Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu sử dụng kết hợp mô hình toán trong kiểm định chất lượng đập bê tông đầm lăn trong quá trình thi công

Mục đích và nội dung nghiên cứu Sử dụng được mô hình toán phân tích được trường ứng suất đập RCCD.trong quá trình thi công và biết sử dung các kết quả tính toán kết hợp với các số liệu t

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRUONG ĐẠI HỌC THUY LỢI

NGHIEN CUU SU DUNG KET HOP MO HINH TOAN TRONG KIEM DINH CHAT LƯỢNG DAP BE TONG DAM LAN TRONG QUA TRÌNH THI CONG

LUẬN VĂN THAC SĨ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NONG NGHIỆP VÀ PTNT

TRUONG ĐẠI HỌC THUY LỢI

Nguyễn Mạnh Hiển

Chuyên ngành: Công trình thủy

Mã số: 60.58.401

LUẬN VĂN THẠC SĨ

"Người hưởng dẫn khoa học

GS- TS Nguyễn Văn Mao

Hà Nội ~2012

LLY LICH SƠ LƯỢC:

Ho và êm Nguyễn MạnhHiễn Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 6/10/1984 Noi sinh: Hòa Bình

Qué quần: Lê Chân ~ Hải Phòng Dân tộc: Kinh

Chức vụ, đơn vị công tác rước khi di học tập, nghiên cứu Ảnh 4x6

Kỹ sử đoàn TKTD Sơn La ~ Công ty CP Tự vin xây dựng Điện 1

“Chỗ ở biện nay hoặc địa chỉ liễ lạc:

Số 35 LK 12 ~ Khu đồ thị Văn Khê ~ Hà Đông ~ Hà Nội

Điện thoại cơ quan: Điện thoại nha riêng:

Fax: Email: denpietrau@febarcelona.com.vn Di động: 0988955384

IL QUÁ TRÌNH ĐÀO TAO:

1 Trung học chuyên nghiệ

Hệ dio tao: "Thời gian từ: J đến J

oi học (trumg,thanh phổ):

Ngan học:

2 Đại học:

Hệ đảo tạo: Chính quy Thời gian từ: 9/2002 đến 7/2007

‘Noi bọc (trường, thành phổ): cơ sở 2 Đại học Thủy Lợi ~ Tp Hồ Chí Minh

"Ngành học: Cong trình thủy lợi

"Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Thiết kể hỗ chứa thủy điện Sẽ San 4

"Ngày va nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 6/2007, Tp Hồ Chí Minh

"Người hướng dẫn: GS-TS Nguyễn Văn Mao

3 Thạc sĩ

Hệ dio tạo: Chính quy - Thờigian từ: 9/2009 đến9/2012

Noi học (rường, thành phố): Đại học Thủy Lợi ~ Hà Nội

Ngành học: Công trình thủy

Tên luận vẫn: Nghiên cứu sử dung kết hợp mô hình toán rong k

ông dim lin trong quá trình thi công,

Ngày và nơi bảo vệ

Người hướng dẫn: GS-TS Nguyễn Văn Moo

m định chất lượng đập bê

4 Trinh độ ngoại ngữ (bit ngoại ngữ gi, mức độ) Tí

5 Học vi, học him, chức vụ kỹ thị được chính thức cấp: số bằng, ngày cẤp và nơi cấp:

IIL QUÁ TRÌNH CONG TÁC CHUYÊN MÔN TỪ KHI TOT NGHIỆP ĐẠI HỌC:

Thời gian Nơi công tác (Cong việc đảm nhiệm

2/2007 Đoàn TKTĐ | - Công ty CP tư vẫn xây dựng Kỹ sư thiết kế (hợp

Điện | đồng thời vụ) 1/2009 Doan TRTD Sơn La— Công ty CP tư vẫn xây Kỹ sư thiết kế

XÁC NHAN CUA CƠ QUAN CỬ ĐI HỌC Ngày 4 tháng 12 năm 2012

"Người khai ký tên.

Để hoàn thành chương trình cao học và viết luận văn này, tôi đã nhậnđược sự hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý nhiệt tình của quý thầy cô trường Đại học

“Thủy Lợi Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn đến qui thầy cô trường Đại học

“Thủy Lợi — Hà Nội, đặc biệt là những thay cô đã tận tình dạy bảo cho tôi suốtthời gian học tập tại trường Tôi xin gửi lời biết on sâu sắc đến Giáo sư — Tiền sĩ

Nguyễn Văn Mao đã đành thời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu và giúp

tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Nhân đây, tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học

“Thủy Lợi cùng quí thầy cô trong Khoa Công Trình, Khoa Đào Tạo và Sau ĐạiHọc đã tạo rất nhiều điều kiện đẻ tôi học tập và hoàn thành tốt khóa học,

Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận tuy nhiên không thể tránh.khỏi những thiếu sót, rat mong nhận được những đóng góp qui báu của quí thay

hang 12 năm 2012.

Học viên

Nguyễn Mạnh Hiển

TONG QUAN VE KIEM ĐỊNH CHAT LƯỢNG RCCD 6 VIỆT NAM 12

1 Sơ lược về tinh hình phát triển RCCD ở Việt Nam

1.2 Kiểm định chất lượng RCCD trong công tác xây dựng dp

1-3 Tình hình nghiên cứu trong quá trình kiểm định một số đập RCCD ở nước ta AS

14 Sự cần thiết nghiên cứu phát triển phương pháp kết hop mô hình toán.

trong công tác kiểm định RCCD :

¬-1.5 Kết luận chương l wT

CHUONG 2 2555121 2111021 11.1211dz.eesaeoaoe 1D

PHAN TÍCH TRUONG UNG SUÁT RCCD 111

“TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG sentences —2.1 Các nhân tố ảnh hưởng đến trường ứng suất của RCCD trong quá trình

thi công 19

2.1.1 Sự phát trién cường độ và các đặc tinh của bê tông dim lăn trong

thời gian thi công : oe 19 2.1.2 Truong nhiệt độ trong đập

2.1.3 Trường ứng suất nhiệt trong đập

2.2 Phương pháp và phần mềm sử dụng

2.2.1 Cơ sở của lý thuyết đàn hỗi nhiệt —

2.2.2 Phần mềm sử dụng tinh toán 30

2.3 Các bai toán nghiên cứn 5¬ „x30

Toc viên Nguyen Mạnh Hiến

CHƯƠNG 3 : can : 32

NGHIEN CỨU SỬ DUNG KET HỢP MÔ HÌNH TOÁN KIÊM ĐỊNH

CHAT LƯỢNG DAP SE SAN 4 „32

3.1 Giới thiệu tóm tit tinh hình xây dựng đập Sê San 4 32 3.1.1 Nhiệtđộ môi trường

3.1.2 Ton thất nhiệt vào nên đá .334.13 Đối lưu tại các bề mặt 3

3.1.4 Nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp bê tông dim lăn tại khối đỗ 34

3.1.5 Các đặc tính nhiệt của bê tông dim lăn 4

ế 365 ngày 34

35

3.1.6 Các đặc tính cơ lý của bê tông đầm lăn ở tuổi thiết

3.1.7 Các đặc tinh nhiệt của nền đập

3.148 Các đặc tinh cơ lí của nền đập " 35 3.1.9 Mô hình phần từ kết cấu đập, 35

3.1.10 Tiến độ thi công đập, 36

3.1,11 Các thông số dau vào cho bai toán 2

3.1.12 Các thông số đầu vào cho bai toán 3

3.2 Các số liệu thí nghiệm trong phòng, hiện trường, quan trắc ở đập _ Sẽ San

— ÔÔÔÔÔỎ 39 3.2.1 Số liệu thi nghiệm trong phing 39

3.2.2 Số liệu thu thập từ hiện trường và thiết bị quan trắc 403.3 Trường ứng suất nhiệt đập Sẻ san 4 41

3.3.1 Phân tích trường nhiệt độ 41

3.3.2 Bài toán 1: Phân tích trường ứng suất trong đập bê tông tông dim

ân trong thời ki thi công do nhiệt độ tác dung 49 3.4 Trường ứng suất chất tải va tải trong thi công "1

