xác xuất xây ra sự cỗ của cơ chế sự cổ do cường độ chịu cắc 94Bảng 3.30: Toa độ điểm thiết kế và mức độ ảnh hưởng của các tham số 94

Bảng 3.31: Các die rung thống kê của ede bién ngẫu nhiên theo cơ chế sự cổ do ổn

định cục bộ bản bụng 95 Bảng 3.32: Xác xuất xây ra sự cổ của cơ chế sự cổ do mắt ôn định cục bộ bản bụi

Băng 3.33: Tọa độ điểm tị

Bảng 3.34: Xác suất sự cỗ tổng hợp của kết cầu dm chính giữa hủy điện Hudi Vang

9

à mức độ ảnh hưởng của các tham

MỞ DAU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Việt Nam là quốc gia có nền nông nghiệp phát triển, nên hệ thống công trình đầu mối

thuỷ lợi đồng vai trỏ quan trọng trong sự phát tri của xã hội Các hd đập được thiết

kế theo phương pháp truyền thống trong đó các chỉ tiêu kỹ thuật của công trình được:

mô phỏng qua khả năng thảo, khả năng chịu tải của công trinh nhưng chưa xét đến sựảnh hưởng của các thành phần công tinh đến an toàn chung của hệ thống Bên cạnh

đó, các yéu tố bắt định từ phía tự nhiên tác động vào hỗ đập ngày một phức tạp và khókiểm soát làm cho hỗ đập là nơi tiềm ấn các tai hoa do vỡ đập gây ra.

“Các công trình thủy lợi của nước ta đã xây dựng và khai the lâu năm Nước ta hiện

nay có hơn 75 hệ thống thủy nông lớn và vữa, 700 hỗ chia cũng với hang nghìn ciavan vận hành thực hiện nhiệm vụ đa dạng của công trình thủy lợi Doe theo 3600 km

bờ biễn, 6 rit nhiều công trình thủy lợi đã và đang xây dựng với những nhiệm vụ hếtsire quan trọng dé là ngăn mặn, git ngọt.tiều Ging, thoát lũ góp phần giải quyết vẫn để

dan sinh kinh tế vả an ninh quốc phòng vùng ven biển Hệ thống công trình thủy lợi có.

sắc hình thức cửa van rất phong phú: của van phẳng, cửa van cung, cửa van hình quat,van lăn, với các hình thức vận hành đa dạng như tự động, bán tự động, điều khiểnbằng thiết bị cơ khí, thủy công, thủy lực Biện phip bảo vé cũng rất da dang: som,

mạ kẽm, phủ compozit, prétect,.

ng trình thủy lợi, nhiễu công trình xây dựng từ thời pháp như:Bara Bến thủy Nghệ An ( 1936), Trà Linh I ( 1936), phù xa Sơn Tây ( 1945), Da NhimLâm Đồng ( 1964)

“Trong hệ thống cát

“rong những năm gần đây, ngoài những công trình lồn như thủy diện Sông Da, Y4ly, Azul — Hạ, nh vực cơ khí cửa van ở nước ta cũng có những bước phát triển đáng

kể, nhiều công tình hạng mac cơ khí mang tinh hiện dại đã được áp dụng và để xuất

như hệ thống cửa van hd Dẫu Tiếng ( Tây Ninh), Ba Lai ( Bến Tre), An Tiêm ( Quảng

Tri), Do Digm ( Hà Tinh), Nghỉ Quang ( Nghệ An),

Bén cạnh các loại cửa van truyền 1

i

ig như van phẳng, van cung đồng mở bằng co,

„ những năm gần đây loại cửa van tự động đã được sử dụng rit nhiều phổ biển là

cửa van tự động bản lệch trục đứng, trục ngang Đến nay đã có tới trên 500 cửa van tự

su chuẩn thiếtđộng, Qua ác gai đoạn sử dụng vật liệu, công nghệ gia công lắp dat,

kế và công tác bảo hành, bảo trì cũng thay đổi Một số công trình đã được sửa chữa.

nâng cấp

Bộ phận của van và thiết bị đồng mở được coi như là “chia khóa” vào khai thác sửdụng ngôi nhà Sự cổ bắt ngờ đối với cửa van là hết sức nguy hiểm, tai hoa sẽ rất lớn

và khó xử lý, khi xử lý sẽ rit tốn kém vì điều kiện làm việc hết sức phức tạp không chỉ

liên quan đến kết cấu công trình mà còn liên quan bị động đến mực nước theo thời

gian

Đặc biệt đổi với nước ta, việc dùng vật liệu thép chưa có tài liệu kiểm định nào, tiêu

chuẳn thiết kế của van cũng chưa có, các chỉ tiêu tính toán còn đựa vào tả liệu nước

ngoài Vì vậy khi xem xét đúng sai của một vấn đề trong lĩnh vực này rất khó phần xét

Sử dung lý thuyết độ tin cậy xem là nền tang của phương pháp thiết kế theo trạng tháigiới hạn là một xu thé phát triển trong lĩnh vực kết cấu công trình trên thé giới Đến

„ các nghiên cửu về an toàn công trình thủy lợi ở Việt Nam, đặc biệt là việc ứngdụng lý thuyết độ tin cậy để phân tích và đánh giá an toàn cho hệ thống đầu mối hdchứa thủy lợi chưa diy di, Thiết kế cửa van thép công trinh thủy lợi thiy điện ở Việt

Nam từ trước đến nay vẫn sử dụng phương pháp thiết kế theo ứng suất cho phép.

Chính vi vậy, việc nghiên cứu phát tri ứng dụng toin xác suất thống kể kết hợp với

lý thuyết v8 công nh thủy lợi và lý thuyết về hệ thống vào các phân tích về an toàn

cho kết cầu cửa van thép có ý nghĩa về khoa học và thực

2 Mục đích của đề tài

Phan tích độ tin cậy kết cầu cửa van thép trong công trình thủy lợi thủy điện để đánh.

giá mức độ an toàn, là cơ sở đề xuất giải pháp gia cố cửa van.

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

3.1 Cách tiếp cận

Cie phương pháp tiếp cận được sử dụng trong nghiên eit này bao gồm tiếp cận hệ

thông, tiếp cận tổng hợp, iếp cận bền vững và tiếp cận hiện đại

cận tổng hợp: Xem xét đầy đủ các yêu tổ kinh tế, kỹ thuật, xã hội

ấp cân bền văng: Thỏa mãn đồng thai các yêu cầu an toàn về kỹ thu, kin tế và

xã hội có xét đến sự thay đổi của điều kiện biên như biển đổi khi hậu trong tương lai

- Tiếp cận hiện đại: Sie đụng các lý thuyết và phương pháp tính toán hiện ds, tin cậy

để giải quyết vin đề

3.2 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu sử dụng trong luận văn là lý thuyết độ tin cậy (LTBTC),

Ngoài ra trong luận văn các phương pháp nghiên cứu sau cũng được sử dụng:

~ Phương pháp kế thừa (các kết quả nghiên cứu và giải pháp công nghệ đã có trước diy);

~ Phương pháp tổng hợp, phân tích và xử lý các số liệu cơ bản đã có, các số liệu thực

do cho nghiên cứu và đặc điểm điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu;

~ Phương pháp toán thống kê xác định các đặc trưng thống kê của các biển ngẫu nhiêntải trọng và độ bên;

~ Phương pháp mô hình, mô phỏng: Sử dụng các mô hình toán để tính toán, phim tích

cấu ANSYS,

âu cửa van thép theo ý thuyết độ tn cây: phần

4 KẾt quả dự kiến đạt được

Nắm vũng lý thuyết cơ bản phân ích độ tin cây kết cấu

Xây dumg bãi toán ứng dụng lý thuyết độ tin cây đánh giá an toàn cầu kiện kết cầu cửavan thép,

‘Tinh toán và phân tích độ tin cậy cầu kiện kết edu cửa van thép,

CHUONG 1 TONG QUAN VE CUA VAN VÀ UNG DUNG LÝ THUYET

ĐỘ TIN CẬY TRONG DANH GIA AN TOAN KET CAU

1.1 Tổng quan v cửa van

Cửa van là một bộ phận cơ khí quan trong dùng để đóng mở các lỗ trong công trình

thủy và điều tiết lưu lượng nước chảy qua Thông thường cửa van được làm bằng vậtliệu thép (2)

1.1.1 Cửa van phẳng

Cita van có bản mặt chin nước là mặt phẳng, chuyển động tịnh tiến trong khe van nhờ!

hệ thống vi, tồi kéo hoặc xy lanh thủy lực Sit dụng được cho cả cửa van trên mặt

{1-1a) và dưới sâu (1-1b).

