luận văn thạc sĩ nghiên cứu bố trí phân khe trong đập vòm

LỜI CẢM ƠN Sau thời gian thực hiện luận văn, với sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo và bạn bè đồng nghiệp cùng với sự nỗ lực không ngừng của bản thân, luận văn thạc sĩ với đề tài “Nghiên cứu bố trí phân khe trong đập vòm” đã hoàn thành. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới giảng viên PGS.TS. Nguyễn Quang Hùng và TS. Vũ Hoàng Hưng đã trực tiếp hướng dẫn tận tình giúp đỡ, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn tới Trường Đại học Thủy lợi, Phòng đào tạo Đại học và Sau đại học, khoa Công trình cùng toàn thể các thầy cô giáo đã giảng dạy, giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập cũng như thực hiện luận văn. Lời cảm ơn chân thành xin được gửi tới các bạn bè đồng nghiệp, cơ quan đã tạo điều kiện thuận lợi nhất cũng như hỗ trợ tác giả hoàn thành luận văn. Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đối với những người thân trong gia đình đã ủng hộ, động viên tác giả về mọi mặt trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2013 Học viên Phan Văn Thắng LỜI CAM ĐOAN Tôi là Phan Văn Thắng. Tôi xin cam đoan: - Đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. - Kết quả của luận văn là trung thực không sao chép của bất kì công trình nghiên cứu nào khác. - Nếu sai tôi xin chịu hoàn toàn mọi trách nhiệm. Tác giả Phan Văn Thắng MỤC LỤC DANH MỤC VIẾT TẮT 10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẬP VÒM 1 1.1 TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP VÒM TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM. 1 1.2 NHỮNG VẤN ĐỀ VỀ QUY TRÌNH THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG ĐẬP VÒM. 3 1.2.1 Công nghệ thi công đập vòm: 3 1.2.2 Vấn đề về thiết kế đập vòm 17 1.3 NHỮNG VẤN ĐỀ ĐÁNH GIÁ AN TOÀN ĐẬP VÒM. 19 1.4 NHỮNG VẤN ĐỀ VỀ KHẢ NĂNG VÀ BIỆN PHÁP KHÁNG CHẤN ĐẬP VÒM. 20 1.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 21 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA NGHIÊN CỨU 22 2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT ĐẬP VÒM. 22 2.1.1 Phương pháp dầm - Vòm: 22 2.1.2 Phương pháp PTHH 25 2.1.3 Phương pháp ứng suất đẳng hiệu PTHH 26 2.1.4 Phương pháp PTHH tự thích ứng 27 2.2 PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN TRONG PHÂN TÍCH ĐẬP VÒM. . 27 2.2.1 Các hàm chuyển vị 27 2.2.2 Biến dạng 28 2.2.3 Ứng suất 28 2.2.4 Tải trọng 29 2.2.5 Độ cứng của phần tử 29 2.2.6 Các phương trình cân bằng 29 2.3 LƯỚI PHẦN TỬ HỮU HẠN TỰ THÍCH ỨNG TRONG PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT ĐẬP VÒM. 31 2.3.1 Phương pháp h – thay đổi kích thước phần tử (h – enrichment): 33 2.3.2 Phương pháp p – thay đổi cấp bậc hàm số phần tử (p – refinement): 35 2.3.3 Phương pháp r – thay đổi vị trí điểm nút mạng lưới phần tử (phương pháp điểm nút di động): 37 2.3.4 Phương pháp tổ hợp: 37 2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 38 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU BỐ TRÍ PHÂN KHE HỢP LÝ TRONG ĐẬP VÒM 39 3.1 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỊA HÌNH TỚI ỨNG SUẤT TRONG ĐẬP VÒM 40 3.2 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỊA CHẤT TỚI ỨNG SUẤT TRONG ĐẬP VÒM. 42 3.2.1 Địa chất 42 3.2.2 Mô hình 43 3.3 ẢNH HƯỞNG CỦA CHIỀU CAO ĐẬP TỚI ỨNG SUẤT TRONG ĐẬP VÒM. 51 3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 54 CHƯƠNG 4: ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CHO CÔNG TRÌNH CỤ THỂ 56 4.1 GIỚI THIỆU CHUNG CÔNG TRÌNH. 