3.5 Trường ứng suất nhiệt va chất tải, tải trọng thi công 57

Luin vin Thạc sĩ

3.6 Trường ứng suất nhiệt và chất i,t trong thi công qua tỉnh thi công s

Devan seven seven =—ð OD

3.7 Phân tích chất lượng đập RCC Sẽ San4 63.7.1 Khảo sắt chất lượng RCC thân đập mô hình l 643.7.2 Khảo sắt chất lượng RCC thượng lưu 66

3.7.3 Khảo sắt bê tong RCC hạ lưu _ 6 3.7.4 Khảo sắt chất lượng RCC thân đập mô hình 2 60 3.7.5 Khảo sắt chất lượng RCC thượng lưu đập mô hình 2 70 3.1.5 Khảo sit chất lượng RCC hạ lưu đập mô hình 2 72

3.8 Kết luận chương 3 1 1 TB

CHUONG 4 75

KET LUẬN VA KIEN NGHỊ cu "_—

4.1 Các kết luận rút ra từ các nghiên cứu của luận văn 75 4.2 Những vẫn đề tồn tại 75

43 Kiến nghị so so 16

TAL LIEU THAM KHAO rrsnroninnnnninnnnninnrnnarnanasnnseese T7

Toc viên Nguyen Mạnh Tien

DANH MỤC CÁC HÌNH VE

Hình 1 Kiểm định theo sơ đồ kết hợp 10

Hình 2 Sơ đồ tiếp cận se sseersrnerrrrrrroeeo TE

Hình 2.5, Đường cong co ngót của bê tông đầm lăn ren 23

Hình 2.6, Biển dang của bê tông theo thời gian Hình 2.7 Đường cong nhiệt thuỷ hoá của bê tông dam lãn 24

¬-.-Hình 2.8 Quá trình diễn biến nhiệt độ trong khối đập 25

Hình 2.9 Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng 29

Hình 3.1 Thi công đập bê tông đầm lăn trên công trình thuỷ điện Sẽ San 4 32

Hình 3.2 Sơ đỗ lưới phần tử mặt cắt đập _ 36Hình 3.3 Tiến độ thi công đập ° : 37Hình 3.4, Đường cong phát trién độ bên nén của bê tông đầm lãi 40Hình 3.5 Biểu đồ sự phát triển cường độ nén tại hiện trường 41Hình 3.6 Phân bố nhiệt độ thân đập ở 360 (h) senseHình 3.7 Phân bố nhiệt độ thân đập ở $400 (h) 42Hình 3.8 Phân bổ nhiệt độ thân đập ở 5760 (h) ~.đâHình 3.9 Phân bé nhiệt độ thân đập ở 10800 (hy 43

Hình 3.10 Phan bố nhiệt độ thân đập ở 11160 (h)

Hình 3.11 Phân bố nhiệt độ thân đập ở 18300 (h)

Hình 3.12 Phân bố nhiệt độ thân đập ở 21000 (h)

Hình 3.13 Phân bố nhiệt độ thân đập ở 21360 (h)

Luin vin Thạc sĩ Š

Hình 3.14 Phân bố nhiệt độ thân đập ở 21360 (h) “

Hình 3.15 Phân bé nhiệt độ thân đập ở 30120 (h),

Hình 3.16 Phân bỗ nhiệt độ thân đập ở 34680 (h)

Hình 3.17 Trường ứng suất nhiệt trong đập ở 5400 gi

Hình 3.18 Trường ứng suất nhiệt trong đập ở 10800 giờ Hình 3.19 Trường ứng suất nhiệt trong đập ở 21000 giờ 50Hình 3.20 Trường ứng suất nhiệt trong đập ở 29640 giờ 51

_-Hình 3.21 Trường img suất nhiệt trong đập ở 34680 giờ 52

Hình 3.22 Ứng suất nhiệt biên hạ lưu 53

Hình 3.32 Trường ứng suất do nhiệt độ và chất tai, tải thi công tác dụng ở.

Hình 3.39 Dữ liệu kết quả tính toán ứng suất 65

Hình 3.40 Biểu đồ phát triển ứng suất thân đập 66

Hình 3.41 Biểu đồ phát triển ứng suất thượng lưu đập 6

Hình 3.42 Biểu đỗ phát triển ứng suất hạ lưu đập 6

Hình 3.43 Sơ đỗ 3 đường phan tử thân đập 70

Hình 3.44 Sơ đồ 3 đường phần tử thượng lưu đập _—

Hình 3.45 Sơ đổ 3 đường phần tử hạ lưu đập 3

Luin vin Thạc sĩ 7

DANH MỤC CÁC BANG BIEU

Bảng 1.1 Danh sách các đập bê tông đầm lăn ở Việt Nam đến năm 2013

Bảng 3.1 Nhiệt độ môi trường cho các

Bảng 3.2 Cường độ nén tiêu chuẩn của bé tông đã

Bang 3.3 Cường độ nén thực đo của bê tông dim lăn Sẽ San 4

Bảng 3.4 Kết quả tính toán ứng suất phần tử thân đập

Bang 3.5 Kết quả tính toán phần tử thượng lưu đập

Bang 3.6 Kết quả tính toán phần tử hạ lưu đập.

Bang 3.7 Cường độ nén thân đập của bê tông đầm lăn Sẽ San 4

Bảng 3.8 Cường độ nón thực đo phẩn tử thân đập,

Bang 3.9 Kết quả tính toán phan tử than đập mô hình 2

Bảng 3.10 Cường độ nén thực đo phan tử thượng lưu đập

Bảng 3.11 Kết qua tính toán phan tử thượng lưu đập mô hình 2

Bảng 3.12 Cường độ nén thực đo phần tử hạ lưu đập

Bảng 3.13 Kết qua tính toán phan tử hạ lưu đập mô hình 2

tặt khối RCC tính toán.

lăn Sẽ San 4

Toc viên Nguyen Mạnh Hiến

MO DAU

1 Tính cấp thiết, ý nghĩa thực tiễn và tính khoa học của đề tài

Công nghệ đập bê tông đầm lăn (RCCD) là một tiền bộ trong lĩnh vực.xây dựng đập trong những thập kỷ cuối của thế kỷ XX Do có nhiều đặc điểm.nỗi trội nên công nghệ này được phát triển rộng khắp trên thể giới Tuy mới

chỉ sử dung công nghệ RCCD một số năm gần đây nhưng phần lớn các đập bê tông trong các dự án thủy điện, thủy lợi ở nước ta hiện nay đã được lựa chọn

là RCCDP.