MÔ by

ETT:

Hình 1 - 1: Cửa van phẳng.

1.1.2 Cửa van cung.

Cita van có bản mặt chắn nước hình cung, chuyển động xoay quanh gối cổ định nhờ hệthống tời kéo hoặc xy lanh thủy lực Cửa van được sử dụng cho cả cửa van trên mặt(1-25) và cửa van ở đưới sâu (1-2b) Hiện nay do yêu cầu ngày cảng cao đối với cia

van cổng vùng triều có nhịp lớn, cửa van cung từng bước được cải tiến (hình 1-3)

a Din ding

Bin một

Hình 1 - 2: Cửa van cung

Hình 1-3: Cửa van cung nhịp lớn

1.1.3 Cửa van quạt

Cita van có mặt cit ngang hình quạt kin bền trong được gia eb bằng hệ dim giing,chuyển động xoay quanh g6i bản lề đặt ở phía hạ lưu (1-4a) hoặc thượng lưu (1-4b)cửa van, Khác với cửa van cung chỉ có hai gối cửa van quạt cổ nhiều gối và khi ở

trạng thái mở sẽ nằm ở dưới ngưỡng công trình Cửa van quạt điển hình ở Việt Nam

6 cửa van mới ông tình phân lồ Đập Đầy ~ Hà Nội (hình 1-5) và cửa van trăn hd(Cm Sơn ~ Lạng Som (hình 1-6)

Hình 1 - 4: Cửa van quạt

(cửu van clape)

Cửa van clape là chỉ loại cửa van được tạo thành tir một cảnh phẳng chuyển động quay

ig trình như hình 1-7 và hình 1-8,quanh một trục cổ định nằm ngang sát dưới diy

Khi cin ngăn nước, cửa van được đựng lên ở vị tí đứng; kh cin tháo nước, cửa van

được quay ngang nằm song song với diy lòng dẫn Để vận hành cửa van thường sử

dụng xylanh thủy lực gắn tại hai đầu cửa Hiện nay loại cửa van nảy được dụng

tương đối rộng rãi do nó đáp ứng được với mọi loại khẩu độ khác nhau từ một vải mết

đến hàng tram mét Một số công trình ở Việt Nam như Phú Cam, Thảo Long (Thừa

Thiên — Huế một s sử dụng loạing lớn khu vực đồng bằng sông Cứu Long

Hình 1 7: Cea van clape Hình 1-8: Vị tí cửa van trên bản đây 1.1.5 Cửa van tự lật

Cửa van tự lậlà ch loại cửa van có bản mặt chẩn nước à phẳng quay quanh một rye

cổ định hoặc di động khi mục nước rước cửa van đ lớn, Loại cửa van này được ứng dạng phổ biển trong các công trình thủylợi hủy điện đặc biệt với các công trình dingnước với cột nước không cao hoặc trong các công trình tràn sự cố Ưu điểm nỗi bật là

có thể không chế mục nước ở một độ cao nhất dịnh, khi mục nước ting cia van tr

động mở để hạ thấp mực nước và tự động đóng lại để dng nước nhưng không cần tác

động của con người hoặc máy móc thiết bị, do đỏ chủ động vin hành khi thời tết cực

đoan mưa lũ bắt thường, hạn hán và giảm chỉ phí vận hành Cửa van tự lật vận hành

theo nguyên tắc khi mô men do dp lực thủy động lớn hơn mô men do trọng lượng bảnthân cửa van và ma sit ở gối quay, cửa van sẽ được mở đến trang thải cân bing Khi

ap lực không thay đổi, góc mở cửa van cũng không thay đổi Khi mô men do áp lực

thủy động vẫn còn lớn hơn thi cửa van sẽ được mỡ hoàn toàn (ở trang thải nằm

ngang); khi mô men trọng lượng cửa van lớn hơn mô men áp lực thủy động với lực ma

Hình 1 -9: Sơ họa hình thức kết cẩu cửa van tự ật và ứng dựng trong thực tẾ1.1.6 Cira van tự động vàng triều

Cita van tr động vùng triểu là ch loại cửa van được tạo thành từ một cảnh phẳngchuyển động quay quanh một trục thẳng đứng khi mục nước chênh lệch đ lớn nhưhình ve I-I0 Cửa van này thường gặp trong các cổng ving ven biển đồng bằngsông Cửu Long như Gò Công, Long Hải (Tiền Giang), Đôi Ma, Rạch Chanh (Long

An), Luỳnh Huỳnh, Số 2 (Kiên Giang), Sảu Qué (Sóc Trăng), Gn Hào (Cà Mau),

Khi mực nước phía ding cao hơn mực nước phía biển, cửa van tự động mở để thoátnước rủ biển; khí mực nước phía biển cao hon mục nước phía đồng, cửa van tự độngđóng dé ngăn nước biển xâm nhập vio nội đồng, do đó còn có tên gọi khác lả cửa van

sắn gicửa van chữ nhân, về mặt cấu tạo thưởng có thêm bản mặt phía đồng để tạo hộp rỗng,lợi đụng lực đấy nỗi làm giảm nh lực đồng mổ thủy lực

phẳng tự động thủy lực trục đứng Về mặt hình thức làm vi ig như cánh van

Cảnh cửa,

Tre quay

Hình 1 - 10: Cửa van phẳng tự động trục đứng

7

1.1.7 Cửa van chữ nhân

Cửa van chữ nhân là chỉ loại cửa van được tạo thành từ hai cảnh có mặt chắn nước làphẳng hoặc hình cung chuyển động trên mặt bing quay quanh trục bản 18 đặt thẳngđứng như hình 1-11, Khi cần ngăn nước, cửa van được đưa ra đt tiếp giáp nhau: khicần thông thuyền, cửa van được kéo vio buồng van, Đối với cửa van chữ nhân bản

phẳng được ứng dụng rộng rãi trong các âu thuyền Đối với cửa van chữ nhân hình.

cung được ứng dung không nhiều do nỗ chỉ thích hợp với công trinh ngăn nước có

khấu độ đặc biệt lớn, mặt bằng bổ trí cửa rộng (hình 1-12), Khi mặt cửa van có kết

cấu hộp ring cổ thé bơm nước từ ngoài vào hoặc rút nước từ rong ra nhằm mục dichtăng tải trọng khi đồng cửa hoặc giảm nhỏ lực khi mở cửa.

Cita van chữ nhân bản phẳng Cita van chữ nhân bản cong

Hình 1 - 12: Cửa van chữ nhân hình cưng

Công trình ngăn triều Maeslant (Hà Lan, bé rộng thông thủy 360m), công trình ngăn.sông thành phổ Saint Petersburg (Nga bé rộng thông thủy 200m), công tỉnh chống lũChúng Lâu ¢ ng Quốc, bé rộng thông thuyén là 90m) đều sử dung loại hình cửa van

Hình 1-13 là hình ảnh cửa van công tình chống lũ Chung Lau (TP Thưởng Châu,

‘Trung Quốc) Công trình cơ bản hoàn thành năm 2008 và là cửa van lớn nhất Châu A,hiện nay.

