Phân tích ứng suất biến dạng của đập bê tông trọng lực bằng phương pháp phần tử hữu hạn có sử dụng phần tử bậc cao và phần tử tiếp xúc

LỜI CÁM ƠN Sau  một  thời  gian  công  tác,  học  tập,  cùng  với  sự  giúp  đỡ  vô  cùng  quý  báu  của  các  thầy  trong  trường  Đại  học  Thuỷ  Lợi,  bạn  bè,  đồng  nghiệp,  gia  đình,  người thân và cùng với sự nỗ lực của bản thân, tơi đã hồn thành luận  văn  thạc  sĩ:  “Phân  tích  ứng  suất  biến  dạng  của  đập  bê  tơng  trọng  lực  bằng  phương  pháp  phần  tử  hữu  hạn  có  sử  dụng  phần  tử  bậc  cao  và  phần  tử  tiếp  xúc”, với mong muốn đóng góp những giá trị về khoa học và đem lại hiệu quả  trong thực tiễn.  Chính vì vậy, hơm nay, khi hồn thành luận văn thạc sĩ này, tơi xin bày  tỏ lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc đối với thầy GS.TS Phạm Ngọc Khánh,  người thầy đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi hồn thành cơng việc nghiên  cứu khoa học của mình.    Tơi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo trường Đại học Thủy lợi, khoa Đại  học  và  sau  đại  học,  khoa  Xây  dựng  Cơng  trình  thủy  và  các  thầy  tham  gia  giảng dạy khố Cao học 17 trường Đại học Thủy lợi đã tạo mọi điều kiện cho  tơi hồn thành tốt khố học.  Tơi xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp, những người đã khích lệ, động viên  tơi trong suốt q trình học tập và thực hiện đề tài luận văn này.  Cuối cùng, xin gửi lời cám ơn chân thành nhất đến những người đóng vai  trị quan trọng trong cuộc đời tơi  là gia đình  và  người thân,  những  người đã  giành cho tơi những gì tốt đẹp nhất, giành cho tơi thời gian, khơng gian, niềm  tin và động lực để tơi thực hiện luận văn này, những người đã đi cùng tơi trên  mọi nẻo đường dù khó khăn hay vất vả.        Hà Nội ngày tháng 12 năm 2010 TÁC GIẢ  Hoàng Tuấn Minh  Luận văn thạc sĩ    Chun ngành xây dựng cơng trình thủy MỤC LỤC Danh mục các chữ viết tắt  Danh mục các bảng, biểu, sơ đồ, hình vẽ  MỞ ĐẦU 1  CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XÂY DỰNG ĐẬP 5  1.1  Tổng quan về vấn đề xây dựng đập ở Việt Nam và thế giới 5  1.1.1  Lịch sử của việc xây dựng đập [11] 5  1.1.2  Tình hình xây dựng đập hiện nay [4] 5  1.1.3  Tình hình xây dựng đập ở Việt Nam 6  1.2  Các loại đập bê tông được sử dụng hiện nay 9  1.3  Nguyên nhân sự cố, vấn đề  thiết kế, thi công và vận hành [11] 9  1.3.1  Nguyên nhân do khảo sát, thiết kế 9  1.3.2  Nguyên nhân do thi công 11  1.3.3  Nguyên nhân do quy trình bảo trì, vận hành, sử dụng 12  1.4  Những tồn tại và vấn đề cần nghiên cứu 12  1.5  Hướng lựa chọn trong luận văn 13  CHƯƠNG  2:  CÁC  PHƯƠNG  PHÁP  PHÂN  TÍCH  ỨNG  SUẤT  BIẾN  DẠNG ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC 14  2.1  Tổng quan về phương pháp tính tốn ứng suất đập bê tơng trọng lực 14  2.1.1  Phương pháp sức bền vật liệu 15  2.1.2  Phương pháp lý thuyết đàn hồi [8], [11] 17  2.1.3  Phương pháp số [1], [2], [3],[9] 18  2.2  Ưu nhược điểm và lựa chọn phương pháp tính tốn 19  2.2.1  Ưu nhược điểm các phương pháp tính tốn 19  2.2.2  Lựa chọn phương pháp tính tốn 22  2.3  Cơ sở của phương pháp phần tử hữu hạn, đặc biệt là có sử dụng phần tử  phần tử tiếp xúc, để đánh giá mức độ tiếp