56 4.1.1 Mô hình đập và nền 56 4.1.2 Các chỉ tiêu cơ lý 58 4.1.3 Các lực tác dụng 58 4.2 PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT BIẾN DẠNG THÂN ĐẬP. 60 4.2.1 Ảnh hưởng của liên kết nền với đập. 60 4.2.2 Phân tích, đánh giá kết quả tính toán chuyển vị của các trường hợp. 61 4.2.3 Phân tích, đánh giá kết quả tính toán ứng suất của các trường hợp. 65 4.3 PHÂN TÍCH VÀ BỐ TRÍ KHE HỢP LÝ. 71 4.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73 KẾT LUẬN 73 TỒN TẠI 73 KIẾN NGHỊ 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 PHỤ LỤC 76 PHỤ LỤC 3.1 76 PHỤ LỤC 3.2 78 PHỤ LỤC 3.3 79 PHỤ LỤC 4.1 81 PHỤ LỤC 4.2 83 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Một số hình ảnh đập vòm tại các nước phương Tây 2 Hình 1.2: Một số hình ảnh đập vòm ở Trung Quốc 2 Hình 1.4: Kết cấu khe dẫn đập vòm RCC 9 Hình 1.5: SCC lấp đầy khối đá đổ hình thành RFC 14 Hình 1.6: Thi công RFC đập vòm 16 Hình 1.7: Đặc trưng hình học dầm vòm 18 Hình 1.8: Đặc trưng hình học vòm ngang 18 Hình 2.1: Sơ đồ phân bố tải trọng lên vòm và dầm 22 Hình 2.2: Sơ đồ phân phối tải trọng cho dầm và vòm trên mặt nằm ngang. 24 Hình 2.3: Phương pháp phần tử hữu hạn 26 Hình 2.4: Ba phương pháp thay đổi mạng lưới phần tử liên tục 33 Hình 3.1: Các loại khe trong đập vòm 40 Hình 3.2: Kết cấu khe thi công 40 Hình 3.3: Những điều kiện địa hình khi xây dựng đập vòm 41 Hình 3.4: Phổ S R 1 Rứng với ER 1 R = 5800 Mpa 44 Hình 3.5: Phổ S R 1 Rứng với ER 2 R = 7200 Mpa 44 Hình 3.6: Phổ SR 1 Rứng với ER 3 R = 9000 Mpa 45 Hình 3.7: Quan hệ E ~ Uy………………………………………………………….46 Hình 3.8: Quan hệ E ~ Uz………………………………………………………….46 Hình 3.9: Quan hệ E ~ S R 1 R………………………………………………………… 46 Hình 3.10: Quan hệ E ~ S R 3 R……………………………………………… ………46 Hình 3.11: Phổ S R 1 Rứng với υR 1 R = 1,5 48 Hình 3.12: Phổ S R 1 Rứng với υR 2 R = 2,0 48 Hình 3.13: Phổ S R 1 Rứng với υR 3 R = 2,5 49 Hình 3.14: Quan hệ υ ~ Uy……………………………………………………… 49 Hình 3.15: Quan hệ υ ~ Uz……………………………………………………… 49 Hình 3.16: Quan hệ υ ~ S R 1 R…………………………………………………………………50 Hình 3.17: Quan hệ υ ~ S R 3 R………………………………………………………….50 Hình 3.19: Phổ Uy R Rứng với HR 2 R= 90 m. 52 Hình 3.20: Phổ Uy R Rứng với HR 3 R= 120 m. 52 Hình 3.21: Quan hệ H ~ Uy……………………………………………………………….53 Hình 3.22: Quan hệ H ~ Uz……………………………………………………… 53 Hình 3.23: Quan hệ H ~ S R 1 R…………………………………………………………53 Hình 3.24: Quan hệ H ~ S R 3 R…………………………………………………………53 Hình 4.1: Đập Moticello 56 Hình 4.2: Mô hình mặt bằng đập. 57 Hình 4.3: Mô hình cắt ngang đập. 57 Hình 4.4: Mô hình tính toán 57 Hình 4.5: Chuyển vị theo phương Y – TH1 62 Hình 4.6: Chuyển vị theo phương Y – TH2 63 Hình 4.7: Chuyển vị theo phương Y – TH3 63 Hình 4.8: Chuyển vị theo phương Y – TH4 64 Hình 4.9: Quan hệ giữa các trường hợp phân khe với chuyển vị theo phương Y 64 Hình 4.10: Ứng suất S1– TH1 65 Hình 4.11: Ứng suất S1– TH2 66 Hình 4.12: Ứng suất S1– TH3 66 Hình 4.13: Ứng suất S1– TH4 67 Hình 4.14: Quan hệ giữa S R 1 R và số khe 67 Hình 4.15: Ứng suất S3– TH1 68 Hình 4.16: Ứng suất S3– TH2 69 Hình 4.17: Ứng suất S3– TH3 69 Hình 4.18: Ứng suất S3– TH4 70 Hình 4.19: Quan hệ giữa S R 3 R và số khe 70 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Tỉ lệ cấp phối một vài đập vòm RCC điển hình ở Trung Quốc 5 Bảng 1.2: Tính năng kỹ thuật RCC của một vài đập vòm ở Trung Quốc 7 Bảng 1.3: Thống kê đập vòm ứng dụng bê tông vi giãn nở MgO ở Trung Quốc mấy năm gần đây 10 Bảng 1.4: Bảng tỉ lệ cấp phối chủ yếu bê tông MgO trộn ngoài đã xây dựng 12 Bảng 1.5: Tỉ lệ cấp phối bê tông MgO thích hợp cho vùng Quảng Đông – Trung Quốc 12 Bảng 1.6: Tham số đặc trưng thí nghiệm phá hoại uốn và cắt 16 Bảng 3.1: Kết quả tính toán với các trường hợp E khác nhau 45 Bảng 3.2: Kết quả tính toán với các trường hợp hệ số Poisson υ khác nhau 49 Bảng 3.3: Kết quả tính toán với các trường hợp chiều cao đập khác nhau 53 Bảng 4.1: Chỉ tiêu cơ lý 58 Bảng 4.2: Kết quả tổng hợp chuyển vị ứng ứng suất của hai trường hợp 61 Bảng 4.3: Tổng hợp các chuyển vị của các trường hợp tính toán 64 Bảng 4.4: Tổng hợp các ứng suất S R 1 R của các trường hợp tính toán 67 Bảng 4.5: Tổng hợp ứng suất chính S R 3 R của đập 70 DANH MỤC VIẾT TẮT CKD: Chất kết dính MH: Mô hình N/X: Nước trên Xi măng N: Nước PPPTHH: Phương pháp phần tử hữu hạn PTHH: Phần tử hữu hạn RCC: Roller Compacted Concrete S R 1 R : Ứng suất chính lớn nhất S R 3 R : Ứng suất chính nhỏ nhất TH1: Trường hợp 1 TH2: Trường hợp 2 TH3: Trường hợp 3 TH4: Trường hợp 4 Uy: Chuyển vị theo phương Y Uz: Chuyển vị theo phương Z VL: Vật liệu X: Xi măng [...]... 103m3 (%) hỡnh khe 113,66 34,60 3,5~4,5 Khụng P P P 1~4/1999 phõn khe Sha laohe 61,20 184,81 53,00 3,5~5,5 Khụng 3~10/2001 phõn khe Sanjiang 71,50 137,50 38,00 4,5 Khe dn 10/2002 ~ 5/2003 Yu jianhe 81,00 214,18 110,0 3,0~4,0 Khe dn, 11/2003 ~ ngang Longshou 80,00 271,32 68,30 3,0~4,5 Khe 5/2004 dn, biờn Bamei 53,50 125,00 38,00 5,5 Khụng 2~7/2003 phõn khe Changtan 53,00 124,00 29,00 5,5~5,75 Khe dn 4~12/2004... dũng nc ỏp lc; khi lờn cao, b mt cụng tỏc ca mi lp lút mt lp va xi mng dy 2~3 cm tng cng kt hp gia bờ tụng m nộn c v mi - Thi cụng khe dn, khe ngang Kt cu khe p vũm bờ tụng m ln cao, bt k khe dn hay l khe ngang nờn s dng kt cu bn bờ tụng hỡnh thc trng lc ch to trc Kt cu mt khe dn in hỡnh xem hỡnh v 1.4 Thụng thng bn bờ tụng ch to sn di 1,0 m, chiu cao 0,25 ~ 0,30 m (cn phi l mt tng m nộn), b rng ỏy (thờm... 5,0~5,5 Khe dn 1~10/2006 Ma caohe 69,50 142,10 38,00 6,0 Khe dn 1~11/2007 Lao jiangdi 67,00 128,00 65,00 5,9 Khe dn 12/2007 ~ 10/2008 Huang 108,00 253,40 285,0 2,5~3,0 Khe dn 1~10/2008 huazhai T bng 1.3 cú th thy rng, cỏc p vũm ng dng cụng ngh bờ tụng MgO u l nhng p vũm va v nh (chiu cao p nh hn 100m), lng trn MgO trung bỡnh l 4,5%, cao nht t n 6,0% Cỏc p vũm thi k u u th 11 nghim khụng phõn khe, nhng... khong 5 cm vt liu bờ tụng khi m khụng trc tip nộn lờn trờn bn dn bờ tụng m gõy phỏ hoi bn dn 9 Hỡnh 1.4: Kt cu khe dn p vũm RCC 1.2.1.2 CễNG NGH Bấ TễNG MgO TRONG XY DNG P VềM a Gii thiu cụng ngh bờ tụng MgO Thớ nghim trong phũng v thc tin cụng trỡnh bờ tụng khi ln thy cụng ó ch rừ, khi trong bờ tụng cú mt lng MgO nht nh, sau khi bờ tụng s t