Tình 1= 13: Của van chữ nhân hình cung công trình chống lĩ Chung Lâu (T Quốc)1-1-8 Cửa van cổng (Visor gate)

Cita van cổng là chỉ loại cửa van có hình dang nửa trụ tròn xoay quanh gối bản lề đặttại chân vm như hình 1-14, Khi cin ngăn nước, cửa van được hạ xuống sắt đáy công

trình; khi cần tháo nước, cửa van được kéo lên bằng hệ thống dây cáp nối với tai cửa

độ vừa và lớn, mỗitrên cửa van Loại cửa van này thích hợp công trình có khi

nhịp có thể thiết kế từ 10m ~ 60m và chiễu cao cửa từ 2m ~ 6m Một số công tinh tiêubiểu trên thé giới sử dụng loại cửa van này như công trình ngăn sông Low Rhine (Hà

ng Kizu-gawa (TP Osaka - Nhật Bản, I cửa rộng 57m, hình 1-16), công trinh cổng cửa sông Tam Xoa (TP Nam Kinh -Lan, 3 cửa rộng Sm), cổng kiểm soát

‘Trung Quốc, 2 cửa rộng 40m, hình 1-17).

al

Hình 1 - 14: Cửa van cổng

9

Cau tạo các bộ phận cửa van được cho ở hình 1-15 Cửa van có bản mặt cong tròn vớibán kính R, chiều cao Hy Bán kính R được chọn theo nhiệm vụ thiết kế công trình doyéu cầu ngắn sông và giao thông thủy

wv pt H

i

Khi vận hành, cửa van (1) được quay xung quanh gối quay (2) được chôn vào trụ pin(8) Cửa van di chuyển được nhờ hệ thống thiết bị đồng mỡ gm máy đóng mờ (3) đặt

trên đỉnh của trụ (7), đầu tai van (4) có gắn pu ly va nối với máy đóng mở nhờ dây kéo.

(5) Dây kéo (5) trượt trên hệ thống con lăn (6) đặt trên trụ (7) Như vậy cửa van cóchiều rộng thông thủy B và chiều cao thông ti h

Hình 1 - 16; Cửa van cổng sông Tam — Hình | - 17; Cửa van cổng sông Kizu-gawa

Xóa 1.1.9 Cửa van viên phân

‘Cita van viên phân là cửa van có kết cấu bản chắn nước là một phan của trụ tròn được

tụ pin, Bia trên được gin với cơ cấusắn lên hai đĩa tron, tâm trục đặt ở hai

chuyển động song phẳng Khi cửa van mở hoàn toàn, phần chắn nước nằm song song

0

‘Gi day công tình: khi cửa van chin nước, phin chin nước được đưa đến vi tithing

đứng như hình 1-18 Một số công trình điển hình trên thể giới sử dụng loại hình cửa

an này như công trinh ngăn sông Thames ~ Anh (hình 1-19), công trinh ngăn sông EMS - Đức (hình 1-20).

2 22

Hình 1 - 18: Cửa van ở trạng thải mở và đóng Cửa van công trình ngăn sông Thames ở Anh được hoàn thành năm 1984 Công trình.

này có chigu rộng 523m được phân thành 10 khoang trong đó 4 khoang rộng 61m, 2

khoang rộng 31,5m cho phép thuyển bè qua lại và 4 khoang rộng 31,5m không cho

phép thuyén bé qua lại (1 ở bờ Nam và 3 ở bờ Bắc) Các khoang cho phép thuyền bè

«qua lại sử dung của van kiểu trụ xoay với bản kính cung tròn bằng 27m, cao 18m.

Hình 1 - 19: Cửa van ngăn sông _ Hình 1 - 20: Cửa van ngăn sông Ems ở Đức

‘Thames ở Anh

1.1.10 Cita van phao

‘Cita van phao là cửa van dạng hộp rỗng có thé xoay quanh trục thẳng đứng như hình1.21 Khi cần ngăn nước, phao được xoay vào vi tí vuông góc với dng chảy, dùngsắc cảnh van gắn trên phao để điều it nude; Khi etn thông thủy xoay phao vào sắt

bờ, Cửa van loại này được sử dụng thành công trong công tinh phòng li Tân Sap nimtrên kênh dio Tô Nam thuộc địa phận thành phố Thường Châu tỉnh Giang Tô, Trung

'Quốc (hình 1-22).

Hình 1-21: Cửa van thing nổi ˆ Hình 1-22: Của van công trình phỏng 10 Tân SapLLL Ca van phao chữ nhân

Cửa van này tin dung những wa điểm của các hình thức kết cẩu cửa van đã ứng dụngnhiều trong thực tiến

+ Cửa van clapê đồng mở bằng xylanh thủy lực kéo hoặc diy, dé dàng điều tiết mực.

nước thượng lưu;

+ Cửa van tự động thủy lực trục đứng lợi dung lực diy của áp lực nước khiển cửa van vận hành nhẹ nhàng;

+ Cửa van chữ nhân lợi dụng wu điểm của vòm ba khớp tạo được khẩu độ thông thủy lớn, xylanh hoặc tời kéo được đặt a đình cửa van không bị ngập nước Khi cửa van

mỡ, cánh cửa van nằm trong bở không ngăn cản đông chảy vào mùa lũ,

Dựa trên một loại kết cấu cửa van phao đã được ứng dụng thành công ở Trung Quốc

(Cửa van Tân Sap — TP Thường Châu) với một cánh cửa phao nhịp 60m làm hoàntoàn bằng thép đóng mở thủ công, giải pháp cửa van phao hai cánh đóng mở bằng xylanh thủy lực hoặc ti kéo ống thổi khi hoặc chân vịt (tam gọi li cửa van phao chữnhân có cánh phụ điều tế Hình 1-23 thể hiện sơ đồ bổ trí tổng thể công tinh

Nguyén lý làm việc của cửa van như cửa van chữ nhân, chỉ khác Khi cửa van ở trạng

thai đóng, các cánh phụ trên cửa van có thể điều tiết lưu lượng và mực nước.

2

(1) Cửa van; (2) Xplanh thủy lực hoặc tời kéo; (3) Trụ van; (4) Bo sông.

Hinb 1 ~23: Bố tr tổng thể công tinhHình 1-24 thể hiện mặt cất ngang cửa van Khi cánh phụ đồng hoàn toàn (Hình 1-244),mực nước thượng lưu sẽ đạt đến mực nước thiết kế; khi cảnh phụ mở hoàn toàn (Hình1-24b), mực nước thượng lưu xuống tới mực nước thông thuyền thấp nhất, lúc này có.thể ding xylanh, tời kéo hoặc chân vit đưa cửa van vio bd Cita van có thể nổi hoặc

chìm tịnh tiễn theo phương trục bản lễ khi cho nước vào ra buồng phao để giảm lực tác

dụng vào gối bản lễ và lực đồng mỡ cửa van Khi dũng nướ thượng lưu, cửa phaothượng lưu mở, của phao hạ lưu đóng, nước sẽ lắp diy buồng phao, cửa van sẽ tỷ lêndầm đây thông qua gối đỡ trung gian (Hình 1.26a): khi edn mổ cửa van thông thuyn,đồng cia phao thượng lưu, mở cửa phao hạ lưu cho nước chảy ra ngoài nễu mực nước:

hạ lưu kiệt hoặc đóng cả cửa phao thượng hạ lưu và bơm cường bức nước ra ngoài,

cửa van sẽ nỗi (Hình 1.24b) Buồng phao có thé làm

tông cỗtthếp vỏ mỏng,

(1) Phao; (2) Cita van clape; (3) Xvlanh kéo hoặc đẫy ; (4) Khung đỡ của van clape

(tụ pin cầu công tác); (5) Lan can; (6) Gai đỡ trưng gian; (7) Cita phao TL; (8) Cửa

phao HL; (9) Dần đáy

Hình 1 - 24: Mặt cắt ngang kết cấu cửa van

B

Cửa van này cho phép tạo được nhịp tương đối lới (cơ thể đạt đến 100m), sử dụng kếcắu phao cĩ khả năng tịnh tiền theo phương đứng để giảm nhẹ lực đĩng mở cũng nhưlực tác dung vào gỗi bản l Điểm đặc biệt khi cửa van ở trang thái đồng làm việc như.một đập trần định rộng cĩ cửa phụ điề tết lưu lượng và mực nước Hay nĩi cách khácloại cửa van này đã tích hợp được ưu điểm của các loại cửa van thơng dụng ứng dụng.

trong thực tiễn,

1-1-12 Cửa van kéo thằng (cita van lift gate)

Cita van kéo thẳng cĩ mat chịu áp lực nước dạng mặt phẳng hộc mặt cong, thường là mặt cong một chiều dang trụ đứng, khi đĩng mở cửa van chuyển động thẳng trong mặt phẳng khe van, nên được gọi là cửa van kéo thing (lift gate) Cửa van này thườnđược dùng làm cửa van trong các cơng trình ngăn sơng hoặc cơng ngăn triểu cĩ khẩu