xúc giữa đập và nền; sử dụng phần  tử bậc cao để xác định ứng suất cục bộ quanh các lỗ khoét trong thân đập 23  Học viên: Hoàng Tuấn Minh   Luận văn thạc sĩ    Chun ngành xây dựng cơng trình thủy 2.3.1  Lịch sử phương pháp PTHH 23  2.3.2  Cơ sở phương pháp phần tử hữu hạn 24  2.3.3  Trình tự giải bài tốn bằng phương pháp PTHH: 25  2.3.4  Các phần tử sử dụng trong luận văn 32  2.3.5  Lựa chọn phần mềm tính tốn 41  2.3.6  Sơ đồ khối của bài tốn giải bằng phương pháp PTHH 42  CHƯƠNG  3:  PHÂN  TÍCH  ỨNG  SUẤT,  BIẾN  DẠNG  CỦA  ĐẬP  DÂNG  BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN 43  3.1  Giới thiệu về cơng trình 43  3.1.1  Đặc điểm khu vực cơng trình 43  3.1.2  Các thơng số của cơng trình cho tính tốn 46  3.2  Các số liệu đưa vào tính tốn 48  3.3  Sơ đồ tính tốn và tổ hợp tải trọng 50  3.4  Phương  pháp  tính,  loại  phần  tử  sử  dụng,  các  điều  kiện  biên  và  sơ  đồ  trong phần mềm Ansys 52  3.4.1  Các phương pháp tính tốn, phần tử sử dụng, điều kiện biên 52  3.4.2  Sơ đồ lưới phần tử và lực tác dụng tính tốn trong Ansys 54  3.5  Kết quả tính tốn các phương pháp 54  3.5.1  Kết quả tính tốn phương pháp PTHH có sử dụng phần tử tiếp xúc và  phần tử bậc cao (phương pháp 1 - PP1) 54  3.5.2  Kết quả tính tốn phương pháp PTHH khơng sử dụng phần tử tiếp xúc  và sử dụng phần tử bậc thấp (phương pháp 2 – PP2) 62  3.6  Nhận xét kết quả tính tốn giữa hai phương pháp 66  3.6.1  Về ứng suất cục bộ khu vực hành lang 66  3.6.2  Về sự bóc tách giữa đập và nền 67  3.6.3  Kết luận 67  KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69  TÀI LIỆU THAM KHẢO 71    Học viên: Hoàng Tuấn Minh     Luận văn thạc sĩ  Chun ngành xây dựng cơng trình thủy Danh mục chữ viết tắt 1). Phần tử hữu hạn               : PTHH  2). Bê tông thường               : CVC  3). Bê tơng đầm lăn               : RCC  4). Phương pháp có sử dụng phần tử bậc cao và phần tử tiếp xúc: PP1  5). Phương pháp sử dụng phần tử bậc thấp        : PP2  6). Trước Công Nguyên        : TCN        Danh mục bảng, biểu, sơ đồ, hình vẽ 1) Danh sách hình luận văn Hình 1.1 Đập bê tơng Itaipu 10  Hình 1.2a Đập bê tơng thủy điện Sơn La (nhìn từ hạ lưu) 11  Hình 1.2b Đập bê tơng thủy điện Sơn La (góc nhìn từ nhà điều hành) 12  Hình 2.1 Sơ đồ xác định các loại ứng suất trên biên đập 16  Hình 2.2 Sơ đồ xác định các loại ứng suất chính trên biên đập 16  Hình 2-3: Các dạng phần tử phổ biến 27  Hình 2-4 Phần tử tam giác 34  Hình 2-5 Tọa độ tham chiếu 34  Hình 2-6 Tọa độ diện tích 35  Hình 2-7 Phần tử tam giác 3 điểm nút 37  Hình 2-8 Phần tử tam giác 6 điểm nút 39  Hình 2-9 Đồ thị các hàm dạng 40  Hình 2-10 Sơ đồ khối của phương pháp giải bài tốn phần tử hữu hạn 42  Hình 3.1 Thủy điện Đồng Nai 2 46  Hình 3.2 Sơ đồ tính tốn chung 52  Hình 3.3 Sơ đồ lưới phần tử  tính tốn trong Ansys 54  Học viên: Hoàng Tuấn Minh   Luận văn thạc sĩ    Chuyên ngành xây dựng công trình thủy Hình 3.4 Ứng suất Sx mép chân đập thượng lưu tổ hợp 2 (PP1) 56  Hình 3.5 Ứng suất Sy mép chân đập thượng lưu tổ hợp 2 (PP1) 56  Hình 3.6 Ứng suất Sx mép chân đập thượng lưu tổ hợp 3 (PP1) 57  Hình 3.7 Ứng suất Sy mép chân đập thượng lưu tổ hợp 3 (PP1) 57  Hình 3.8 Ứng suất Sx mép chân đập thượng lưu tổ hợp 4 (PP1) 