Đối với Việt Nam, công nghệ xây dựng RCCD hiện đang là một công

nghệ mới Vì vậy, công tác thiết kể, thi công theo công nghệ RCCD ở nước tavẫn còn nhiều vấn đề cần nghiên cứu để rút kinh nghiệm nhằm hoàn thiện.công nghệ này theo điều kiện Việt Nam Một trong những vấn đẻ bức xúc

trong quản lý xây dựng RCCD hiện nay ở nước ta là kiểm định chất lượng RCC trong quá trinh thi công.

độ bền và

Chất lượng RCC là một nhân tổ quan trọng ảnh hưởng

tuỗ thọ của đập Thực tẾ công tác kiểm định chất lượng RCC trong phòng vàthí nghiệm hiện trường kết hợp với những giám sát và các số liệu thực đo thicông để kết luận về chất lượng Các phân tích bằng mô hình toán như trường.nhiệt độ, trường ứng suất nhiệt, ứng suất bao gồm cả nhiệt và các tải trọng

mới chi chú y đến trong giai đoạn thiết kế Các phân tích này trong giai đoạnthi công còn rất han chế Vi vậy khi xảy ra những hiện tượng như nút, thắm

ngoài ý muốn thiếu cơ sở khoa học để giải thích và kết luận

Tương quan giữa cường độ của RCC và ứng suất phát sinh trong đậptrong quá trình thi công là một chỉ tiêu quan trong để đánh giá chất lượng

RCCD Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán đủ độ tin cây dé phân tích trường.

Luin vin Thạc sĩ 9

ứng suất RCCD trong quá trình thi công kết hop với số liệu thi nghiệm trongphòng thí nghiệm hiện trưởng và số liệu quan trắc tại đập là hướng tích cựcđóng góp vào phương pháp kiểm định chất lượng thi công RCCD ở nước ta

hiện nay.

Đề tài: “Nghién cứu sử dụng kết hợp mô hình toán trong kiểm định:chất lượng đập bê tong đầm lăn trong quá trình thi côn;

2 Mục đích và nội dung nghiên cứu

Sử dụng được mô hình toán phân tích được trường ứng suất đập RCCD.trong quá trình thi công và biết sử dung các kết quả tính toán kết hợp với các

số liệu thí nghiệm và quan trắc dé đánh giá chất lượng RCCD

1) Phân tích các đặc tính của bê tông đầm lăn phụ thuộc vào thời gian thi công

2) Phân tích trường nhiệt độ của đập bê tông dim lăn trong thời gian thi

công

3) Phân tích trường ứng suất của đập bê tông dim lăn do nhiệt độ tác

dụng trong thời gian thi công.

4) Phân tích trường ứng suất của đập bê tông dam lăn do quá trình chất

ti và tải trong thi công trong thời gian thi công.

5) Phân tích trường ứng suất của đập bê tông đầm lăn do đồng thời tải

trọng ngoài và nhiệt độ tác dụng trong thời gian thi công.

6) Đánh giá các yêu tổ bat lợi xảy ra trong quá trình thi công; dé ra các

giải pháp nhằm khống chế ứng suất của đập bê tông đầm lăn trong giới

hạn cho phép của vật liệu

7) Sử dụng mô hình toán kết hợp đề đánh giá chất lượng RCCD

Toc viên Nguyen Mạnh Hiến

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Từ thực tiễn các công trình đã và đang thiết kế và thi công, ứng dụng các

tiến bộ khoa học kĩ thuật tiến hành nghiên cứu trường ứng suất trong đập bêtông đầm lăn trong thời gian thi công, đề xuất các giải pháp khống chế ứng.suất trong đập trong giới hạn cho phép của vật liệu

~_ Phương pháp đánh giá chất lượng theo phương pháp kết hợp như sơ.đồ

Cường độ (4) Cường độ phát triển theo thời

sian lý thuyết (thí nghiệm.

trong phòng)

(6) Cường độ thực RCC (thí nghiệm hiện trường)

6) ong suất tính toán

“Thời gian (theo tiến độ thi công)

Hình 1: Kiểm định theo sơ dé kết hợp

- Sử dụng phần mềm Midas Civil và sơ đồ hình 1 kiểm định chất lượng

đập Sesan 4.

Luin vin Thạc sĩ "

Tiếp cận thực

Phân đợt thi

Rựcc =t Thí nghiệm

4 Các kết quả nghiên cứu đã đạt được

Luận văn đã phân tích các đặc tính của bê tông đầm lăn thay đổi theothời gian (sự phát trién cường độ, mô đun đàn hồi, co ngót và từ biển) và ảnh.hưởng của chúng đến trường ứng suất trong đập bê tông đầm lăn trong thời

gian thi công,

Luận văn đã phân tích và làm rõ tác động của nhiệt độ và qua trình chấttải, tải trong thi công đến trường ứng suất và trạng thái làm việc của đập bê

tông dim lăn trong quá trình thi công Kết hợp dùng mô hình toán để đánh giáchất lượng bê tông RCC Từ đó làm cơ sở đề ra các giải pháp khống chế sự

phát triển của ứng suất trong đập bê tông dim lăn trong thời gian thi công

Toc viên Nguyen Mạnh Hiến

CHƯƠNG 1

TONG QUAN VE KIEM ĐỊNH CHAT LUQNG RCCD Ở VIET NAM

1.1 Sơ lược về tinh hình phát triển RCCD ở Việt Nam

Tốc độ phát triển đập bê tông đầm lan, Việt Nam dén với công nghệ bêtông đầm lăn tương đối muộn so với một số nước trên thế giới, nhưng trước

sự phát triển nhanh chóng của nó và đặc biệt là nước láng giềng Trung Quốc,

nước có đặc điểm tự nhiên gin tương tự như Việt Nam, nên có rất nhiều dự án

thuỷ lợi thuỷ điện lớn đã và đang được thi công với công nghệ này Từ nay

đến năm 2013 nước ta có số đập bê tông dam lan lên đến 24 đập Việt Namtrở thành nước xếp hang thứ bảy về tốc độ phát triển bê tông đầm lăn [3].Bảng 1.1 là danh sách các đập bê tông đầm lan đã và dang được thi công ởVigt Nam đến năm 2013 [6]