độ lớn Kết cầu cửa van phẳng nhịp lớn thường dùng hiện nay cĩ mắy loại sau đây:+ Giản chính cĩ kết cấu bản mặt dạng phẳng kết hợp làm thanh cánh thượng lưu, cịnthanh cảnh hạ lưu cổ dang cong một chiều hoặc hai chiều Kết cầu cĩ thanh cánh hạgiản chính đưới cong lên phía trên như ở hình 1 do hiệu ứng vịm nên thanh cánh

hạ giản chịu nền do trong lượng bản thin van, do đĩ giảm được lực dọc trong thanh cảnh hạ giản chính dưới khi chịu đồng thời áp lực nước và trong lượng bản thân cửa van Cơng trình sơng Ems của Đức sử đụng bình thức cửa van này (hình 1-26) Cơng trình gồm 4 của van phẳng nhịp 63,5m, hồn thành năm 2002, Hiện nay cửa van nàybắt đầu được sử dụng nhiều ở Việt Nam trong các cơng trình ngăn sơng lớn ở vùng.đồng bằng sơng Ciru Long hình 1-27)

The cha há con

Hình 1 -25: Kết cấu giàn chính cĩ thanh cánh hạ cong bai chiều.

4

Hình |= 26: Cửa van công tình sông Ems—_ Hình 127: Cửa van cổng Bào Chiu

-Đức Cà Mau Giàn chính có thanh cánh thượng lưu, hạ lưu có dang cong và nằm trong cũng một mặtphẳng, kết cấu bản mặt có dạng cong và được dỡ trụ tip bởi thanh cánh thượng giảnchính như ở hình 1-28 y là dạng cửa van được sử dụng cho công tình Hartel của

Hà Lan (Hình 1-29) Công tỉnh gồm 2 cửa: 1 cửa rộng 49,3m và 1 cửa rộng 98m,hoàn thành năm 1997,

Thabo, Thành cảnh bạHình | - 28: Kết ấu giàn chính có thanh cánh cong một chiễu

Hình 1 - 29: Cửa van công trình Hartel Hình 1 - 30: Cita van công,

trình Táo Nga

Is

Gi chính có thanh cảnh thượng ưu và hạ lưu có dang cong và nằm trong công mộtmặt phẳng, nhưng kết cấu ban mặt lại phẳng như ở hình 1-31 Công trình ngăn triềuTảo Nga nằm tại vị tí cửa ra sông Tảo Nga nhập vào sông TiỀn Đường thuộc thànhphố Thiệu Hưng tinh Chiết Giang, Trung Quốc sử dụng hình thức cửa van này Cong

trình gdm 28 cửa 20x5m, hoàn thành năm 2008.

Than bụng Thanh tôm chi ‘Pash vim phụ Thanh vein

Thanh im ph

Kế du sự ng in gong —

Hinh 1 - 31: Kết cầu giàn chính có thanh cánh cong một chiều

1.1.13 Cita van kiểu Ống lăn

Cửa van kiểu ông lấn là một ống ring, khi đóng mở cửa van lăn theo đường ray xiên

như hình 1-32 Ông lăn và đường ray được ăn khớp với nhau bing các chân răng, ông

lăn nối với máy đồng mở thông qua diy xích đặt ở hai đầu Khi cần năng hạ cửa vanchỉ cần kéo hoặc thả dây xich Cửa van kiểu ống lần đầu tin trên thể gi tại được xâydung tại Schweinfurt (Đức) năm 1902 (hình 1-33), cửa van s6 25 trên thượng nguồnsông Mississippi (Mỹ) là cửa van kiễu ống lan lớn nhất trên thể giới Do tỉnh phức tạpcủa kết cấu cửa, hiện nay cửa van này ít được sử dụng

Đường ray

Hình 1 ~ 2: Cửa van kiểu Ống _ Hình 1 -33: Cửa van kiểu ống lăn đầu tiên tên thé

lăn giới

1-3t là hình ảnh công tình ngăn nước trên thượng nguồn sông Mississippi sử dụng

cử van kiểu ống lăn, công trình được đưa vào vận hành năm 1934 Công trinh gồm chíncửa rng 33,2m không cho nước tràn qua hai cửa rộng 33.2m cho nước tran qua

inh 1-34; Cửa van kiểu ông lăn số 25 trên thượng nguồn sông Mississippi1.1.1 Cita van nỗi

‘Cita van nồi lả chi loại cửa van có cánh dang nắp nỗi như hình về 1-35 Khi cửa vanhoạt động, cảnh van được chuyển động theo phương thẳng đứng nhờ trụ ni ở đìnhKhi muốn tháo nước, cánh van được kéo lên và nước từ dưới được thoát ra ngoài: khỉmuốn đông, cánh van được ấn xuống khít chặt với thành nỗi Cửa van này được sử

dung trong các cống nhỏ nhưng chênh lệch cột nước lớn Tại Việt Nam cửa van nay có

số lượng không nhiều và chủ yếu được xây dựng từ thời Pháp thuộc Hình 1-36 là hìnhảnh một cửa van nồi ở tỉnh Thái Binh, Cửa van do người Pháp chế tạo từ những nămđầu của thé ky 20, trải qua hơn 100 năm nhưng cho đến nay cửa van vẫn hoạt độngbình thường

¬.=

Hình 1 - 35: Cửa van nỗi Hinh 1 - 36: Một loại cửa van nỗi ở

‘Thai Binh

LIS Cir van trụ xoay hai chiều

Cửa van trụ xoay bai chiễu là loi cửa van hình thức mới lẫn đầu tiên được nghiên cứu!

và sử dụng tại Trung Quốc Hình 1-37 là hình ảnh mô phòng công trinh đầu mỗi cổngcửa sông Đường Tây (TP Hợp Phi, tinh An Huy, Trung Quốc) có sử dụng cửa van trụ

“Công trình được khởi công tháng 09/2009 và hoàn thành sau 12 thingthi công Cửa van trụ xoay hai chiều có kết cấu đặc biệt, phương thức vận hành mangxoay hai chi

tính đột phá so với đường lỗi thiết kể cia van truyền thống

Hình 1 - 37: Mô hình công trình sau khi hoàn thành (www hefei.gov.en)

Kết cấu tổng thể cửa van chủ yếu tạo thành từ hai khi cánh cửa hình cung đối diệnnhau và kết cầu thùng nổi, trục quay đặt tại tang tâm trụ và thông qua cảng van để nỗivới khối cánh cửa, cửa van có thể xoay quanh trực rung tâm, từ đó thực hiện yêu cầuchin nước và thoát nước (xem hình 1-38) BE ngoài cửa van có dạng trụ trồn có binkính ngoài bằng 25m, bin kính trong 21m, góc trừng tâm khối của thượng hạ lưu

bing 7100 inh buông ki ích nước ca an đồng KN củ thương hạ lơ cân nước

on lòng kênh, đồng thời trên mỗi khối cánh cửa thượng ha lưu bố trí 12

khoang trin nhỏ 1,5 x 2,0m có các cánh van để điều tiét lưu lượng Kết cấu cảng van

dang din tam giác Tổng trọng lượng cửa van gần 2000 tấn Khi cửa van tháo nước,xoay khối cánh cia 900 vào trong gian cổng, kết cầu thùng ni đối điện lòng kênh Dodưới thùng nỗi không có kết cấu chắn nước, vì vậy nước cổ thể chảy bên dưới thủng

nỗi Khi kiếm tra cửa van, xoay cửa van về vi ti đồng, tiến hành bơm nước để kiểm trả

khối cảnh của thượng hạ lưu

Hạ lưu

Thing nổi

Lỗ tràn

‘Thuong lưu

(a) Mặt bằng cửa van (cửa van ở vị trí đóng); (b) Chính điện thượng lưu

Hình I - 38: Cau tạo cửa van trụ xoay hai chiều

1.2 Phương pháp thiết kế truyền thống và những tồn tại

Hiện nay phương pháp ứng suất cho phép, phương pháp các hệ số an toàn và phương.hấp các trang thi giới hạn la các phương pháp thết kế tắt định được ding phổ biểntrong mô hình thiết k truyền thông ở Việt Nam,