58  Hình 3.9 Ứng suất Sy mép chân đập thượng lưu tổ hợp 4 (PP1) 58  Hình 3.10 Ứng suất Sx hành lang tổ hợp 2 (PP1) 59  Hình 3.11 Ứng suất Sy hành lang tổ hợp 2 (PP1) 59  Hình 3.12 Ứng suất Sx hành lang tổ hợp 3 (PP1) 60  Hình 3.13 Ứng suất Sy hành lang tổ hợp 3 (PP1) 60  Hình 3.14 Ứng suất Sx hành lang tổ hợp 4 (PP1) 61  Hình 3.15 Ứng suất Sy hành lang tổ hợp 4 (PP1) 61  Hình 3.16 Ứng suất Sx mép thượng lưu đập tổ hợp 3 (PP2) 62  Hình 3.17 Ứng suất Sy mép thượng lưu đập tổ hợp 3 (PP2) 62  Hình 3.18 Ứng suất Sx mép thượng lưu đập tổ hợp 4 (PP2) 63  Hình 3.19 Ứng suất Sy mép thượng lưu đập tổ hợp 4 (PP2) 63  Hình 3.20 Ứng suất Sx hành lang tổ hợp 3 (PP2) 64  Hình 3.21 Ứng suất Sy hành lang tổ hợp 3 (PP2) 64  Hình 3.22 Ứng suất Sx hành lang tổ hợp 4 (PP2) 65  Hình 3.23 Ứng suất Sy hành lang tổ hợp 4 (PP2) 65  Hình 3.24 Vị trí các điểm so sánh ứng suất giữa hai phương pháp tính 66    Học viên: Hoàng Tuấn Minh   Luận văn thạc sĩ    Chun ngành xây dựng cơng trình thủy 2) Danh sách bảng luận văn Bảng 1.1 Bảng thống kê số lượng đập lớn (đến năm 2000) 6  Bảng 1.2 Một số hồ và đập ở Việt Nam 7  Bảng 3.1 Các đặc trưng địa lý thủy văn 44  Bảng 3.2 Đặc trưng nhiệt độ khơng khí tại các trạm đại biểu 44  Bảng 3.3 Lượng mưa trung bình năm tại các trạm đại biểu (mm) 45  Bảng 3.4 Thơng số chính cho cơng trình thủy điện Đồng Nai 2 46  Bảng 3.5 Các đặc trưng cơ của đá nền và tiếp giáp đập và nền 48  Bảng 3.6 Các đặc trưng cơ lý của bê tông 49  Bảng 3.7 Bảng tổ hợp tải trọng 51  Bảng 3.8 Kết quả tính tốn ứng suất biến dạng đập dâng 55  Bảng 3.9 So sánh kết quả tính tốn tại hành lang 66  Bảng 3.10 So sánh kết quả tính tốn tại mép thượng, hạ lưu đập 67  Học viên: Hoàng Tuấn Minh   Luận văn thạc sĩ  -1-  Chun ngành xây dựng cơng trình thủy MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong q trình phát  triển  kinh tế, các cơng  trình được  xây  dựng  ngày càng  nhiều, trong đó việc xây dựng các cơng trình thủy lợi để điều tiết dịng chảy  tạo thuận lợi cho cơng việc sản xuất, cũng như nhu cầu cấp nước cho các hộ  dùng nước, cũng với mục tiêu như vậy việc xây dựng các cơng trình thủy điện  để  phục  vụ  nhu  cầu  năng  lượng  ngày  càng  tăng  của  các  ngành  sản  xuất  và  dịch vụ cũng như đời sống nhân dân, phục vụ đa mục tiêu, như thủy lợi, thủy  điện, du lịch và sinh thái.  Từ  hàng  nghìn  năm  trước  chúng  ta  đã  biết  xây  dựng  những  con  đập  chắn  nước, tạo hồ chứa bằng vật liệu địa phương. Một vài thế kỷ gần đây, nhờ có  sự phát triển các kết cấu mới cũng như là vật liệu mới như bê tơng, nên chúng  ta có rất nhiều loại đập khác nhau. Về vật liệu thì có các đập như đập đất đầm  nén, đập đá đổ, đập bê tơng thường và bê tơng đầm lăn. Về kết cấu thì có đập  đá đổ lõi giữa, đập bản mặt bê tơng, đập bê tơng trọng lực, đập vịm, đập bản  chống to đầu,…vv.  Nhưng gần đây thì vật liệu bê tơng được sử dụng nhiều  trong thiết kế vì có nhiều ưu điểm cả về độ bền, tốc độ thi cơng và kết cấu xây  dựng. Trong việc thiết kế các cơng trình thủy lợi, thủy điện, các đập bê tơng  được sử dụng tích  nước  hồ chứa  và  là  một trong  những phần  trọng  yếu của  tồn bộ hệ thống cơng trình.   