Bang 1.1 Danh sách các đập bê tông dm lăn ở Việt Nam đến năm 2013

1 | PliKrông 7 Kontum 2007 | Dang VI

2 | Dinh Binh 55 Binh Dinh | 2007 | Dang VH

3 | A Vương TÔ | QuảngNam | 2008 | Dang VH

4 | SêSan4 74 Gia Lai 2008 | Dang VH

5 Bắc Hà 100 Lào Cai 2008 | Dang XD

Luin vin Thạc sĩ

9 Đồng Nai 4 129 Đắc Nông 2008 Dang XD

10 | DakRing 100 | Quang Ngai | 2008 Chuẩnbị

" ae KonTum 2009 Chuan bj

12 | NướcTrong 70 | QuangNgai | 2010 | Chuan bi

13 Son La 138 Sơn La 2010 | Dang Vt

14 | Ban Chat 70 Lai Chau 2010 | Dang XD

15 Bản Về 136 Nghệ An 2010 | Bang XD

16 | HiaNa - Nghệ An 2010) Chuin bj

17 | SongBung2 95 | QuangNgai_ 2010 Chuan bi

18 | Song Tranh2 | 100 | QuảngNam | 2010 | Dang XD

19 | SôngCôn2 | 50 | QuangNam =| 2010 | Dang XD

20 | Bản Uén 85 | ThanhHos | 2011 | Chuan bj

21 | Huội Quảng - Sơn La 2010 | Dang XD

22 | LãiChâu 137 Lai Châu 2012 | Dang XD

23 | Nam Chiến 130 Sơn La 2013 | Chuan bj

24 | TàPao - Bình Thuận - — | Chuan bi

Các hình thức mặt cắt đập bê tông đầm lăn Mặc dù đập bê tông dim lăn

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 gần đây đều.dùng hình thức đập bê tông đầm lăn với lớp chống thắm ở mặt thượng lưu.thường là GEVR (bê tông dim lăn giầu vita xi măng) có chỉ

đến Im, Ngoài ra một

day từ 0.5m

ỗ đập sử dụng bê tông mác cao ở thượng lưu làm lớp

chống thắm (thủy điện Sẽ San 4 ), hoặc không có lớp chồng thắm ở thượnglưu (thuỷ điện Đồng Nai 3 )

Toc viên Nguyen Mạnh Hiến

Tình hình sử dung vật liệu của đập bê tông đằm lăn Hiện tại ở Việt Nam

một số đập bê tông dam lăn sử dụng chat kết dinh có hàm lượng xi mang cao.(như đập thuỷ điện Sê San 4, Plêikrông là 90 kg/m’, đập thuỷ điện A Vương

là 80 kg/m” ), một số đập sử dụng chất kết dính có hàm lượng xi măng thấp.(như đập thuỷ điện Sơn La là 60kg/m’, đập thuỷ điện Đồng Nai 3 là 65kg/m’ ) Đặc thù của đập bê tông dim lăn là tốc độ lên đập nhanh, nhiệt thuỷ.hoá trong bê tông gần như tích tụ hoàn toàn trong đập, nhiệt tod ra chủ yếu

phát tn ra môi trường từ biên thượng hạ lưu đập Do đó với những đập sử

dụng hàm lượng xi mang trong tổng lượng chất kết dính lớn sẽ làm cho lượng

nhiệt thuỷ hoá trong bê tông lớn, dẫn tới nhiệt trong thân đập tăng cao, gâybắt lợi về nhiệt cho đập Ngược lại, đổi với các đập sử dụng hàm lượng ximăng trong tổng lượng chất kết dính nhỏ sẽ có lượng nhiệt thuỷ hoá trong bê

tông thấp, dẫn tới an toàn về nhiệt, nhưng phát triển cường độ chịu kéo và néncủa bê tông là kém hơn trường hợp trên, đặc biệt là trong thời gian đầu sau thi

công.

Các tiêu chuẩn thiất ké áp dụng trong tính toán Các tính toán thiết

của Việt Nam hiện tại dựa trên đồng thời hai hệ thống các tiêu chuẩn thiết kế

của Việt Nam - Nga và Mỹ,

1.2 Kiểm định chất lượng RCCD trong công tác xây dựng đập

Công tác kiểm định chất lượng đập bê tông dim lăn tương tự với bê tông

dim rung,

~ Phương pháp khoan lắy mẫu (phá hủy)

- Phương pháp sử dụng súng bật nay (không phá hủy).

- Phương pháp đo vận tốc xung siêu âm (không phá hủy)

- Phương pháp sử dung kết hợp máy đo siêu âm va súng bat nay.

Luin vin Thạc sĩ 15

Mức độ chính xác của phương pháp thí nghiệm được xếp hạng từ cao đến

thấp như sau:

~ Phương pháp khoan lẫy mẫu xác định cường độ bê tông hiện trường quy về

mẫu lập phương chuẩn (Rạ,) với sai số trong phạm vi „ trong đó n là

số lượng mẫu khoan

- Phương pháp đo vận tốc xung siêu âm xác định cường độ bê tông hiện

trường quy về mẫu lập phương chuẩn (Ry,) với sai số trong phạm vi +20%

~ Phương pháp dùng súng bật nảy cho cường độ bê tông hiện trường quy về

mẫu lập phương chuẩn (Rạ,) với sai số trong phạm vi + 25% [6]

Công tác kiểm định chất lượng đập bê tông đầm lăn gin tương tự với bê

tông thường Điểm khác biệt lớn nhất là đập bê tông đầm lăn có tiễn độ thi

công rất nhanh và quá trình bê tông đạt đủ cường độ ứng suất dé có thé tiến

hành các công tác thí nghiệm kiểm định là 90 ngày Trong thời gian này thi khối bê tông đủ cường độ được đổ chim bởi các dải bé tông mới nên thông thường việc kiểm định chat lượng chỉ được tiến hành đối với các khoảnh bê tông dang ở thời kỳ nghỉ thi công đài

Phương pháp kiểm định bê tông đầm lăn đạt độ chính xác cao nhất được

áp dụng rộng rãi Li khoan lay mẫu bê tông

1.3 Tình hình nghiên cứu trong quá trình kiểm định một số đập RCCD

ở nước ta

Trong thực tế, công tác khoan lấy mẫu bê tông thường được áp dụng khi

có yêu cầu kiểm tra vì nghỉ ngờ chất lượng bê tông Công tác kiểm định.khoan lấy mẫu để thí nghiệm nhằm mục đích so sánh số liệu hiện trường với

6 liệu thiết kế Các số liệu hiện trường có thể được tập hợp thông qua các.thiết bị quan trắc được đặt sẵn nhằm phục vụ công tác kiểm định

Toc viên Nguyen Mạnh Hiến

Các đập RCCD tại Việt Nam đa số được khoan lấy mẫu theo dai sự pháttriển ứng suất khá toàn diện Nhat là các đập RCCD lớn do EVN đầu tư đều tổ.chức thường xuyên việc kiém tra công tác thí nghiệm kiểm định chat lượng.Đặc biệt ở đập RCCD của thủy điện Sơn La đã có hiện tượng nứt bể mặt