sinh gión n th tớch Quỏ trỡnh gión n vi co ngút nhit ca... ng thi cú th khụng phõn khe hoc gim nh s lng khe p vũm, tng nhanh tc xõy dng p Vn mu cht i vi bờ tụng MgO l xỏc nh thnh phn cp phi bờ tụng v hm lng pha trn MgO trong bờ tụng sao cho hp lý nht i vi p vũm cao, do c im th tớch ln ca nú cn thit phi gim thp nhit thy húa ca bờ tụng v cng l gim nh lng dựng xi mng Thụng thng m núi s dng ct liu ng kớnh ln cú th thu c tỏc dng ny Nhng trong quỏ trỡnh thi cụng... khỏc do tin thi 4 cụng nhanh v khng ch nhit n gin nờn sau khi thi cụng p v trc khi vn hnh nhit trong p vn khỏ cao dn n phỏt sinh nt Vỡ vy nghiờn cu vt liu RCC, cụng tỏc thi cụng trờn mt p, kt cu v thi cụng khe nt l cn thit nõng cao an ton p Mt vi thớ nghim trong phũng v thc tin cụng trỡnh ó ch rừ, khi trong bờ tụng cú mt lng MgO nht nh, sau khi bờ tụng s t sinh gión n th tớch Quỏ trỡnh gión n vi... ng lc Bin phỏp cụng trỡnh khỏng chn s dng trong cụng trỡnh p vũm l b trớ ct thộp khỏng chn (bao gm c ct thộp hng dm v hng vũm) P P Hin nay khi phõn tớch khỏng chn vn cũn tn ti mt vi vn cn phi gii quyt nh: vn phi tuyn tớnh khe ngang trong p vũm cao di tỏc dng a chn mnh; vn nh hng ca tỏc dng ngu hp p kho nc i vi phn 21 ng ng lc th p; vn mụ phng s súng ng trong nn vụ hn; vn c ch nhp súng a chn;... 1.1 TèNH HèNH XY DNG P VềM TRấN TH GII V VIT NAM p vũm l mt trong nhng loi hỡnh p va cú tớnh an ton v tớnh kinh t cao, iu ny ó c tri nghim thc tin trong thi gian khỏ di õy l loi p cú kt cu siờu tnh chu nộn ũi hi a cht khỏ cao, a hỡnh nh hng rừ nột n vic thit k la chn hỡnh thc p p vũm c nht c phỏt hin l p vũm Vallon de Baume (cao 12m) c xõy dng trong thi k La mó c i n th k th XVII cựng vi vic ra i cỏch... tụng p, sm a cụng trỡnh vo khai thỏc s dng RCC ng dng trong xõy dng p bờ tụng trng lc t lõu nhng vi p vũm thỡ cha y 20 nm tr li õy Trung Quc khụng phi l nc u tiờn xõy dng p vũm RCC nhng li l nc phỏt trin mnh nht loi hỡnh p ny Tớnh cho n nay, Trung Quc ó v ang xõy dng c gn 30 p vũm RCC trong ú cú nhiu p vũm cao nh Longshou (cao 80m), Shapai (cao 132m) Trong quỏ trỡnh phỏt trin xõy dng p vũm RCC c bit l... ng thi ó nghiờn cu v thc tin trờn p vũm bờ tụng k thut liờn tc khụng phõn khe hoc s lng khe ớt, gin hoỏ cụng ngh thi cụng bờ tụng, tng nhanh tc xõy dng p Nghiờn cu b khuyt gim nhit p vũm dựng bờ tụng MgO bt u t nm 1973 trờn p vũm bờ tụng trng lc Baishan, nhng mc ớch thit k ban u ch ly nú nh l bin phỏp b tr, s dng MgO cú sn trong xi mng Nm 1999, k thut bờ tụng MgO trn ngoi ó c nghiờn cu ng dng vo p . luận văn, với sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo và bạn bè đồng nghiệp cùng với sự nỗ lực không ngừng của bản thân, luận văn thạc sĩ với đề tài Nghiên cứu bố trí phân khe trong đập vòm . đổi vị trí điểm nút mạng lưới phần tử (phương pháp điểm nút di động): 37 2.3.4 Phương pháp tổ hợp: 37 2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 38 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU BỐ TRÍ PHÂN KHE HỢP LÝ TRONG ĐẬP VÒM 39. TỚI ỨNG SUẤT TRONG ĐẬP VÒM 40 3.2 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỊA CHẤT TỚI ỨNG SUẤT TRONG ĐẬP VÒM. 42 3.2.1 Địa chất 42 3.2.2 Mô hình 43 3.3 ẢNH HƯỞNG CỦA CHIỀU CAO ĐẬP TỚI ỨNG SUẤT TRONG ĐẬP VÒM. 51 3.4