Với  đập  chắn  nước  trong  các  thiết  kế  hiện  nay  ngồi  phương  pháp  được  sử  dụng phổ biến để tính tốn ứng suất đập bê tơng là phương pháp sức bền vật  liệu, lý thuyết đàn hồi, thì cịn có phương pháp khác là phương pháp phân tích  ứng  suất,  biến  dạng  của  đập  bê  tông  bằng  phương  pháp  số  mà  điển  hình  là  phương  pháp  phần  tử  hữu  hạn.  Nhưng  trong  hầu  hết  các  tính  tốn  theo  phương pháp phần tử hữu hạn hiện nay ở Việt Nam thường tính theo mặt cắt  đơn  vị  và  liên  kết  giữa bê tông  và  nền chỉ là  những  liên kết điểm  nút thông  Học viên: Hoàng Tuấn Minh   Luận văn thạc sĩ  -2-  Chun ngành xây dựng cơng trình thủy thường. Vì vậy chưa thể mơ phỏng chính xác tương tác làm việc giữa đập và  nền  cùng  các  điều  kiện  khai  thác  sử  dụng  cơng  trình.  Để  mơ  phỏng  và  tính  tốn  chính  xác  điều  kiện  làm  việc  cũng  như  tác  động  thực  sự  của  các  điều  kiện khai thác cơng trình lên đập bê tơng trọng lực thì cần phải có sự thay đổi  trong việc mơ phỏng mơ hình tính tốn để đảm bảo sự làm việc sát với thực tế  cơng trình nhất. Ngồi ra, trong đập cịn có các lỗ kht, như hành lang dọc,  hành  lang  ngang,  thang bộ,  thang  máy, buồng bơm  thu  nước rị rỉ thân  đập,  vv  Vì vậy với phần tử bậc cao, việc tính tốn ứng suất cục bộ các lỗ kht  trở  lên chính  xác  hơn. Cùng  với  nó  là  việc tối ưu  hóa  lưới phần tử theo  mơ  hình h, để có kết quả chính xác hơn. Với phương pháp tính tốn mới này, đã  khắc phục được nhược điểm của phương pháp tính tốn thơng thường về các  điểm có ứng suất cục bộ, do đó việc bố trí vật liệu cũng phù hợp hơn.  Xuất phát từ thực tiễn đó,  với tư cách  là  người  làm cơng tác  tư  vấn thiết kế  cơng trình thủy cơng, tơi xin chọn đề tài “Phân tích ứng suất biến dạng đập bê tông trọng lực phương pháp phần tử hữu hạn có sử dụng phần tử bậc cao phần tử tiếp xúc” để làm đề tài luận văn tốt nghiệp thạc  sĩ của mình.  Mục tiêu phạm vi nghiên cứu a Mục tiêu Trên cơ sở các nghiên cứu về phương pháp phần tử hữu hạn, với sự phát triển  mạnh  mẽ  của  các  cơng  cụ  tính  tốn  và  máy  tính  ngày  càng  mạnh  hơn,  khả  năng tính tốn tốt  hơn,  vì  vậy bài  tốn được sử dụng  mơ  hình tính tốn  với  phần tử bậc cao và phần tử contact mơ phỏng sự liên kết giữa nền và đập, mục  tiêu là đưa ra được sự khác biệt với các phương pháp tính tốn thơng thường  và  so  sánh  bằng  kết  quả  tính  tốn.  Chỉ  ra  được  ưu  điểm  và  sự  phù  hợp  với  thực tế của phương pháp tính  tốn và sử  dụng  mơ hình  tính tốn,  thấy được  Học viên: Hoàng Tuấn Minh   Luận văn thạc sĩ  -3-  Chun ngành xây dựng cơng trình thủy ứng suất cục bộ quanh các lỗ kht chính xác hơn, đánh giá được sự tách bóc  giữa đập và nền nói riêng và ổn định, độ bền của đập nói chung.  b Phạm vi nghiên cứu Trong phạm vi nghiên cứu ở đây, phân tích ứng suất biến dạng được áp dụng  với mặt cắt của đập bê tơng trọng lực với cơng trình cụ thể là cơng trình Thủy  điện  Đồng  Nai  2  và  sử  dụng  phần  tử  bậc  cao  để  tính  tốn  ứng  suất  và  biến  dạng của đập, ứng suất cục bộ các  lỗ kht. Trong đó sẽ tính tốn  ứng suất  bằng  phương  pháp  phần  tử  hữu  hạn  với  mơ  hình  thơng  thường  và  tính  tốn  theo phương pháp phần tử hữu hạn thực hiện với mơ hình là liên kết giữa đập  và nền có sử dụng phần tử riêng biệt là phần tử contact, để có thể chỉ ra các sự  khác biệt trong tính tốn để đánh giá mức độ tiếp xúc giữa đập và nền.  