RCC gây sự chú ý rộng rải Các bên liên quan đã tổ chức công tác kiểm định

chất lượng RCCD Sơn La để tìm ra nguyên nhân gây nứt bề mặt Các mô

hình & in được đưa ra nhằm tính toán nhiệt độ, ứng suất va tải trọng của đập RCCD Sơn La khẳng định tính toàn ven „ sự ồn định và an toàn của kết cầu Các tham luận dựa trên các mô hình toán của trưởng đại học Thủy Lợi và tư

t kế chính đập RCCD của thủy di

toán ảnh hưởng của nhiệt thủy hóa, tiến độ thi công (Colenco), tải

Sơn La (Colenco) tập trung giải

trọng do chất tải và tải trong thi công (đại học Thủy Lợi) đến chất lượng đậpRCCD Son La Qua đó cơ bản giúp chỉ ra nhiễu nguyên nhân kết hợp có thểdẫn đến những h

RCCD,

n tượng tiêu cực và cũng là thực tế khó tránh khỏi với đập

1.4 Sự cần thiết nghiên cứu phát triển phương pháp kết hợp mô hìnhtoán trong công tác kiểm định RCCD

Công nghệ đập bê tông đầm lăn (RCCD) là một tiến bộ trong lĩnh vực.xây dựng đập trong những thập kỷ cuối của thé ky XX Do có nhiều ưu điểm.nổi trội nên công nghệ này được phát triển rộng khắp trên thé giới Tuy mới

chỉ sử dung công nghệ RCCD một số năm gần đây nhưng phần lớn các đập bê

tông trong các dự án thủy điện, thủy lợi ở nước ta hiện nay đã được lựa chọn

là RCCD.

Đối với Việt Nam, công nghệ xây dựng RCCD hiện dang là một công

nghệ mới Vì vy, công túc thế kế tỉ công theo công nghệ RCCD ở nước ta

út kinh nghiệm nhằm hoàn thiện

vẫn còn nhiều vấn để nghiên cứu

Luin vin Thạc sĩ „

công nghệ nay theo điều kiện Việt Nam Một trong những van đẻ bức xúc

trong quản lý xây dựng RCD hiện nay ở nước ta là kiểm định chất lượng,

RCC trong quá trình thi công.

Chất lượng RCC là một nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến độ bền vàtuổi thọ của đập Thực tế công tác kiếm định chất lượng RCC trong phòng và

thí nghiệm hiện trường kết hợp với những giám sát va các số liệu thực đo thi

thi công còn rit hạn chế Vì vậy khi xảy ra những hiện tượng như nút, thẩm.

ngoài ý muốn thiểu cơ sở khoa học để giải thích và kết luận

Tương quan giữa cường độ của RCC và ứng suất phát sinh trong đập

trong quá trình thi công là một chỉ tiêu quan trong để đánh giá chất lượng RCCD Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán đủ độ tin cậy để phân tích trường

ứng suất RCCD trong quá trình thi công kết hợp với số liệu thí nghiệm trongphòng thí nghiệm hiện trường và số liệu quan trắc tại đập là hướng tích cực

đóng góp vào phương pháp kiểm định chất lượng thi công RCCD ở nước ta

hiện nay.

1.5 Kết luận chương 1

1 Trong chương của luận văn khái quát tỉnh hình xây dựng và ứng dung,

ệ thi

ông nại ng đập bê tông dim lăn ở Việt Nam.

2 Trong công tác thiết kế và thi công đập bê tông dim lăn còn tồn tại

nhiều vin đề chưa được giải quyết một cách thoả đáng Việc nghiên cứu.

phương pháp kiềm định chất lượng bê tông dam lăn trong thời gian thi công,xác định được các yếu tổ bat lợi và có biện pháp thích hợp dé khắc phục đượcnhững bắt lợi đó có ý nghĩa thực tiễn to lớn

Toc viên Nguyen Mạnh Hiến

3 Để giải quyết các vấn đề trên, đề xuất các nội dung cần nghiên cứutrong luận văn: “Nghiên cứu sử dung kết hợp mô hình toán trong kiểm địnhchất lượng đập bê tông đầm lăn trong quá trình thi cong” là:

1) Phương pháp tiếp cận: từ thực tiễn các công trình đã và đang thiết kế

và thi công, ứng dụng các tiến bộ khoa học kĩ thuật tiến hành nghiên cứu.trường ứng suất trong đập bê tông dim lăn trong thời gian thi công, đánh giá

cơ bản chất lượng RCC.

2) Công cụ được sử dung trong nghiên cứu: sử dụng phần mềm có sẵn làMIDAS Civil trên cơ sở phương pháp phan tử hữu hạn dé tính toán trường.nhiệt độ và trường ứng suất của đập

3) Nội dung nghiên cứu

- Phân tích các tính chất của bê tông đầm lăn phụ thuộc vào thời

an thi công.

- Phân tích trường nhiệt độ của đập bê tông dim lăn trong thời gian

thi công.

~ Phân tích trường ứng suất của đập bê tông đầm lăn do nhiệt độ tác

dụng trong thời gian thi công.

= Phân tích trường ứng suất của đập bê tông dam lăn do quá trìnhchất tải và tải trọng thi công trong thời gian thi công

- Phân. trường ứng suất của đập bê tông đầm lăn do đồng thời

nhiệt độ va quá trình chất tải và tai trọng thi công tác dụng trong thời gian thi

công

- Phân tích mô hình toán so sánh giữa kết quả tính toán với các số liệu thu thập từ phòng thí nghiệm và hiện trường.

Luin vin Thạc sĩ 19

CHUONG 2

PHAN TÍCH TRUONG UNG SUAT RCCD

TRONG QUA TRÌNH THI CONG2.1 Các nhân tố ảnh hưởng đến trường ứng suất của RCCD trong quá

trình thi công

2.1.1 Sự phát triển cường độ và các đặc tính của bé tông đầm lăn trong

thời gian thi cong

1 Sự phát triển cường độ của bê tông đầm lăn trong thời gian thi cong

Đặc điểm của bê tông đầm lăn là thời gian ninh kết ban đầu bất đầuchim, cường độ của bê tông phát triển chậm, nhất là trong 7 ngày đầu cường

độ chịu kéo phát triển rất chậm [3] Trên hình 2.1 và hình 2.2 là đường cong

phát triển cường độ chịu nén và chịu kéo của bê tông dim lăn Quá trình thicông các lớp bê tông dim lan là liên tục, khi các lớp bê tông bên dưới cường

độ còn thấp thì các lớp bê tông tiếp theo đã được thi công chồng lên Trongthời gian thi công, đập phải chịu quá trình chất tải (ải trọng bản thân, tảitrọng do máy đầm tạo ra) khi cường độ bê tông dang phát triển Tải trọng doquá trình chất tải sẽ ảnh hưởng tới sự phân bố ứng suất cũng như khả năng

chịu lực của đập khi cường độ bê tông dim lần chưa đủ tuổi

Hình 2.1 Đường cong phát trién độ bền nén của bê tông dam lăn

Toc viên Nguyen Mạnh Hiến

0 5 100 150200 250 500350 400

Thời gian (ngày)

Hình 2.2 Đường cong phát triển độ bền kéo của bê tông đầm lăn

2 Médun đàn hài của bê tông đầm lăn

Médun dan hồi là một hàm của độ hyđrát hoá của bê tông, nó phụ thuộc

vào thời gian và cường độ của bê tông [11] Hình 2.3 là đường cong môđun

din hồi của bê tông lần theo thời gian Ta thấy rằng môđun din hồi của.

bê tông đầm lăn tăng rat chậm trong khoảng một tuần đầu, sau đó mới tăng

lên nhanh.

sso 2 [Letty

Tine (day)

Luin vin Thạc sĩ ?