1.2.1 Phương pháp ứng suit cho pháp

Phương pháp ứng suit cho phép (USCP) là một trong những phương pháp được ứng

dụng ngay từ những ngày hình thành lý thuyết kết cấu Khi thực hiện các tính toán

theo phương pháp này vật liệu được xem xét kim việc trong giai đoạn đàn hồi vớicác hệ số dự trữ rắt cao, Do vậy, một edu kiện dim bảo điều kiện bền khi giá trị ứng suấttrong mặt cắt tính toán không vượt quá ứng suất cho phép của vật liệu tạo thành cu kiện

BL}

k

hen:

trong đó

comax: Ứng suất tính toán lớn nhất tai một điểm nào đó trong mật cắt tinh toán, xác

inh từ tổ hợp tải trong bat lợi nhất;

{o: Ứng suit cho phép, lẤy theo tả liệu tiêu chuẩn đối với vật liệu, loại kết cầu vàdang của trạng thái ứng suất (kéo, nén, xoắn, ):

Xu K: HỆ số an toàn của vậtR: Cường độ của vật

Ui điểm: Phương pháp USCP mang tính kinh điền, rất tiện dụng khi thiết kế các bộ phận kết cầu cùng kiểu, vì vậy nó được chú ý nghiên cứu phát triển.

Nhược điểm: Phương pháp USCP chỉ xem xét sự làm việc của vật liệu trong diều kiệntác động cực đại, không xét đến tác động thường xuyên

Ung dụng: Hiện nay phương pháp USCP vẫn được áp dụng khi thiết kế cửa van, và thiết kế sơ bộ các đập bể tông, bể tông cốt tp

“Trên cơ sở xem xét đến sự làm việc dẻo của vật liệu và một số cải tién về quan niệm

hệ số dự trữ, tiến tới phát triển phương pháp “tai trong phá hoại ” hoàn thiện hơn So với các kết quả thir nghiệm, các kết quả tính theo phương pháp tai trọng phá hoại phù

hợp hơn khi tính toán theo phương pháp USCP.

1.3.2 Phương pháp tinh theo các hệ sé an toàn

Thay cho các USCP, trong tính toán sử dụng các giá trị trung bình vé tải trọng và sức.chịu tải nên mức độ an toàn của công trình được được đảm bảo bằng một hệ số an toàn

IK}: Hệ số an toàn cho phép,

Ui điển: Trong tính toán thiết kế, hệ số ôn định Kye đã được thiết lập cho từng loạicông tình và cho từng sơ đồ tính cụ thé Hệsố an toàn cho phép [Ke] được xác định

theo tiêu chuẩn kỹ thuật được chọn lâm tiêu chuẩn thiết kế,

nage điềm: Mặc có én bộ đăng kể hơn so với phương pháp ứng xuất cho phếp nhưng phương pháp hệ số an toàn có một nhược điểm cơ bản là các dạng phá hoạikhác nhau của kết ấu được đảm bảo chỉ bởi một hệ số an toàn duy nhất Trong khi

20

việc tích lay t liệu thi nghiệm đã chỉ ra rằng các tải trong và sức bền của vật liệu có

tinh biến đổi, phân tin, điều đó làm giảm mức độ đảm bảo không phá hoại kết ed,

Vay nên các kết cầu như nhau sẽ có các hệ số dự trữ khác nhau khí khai thác trong cácdiều kiện khác nhau [5]

1.2.3 Phương pháp trang thi giới hạn

Trong phương pháp này một hệ số an toàn duy nhất được thay bằng nhiều hệ số antoàn mang đặc trumg thống ké: Hệ số tổ hợp tải trong nc, bệ số điều kiện kim việc m,

hệ số tin cậy Ko, hệ số lệch tải n, hệ số an toàn về vật liệu Kv Do vậy, đã có sự thay

aii tính chất khác của kếchỉ đánh giá độ bền và cá u công trình Việc thiế

kế, xây dựng và khai thác công trình phải được thực hiện sao cho không xây ra các, trạng thái giới hạn của nó [3], |4] [6]

‘Trang thái giới hạn (TTGH): Công trình và nền của nó được gọi là đạt đến trạng tháigiới hạn khi chúng mắt khả năng chỗng lại các tải trọng và tác động từ bên ngoài, hoặc.Khi chủng bị hư hỏng hay biển dang qu mức cho phép, không còn thoả mãn được các

yu cầu khai thác bình thường,

Nhóm trang thi giới hạn thử nhất Công tình, kết cấu và nén của chúng làm vitrong điều kiện khai thắc bắt lợi nhất ebm: các tính toán về độ bÈn và én định chung

‘eta hệ công trình - nền; độ bên thắm chung của nén và công trình dit; độ bền của các

bộ phận mã sự hư hỏng của chúng sẽ lim cho việc khai thác công trình bị ngừng tré;các tính toán về ứng suất, chuyển vị của kết ấu bộ phận mi độ bền hoặc độ ổn địnhcông trình chung phụ thuộc vào chúng [3] [4], [6]

Nhóm trang thai giới hạn thứ hai: Công trình, kết cấu và nén của chúng làm việc bắtlợi trong điều kiện khai thác bình thường, gồm: các tính toán độ bền cục bộ của nền;các tính toin về hạn chế chuyển vị và biến dạng, v sự tạo thinh hoặc mở rộng vất nút

và mỗi ni thi công; về sự phá hoại độ bên thắm cục bộ hoặc độ bền của kết cầu bộ,phận ma chúng chưa được xem xét ở trang thải giới hạn thứ nhất [3], [4] 6]:

Tải trọng được ding trong hai nhóm trạng thái giới hạn là khác nhau: Nhóm THGH 1

sử dung tải trong tính toán, còn nhóm THGH 2 sử dung tải trọng tiêu chuẩn Tải trọng.

2

tính toán bằng ti tong iều chun nhân với hệ sổ lệch t,t trong tg chuẩn có trong

các iêu chuẳn thiết ké quy định riêng cho mỗi loại công trinh và nén của chúng.

u thức tính toán và cách xác định các hệ số trong công thức như sau: Việc đánh giásur xuất hiện các trang thi giới hạn được thực hiện bằng cách so nh các trị s tínhtoán của ứng lực, ứng suất, biển dạng, chuyén vị, sự mỡ rộng khe nút, với khả năng

của vậtchị tôi ương ứng của công tình, độ ạt số cho phếp của be rộng khenứt, biến dạng, Các trị số này được quy định trong các tiêu chuẩn kỹ thuật Điềukiện đảm bảo én định hay độ bên của công trình là [6]

"

trong đó:

No Trị số tỉnh toán của tải trong tổng hợp;

R: Trị số tính toán của sức chịu tổng hợp của công trình hay nền;

ni, m, Ke: Lin lượt li các hệ số 16 hợp tải trọng, hệ số điều kiện lim việc và hệ số độ

tin cậy.

Phương pháp trang thải giới hạn có xét đến đặc trưng xác suất của độ bền hoặc Khả

năng chịu tải và tải trọng chỉ ở phần phân ích và xử lý các số liệu đầu vào, còn thuật oán vẫn la tit định, Hơn nữa các hệ số về vit liệu và tải trong (hệ số lệch ti và hệ số

tổ hợp tải trọng) được sử dụng trong phương pháp có đặc tính thống kê nhưng lại có

giá trị không đổi, các hệ số điều kiện làm việc và hệ số tính chất quan trong của kết

cấu là các giá trị được định trước và lấy theo kinh nghiệm nhiều năm thi

thác công trình tương tự Do đó phương pháp này còn mang tính tiền định Ngoài ra

phương pháp còn có nhược điểm cơ bản: không xét đến yếu tổ thời gian và các đặc

trưng ngẫu nhiên của các tham số sử dụng trong tính toán, hay phương pháp TTGH

không đánh giá được độ tin cây của công trình trong tương lai vả không xét được diy

ih chất các vật

đủ mức độ ảnh hưởng của tinh chất biến đổi ngẫu nhiên lên tục của

liệu xây dựng va đất nền cũng như của tải trọng đến trạng thái Lim việc của công trình

13), (51.