Nội dung nghiên cứu - Thu thập các tài liệu về địa hình địa chất khu vực cơng trình  - Nghiên cứu các phương án và tổ hợp tính tốn  - Đưa ra các phương pháp tính tốn và so sánh sơ bộ  - Tính tốn theo các phương pháp khác nhau  - Kết luận và đưa ra kiến nghị  Phương pháp nghiên cứu - Tổng kết tài liệu kết hợp giữa lý thuyết và phương pháp tính hiện đại  sử dụng phần mềm phù hợp với bài tốn đặt ra.  - So sánh kết quả và đưa ra kết luận  Kết cấu luận văn Từ các vấn đề được trình bày ở trên luận văn được trình bày với bố cục  gồm có 3 chương, phần kết luận và kiến nghị.  Trong đó:  Học viên: Hồng Tuấn Minh   Luận văn thạc sĩ  -4-  Chun ngành xây dựng cơng trình thủy - Chương 1: Giới thiệu chung về xây dựng đập  - Chương 2: Các phương pháp phân tích ứng suất biến dạng đập bê tơng trọng  lực.  - Chương 3: Phân tích ứng suất biến dạng đập dâng bằng phương pháp phần  tử hữu hạn.  Học viên: Hồng Tuấn Minh   Luận văn thạc sĩ  -58-  Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy     Hình 3.8 Ứng suất Sx mép chân đập thượng lưu tổ hợp (PP1)   Hình 3.9 Ứng suất Sy mép chân đập thượng lưu tổ hợp (PP1) Học viên: Hoàng Tuấn Minh   Luận văn thạc sĩ  -59-  Chuyên ngành xây dựng công trình thủy     Hình 3.10 Ứng suất Sx hành lang tổ hợp (PP1)   Hình 3.11 Ứng suất Sy hành lang tổ hợp (PP1) Học viên: Hoàng Tuấn Minh   Luận văn thạc sĩ  -60-  Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy     Hình 3.12 Ứng suất Sx hành lang tổ hợp (PP1)   Hình 3.13 Ứng suất Sy hành lang tổ hợp (PP1) Học viên: Hoàng Tuấn Minh   Luận văn thạc sĩ  -61-  Chun ngành xây dựng cơng trình thủy     Hình 3.14 Ứng suất Sx hành lang tổ hợp (PP1)   Hình 3.15 Ứng suất Sy hành lang tổ hợp (PP1) Học viên: Hoàng Tuấn Minh   Luận văn thạc sĩ  -62-  Chun ngành xây dựng cơng trình thủy   3.5.2 Kết tính tốn phương pháp PTHH không sử dụng phần tử tiếp xúc sử dụng phần tử bậc thấp (phương pháp – PP2) Kết quả tính tốn cho phương pháp PTHH khơng sử dụng phần tử bậc cao và  phần phần tử tiếp xúc chỉ thể hiện cho tổ hợp 3 và 4, vì các tổ hợp khác có kết  quả tương tự. Cụ thể về kết quả tính tốn ứng suất thân đập ở vị trí chân đập  thượng lưu và hành lang xin xem ở các hình từ 3.16 đến 3.21 và hình 3.20 đến  3.23.    Hình 3.16 Ứng suất Sx mép thượng lưu đập tổ hợp (PP2)   Hình 3.17 Ứng suất Sy mép thượng lưu đập tổ hợp (PP2) Học viên: Hoàng Tuấn Minh   Luận văn thạc sĩ  -63-  Chun ngành xây dựng cơng trình thủy     Hình 3.18 Ứng suất Sx mép thượng lưu đập tổ hợp (PP2)   Hình 3.19 Ứng suất Sy mép thượng lưu đập tổ hợp (PP2) Học viên: Hoàng Tuấn Minh   Luận văn thạc sĩ  -64-  Chun ngành xây dựng cơng trình thủy     Hình 3.20 Ứng suất Sx hành lang tổ hợp (PP2)   Hình 3.21 Ứng suất Sy hành lang tổ hợp (PP2) Học viên: Hoàng Tuấn Minh   Luận văn thạc sĩ  -65-  Chun ngành xây dựng cơng trình thủy     Hình 3.22 Ứng suất Sx hành lang tổ hợp (PP2) Hình 3.23 Ứng suất Sy hành lang tổ hợp (PP2) Học viên: Hoàng Tuấn Minh     -66-  Luận văn thạc sĩ  Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy   3.6 Nhận xét kết tính toán hai phương pháp 3.6.1 Về ứng suất cục khu vực hành lang Vị trí so sánh được lựa chọn là mép thượng lưu đập và  điểm cạnh, góc hành  lang như hình dưới đây  6  Hình 3.24 Vị trí điểm so sánh ứng suất hai phương pháp tính Sau đây là kết quả so sánh được tổng hợp trong bảng 3.9, trong bảng tổng hợp  này chỉ nêu kết quả tính tốn của 2 tổ hợp bất lợi nhất là tổ hợp 3 và 4, các tổ  hợp khác tương tự.  