Hình 2.3 Đường cong phát triển môđun đản hồi của bê tông dim lăn

3 Từ biển của bê tong

Biến dạng từ biển của bê tông là một hàm của ứng suất duy trì Độ lớncủa biến dạng từ biến có thé bằng 1,5 đến 3 lần biến dạng đàn hỏi Từ biến.của bé tông thay đổi phụ thuộc vào các yếu tổ sau [1I]

1 - Tăng ti lệ N/X sẽ làm tăng từ biến

2 - Từ biến giảm với sự tăng của tuổi và cường độ của bé tông.

3 - Biển dang từ biển sẽ tăng với sự tăng của nhiệt độ môi trường và sự

giảm của độ âm.

4 ~ Từ biến cũng phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như chat lượng của bê

tông, điều kiện thi công thực tế, hầm lượng xi măng trong bê tông.v.v

Theo cường độ bê tông dat được và quá trình hyđrát hoá theo thời gian,

nếu tác dụng của tai trong càng chậm thì độ đản hồi va từ biến cảng nhỏ Quá

trình thi công đập bê tông dim lăn là liên tục, các lớp bê tông được chồng phủ

liên tiếp lên nhau, do đó quá trình chat tai là rit nhanh, dẫn tới độ từ biến của

bê tông cũng tăng lên Từ đó làm tăng biển dạng do đản hi và từ biển trongđập trong quá trình thi công, làm ảnh hưởng đến sự phân bổ của trường ứng

suất trong dap Trên hình 2.4 là đường cong phát triển độ tự biến của bê tông

dim lăn theo thời gian

Toc viên Nguyen Mạnh Hiến

Ereep Coefficient

‘Tine (day)

Hình 2.4 Đường cong hệ số từ biển của b tông đầm lăn

4 Co ngét của bê tông.

Là một hàm của thời gian Độ co ngót thường được biểu diễn theo thời

gian từ t„ đến t:

es(k6)=esfftQ) — Ớ.D)

es: hệ số co ngót cuối cing

thời gian khảo sắt.

1,: thời gian bắt đầu của co ngót

Luin văn Thạc st 23

sheiskage Srralnbe-IE-4)

Teen)

Hình 2.5, Đường cong co ngót của bê tông đầm lăn

Hình 2.6 là biến dạng theo médun đàn hổi, từ biến và co ngót của bê

tông theo thời gian, biến dạng của bê tông sẽ bằng tổng biến dang đản hỏi,biển dạng từ biến và biển dạng co ngót

lăn là những đặc tinh thay đổi theo thời gian, nó làm anh hưởng lớn đến sự

phân bố ứng suất, khả năng chịu tải cũng như trạng thái làm việc của đậptrong thời gian thi công Điều nay la khác biệt so với các tính toán thiết kế,khi xem cường độ, môđun dan hoi của bê tông dam lăn đã đạt đến tuổi thiết

kế và bỏ qua ảnh hưởng của từ biến và co ngót đến trường ứng suất trong đập

Tio viên Nggễn Mạnh Hig

2.1.2 Trường nhiệt độ trong dip

1 Nhiệt thuỷ hoá của bê tông đầm lăn

Các khoáng vật trong xi ming khi thuỷ hoá với nước sẽ phát nhiệt Quá

trình thuỷ hoá của bê tông đầm lăn trong thời gian đầu diễn ra rất chậm Trên.hình 2.7 là đường cong nhiệt thuỷ hoá của bê tông dim lăn theo thời gian Tathấy trong khoảng bẫy ngày đầu lượng nhiệt thuỷ hoá toa ra rit ít, sau đó mới

tăng lên Bê tông dim lăn là một loại vật liệu dẫn nhiệt kém, mặt khác quá

trình thi công đập là liên tục, do đó nhiệt tod ra trong quá trình thuỷ hoá của

bê tông chủ yếu được tích ty lại trong đập và toa dan ra môi trường chủ yếu

Hình 2.7 Đường cong nhiệt thuỷ hoá của bê tông đầm lăn

2 Quá trình diễn biển nhiệt trong khối đập

(Qua trình thay đổi nhiệt độ trong khối đập diễn ra theo ba thời kỳ là: thời

kỳ tăng nhiệt, thời kỳ giảm nhiệt và thời ky dn định nhiệt Về lý thuyết, nhiệt

độ cao nhất trong khối đập sẽ bằng nhiệt độ ban đầu của bê tông khi đổ cộng

với nhiệt độ tăng thêm do thuỷ hoá của bê tông Sau khi đạt được nhiệt độ cao

nhất, do quá trình toả nhiệt ra môi trường, nhiệt độ trong khối đập sẽ giảmdần đến nhiệt độ ổn định Hình 2.8 mô tả diễn biến nhiệt độ trong khối đập

Hình 2.8 Quá trình diễn biến nhiệt độ trong khối đập

3.1.3 Trường ting suất nhiệt trong đập

Bé tông đầm lăn là loại bê tông chậm ninh kết, quá trình tod nhiệt của bê tông diễn ra trong một thời gian tương đối dài, thời gian nhiệt độ tăng tới đỉnh

cao nhất sau khi dé bê tông tương đối muộn, quả trình hạ nhiệt cũng diễn ratrong một thời gian dai, sự tod nhiệt chủ yếu qua bề mặt đập Trong khi phầnlõi đập nhiệt độ tăng cao thì phần biên đập tiếp xúc với môi trường lại có quá

trình hạ nhiệt nhanh, đặc biệt trong các tháng lạnh mùa đông Do đó dẫn đến

sự chênh lệch nhiệt độ lớn giữa phần trong thân đập và phần biên đập, gây lên

ứng suất nhiệt Ứng suất do chênh lệch nhiệt độ giữa phần bên trong và bên

ngoài thân đập thường gây nứt né bé mặt, trong những điều kiện nhất định nó

có thể phát triển thành nứt nẻ ting sâu hoặc nứt xuyên [5]

Chênh lệch nhiệt độ nền là chênh lệch nhiệt độ cao nhất giữa khối đập

trong phạm vi rằng buộc của nền và nhiệt độ én định Đó cũng có thé là chênh

nhiệt độ giữa khối đập thi công kế tiếp và khối đập đã thi công trước có

thời gian dimg dé dài, phẩn đập đã thi công có thể coi là nền của phần đập thi

2.2 Phương pháp và phần mềm sử dụng.

2.2.1 Cơ sở của lý thuyết đàn hoi nhiệt

Biển dạng ở mọi điểm của vật thé e”, trong trường hợp chung là tổngcủa biển dang dẫn đến trạng thái ứng suất là biển dang ở điểm đã cho e, vabiến dang do sự thay đỗi nhệ:độ ở, (0

tác dung lên đập Trong đó, trong thời gian thi công đập, quá trình chất

đập, tải trọng thi công của máy móc và nhiệt độ là các tổ tác động chính tác

dụng lên đập

Ngày nay, việc ứng dụng máy tính điện tử vào mô phỏng và giải các bài

toán có điều kiện biên phức tạp bằng phương pháp phan tử hữu hạn (PTHH)

cho ta lời giải tin cậy và nhanh chóng Với bài toán nghiên cứu trường ứng xuất trong đập RCC trong thời gian thi công có các điều kiện biên phức tạp,

quá trình chất tai phát triển theo thời gian, ta thấy việc ứng dụng phương pháp.PTHH vào để giải là hoàn toàn hợp lí, đáp ứng được các yêu cầu của bài toán

