TÍNH TOÁN ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC, MỘT SỐ KỸ THUẬT CẦN THIẾT TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU ỔN ĐỊNH SỬ DỤNG SAP2000 VÀ ANSYS ĐỂ PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT TRONG ĐẬP TỪ ĐÓ ĐƯA RA GIẢI PHÁP KỸ THUẬT TRONG THIẾT KẾ SỬ DỤNG TIÊU CHUẨN VIỆT NAM DÙNG TÍNH TOÁN CHUYÊN NGÀNH KẾT CẤU Ổ ĐỊNH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC PHẦN I CÁC TÀI LIỆU CƠ BẢN, TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH CHƯƠNG ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN…………………………………… ……….4 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Vị trí địa lí………………………………………………………………………4 Đặc trưng công trình……………………………………………………………4 Điều kiện khí tượng, thủy văn………………………………………………….5 1.3.1 Đặc điểm khí hậu……………………………………………………… 1.3.2 Lưu vực………………………………………………………………….8 Vật liệu xây dựng…………………………………………………………… 10 Địa chất khu vực công trình………………………………………………… 11 CHƯƠNG ĐIỀU KIỆN DÂN SINH KNH TẾ………………………………….14 2.1 Dân cư…………………………………………………………………………14 2.2 Hiện trạng sản xuất nông nghiệp…………………………………………… 15 2.3 Cơ sở hạ tầng xã hội………………………………………………………… 16 2.4 Kinh tế xu hướng phát triển kinh tế……………………………………… 16 CHƯƠNG SỬ DỤNG NGUỒN NƯỚC VÀ NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH……18 3.1 Kinh tế lượng…………………………………………………………18 3.2 Lợi dụng tổng hợp công trình…………………………………………………18 CHƯƠNG CÁC THÔNG SỐ KĨ THUẬT…………………………………… 19 4.1 Thông số công trình………………………………………………………… 19 4.2 Mực nước…………………………………………………………………… 19 4.3 Lưu lượng…………………………………………………………………… 21 PHẦN II THIẾT KẾ CƠ SỞ - THIẾT KẾ KĨ THUẬT………………………….22 CHƯƠNG TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ………………………………………22 CHƯƠNG THIẾT KẾ ĐẬP DÂNG BÊ TÔNG TRỌNG LỰC……………….27 6.1 Xác định mặt cắt bản……………………………………………………….27 SVTH : Đặng Đình Duy Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 6.2 Tính toán ổn định đập dâng………………………………………………… 38 6.3 Kiểm tra ổn định đập dâng…………………………………………………….51 CHƯƠNG THIẾT KẾ ĐẬP TRÀN…………………………………………… 54 7.1 Mặt cắt thực dụng đập tràn……………………………………………………54 7.2 Tính toán thủy lực đập tràn……………………………………………………56 7.3 Thiết kế đập tràn………………………………………………………………70 7.4 Tính toán ổn định đập tràn…………………………………………………….73 7.5 Kiểm tra ổn định đập tràn…………………………………………………… 83 CHƯƠNG PHÂN TÍNH ỨNG SUẤT ĐẬP DÂNG VÀ ĐẬP TRÀN………….86 8.1 Mục đích………………………………………………………………………86 8.2 Trường hợp tính toán………………………………………………………….86 8.3 Phân tích ứng suất cho trường hợp chọn………………………………… 86 CHƯƠNG THIẾT KẾ CỬA LẤY NƯỚC…………………………………… 96 9.1 Mục đích………………………………………………………………………96 9.2 Thiết kế cửa lấy nước………………………………………………………….96 9.3 Đường hầm dẫn nước………………………………………………………….99 9.4 Bố trí cửa lấy nước………………………………………………………… 101 PHẦN III CHUYÊN ĐỀ KĨ THUẬT…………………………………………….101 CHƯƠNG 10 TÍNH TOÁN BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO THƯỢNG LƯU ĐẬP DÂNG……………………………………………………………………………….101 10.1 Số