Bảng 3.9 So sánh kết tính tốn hành lang Tổ hợp  3  4  Vị trí  8                                 Phương pháp 1 (PP1)  σy (T/m2)  x (T/m2)  0,022  -45,06  1,08  -56,32  -73,7  1,16  -114,97  0,86  -203,57 -201,67 -108,15 -104,21 -175,75  -234,32 -72,26  -106,97  0,031  -60,45  1,11  -69,14  -63,38  1,24  -105,47  1,13  -202,09 -216,21 -108,38 -118,21 -177,10  -246,07 -75,52  -124,97  Phương pháp 2 (PP2)  σx (T/m2)  σy (T/m2)  -14,29  -71,53  -4,40  -69,14  -88,44  -4,12  -107,32  -16,00  -115,81 -111,02 -60,59 -57,47 -111,24  -130,69 -61,01  -76,72  -14,50  -85,83  -4,59  -79,66  -83,90  -4,60  -103,63  -16,52  -113,99 -120,59 -63,78 -68,64 -110,30  -137,87 -62,45  -88,90  Dựa vào bảng 3.9 ta thấy có những vị trí ứng suất của 2 phương pháp có trị số  sai lệch khá nhiều, điển hình là những vị trí 5,6 và 7, đây chính là điều khác  biệt muốn chỉ ra để so sánh kết quả giữa hai phương pháp.  Học viên: Hồng Tuấn Minh   Chun ngành xây dựng cơng trình thủy -67-  Luận văn thạc sĩ    3.6.2 Về bóc tách đập Kết quả tính tốn ứng suất tại vị trí mép thượng lưu đập vị trí chân đập  thượng lưu (1), và hạ lưu (2) được tổng hợp trong bảng 3.10. Ở đây cũng chỉ  tổng hợp cho hai tổ hợp 3 và 4 để so sánh.  Bảng 3.10 So sánh kết tính tốn mép thượng, hạ lưu đập Tổ hợp Vị trí Phương pháp (PP1) σy (T/m2) x (T/m2) 3  4  Tổ hợp 3  4          Vị trí         -92.63  -92.34  -91.33  -84.81  σ1 (T/m2) 0  0  0  0  -75.45  -223.75  -73.78  -210.20  σ3 (T/m2) -92.66  -306.43  -91.54  -299.80  Phương pháp (PP2) σy (T/m2) x (T/m2) 32.62  -301.99  32.31  -306.78  σ1 (T/m2) 76.72  0  68.09  0  -37.44  -223.61  -54.47  -217.39  σ3 (T/m2) -81.54  -477.72  -90.26  -493.81  Từ kết quả tính tốn cho thấy với khi tính tốn có sử dụng phần tử bậc  cao và phần tử tiếp xúc (PP1), thì kết quả tính tốn chỉ ra rằng ứng suất chính  tại mép thượng lưu đập bằng 0 (xem cột 1 – bảng 3.10), điều này xảy ra khi  có ứng suất kéo ở  vị trí này, tức là có sự bóc tách giữa đập và nền,  về trị số  lực  kéo  chính  là  giá  trị  lực  khi  tính  tốn  bằng  phương  pháp  khơng  sử  dụng  phần tử tiếp xúc, cụ thể có thể xem trong cột 3 - bảng 3.10 khi tính tốn theo  phương pháp khơng sử dụng phần tử tiếp xúc.   3.6.3 Kết luận Về phần tử tiếp xúc: Với kết quả phương pháp PTHH có sử dụng phần tử tiếp xúc, đã chỉ rõ sự bóc  tách giữa đập và nền trong tổ hợp tính tốn.   Về phần tử bậc cao: Với phần tử bậc cao, thì hành lang thân đập cũng thấy rõ sự phân bố ứng suất  cục bộ chính xác hơn so với phương pháp sử dụng phần tử bậc thấp. Với phần  Học viên: Hồng Tuấn Minh   Luận văn thạc sĩ  -68-  Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy   tử bậc  càng cao, kết quả càng chính  xác  hơn dù khi chia  lưới phần tử  giống  nhau, và với mơ hình tính tốn càng sát với thực tế thì kết quả càng đáng tin  cậy. Những khu vực có ứng suất cục bộ khi tính tốn có sử dụng phần tử bậc  cao  thì  bước  đẳng  ứng  suất  nhỏ  hơn,  giá  trị  chính  xác  hơn.  