đề ra Do đó trong luận văn tác giả sử dụng phương pháp PTHH để tính toán Phương pháp PTHH ra đời vào những năm 50 nhưng rit it được sử dung,

vi công cụ toa học còn chưa phát triển Vào cuối những năm 60, phương pháp PTHH đặc biệt phát triển nhờ sự phát triển nhanh chồng và sử dụng rộng.

rãi của máy tính điện tử Đến nay có thé nói rằng phương pháp PTHH đượccoi là phường pháp có hiệu quả nhất dé giải quyết các bài toán cơ học vật rắn

Luin vin Thạc sĩ 2

nói riêng và các bài toán cơ học môi trường liên tục nói chung như các bai

toán thuỷ khí lực học, bài toán về từ trường và điện trường

Một trong những wu điểm nỗi bật của phương pháp PTHH là dé dàng lập

phương trình để giải bai toán trên máy tính, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tự

động hoá tính toán hàng loạt kết cấu với những kích thước, hình dang, mô

hình vật liệu và điều kiện hình dạng khác nhau.

Phương pháp PTHH cũng thuộc loại bài toán biến phân, song nó khácvới các loại phương pháp biến phân cổ điền phương pháp Ritz, phương pháp

Galerkin ở chỗ nó Không tim dang him xp xi của him cần tìm trong toàn

miễn còn có những đặc tính cơ lý khác nhau như bải toán phân tích ứng suấttrong đập mà dé tải luận văn đang nghiên cứu

1) Trình tự giải bài toán bằng phương pháp PTHH:

Chia miền tính toán thành nhiều các miễn con gọi là các phần tử Cácphần tử này được nối với nhau bởi một số hữu hạn các nút, các điểm số nút

này có thể là các đỉnh của các phần tử, cũng có thé là một số sm được quy ước trên mặt (cạnh) của phân tử.

Trong phạm vi của mỗi phan tử giả thiết một dạng phân bé xác định nao

đó của hàm cần tìm, có thể hàm chuyển vị, hàm ứng suất cũng có thể là cả

ham chuyển vị và hàm ứng suất

“Thông thường giả thiết các ham này là những đa thức nguyên mà các hệ

số của đa thức là các thông số Trong phương pháp PTHH, các thông số này

được biểu diễn qua các trị số của các đạo hàm của nó tại các điểm nút phan

tứ

Tuy theo ý nghĩa của ham xắp xi ma trong các bai toán ta thường chia

thành ba loại mô hình sau

Toc viên Nguyen Mạnh Hiến

+ Mô hình tương thích: Ứng với dang mô hình này ta biểu dign gin đúng.

dang phân bố của chuyển vị trong phan tử Hệ phương trình cơ bản trong bàitoán của mô hình này được thiết lập trên cơ sở nguyên lý biến phân Lagrage.+ Mô hình cân bằng: Ứng với mô hình này ta biểu diễn gần đúng dạng.phân bố của chuyển vị trong phần tử Hệ phương trình cơ bản này được thiết

lập trên cơ sở nguyên lý biển phân Castigliano.

+ Mô hình hỗn hợp: Ứng với mô hình này a biểu diễn gần đúng dang

phân bé của cà chuyi ứng suất trong phân tử Ta coi chuyển vị và ứngsuất là hai yếu tổ độc lập riêng biệt Hệ phương trình của bai toán là sử dung

mô hình này được thiết lập trên cơ sở nguyên lý biến phân Reisner —

Hellinger.

Các him xắp xi thường được chọn dưới dang da thức nguyên Dạng da

thức này được chọn như thé nào đó dé đa thức này được hội tụ, có nghĩa là

chọn đa thức sao cho khi tăng số phần tử lên khá lớn thì kết quả tính toán sẽtiệm cận tới kết qua chính xác hơn Các hàm xắp xi cin phải chọn để đảm bảo

một số yêu cầu nhất định trước tiên là phải thoả mãn các phương trình cơ bancủa lý thuyết đàn hồi Nhưng để thoả mãn một cách chặt chẽ tat cả các yêu.cầu thi sẽ có nhiều phức tạp trong việc chọn mô hình Ia lập thuật toán giải Do

đó trong thực tế ta phải giảm bớt một số yêu cầu nào đó nhưng vẫn đảm bảo

nghiệm đạt được độ chính xác yêu cầu

a, Thiết lập hệ phương trình cơ bản; Để thiết lập phương trình cơ bản của.

bài toán giải bằng phương pháp PTHH thường dựa vào nguyên lý biển phân.Tir các nguyên lý biến phân rút ra được hệ phương trình đại số tuyến tính

ở dạng

Trong đó: [K]: Ma trận độ cứng

Luin vin Thạc sĩ 29

~ (A): Véc tơ chuyển vị

~(E): Vee tơ tải

b, Giải phương trình cơ bản (2-1) sẽ tim được các him an của miễn xét

tại các điểm nút Giải hệ phương trình trên thì một yêu cầu rất quan trọng là

ma trận độ cứng K không được suy biển có nghĩa là det (K) # 0 Để đáp ứng.

được yêu cẩu khi ta cô thé xử lý bằng điều kiện biên, khi đã xử lý điều kiện

biên thì điều kiện trên đương nhiên thoả mãn.

e Dựa vào phương trình cơ bản của loại bài toán nghiên cứu để tìm các

đại lượng khác Đối với các bài toán kết cau sử dụng các phương trình cơ bancủa lý thuyết đàn hồi để tìm các đại lượng khác

2) Mé hình vật liệu

Bê tông là loại vật liệu đá nhân tạo được làm bằng bằng cách đổ khuôn

và làm rắn chắc một hỗn hợp bao gồm cốt liệu, chất kết dính và nước, phụ

hợp bê tông quyết định cho vật li hay tính đẻo, dễ chảy Mô hình vật liệu của bê tông bao gồm mô hình

gia Việc pha trộn nay cường độ rắn

đàn hồi tuyến tính, mô hình đàn hồi déo Trong luận văn chi đề cập đến mô

hình vật liệu là mô hình dan hồi tuyến tính

Mô hình đàn hồi tuyến tính là mô hình tuân theo quy luật Hoocke có.biến dạng tỷ lệ thuận với ứng suất (hình 2.9) Các tham số của mô hình này là