liệu tính toán…………………………………………………………… 102 10.2 Tính toán bố trí cốt thép trường hợp MNDBT………………………………103 10.3 Tính toán bố trí cốt thép trường hợp MNLTK……………………………….105 PHẦN IV PHỤ LỤC………………………………………………………………109 SVTH : Đặng Đình Duy Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy cô, gia đình bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th.s Hồng Tiến Thắng Ths.Phạm Thanh Tùng, giảng viên Bộ môn Kết Cấu Công Trình - trường Đại học Thủy Lợi tận tình hướng dẫn, bảo em suốt trình làm đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo trường Đại học Thủy Lợi nói chung, thầy cô Bộ môn Kết Cấu Công Trình nói riêng dạy dỗ cho em kiến thức môn đại cương môn chuyên ngành, giúp em có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình học tập Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè, tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em suốt trình học tập hoàn thành đồ án tốt nghiệp Hà Nội, ngày 31 tháng 12 năm 2016 Sinh Viên Thực Hiện Đặng Đình Duy SVTH : Đặng Đình Duy Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN I: CÁC TÀI LIỆU CƠ BẢN, TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH CHƯƠNG 1: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÍ - Sông Chảy phụ lưu cấp sông Lô nhánh lớn thứ sau nhánh sông Gâm Lưu vực nằm Đông Bắc Việt Nam, phía tây giá với lưu vực sông Hồng phía bắc đông bắc giáp với lưu vực sông Lô Sông chảy qua địa phận tỉnh Hà Giang, Lào Cai, Yên Bái, Phú Thọ Dòng sông chảy theo hướng bắc-đông nam đổ vào sông Lô Sông Chảy có tổng diện tích lưu vực Flv=6500 km2 - Dự án thủy điện Bắc Hà xây dựng sông chảy ( bậc thang thứ sau thủy điện Thác Bà) - Khu vực xây dựng cụm công trình đầu mối thủy điện Bắc Hà nằm phía Đông Bắc thành phố Lào Cai, cách thành phố khoảng 340km Trên đồ tỉ lệ 1/50.000 khu vực xây dựng công trình có tọa độ địa lí: 22o30’25’’ vĩ độ Bắc, 140o11’44’’ kinh độ Đông - Hệ thống thủy điện bao gồm công trình đầu mối ( đập dâng, tràn, tuyến lượng, nhà máy,…được bố trí trọn vẹn địa phận xã Cốc Ly, huyện Bắc Hà, tỉnh Lào Cai) - Vùng hồ chứa thủy điện Bắc Hà bao gồm vùng đất, mặt nước hồ thuộc địa giới hành xã Cốc Ly, Hoàng Thu Phố huyện Bắc Hà ; xã Thào Chư Phìn, Bản Mế, Nàn Sín Sín Chéng huyện Si Ma Cai; xã Cao Sơn, Tà Thàng, Tả Gia Khâu, Lùng Khâu Nhin, Dìn Nhìn, Nấm Lư huyện Mường Khương 1.2 ĐẶC TRƯNG CÔNG TRÌNH - Hệ thống thủy điện gồm công trình đầu mối: đập dâng, đập tràn, tuyến lượng nhà máy trạm OPY… thủy điện Bắc Hà có diện tích lưu vực 3.465 km với dung tích toàn hồ chứa 171,1 triệu m3 - Nhìn từ hạ lưu, đập tràn thiết kế tim tuyến áp lực, hai bên đập dâng Bên phải cống dẫn dòng thi công, bên trái cửa lấy nước vào nhà máy thủy điện Nhà máy thủy điện bố trí bên trái phía sau hạ lưu đập dâng Hạ SVTH : Đặng Đình Duy Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP lưu công trình có hố xói, hai bên bờ thượng lưu hạ lưu có hệ thống đê quai bảo vệ mái đá xây… 1.3 ĐIỀU KIỆN KHÍ TƯỢNG, THỦY VĂN 1.3.1 