Từ  đấy  khoanh  vùng đặt cốt thép sẽ chính xác hơn, tuy trường hợp tính tốn này thì hành lang  khơng  cần  bố  trí  cốt  thép  vì  ứng  suất  bê  tơng  vẫn  trong  giới  hạn  cho  phép,  nhưng trong các trường hợp tính tốn khác nếu ứng suất tính tốn được vượt  q ứng suất cho phép của bê tơng, lúc ấy sự chính xác về ứng suất sẽ chỉ ra  đúng vùng cần phải bố trí cốt thép.  Từ kết quả này đã giải quyết được rõ vấn đề đặt ra ban đầu là sự khác  biệt trong tính tốn và độ tin cậy của phương pháp.   Học viên: Hồng Tuấn Minh   Luận văn thạc sĩ kỹ thuật  -69-  Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy   KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Những kết đạt Trong  luận  văn  này  đã  trình  bày  được  tổng  quan  về  vấn  đề  xây  dựng  đập, các ngun nhân và giải pháp và hướng nghiên cứu của luận văn.  Tiếp theo đã phân tích so sánh các phương pháp tính tốn ứng suất đập  bê tơng trọng lực, chỉ ra ưu nhược điểm các phương pháp và lựa chọn phương  pháp  để  tính  tốn  trong  luận  văn,  đồng  thời  chỉ  ra  hướng  nghiên  cứu  là  sử  dụng phần tử bậc cao và phần tử tiếp xúc để so sánh với việc sử dụng phần tử  bậc thấp trong tính tốn.  Cuối  cùng  là  đã  sử  dụng  phần  mềm  Ansys  để  tính  tốn  và  phân  tích  ứng suất của cả hai phương pháp để so sánh kết quả.   Trong  luận  văn  này  đã  tính  tốn  được  ứng  suất  biến  dạng  đập  dâng  bằng phương pháp PTHH có sử dụng phần tử bậc cao và phần tử tiếp xúc, với  việc  chỉ ra được ứng suất cục bộ  lỗ khoét là khu vực  hành  lang và  ứng suất  kéo dẫn đến việc bóc tách đập khỏi nền. Và giải quyết được vấn đề đặt ra là  thấy được sự khác biệt giữa các phương pháp tính tốn, thấy được sự tách bóc  giữa đập và nền.   Với  kết  quả  các  phương  pháp  tính  tốn  đã  trình  bày  ở  trên  đã  chứng  minh rằng, khi tính tốn bằng PTHH có sử dụng phần tử bậc cao đã giải quyết  được  những  vấn đề thực  tế chính  xác  hơn so  với sử dụng phần tử bậc thấp,  đặc biệt về ứng suất cục bộ các lỗ kht, ngồi ra với  mơ hình sử dụng loại  phần tử tiếp xúc (contact) đã mơ phỏng hợp lý sự tương tác giữa đập và nền  do đó kết quả tính tốn đã được thể hiện rõ ràng sự tác động phù hợp với thực  tế của cơng trình.  Trong đó việc lựa chọn mơ hình phần tử và sử dụng phương pháp tính  tốn  phù  hợp  đã  đưa  lại  kết  quả  chính  xác  hơn.  Vì  vậy,  kiến  nghị  áp  dụng  Học viên:Hồng Tuấn Minh   Luận văn thạc sĩ kỹ thuật  -70-  Chun ngành xây dựng cơng trình thủy   phương pháp phần tử hữu hạn có sử dụng phần tử bậc cao và phần tử tiếp xúc  trong tính tốn thiết kế, để tính tốn chính xác  hơn vùng cần bố trí cốt thép,  giúp tiết kiệm được chi phí, giảm giá thành cơng trình, đặc biệt là những vùng  có lỗ kht chịu tải trọng phức tạp, ngồi ra cịn xác định được sự ổn định của  cơng trình, làm việc thực tế và tương tác giữa cơng trình và nền.  