- công trình khi tinh theo phương pháp TTGH phụ thuộc vào nhiễu tham số có

bản chất ngẫu nhiên nhưng lại không thể biéu diễn thích hợp trong mỗi quan hệ hàm

số mà mang tinh đơn v tên định

Với rit nhiều lý do tn, trong vòng mấy chục năm gần đây trên thể giới hình thành

phương pháp tính công trình và kết cấu xây dụng theo phương pháp thiết kế ngẫu

nhiên,

1.3 Phương pháp phân tích độ tin cậy trong đánh giá an toàn kết cầu

Phương pháp thiết kế ngẫu nhiên là phương pháp thiết kế theo xu hướng hiện đại

“Theo thiét kế này tạng thái giới hạn cũng như cơ chế phá hoại được mô phỏng bằng

ce mô hình toán hoặc mô hình tương ứng Xác suit phá hoại của một bộ phận công

trình hoặc công trình được tính từ hàm tin cậy Him này được thành lập trên cơ sở.

quan hệ giữa tải trong và sức chịu tải trong một cơ chế phá hoại tương ứng với mộttrạng thái giới hạn, trong đó tải trọng và sức chịu tải là những hảm chứa đựng các biến

và các tham số ngẫu nhiên, Thiết kế ngẫu nhiên là phương pháp thiết ế tiền bộ nhưng:

do tính phúc tạp cũng như khổ khăn trong việc áp dang toán xác suất thống kế vio

trong thiết kế nên mức độ ip cận với xác suất ở từng trường hợp khác nhau vả đượcchia thành 3 cắp độ tính toán [3], [7] [8]

1.3.1 Thiết kế ngẫu nhiên cấp độ 1

Cie biến đầu vào là các biến ngẫu nhiên được xác định theo phương pháp xác suất thống kẻ, nhưng hàm tin cây thể hiện mỗi quan hệ giữa độ bằn của công trình và ti

-trọng tác đụng lên công trình là các giá tị trung bình có kém theo hệ số an toàn thích

hap cho từng loại công tình là một số cụ thể Do vậy, kết quả tỉnh toán không phải là

xác suất an toàn mà là hệ số an toàn Ka Dây được coi là phương pháp bán ngẫu nhiên

và được xếp vào thiết kế ngẫu nhiên cấp độ 1

1.3.2 Thiét kế ngẫu nhiên cấp độ II

“Thực hiện các tính toán độ tin cậy của công trình trong đó; Ham tin cậy là him tuyếntính hoặc str dụng một số phương pháp gin đúng biến đổi về hàm tuyến tinh tại điểm

các biến ngẫu nhiên trong him được xác định theo phương pháp xác suất

-2B

thống kế và có luật phân bổ chuẩn Kết quả độ fin cậy của công trình được thể hiện là

xác suất an toàn hoặc chỉ số độ tin cậy Đây được gọi là thiết kế ngẫu nhiên cấp độ II

1.3.3 Thiết kế ngẫu nhiên cấp độ M1

Trường hợp các tinh toán vẫn giữ nguyên quy luật phân bổ xác suất của các biển ngẫunhiên và tính phi tuyén của hàm tin cậy Khi sử dung mô hình xác suất một cách đầy

đủ trong thiết kế thì được gọi là thiết kế theo mô hình ngẫu nhiên cấp độ II Dé timđược sắc suất an toàn của công tỉnh có thể sử dụng phương pháp Monte Carlo hoặc

các phương pháp giải tích.

1.4 Những kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước về phân tch độ tin

1.4.1 Các nghiên cứu trên thé giới

tiên của lý thuyết độ tin cậy được thiết lập chính ở trong ngành cơ

ii những năm 1920 hai nhà khoa học M.Maier và N.Ph.Khôshialếp

đã nêu ra ý tưởng tính toán kết câu xây dựng theo lý thuyết xác xuất - thống kế, nhưng

Những vấn

học xây dựng C\

nghiên cửu còn nhiều hạn chế vỀ phương pháp tỉnh toán và chưa định dạng được rõ

ring khả năng ứng dụng của lý thuyết này nên không nhận được nhiều sự ủng hộ của

các nhà khoa học thai by giờ Ban đầu lý thuyết độ tin cậy của các kết cầu xây dựng:được phát tiển độc lập với lý thuyết độ tin cây ong nghành chế tạo máy móc và các

hệ thống điện Tuy nhiên cho đến những năm 1970 giữa hai lĩnh vực nảy đã có sự trao

di mạnh mẽ các kết quả nghiên cứu bởi các nhà khoa học da nhận thấy giữa chúng cỏ

sự liên quan chat ch với nhau [9]

Các nhà khoa học Liên Xô of đồng vai trò quan trọng trong việc phát iển ý thuyết độ

tin cây để tính các kết chu xây dựng, có thé ké đến các nhà khoa học tiên phong trong

Tình vực nảy: N X Sueletsky, A R Rgianitsun, V, V Bồlôtn, A la Đriving, lu A.

Đa N.X, Streletsky(1947) đã vận dụng các phương pháp thống kê vào trong cohọc xây dựng và ông được coi là người đặt nền móng cho quan điểm thống kê để tính

niệm * him phá hoại °" và kết cấu công trình A R Rgianitsun ( 1952) đã đưa ra khí

xét đến yếu tổ về thời gian khi tính độ tin cậy của kết cấu công trình [9| Tuy nhiên cảhai nhà khoa học N X Streletsky và A R Rgianitsun đều chưa đề cập đầy đủ sự ảnh

hưởng của các cấu kiện đến độ tin cậy chung của công trình V V, Bôlôún ( 1960 ~

”

1965 ) [10] đã 66 nhiều nghiên cứu chuyên sâu vé ý thuyết độ tin cậy trong cơ học

xây dựng : lý thuyết thống kẻ của sự phá hoại: xây dựng thuật toán để giải cc bài toán

vé én định dao động của các kết cầu và đặc biệtlã nghiên cứu giải các bài oán theo lý

ám cũng như việc cin thết phải thể hiệnthuyết độ tin cậy có xét đến yếu tổ thời

thông tin ở dạng qué trình thời gian; áp dụng lý thuyết xác suất = thông kê và lý thuyết

độ tin cậy đễ phân ích các kt xây dựng

6 các nước Anh, Pháp cũng nhận được nhiều kết quả tích cực trong việc nghiên cứu.

và phát triển lý thuyết độ tin cậy để tính toán các kết cấu xây dựng Các trường đại học

và các viên nghiên cứu ở Anh cũng đóng vai trỏ quan trọng thúc diy sự phát tiễn của

lý thuyết độ tin cây khi công bổ nhiều công trinh khoa học có liền quan đến hư hỏng

‘vat liệu Hammond (1959) đã ứng dung lý thuyết xác suất - thông kê dé đánh giá mức

độ hư hỏng của kết cấu bê tông cốt thép và đây là tiền để cho các nghiên cứu tiếp theo

về khả năng ứng dụng của lý thuyết này trong kết cắu xây dựng của các nhà khoa họcChana P § và Clark L.A [II], Vào đầu những năm 1950 các nghiên cứu về hư hỏng

và khu) 4 rong k ng cốt thép luôn nhận được sự quan âm mạnh msắc nhà khoa học Pháp, theo các nghiên cứu thu thập được trong giai đoạn này có thểthấy nguyên nhân chính gây hư hỏng công trình xây dựng được phân tích thống kê:thành bốn nhóm chính: chất lượng vật liệu, các tác động cơ học, mỗi trường xung

quanh vả thời tiết Tuy nhiên các nghiên cứu này được ứng dụng chủ yếu cho các công

trình xây đựng bằng bê tổng và mới xét đến hai yếu tổ quan trọng là chất lượng vậtliệu xây dựng và các tác động cơ học đến độ tin cậy của công trình bê tông mà chưa

Từ năm 1970 đến 1990 ở Liên Xô cũ và các nước phương Tây đã có rit nhiều cácnghiên cứu về các quá trình ngẫu nhiên để mô tả các tác động thực vả phản ứng của.kết cấu xây dụng, các nghiên cứu nhằm ứng dụng lý thuyết độ tin cậy để thiết kế côngtrình theo độ tin cậy tối ưu và đánh giá mức độ tin cậy của công trình theo xác suất

"Những phương pháp này thường vận dung các lý thuyết về cơ học công trình, lý thuyết

xác suất - thống kê và lý thuyết về hệ thống nên có thể phản ánh được đúng din sự.

tương tic của của công trình với các mỗi trường xung quanh Rắt nhiều kết quả nghiêncứu có ảnh hưởng ding ké đến việc phát tiển và ứng dụng lý thuyết độ tn cậy hiện

25

nay như: Palle Tho (1982) [I0] đã ứng dung lý thuyết xác suất thống kế dé tính toần

độ tin cậy cho các kết cầu công trình xây dựng; O Ditlevsen (1982) và các cộng sự đã phân tich sự cần thiết của các mô hình ngẫu nhiên, giới thi các phương pháp phân tích độ tn cậy kết cầu công tình và đưa ra cách xá định các biên sự cố rộng, biên sự

cố hẹp và sự cố chính xác [10] Tuy vậy các nghiên cứu của Palle Thoft vả O,Dilevsen chưa đỀ cập diy đủ sự ảnh hưởng của các biển ngẫu nhiên khi thực hiện các

ứng dụng tính toán về độ tin cậy cho công trình.