Đặc điểm khí hậu - Khu vực xây dựng công trình hồ chứa thủy điện Bắc Hà trải dài vùng thuộc ba huyện Bắc Hà, Si Ma Cai, Mường Khương thuộc tỉnh Lào Cai thuộc Tây Bắc nước ta giáp biên giới Trung Quốc nên khí hậu chịu ảnh hưởng nhiệt đới gió mùa nắng nóng mưa nhiều, độ ẩm cao, bốc lớn Song nằm sâu lục địa bị chi phối địa hình phức tạp nên diễn biến thời tiết có phần thay đổi, khác biệt theo thời gian không gian - Khí hậu chia làm mùa : mùa mưa tháng đến tháng 10, mùa khô tháng 10 đến tháng năm sau - Sương mù thường xuất phổ biến toàn tỉnh, có nơi dày Trong đợt rét đậm, vùng núi cao thung lũng xuất sương muối kéo dài 2-3 ngày 1.3.1.1 Độ ẩm không khí Lưu vực sông Chảy nói chung có độ ẩm không khí lớn, độ ẩm thay đổi Độ ẩm không khí tương đối trung bình năm dao động khoảng từ 80% đến 87% Tháng có độ ẩm trung bình cao đạt 90,8%, thấp đạt 77% Độ ẩm không khí tương đối trung bình trạm khí tượng năm quan trắc ( 19622006) xem bảng 3.2 Bảng 3.1 Độ ẩm tương đối trung bình tháng trạm đại biểu (%) Trạm XII Năm 85,5 88,2 86,5 85,7 84,5 85,9 87,0 88,0 87,4 87,3 87,5 86,9 87,0 Hoàng Su 81,3 79,6 77,6 77,1 77,4 81,2 83,5 84,1 83,0 82,6 81,4 80,9 Phì 80,8 Bắc Hà I II III SVTH : Đặng Đình Duy IV V VI VII Page VIII IX X XI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mường Khương 90,8 90,3 89,1 87,8 85,6 87,6 88,6 89,1 88,4 87,8 88,9 89,0 88,6 1.3.1.2 Nhiệt độ không khí - Mùa lạnh : từ tháng 11 đến tháng có gió mùa đông bắc, nhiệt độ giảm nhanh , thấp thường xuất vào tháng tháng 12, nhiệt độ không khí thấp tuyệt đối đo trạm Bắc Hà -3,60C vào ngày 27/12/1982, trạm Hoàng Su Phỳ 0,10C ngày 27/12/1982 - Mùa nóng : từ tháng đến tháng 10 với nhiệt độ trung bình 240C, nhiệt độ cao thường xuất vào tháng tháng với nhiệt độ cao đo thời kì quan trắc Tmax= 34,20C trạm Mường Khương, Tmax= 390C vào ngày 12/05/1996 trạm Hoàng Su Phỳ Nhiệt độ trung bình hàng năm trạm suốt thời gian quan trắc dao động vào khoảng từ 18,8-19,10C, nhiệt độ trung bình tháng năm dao động từ 11-280C Phân bố nhiệt độ trung bình năm trạm khí tượng lưu vực xem bảng 3.1 Bảng 3.2 Nhiệt độ không khí trung bình tháng trạm khí tượng ( đơn vị : 0C ) Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm Bắc Hà 11,3 12,6 15,9 19,7 22,0 23,7 23,7 27,9 21,8 19,3 15,7 12, 18,8 Mường Khương 11,5 12,9 16,6 20,2 23,2 24,0 24,4 23,8 22,7 22,0 16,3 13, 19,1 1.3.1.3 Chế độ gió - Hướng gió: Nam Đông Nam Trong năm phân biệt mùa gió , gió mùa đông từ tháng 11 đến tháng thịnh hành gió mùa đông bắc gió bắc mang không khí SVTH : Đặng Đình Duy Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP lạnh khô, có mưa Gió mùa hạ từ tháng đến tháng 10 thịnh hành gió đông nam đông mang ẩm, thời tiết nóng ẩm - Tốc độ gió Bắc Hà trung bình năm 1,1m/s Bảng 3.3 Tốc độ gió lớn hướng ứng với tần suất trạm Bắc Hà (m/s) Hướng gió P=1% Các tần suất thiết kế P% P=2% P=10% P=25% Bắc 37,2 28,9 21,56 17,5 Đông Bắc 27,7 22,2 17,3 10,2 Đông 22,6 17,2 12,5 6,38 Đông Nam 29,9 23,2 17,1 9,26 Nam 18,8 16,0 13,2 9,00 Tây Nam 23,4 18,3 13,8 7,80 Tây 33,4 22,4 13,3 4,25 Tây Bắc 38,5 26,3 18,6 7,84 Vô Hướng 38,0 31,3 25,2 15,9 1.3.1.4 Chế độ mưa Bảng 3.4 Lưu lượng trung bình tháng năm trạm Bắc Hà ( tính đến năm 2012) ( đơn vị : mm ) Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm Bắc Hà 24, 30, 55, 124, 199, 239, 278, 339, 203, 121, 62, 20, 1698, Mường Khươn g 45, 46, 67, 114, 207, 312, 435, 382, 211, 129, 68, 28, 2050 Hoàng Su Phì 16, 23, 44, 87,1 187, 295, 343, 307, 160, 112, 52, 19, 1650 SVTH : Đặng Đình Duy Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Lượng mưa bình quân khu vực Bắc Hà tính theo phương pháp bình quân số học dựa lượng mưa bình quân năm trạm Bắc Hà, Lũng Phìn, Sìn Chéng xác định XOlv Bắc Hà = 1876,5 mm Lượng mưa trung bình lưu vực Vĩnh Yên xác định theo trung bình trạm Vĩnh Yên, Yên Bình, Lũng Phìn, kết XOlv Vĩnh Yên = 2098,7 mm Bảng 3.5 Lượng mưa ngày lớn ứng với tần suất thiết kế trạm Bắc Hà P (%) 0,2 0,5 1,5 2,0 10 Hp (mm) 303,7 272,2 247,9 233,5 223,1 189,4 162,9 1.3.1.5 Bốc Do độ ẩm không khí lưu vực tương đối cao nên lượng bốc nhỏ Lượng bốc tháng lớn đo ống Picher xảy vào tháng đạt trị số 66mm trạm Bắc Hà; 106,3mm trạm Hoàng Su Phì; 61,7mm trạm Mường Khương 80,1mm trạm Lục Yên 1.3.2 Lưu vực Trên lưu vực sông Chảy ta sử dụng số liệu trạm khí tượng Bắc Hà, Hoàng Su Phỳ, Mường Khương, Lục Yên nằm khu vực nghiên cứu có quan trắc khí tượng, thời gian đo đạc dài 1961-2012, chất lượng tài liệu tốt chọn làm trạm đại biểu để xác định yếu tố khí tượng cho tuyến công trình STT Tên trạm Sông Yếu tố quan trắc Hoàng Su Phỳ Chảy R,X, nắng,T,Z, gió Mường Khương Chảy R,X, nắng,T,Z, gió Bắc Hà Chảy R,X, nắng,T,Z, gió Lục Yên Chảy R,X, nắng,T,Z, gió Với: R,X,T,Z độ ẩm, mưa, nhiệt độ, bốc 1.3.3 Đặc trưng thủy văn SVTH : Đặng Đình Duy Page Thời gian 1962-2011 1961-2011 1962-2011 1962-2011 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chế độ dòng chảy phân phối dòng chảy năm thiết kế : - Trong năm dòng chảy phân làm mùa : mùa lũ mùa kiệt, thời gian bắt đầu kết thúc mùa lũ từ thượng lưu đến hạ lưu lưu vực sông giống - Mùa kiệt tháng 11 đến tháng năm sau Trong bảy, tám tháng dòng chảy mùa kiệt không hoàn toàn ổn định Lượng dòng chảy mùa kiệt nói chung chiếm từ 25-35% tổng dòng chảy năm Dòng chảy tháng mùa kiệt xuất từ tháng đến tháng 3, với tổng lưu lượng dòng chảy chiếm 8-9% - tổng lượng dòng chảy năm Mùa lũ tháng 6, kết thúc vào tháng 10 chậm mùa mưa tháng Tổng lượng dòng chảy mùa lũ chiếm (70-80%) tổng lượng dòng chảy năm, tháng có dòng chảy lớn vào tháng với tổng lượng dòng chảy chiếm 37% tổng lượng dòng chảy năm Bảng 3.6 Thống kê đặc trưng dòng chảy năm trạm thủy văn lưu vực sông Chảy ( theo thực đo ) Tên trạm Diện tích ( km2) Qtb ( m3/s ) Mtb ( l/skm2) Wtb ( 109m3) Thời gian Thác Bà 6170 201 32,6 6,34 1959-1971 Lục Yên 5030 160 31,8 5,05 1961-1973 Bảo Yên 4300 138,1 32,1 4,36 1973-2006 Cốc Ly 3480 110,6 31,8 3,49 1961-1972 Vĩnh Yên 174 7,56 43,4 0,241 1961-2006 1.4 VẬT LIỆU XÂY DỰNG Công trình xây dựng vùng núi phía Tây Bắc khu vực có địa hình phức tạp, phân tầng độ cao lớn, mức độ chia cắt mạnh, nhiều núi đá vôi, độ dốc trung bình từ 24 đến 280 SVTH : Đặng Đình Duy Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.4.1 Tài nguyên đất - Nhóm đất phù sa : diện tích nhỏ, chiếm 1,47% diện tích tự nhiên, phân bố chủ yếu dọc sông Hồng sông Chảy, có độ phì tự nhiên cao - Nhóm đất đỏ vàng : màu nâu đỏ, đỏ nâu, đỏ vàng vàng đỏ rực rỡ Hình thành phân bố rộng khắp địa bàn toàn tỉnh độ cao 800m trở xuống, diện tích chiếm 40% diện tích tự nhiên Nhóm đất có độ phì nhiêu cao - Nhóm đất đỏ vàng bị biến đổi màu trồng lúa : loại đất feralitic mùn feralitic sườn chân sườn dốc người bỏ nhiều công sức tạo thành ruộng bậc thang để trồng trọt hoa màu Diện tích chiếm khoảng 2% diện tích tự nhiên phân bố rải rác huyện Bắc Hà Sa Pa - Nhóm đất mùn vàng đỏ : chiếm 30% diệ tích tự nhiên, phân bố tập trung huyện Sa Pa, Mường Khương, Bắc Hà… - Mỏ đất 1A nằm bờ trái sông Chảy tuyến đập, phân bố sườn núi có độ dốc sườn tự nhiên 15-300, khoảng cao trình 130-300m, diện tích mỏ đất 17,1 - Nhóm đất mùn alit núi : chiếm 11,42% diện tích tự nhiên, phân bố tập trung huyện Sa Pa, Văn Bàn… có thảm rừng đầu nguồn tốt - Tầng có ích gồm đất sét, sét màu vàng, nâu vàng, nâu đỏ lẫn dăm sạn Bề dày trung bình 2,2m trữ lượng mỏ cấp C1 : 295000 m3 , hoàn toàn đáp ứng yêu cầu trữ lượng đất để đắp đê quai chất lượng đảm bảo yêu cầu kĩ thuật 1.4.2 Cát đá sỏi Ở ven sông ngòi khai thác làm vật liệu xây dựng phân bố chủ yếu lòng sông Chảy sông suối vùng Hiện hộ SVTH : Đặng Đình Duy Page 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP c1 0.24 SVTH : Đặng Đình Duy Page 114 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH : Đặng Đình Duy Page 115 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH : Đặng Đình Duy Page 116 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH : Đặng Đình Duy Page 117 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH : Đặng Đình Duy Page 118 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH : Đặng Đình Duy Page 119 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH : Đặng Đình Duy Page 120 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH : Đặng Đình Duy Page 121 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH : Đặng Đình Duy Page 122 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH : Đặng Đình Duy Page 123 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH : Đặng Đình Duy Page 124 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH : Đặng Đình Duy Page 125 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên : Đặng Đình Duy 54C-TL2 Page 126 SV : ĐẶNG ĐÌNH DUY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên : Đặng Đình Duy 54C-TL2 Page 127 SV : ĐẶNG ĐÌNH DUY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên : Đặng Đình Duy 54C-TL2 Page 128 SV : ĐẶNG ĐÌNH DUY