Mô dun dan hồi E, hệ số Poisson 0

Hình 2.9 Quan hệ giữa ứng suất và biển dạng

Toc viên Nguyen Mạnh Hiến

2.2.2 Phần mềm sử dung tính toán

Trong luận văn sử dụng phần mềm MIDAS Civil làm công cụ để tính

toán Phần mềm MIDAS Civil là một phần mềm chuyên dụng tính toán kếtcấu, đựa trên phương pháp PTHH Nó được phát triển trên cơ sở các phầnmềm tính kết cấu Sap2000, ETABS, SAFE, kết hợp với các tính năng nỗi trội

của các phần mém khác như AutoCard, Microsoft Office giúp cho việc mô phỏng và giải các bài toán nhanh và có độ tin cậy cao, đặc biệt là giải các bai toán không gian và mô phỏng theo thời gian

Để giải quyết bai toán phân tích trường ứng suất của đập bê tông đầm lăn.trong thời gian thi công, các điều kiện biên thay đổi được áp đặt phủ hợp vớithực tế Các tính chất của vật liệu là hàm của thời gian như cường độ, mô đun

đàn hồi, từ biển, co ngót của bê tông đưa vào tính toán trong chương trình phủ hợp với vật liệu thực tế, Điều này đặc biệt quan trọng với bài toán của ta đang xét, khi mà các tính chất của vật liệu phát triển theo thời gian Mô hình

cấu của đập được mô phỏng theo phần tử solid để tính toán.

2.3 Các bài toán nghiên cứu

Để có thé đánh giá mức độ ảnh hưởng của từng yếu tổ đến trang thái ứng.suất của đập và so sánh với trạng thái ứng suất của đập khi chúng đồng thời

tác dụng ta phải nghiên cứu trường ứng suất do nhiệt độ tác dụng, trường ứng.

suất do chất tải tác dụng và trường ứng suất do nhiệt độ và chất tải t c dụng

đồng thời Do đó ta tiến hành nghiên cứu các bài toán sau

-_ Bài toán 1: Trường ứng suất trong đập bê tông đầm lăn trong thời

gian thi công do nhiệt độ tác dụng.

= Bài toán 2: Trường ứng suất trong đập bê tông đầm lăn trong thời

gian thi công do chất tải và i trọng thi công tác dung,

CHƯƠNG 3

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG KET HỢP MÔ HÌNH TOÁN KIEM ĐỊNH

CHAT LƯỢNG DAP SE SAN 43.1 Giới thiệu tóm tắt tình hình xây dựng đập Sé San 4

Thuỷ điện Sẽ San 4 được xây dựng trên sông Sé San thuộc địa phận 2

tỉnh Gia Lai và Kon Tum, có công suất lắp máy là 360 MW Đập chính của

‘ong trình là đập bê tông trọng lực sử dung ng nghệ bê tông dm lăn lõi

và bê tông thường bọc bên ngoài, chiéu cao đập lớn nhất là 74.00 m,

Công trình được khởi công từ năm 2004 và hiện tại đã được đưa vào vận

hành khai thác Tác giả lấy các số liệu của đập bê tông đầm lăn thuỷ điện SẽSan 4 làm cơ sở tính toán trong luận văn Ngoài ra một số các số liệu trong.quá trình thiế

các tiêu chuẩn của Mỹ để làm cơ sở tính toán (như từ biến và co ngót)

kế của công trình không tiến hành thí nghiệm tác giả sử dụng

Hình 3.1 Thi công đập bê tông đầm lăn trên công trình thuỷ điện Sé San 4

Luin vin Thạc sĩ 33

3.1.1 Nhiệt độ môi trường

Ta sử dụng nhiệt độ trung bình tuyến tính hang tháng của môi trường tại

vị trí công trình dé tính toán Trong đó đã kể đến ảnh hưởng của bức xạ mặt

trời lên các mặt biên của đập, ảnh hưởng của độ ẩm không khí trong chuỗi

nhiệt độ moi trường Số liệu nhiệt độ môi trường sử dụng trong tính toán được

Nhiệt độ ôn định trong nén đá được xem là bằng nhiệt độ trung bình năm

là 22.4"C, việc bóc lộ tầng phủ và loại bỏ lớp bảo vệ trên mặt nền đá chỉ thực

hiện trước khi thi công b tông trong thời gian tương đổi ngắn, do đó có thẻ.xem nhiệt độ tính toán trong nền đá bằng nhiệt độ trung bình năm

Quá trình thủy hóa của chất kết dính, một phần nhiệt sẽ được truyền vào.nền đá theo nguyên tắc đối lưu; hệ số truyền nhiệt giữa khối bê tông đầm lăn

và nền đá được lấy theo kinh nghiệm bằng [7]:

Toc viên Nguyen Mạnh Hiến

hagcc vi = 0/03W/mÖ/C

Trong thời gian thi công, các bề mặt khối bê tông đầm lăn tiếp xúc với

ván khuôn thép và không khí Ti lệ truyền nhiệt bề mặt khối bê tông lăn

và vin khuôn thép lấy theo kinh nghiệm bing 12 (kcal/mẺh"C), tỉ lệ trụnhiệt bề mặt khối bê tông đầm lăn và không khí lấy bằng 12 (keal/m’hr'C)

t0]

3.14 Nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp bé tông dim lần tụi khối đỗ

Nhiệt độ của hỗn hợp bê tông đầm lan tai khối dé phụ thuộc vào nhiệt độ

của các thành phần vật liệu trong cắp phố, phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình

không khí của từng thời kỳ và nhiệt độ do quá trình trộn và vận chuyển.

Ta chọn nhiệt độ ban đầu của bê tông dim lăn là 22.5°C xp xi nhiệt độ

trung bình năm (22.4 "C) dé tính toán

3. 5 Các đặc tinh nhiệt của bê tong đằm lăn

- Độ in nhigt: K=1.7 (W/mfC)

~ Nhiệt thuỷ hoá: tông lượng nhiệt thuỷ hoá của bê tông đảm lăn khoảng

200 We)

3.1.6 Các đặc tính cơ lý của bê tông đầm lăn ở tuổi thiết kế 365 ngày

~ Mô dun dan hồi: Ee= '82.10` kg/cm?

- Hệ số Poisson = 0.18

tường độ kháng nén: R,¿„=l50 kg/em”

- Cường độ kháng kéo: R,¿„=18 kg/cmẺ

~ Dung trọng: gcc=2.4 (Tim)

3.1.8 Các đặc tinh cơ lí cũa nén đập

~ Mô đun biến dạng: E=10.0 (Gpa)

- Hệ số Poisson = 0.22

= Dung trong: g,‡,=2.65 (Tim)

- Hệ số giăn né nhiệt: Cy=1.008105 (IPC)

3.1.9 Mô hình phan tử kết cau đập

Mặt cắt đập tính toán là mặt cắt đập có bắt lợi nhất về chịu lực Ta chọnmặt cit đập có kích thước lớn nhất dé tính toán Kích thước hình học của nền.đập: nén đập được lấy về thượng lưu 65 m, về hạ lưu 65 m, chiều sâu nền dap

là 100 m Các phần tir thân đập được chia có kích thước 1.5 m, các phần tử

nên đập được chia có kích thước 4.5 m để đảm bảo độ chính xác của kết quả

và thời gian tính toán là hợp li, Sơ đồ lưới phần tử được cho theo hình 3.2

Toc viên Nguyen Mạnh Hiến