Nhu vậy có thể nói ly thuyết độ tin cậy đã ra đời và ứng dụng từ những năm 1970 trong nhiều lĩnh vực khác nhau, tuy nhiên mãi đến những năm 1990 lý thuyết nảy mới được quan tâm và ứng dụng rộng rồi trong linh vực công trình thuỷ lợi Những năm gần đây các bài báo, các sách tham khảo, các luận văn Thạc sĩ, Tiến sĩ, các để tàinghiên cứu khoa học và các tiêu chuẩn về độ tin cậy công trình ngày cảng phát triểnmạnh mẽ

CC rất nhiễu bài báo được đăng trên các tạp chi có uy ti, trong đó phần lớn tập trung

nhiều vào inh vực đảnh giá an toàn và ph tích rủi ro công trình phòng lũ bờ biển và sông M.K.Yegian và cộng sự (1991) [10] đã công bố các nghiên cứu sác định cácmức độ rủi ro cho đập đất khi xây ra động đắt và dé nghị mức đảm bảo an toàn chophép đối với đập đất trong các điều kiện lâm việc bất thường Chen Zhaohe và cáccông sự (1996) [26] đã nghiên cửu việc áp dụng kỹ thuật phân tích rủi ro khi đập đất bịtrần nước để đánh giá mức độ an toàn chống trăn của đập phục vụ công tác kiểm soát

lũ của hồ chứa nước, Các nghiên cứu của M.K.Yegian và Chen Zhaohe tính độ tin cậycủa đập đất trong trường hợp xây ra động dit, nước trần dinh và coi diy là sự cổ củađập đắt ma chưa đề cập đến các sự cổ khác có thể xây ra như: biển hình thắm, trượtmãi thượng lưu, chưa xét đến tính hệ thống của các công trình trong đầu mỗi hỗchứa LK Hengel và các công sự (1998) [8] sử dụng lý thuyết xác suất thống kế vàcác quan điểm vẻ các cấp độ chấp nhận rủi ro để xây dựng phương pháp thiết kế vàkiến nghị các hình thức công trình bảo vệ bờ trơng ứng LK-Vriling (2010) và các

công sự [10] đã giới thiệu các bước xác định tiêu chuẩn an toàn phỏng lũ cho cho các

tuyến đê và chứng minh sự phù hợp cia các tiêu chuẫn chuẩn này đối với các hệ thôngphòng lũ lớn dựa trên lý thuyết độ tin cậy và phân tích rủi ro Các nghiên cứu của JK.

26

Hengel và J.K.Vrijling đã tinh được độ tin cậy, phân tích rồi ro và mức đảm bảo tương,

ứng cho để biển theo thời gian nhưng lại chưa để cập diy đủ sự tác động của các yếu

tổ ngẫu nhiên đến độ tn cậy chung của toàn hg thống để

CC sich tham khảo về độ tin cậy trong lĩnh vite công tinh thùy cũng phổ biến là đánhgiá an toàn và phân tích rủi ro cho các công trình phòng lũ bảo vệ bở biển M Hauer

i theo xác suất và đánh.(1996) và các cộng sự [10] đã đưa ra các quan điểm vệ

giá rủi ro cho các dip lớn của các nước Đức, Hà Lan và Úc, trong đó để cập chủ yếu{qua trình phân tích các sự cổ xây ra với đất cũng như các hậu quả của sự cố vỡ dap, trên cơ sở đó đưa ra mức độ chấp nhận rủi ro cho hạ du, các tiêu chí đánh giá và

dn bù thiệt hại Tuy nhiễn các nghĩ cứu của M, Hauer mối tính độ tin cậy cho các

sơ chế sự cổ của đập dt mà chưa xét đến sự cổ của các công trinh khác trong hệ thống:đầu mối Pieter Van Gelder và các công sự (2002) [10] đã giới thiệu các quan điểm vềthiết kế ngẫu nhiên trong kỹ thuật xây dựng công tình, trong đó tác giả sử dụng lý

thuyết độ tin cậy tiếp cận ở các cấp độ khác nhau và lý thuyết phân tích rủi ro để phân

tích độ tin cậy của hệ thống trong đó các hệ thống phòng lũ được đưa ra lim vi dụ côthể được mô phỏng theo các hệ thống cơ bản Tác giả đã đánh giá được vai trò quantrọng của lý thuyết độ tin cậy trong thiết kể công trình và khả năng ứng dụng lý thuyếtxác suất - thống kê để xử lý các biến ngẫu nhiên khi thiết kế các công trình bảo vệ babiển nhưng chưa để cập một cách đầy đủ đến sự tác động của các yêu tố ngẫu nhiên có.cảnh hướng đến độ tin cậy của tuyển đê,

Lý thuyết độ tin cậy và phân tích rủi ro đã từng bước được hoàn thiện trong các công trình nghiên cứu W.Kanning (2005) [10] đã sử dụng phương pháp phân ích xác suất -thống ké để xác định các hệ số an toàn của cúc chỉ tiêu cơ lý của đắt thân và nền để từ

‘hé số an toàn chung khi tính toán ổn định mái trong của một hệ thống dé sông, nghiên.cứu đã chỉ rỡ có sự khác biệt khá lớn giữa các hệ số an toàn thành phần trong tiêuchun thiết kế và kiến nghị nâng cao hệ số an toàn của lực dinh đơn vị và góc ma sắttrong, Các tinh toán của W.Kanning mới tính cho cơ chế trượt mái trong của đê theo lý

thuyết độ tin cậy cấp độ I và kết quả đánh giá là hệ số an toàn mà chưa đánh giá được.

độ tin cậy của cả hệ hông đề theo thời giam

?

Marie estberg (2007) [10] ứng dung lý thuyết độ tin cậy và phân tích ri ro tinh độtin cây cho đập bé tông trong lực và có các định bướng phân tích rủi ro khi đập xây ra

sự cổ, Nghiên cứu chỉ rõ ưu nhược điểm của nhiều phương pháp đánh giá rủi ro vàphân tích xác suất rồi chứng minh một phương pháp phủ hợp có thể áp dung tính chođập bé tông Sau khi phân tích một sổ nguyên nhân gay ra sự cổ đập bê tông, thầy rằngnguyên nhân mắt én định của đập bê tông phụ thuộc nhiều vào hai sự cố chính là đập

bị trượt và đập bị lật, nghiên cứu tập trung xây dựng phương pháp tính cho các ham tincây trong cúc trường hợp mat 6n định như; mặt trượt di qua thân dip, di qua mặt tiếp

giáp giữa đập va nền, di qua phần đá xen kẹp yếu trong nén Các in ngẫu nhiên trong

các him tin cậy được xác định bằng các thí nghỉ tính toánhiện trường tại thời điễ

và các quan tắc về công tình Nghiên cứu đã coi đập bê tông là một hệ thống màchưa xét đến tính hệ thông của các công trình có bé trí liền khối với đập dâng như: đập.tri, các cửa xã sâu và ce cửa ấy nước, bên cạnh d Marie Westberg mới tập tring vào xây dụng phương pháp tinh độ tin cậy cho hai cơ chế sự cỗ trượt và lật của tràn

mã không ứng dung để đánh giá độ tin cậy cho một đập bê tông hiện hữu.

Negede Abate Kassa (2009) [10] đã coi đập đất là một hệ thông và xây dựng phươngpháp phân tích độ tin cậy an toàn của đập đất theo lý thuyết độ tin cậy cấp độ II và cấp,

độ IM, Với cắp độ II, ding các phương pháp gin đúng (phương pháp xấp xi mô men)

phân tích độ tin cậy của đập, với cấp độ III tác giả phân tích mối tương quan của các

biến ngẫu nhiên để xây dựng hàm của các đại lượng ngẫu nhiên rồi sử dụng cácphương pháp giải tích để tìm được độ tin cậy của đập Nghiên cứu đã ứng dụng chođập đất Tendaho ở Ethiopia với các số liệu đầu vào được phân tích thống kê từ các ditliệu quan sắt khá đầy đã về công trình đập, trong tinh toán mới xét tối ba cơ hế mắt

ôn định: trượt mái hạ lưu, nước tràn đỉnh đập và mắt dn định do thắm quá mức cho.

phép Khi tinh theo cấp độ II, để giảm bét mức độ phức tạp khi tìm luật phân bổ xác.suit của các hàm chứa nhiều biến ngẫu nhiễn, ác gid đã chứng minh tinh phụ thuộcyếu cia chúng với nhau và coi các biển ngẫu nhiễn không phụ thuộc vio nhau, do vậycác tính toán ứng dụng trong nghiên cứu chưa phải là cấp độ III hoàn toàn Tuy rằngnghiên cứu đã xây đựng được phương pháp tính độ tin cậy an toàn đập đất theo cấp độ

I, cắp độ IIT nhưng chưa có công cụ tính toán nên việc giải các bài tán đặc biệt vớicấp độ III mắt khá nhiều thời gian do phải thực hiện nhiều thuật toán phức tạp và nhiều

28

phần mềm hỗ trợ hơn nữa trong hệ thông còn nhiễu thành phin công trinh mã nghiên

cứu chưa dé cập đến (công lấy nước, tràn xả l8) nên kết quả tính toán chưa phản ánh

đẫy đủ mức độ an toàn của hệ thống

"Để theo kịp với sự phát tiển nhanh chóng của lý thuyết độ tin cậy, trong lĩnh vực xâydựng một số nước tiên tiến trên thé giới đã cho ra đời các tiêu chuẩn về độ tin cậy: liênbang Nga (1986) có tiều chuẩn tinh toán cúc công tình bin cảng về độ tin cây

PJ131.31.3585 [10]; Trung Quốc (1992) đã công bố tiêu chuẩn thống nhất dé thiết kế.

yy JB 50153-92 [12], các nước Châu Âu (1998) có tiêu chuẩn.sông trình theo độ in

1802394 về tinh toán công trình theo độ tin cậy [10] Một điểm đáng lưu ý là các tiêuchuẩn hướng dẫn rit chi tiế, trong hầu hết các tiêu chuin này đều có các phụ lục

hướng din, các sơ đồ tính toán cụ th, các bảng biểu để ra cứu, thậm chí cả các công

thức tinh toán cho từng trường hợp sự cố,

Ci nghiên cứu rên chứng tô rằng lý huyết độ tin cậy dã và dang được ứng dụng rộng

rải tên th giới, do đồ đây sẽ là tên dB cho sự phát triển và ứng dụng lý thuyết này ở

Vigt Nam

1.4.2 Các nghiên cứu ở Việt Nam

"Từ những năm 1960 lý thuyết độ tin cậy đã được biết đến và nghiên cứu tại Việt Nam,tủy nhiên phái đến đầu những năm 2000 lý thuyết này mới được quan tâm ứng dụng

"vào trong các nghiên cứu thực tế

Đã có các sách viết về độ tin cậy và phân tích rủi ro trong lĩnh vực công trình thủy,nhiều tả liệu đã được sử dụng làm giáo tình giãng dạy, tả iệu tham khảo cho hệ đại

học và sau đại học Nguyễn Văn Mao (2000) [13] đã giới thiệu cách ứng dụng lý thuyết ngẫu nhiên để đánh giá an toàn các công tri thủy công như đập bê tông và kẻ

để biển: tác giả đã xác định độ tin cây cho đập bê tông khi xảy ra sự cố trượt trên mặttiếp giáp gi

đế; xác định được sự ảnh hưởng của các biễn ngẫu nhiên đến sự cổ từng công trình.

đập và nền và kè dé biển khi xây ra sự cổ trượt phần kè và 1 phẩn mái

Tuy nhiên nghiên cứu chưa đề cập đến các cơ chế sự cổ khác có khả năng xảy ra vớiđập bê tông và kè mái dé, chưa đưa ra giải pháp tinh độ tin cậy của hệ thống Nguyễn Van Mạo (2014) [14] đã cung cấp các kiến thức cơ bản vé tính công trình theo lý

»

thuyết độ tin cậy đồng thời hướng dẫn cách vận dung phương pháp độ tin cậy đễ đánh

giá mức độ làm việc an toàn của một số công trình ở đầu mối hỗ chứa nước: đập đắt,

đập trin và cổng lộ thiên Tác giả đã đảnh giá được độ tn cậy của các công tỉnh nàythông qua các cơ chế sự cỗ cổ thể xay ra đối với từng công trình nhưng lại chưa xâydựng được diy đủ sơ đỏ cây sự cổ và chưa lập được các ham tin cậy tương ứng cho.các cơ chế sự cỗ của công trình đầu mối, chưa xét đến sự tương quan giữa các côngtrình.

Nguyễn Vi (2009) [5] đã sử dung phương pháp Monte Carlo mô phỏng các biển ngẫu nhiên có phân bổ chuẳn để xây dựng phương pháp mô bình hóa thống kể từng bước để

tính toán xác suất an toàn cho các kết cấu xây dựng trong đó có các công tinh cảng vàđường thủy, ác giả đã xác định các đặc trưng thống kê của độ bin và nội lực trong cáccấu kiện, trên cơ sở đỏ tính được độ tin cậy của các cấu kiện và của cả công tình,Trong một nghiên cửu tiếp theo, Nguyễn Vĩ [9] đã áp dụng lý thuyết độ tin cây cp độIIL tính độ tin cậy cho công trình bến cảng, tác giả đã giới thiệu các kết qua thí nghiệm.

tử nhiễu nguồn khác nhau để lâm rõ các quy luật phén bé của các biển ngẫu nhiềnđược sử dụng trong tính toán các công tình đặc biệt là công trình bến cảng Nghiêncứu cũng chỉ rở nguyên tắc và phương pháp tính toán độ tin cậy của từng cầu kiện củakết cấu và của cả công trinh sau khi phân tích mỗi tương quan giữa các cầu kiện Cácnghiên cứu của Nguyễn Vi mới đề cập đến các biến ngẫu nhiên có phân bố chuẩn màchưa xét đến các biến có luật phân bổ khác, tác giả cũng chưa xét diy đủ sự tương

«quan giữa các biển ngẫu nhiên và giữa các cầu kiện trong công trình,

‘Cac bài báo khoa học vẻ lý thuyết độ tin cậy trong lĩnh vực công trình thủy lợi đượccông bố thường xuyên trên các tạp chí và hội nghị khoa học cố uy tin tong nước.Phùng Vinh An (2004) [15] đưa ra cơ sở khoa học vẻ việc áp dụng lý thuyết độ tin câyđánh giá mức độ an toàn cho các kết cầu công trình để ứng dụng xây dựng một hệthống tiêu chi, phương pháp đánh giá an toản và xây dựng lý thuyết dự báo tuổi thọcống dưới để, tuy nhiên tác giả chưa để cập diy đã đến tính hệ thống của các công

trình được xây dung trên hệ thống đ, Với nhu cầu phải nâng cấp tuyến đẻ Bắc sông Dinh dim bảo phỏng là ở mức độ cao hơn, Đỗ Xuân Tình (2013) [16] đã giới thiệu các

nghiên cứu về tối wu têu chuẳn an toàn cho dé Bắc sông Dinh theo cách iếp cận của

30