Những tồn luận văn Tuy  đã  đạt  được  kết  quả  như  trên  nhưng  trong  luận  văn  này  vẫn  cịn  hạn chế, đó là việc tính tốn áp lực nước trong nền đá tác dụng lên đáy đập  vẫn chưa thể mơ phỏng chính xác, vì thực tế nền đá nứt nẻ khơng có quy luật,  khơng theo định luật thấm của Darcy, do đó khó có thể tính tốn chính xác áp  lực thấm. Do vậy vấn đề này cần được nghiên cứu thêm để có thể đưa ra kết  quả chính xác nhất cho bài tốn kết cấu này, đồng thời cũng là giải quyết cho  bài tốn địa kỹ thuật về dịng thấm trong đá nứt nẻ.  Những kiến nghị hướng nghiên cứu Ngồi vấn đề tính thấm trong đá nền tác động lên cơng trình cần được  nghiên cứu thêm, thì việc tự động hóa việc bố trí cốt thép vùng chịu ứng suất  vượt q ứng suất cho phép của bê tơng cũng là một vấn đề cần được mở rộng  nghiên cứu thêm. Hy vọng những vấn đề này sẽ được nghiên cứu ở mức cao  hơn trong một đề tài khác.  Luận văn này tơi đã thực hiện rất cẩn thận, tuy nhiên chắc chắn vẫn cịn  sai sót, vì vậy tơi xin được các bạn đồng nghiệp, các thầy cơ giáo giúp đỡ và  chỉ  dẫn  thêm,  để  tôi  được  học  hỏi  và  nâng  cao  kiến  thức,  phục  vụ  tốt  cho  ngành thủy lợi, mang lại hiệu quả thực tế, làm giàu cho đất nước, xã hội.  Tôi xin chân thành cảm ơn!    Học viên:Hoàng Tuấn Minh   -71-  Luận văn thạc sĩ  Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Phạm  Ngọc  Khánh  (1998).  Phương pháp phần tử hữu hạn Trường Đại học Thủy lợi, Hà nội.  Phạm  Ngọc  Khánh,  Trịnh  Đình  Châm  (2002).  Lý thuyết đàn hồi NXB Nông nghiệp, Hà nội.  Phạm Ngọc Khánh, Nguyễn Ngọc Oanh, Trần Mạnh Tuân, Nguyễn Công  Thắng  (1995).  Cơ học kết cấu Phần Phương pháp phần tử hữu hạn NXB Nông Nghiệp, Hà nội.    Nguyễn Văn Mạo (2010). Đập bê tông bê tông cốt thép. Bài giảng sau  đại học.   Sổ tay thủy lợi tập 3 (1982). Chương XXII: Đập bê tông trọng lực. NXB  Nông Nghiệp  Hà Nội  TCXD VN – 285-2002 (2002). Cơng trình thủy lợi - quy định chủ yếu thiết kế.  14TCN 56-88 (1988). Thiết kế đập bê tông bê tông cốt thép   Dương Văn Thứ, Nguyễn Ngọc Oanh  (2007). Cơ học môi trường liên tục.  NXB Từ điển Bách Khoa, Hà nội.  Hồng  Đình  Trí,  Đồn  Hữu  Quang,  Lý  Trường  Thành,  Dương  Văn  Thứ,  Phạm  Khắc  Thưởng  (1999).  Giáo trình Cơ học kết cấu NXB  Nơng  nghiệp, Hà nội Tiếng Anh 10 Carlos Felippa (2010). Introduction to Finite Element Methods, Nonlinear Finite Element Methods Advanced Finite Element Methods Học viên:Hoàng Tuấn Minh   Luận văn thạc sĩ  Nguồn khác 11 Internet  12 Wikipedia    Học viên:Hoàng Tuấn Minh   -72-  Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy ... cơng trình thủy cơng, tơi xin chọn đề tài ? ?Phân tích ứng suất biến dạng đập bê tông trọng lực phương pháp phần tử hữu hạn có sử dụng phần tử bậc cao phần tử tiếp xúc? ?? để làm đề tài luận văn tốt nghiệp thạc  sĩ? ?của? ?mình.  Mục... 2.3  Cơ sở? ?của? ?phương? ?pháp? ?phần? ?tử? ?hữu? ?hạn,  đặc biệt là? ?có? ?sử? ?dụng? ?phần? ?tử? ? phần? ?tử? ?tiếp? ?xúc,  để đánh giá mức độ? ?tiếp? ?xúc? ?giữa? ?đập? ?và? ?nền;? ?sử? ?dụng? ?phần? ? tử? ?bậc? ?cao? ?để xác định? ?ứng? ?suất? ?cục bộ quanh các lỗ khoét trong thân? ?đập. .. - Chương 1: Giới thiệu chung về xây dựng? ?đập? ? - Chương 2: Các? ?phương? ?pháp? ?phân? ?tích? ?ứng? ?suất? ?biến? ?dạng? ?đập? ?bê? ?tơng? ?trọng? ? lực.   - Chương 3:? ?Phân? ?tích? ?ứng? ?suất? ?biến? ?dạng? ?đập? ?dâng? ?bằng? ?phương? ?pháp? ?phần? ? tử? ?hữu? ?hạn.   Học viên: