Nghiên cứu phương pháp tính toán thiết kế đập xà lan bản dầm phục vụ xây dựng công trình ngăn sông vùng triều

Đề tài: Nghiên cứu PPTTTK đập xà lan dầm phục vụ CTNS vùng triều LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành bảy tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Trương Đình Dụ, PGS.TS Trần Đình Hịa, ThS Trần Văn Thái, TS Nguyễn Trung Việt người hướng dẫn, vạch định hướng khoa học để tác giả hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn anh chị em Trung tâm công trình đồng ven biển đê điều – Viện Thủy Công - Viện khoa học thuỷ lợi Việt Nam người sát cánh tác giả nghiên cứu ứng dụng thành công công nghệ Đập xà lan dầm ứng dụng cho khu vực Đồng sông Cửu Long Xin cảm ơn lãnh đạo tỉnh, sở, ban quản lý dự án tỉnh Bạc Liêu, Cà Mau, Ban quản lý Đầu tư Xây dựng thủy lợi 10 – Bộ NN&PTNT Xin cảm ơn thầy giáo Trường đại học Thủy Lợi, Phịng đào tạo Đại học sau Đại học giúp đỡ thời gian tác giả học tập nghiên cứu Cuối tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến người thân gia đình đơng viên suốt q trình viết luận văn Hà Nội, ngày 30 tháng 11 năm 2010 TÁC GIẢ Phan Đình Tuấn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Đề tài: Nghiên cứu PPTTTK đập xà lan dầm phục vụ CTNS vùng triều MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN T T MỤC LỤC T T DANH MỤC BẢNG BIỂU T T DANH MỤC HÌNH VẼ T T PHỤ LỤC T T MỞ ĐẦU .1 T T Chương TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG ĐẬP XÀ T LAN T 1.1 Tổng quan công nghệ Đập xà lan T T 1.1.1 Ở nước T T 1.1.2 Trong nước T T 1.2 Kết luận chương 16 T T Chương CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THIẾT T KẾ ĐẬP XÀ LAN BẢN DẦM 17 T 2.1 Cấu tạo, nguyên lý Đập xà lan dầm .17 T T 2.1.1 Cấu tạo bố trí kết cấu 17 T T 2.1.2 Nguyên lý thiết kế [4] 19 T T 2.2 Nguyên tắc chung thiết kế đập xà lan dầm .20 T T 2.2.1 Nguyên tắc chung[4] 20 T T 2.2.2 Lựa chọn vị trí[4] .20 T T 2.3 Phương pháp thiết kế Đập xà lan dầm 21 T T 2.3.1 Cách xác định kích thước, cao trình đập xà lan [4] 21 T T 2.3.2 Phân tích lựa chọn loại hình cửa van áp dụng cho công đập xà lan dầm .29 T T 2.3.3 Phân tích lực tổ hợp lực tác dụng 30 T T 2.3.4 Ổn định kết cấu[11] .34 T T 2.3.5 Ổn định hạ chìm 40 T T 2.3.6 Ổn định thấm[11], [13], [15] .46 T T 2.3.7 Ổn định nền, lún đáy đập xà lan [1],[2], [10], [14] .50 T T 2.3.8 Ổn định trượt lật[11], [13], [15] 54 T T 2.4 Biện pháp thi công Đập xà lan dầm[4] 61 T T 2.4.1 Vị trí chế tạo đập xà lan .61 T Luận văn thạc sĩ kỹ thuật T Đề tài: Nghiên cứu PPTTTK đập xà lan dầm phục vụ CTNS vùng triều 2.4.2 Lai dắt đánh đắm 65 T T 2.4.3 Chế tạo xà lan 66 T T 2.4.4 Sơ đồ trình tự thi cơng 67 T T Chương ỨNG DỤNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ CHO CƠNG TRÌNH CỐNG T NĂM KIỆU – HUYỆN NGÃ NĂM – SÓC TRĂNG 68 T 3.1 Giới thiệu chung cơng trình 68 T T 3.2 Đặc điểm tự nhiên, dân sinh, xã hội 69 T T 3.2.1 Địa hình, địa mạo 69 T T 3.2.2 Địa chất cơng trình 69 T T 3.3 Thơng số tính tốn 70 T T 3.3.1 Các tổ hợp mực nước tính tốn 70 T T 3.3.2 Khẩu độ rộng cống 70 T T 3.3.3 Chiều dài xà lan 70 T T 3.3.4 Bề rộng trụ pin 71 T T 3.4 Thiết kế cơng trình 71 T T 3.4.1 Thiết kế tính tốn ổn định cơng trình 71 T T 3.4.2 Thiết kế biện pháp thi công 82 T T 3.5 Phân tích hiệu kinh tế, kỹ thuật phạm vi ứng dụng đập xà lan dầm 86 T T 3.5.1 Hiệu kinh tế xã hội 86 T T 3.5.2 Hiệu kỹ thuật 87 T T 3.5.3 Phạm vi áp dụng 87 T T KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .89 T T T T T T Kết luận 89 T T Kiến nghị 89 T T TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 T T PHỤ LỤC 1: MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG Q TRÌNH THI CƠNG HỒN THIỆN CƠNG TRÌNH 92 T T PHỤ LỤC 2: CÁC KẾT QUẢ TÍNH TỐN 95 T Luận văn thạc sĩ kỹ thuật T Đề tài: Nghiên cứu PPTTTK đập xà lan dầm phục vụ CTNS vùng triều DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2-1: Tỷ lệ tham khảo chọn bề rộng cống so với bề rộng kênh 22 TU T U Bảng 2-2: Giá trị modun phản lực số loại đất 40 TU T U Bảng 2-3: Gradien cho phép .50 TU T U Bảng 2-4: Trị số cho phép tỷ sổ trị lớn nhỏ áp lực đáy móng 54 TU T U Bảng 2-5: Giá trị Nc, Nq, Nγ 58 TU T U Bảng 3-1: Sức chịu tải với phương pháp khác 76 TU T U Bảng 3-2: Tổng hợp kết tính tốn kiểm tra thấm cống 81 TU T U DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1: Một số hình ảnh cống Veerse gat dam TU T U Hình 1-2: Các bước xây dựng cơng trình Oosterchele TU T U Hình 1-3: Các bước xây dựng Đập Bradock - Mỹ TU T U Hình 1-4: Tổng thể cơng trình Montezuma TU T U Hình 1-5: Dự án ngăn cửa sông Venice - Italia .9 TU T U Hình 1-6: Cắt dọc đập xà lan BTCT .11 TU T U Hình 1-7: Cắt ngang xà lan BTCT 11 TU T U Hình 1-8: Mơ hình đập Xà lan 12 TU T U Hình 1-9: Cắt dọc đập xà lan tường sườn 12 TU T U Hình 1-10: Cắt ngang đập xà lan tường sườn 12 TU T U Hình 1-11 : Cống Phước Long - Bạc Liêu 14 TU T U Hình 1-12 : Cống Rạch Lùm – Cà Mau 14 TU T U Hình 2-1: Cắt ngang kết cấu đập xà lan dầm 18 TU T U Hình 2-2: Mặt kết cấu đập xà lan dầm 18 TU T U Hình 2-3: Cắt dọc kết cấu đập xà lan dầm .19 TU T U Hình 2-4: Phối cảnh đập xà lan dầm dùng cửa van clape 19 TU T U Hình 2-5: Xác định chiều rộng cống hợp lý 22 TU T U Hình 2-6: Cách tìm chiều rộng cống tối ưu 24 TU T U Hình 2-7: Các kích thước ký hiệu đập xà lan 25 TU T U Hình 2-8: Diễn biến tâm tâm ổn định nghiêng 26 TU T U Hình 2-9: Các lực tác dụng lên cơng trình, tổ hợp giữ 30 TU T U Hình 2-10: Các lực tác dụng tổ hợp ngăn mặn( loại cửa van clape trục dưới) .33 TU T U Hình 2-11: Lực tác dụng vào cơng trình – tổ hợp giữ 34 TU T U Hình 2-12: Lực tác dụng vào cơng trình- tổ hợp ngăn mặn 34 TU T U Hình 2-13: Sơ đồ chia lưới phần tử để tính tốn kết cấu xà lan đàn hồi 37 TU Luận văn thạc sĩ kỹ thuật T U Đề tài: Nghiên cứu PPTTTK đập xà lan dầm phục vụ CTNS vùng triều Hình 2-14: Xác định modun phản lực 38 TU T U Hình 2-15: Mơ xu nghiêng đập xà lan dầm 41 TU T U Hình 2-16: Momen hồi phục 42 TU T U Hình 2-17: Lập cơng thức tính tay địn ổn định tĩnh .42 TU T U Hình 2-18: Sự di chuyển khối nước gây nghiêng ( giai đoạn 1) 43 TU T U Hình 2-19: Sự di chuyển khối nước gây nghiêng (giai đoạn 2) 43 TU T U Hình 2-20: Xà lan cân 45 TU T U Hình 2-21: Xà lan giảm nghiêng .45 TU T U Hình 2-22: Xà lan tiếp tục nghiêng 45 TU T U Hình 2-23: Xác định Mh, Mn, Mch 45 TU T U Hình 2-24: Sơ đồ tính thấm 47 TU T U Hình 2-25: Sơ đồ tính thấm 49 TU T U Hình 2-26: Sơ đồ tính tốn lún cơng trình 52 TU T U Hình 2-27: Thí nghiệm nén lún không nở hông 53 TU T U Hình 2-28: Sơ đồ tính trượt hỗn hợp .56 TU T U Hình 2-29: Đồ thị xác định L’ .57 TU R U R0 T Hình 2-30: Đồ thị quan hệ t gh ~ p gh 58 TU RU U RU U RU U R0 U T Hình 2-31: Quan hệ giưa R’gh~ δ’~Rgh~δ 58 TU T U Hình 2-32: Chế tạo xà lan bờ 64 TU T U Hình 3-1: Kí hiệu kết cấu 71 TU T U Hình 3-2: Áp lực đất mang cống tác dụng lên xà lan 72 TU T U Hình 3-3: Sơ đồ lực tính tốn cho tổ hợp (tổ hợp vận hành) .72 TU T U Hình 3-4: Mơ hình tính tốn đập xà lan Sap 2000 V12.0 73 TU T U Hình 3-5: Sơ đồ tính tốn ổn định lún cơng trình 77 TU T U Hình 3-6: Cắt dọc cơng trình cống xà lan Năm Kiệu (Dự án PRMN) 79 TU T U Hình 3-7: Mơ tính tốn thấm qua cống module Seep-Geo 81 TU T U Hình 3-8: Biểu đồ Gradian thấm cửa cơng trình 81 TU T U Hình 3-9: Sơ đồ phân đợt đổ bê tông cống xà lan dầm 83 TU T U Hình 3-10: Sơ đồ phân đợt đổ bê tông phai dầm 84 TU T U Hình 3-11: Hình ảnh trình tự thi cơng cơng trình 94 TU T U PHỤ LỤC Phụ lục 3-1: Kết tính toán nội lực tổ hợp 96 TU T U Phụ lục 3-2: Kết tính tốn nội lực tổ hợp .99 TU T U Phụ lục 3-3: Tính tốn bố trí thép cho hệ dầm cột xà lan(dùng nội lực tổ hợp 1) .102 TU Luận văn thạc sĩ kỹ thuật T U Đề tài: Nghiên cứu PPTTTK đập xà lan dầm phục vụ CTNS vùng triều Phụ lục 3-4: Tính tốn bố trí thép cho đáy, tường bên xà lan(dùng nội lực tổ hợp 1) .103 TU T U Phụ lục 3-5: Kiểm tra nứt hệ dầm cột xà lan(dùng nội lực tổ hợp để tính) .104 TU Phụ lục 3-6: Kiểm tra nứt đáy tường bên(dùng nội lực tổ hợp để tính) .105 TU T U T U Phụ lục 3-7: Tính tốn lực tác dụng lên xà lan tổ hợp ngăn mặn 106 TU T U Phụ lục 3-8: Tổ hợp lực tác dụng lên cơng trình trường hợp ngăn mặn .109 TU T U Phụ lục 3-9: Tính tốn lực tác dụng lên xà lan tổ hợp giữ .110 TU T U Phụ lục 3-10: Tổ hợp lực tác dụng lên cơng trình trường hợp 113 TU T U Phụ lục 3-11: Tính tốn lún cống xà lan 114 TU T U Phụ lục 3-12: Bảng tính tốn ứng suất gây lún ứng suất tăng thêm 114 TU T U Phụ lục 3-13: Tính tốn thấm qua cơng trình phương pháp phần tử hữu hạn .115 TU Luận văn thạc sĩ kỹ thuật T U Đề tài: Nghiên cứu PPTTTK đập xà lan dầm phục vụ CTNS vùng triều MỞ ĐẦU Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Hiện nay, số tỉnh thuộc đồng Sông Cửu Long Bến Tre, Trà Vinh, Cần Thơ, Hậu Giang, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau, Kiên Giang…đã lập điều chỉnh qui hoạch sản xuất: Qui hoạch vùng trồng lúa để đảm bảo an toàn lương thực (vùng sinh thái nước ngọt) chuyển đổi cấu sản xuất (vùng sinh thái nước mặn) - Vùng sinh thái nước ngọt: yêu cầu ngăn mặn giữ để trồng lúa - Vùng sinh thái nước mặn: yêu cầu cung cấp nguồn nước mặn, có nguồn nước điều tiết độ mặn để ni tơm Do đó, việc phân ranh hai vùng sinh thái “Mặn - Ngọt” đòi hỏi phải có giải pháp cơng trình điều tiết nguồn nước theo yêu cầu sản xuất đặc thù Để phục vụ yêu cầu sản xuất, hàng năm nhân dân đắp đập thời vụ đất cừ tràm để ngăn mặn giữ để phân ranh vùng nuôi tôm vùng trồng lúa phải phá bỏ để thoát lũ vào mùa mưa (tháng 5-6) Mặc dù việc làm đập thời vụ đất rẻ việc đắp đất bổ sung hàng năm vấn đề khó khăn, chí nhiều nơi khơng cịn nguồn đất để đắp nữa, mặt khác tháng ngăn mặn thuyền bè qua lại khó khăn nhiều nơi môi trường hệ sinh thái bị ô nhiểm nặng nề Nhằm giải vấn đề kỹ thuật, khó khăn nói cho thực tế sản xuất, năm vừa qua Viện Khoa học thủy lợi Việt Nam nghiên cứu áp dụng thành công công nghệ Đập xà lan mang lại hiệu kinh tế, kỹ thuật cao Đập xà lan có kết cấu đơn giản, đảm bảo yêu cầu ngăn mặn, giữ ngọt, tiêu thoát lũ, hạn chế tối thiểu giải toả đền bù, đảm bảo tốt giao thông thuỷ, kết hợp giao thơng bộ, thi cơng lắp đặt dễ dàng di chuyển tới vị trí khác có yêu cầu thay đổi vùng sản xuất; Chi phí đầu tư thấp phù hợp với khả tài nhà nước địa phương Đập xà lan gồm hai dạng kết cấu Đập xà lan dạng phao hộp đập xà lan dạng dầm Mặc dù Đập xà lan nghiên cứu áp dụng vào thực tế cách mạnh mẽ, nhiên nhiều vấn đề cần phải tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện thêm Đập xà lan dầm Trong luận văn này, tác giả sâu số nội dung mà nghiên cứu trước đề cập đến phần chưa đề cập đến công nghệ Đập xà lan dạng dầm Cụ thể nội dung: Sơ đồ bố trí kết cấu Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trang Đề tài: Nghiên cứu PPTTTK đập xà lan dầm phục vụ CTNS vùng triều đập xà lan dầm, phương pháp tính tốn kết cấu, phương pháp tính tốn ổn định, phương pháp hạ chìm, biện pháp thi cơng từ trước tới chưa có tài liệu đề cập cách đầy đủ Vì vậy, đề tài nghiên cứu luận văn : “Nghiên cứu phương pháp tính tốn thiết kế đập xà lan dầm để phục vụ xây dựng cơng trình ngăn sơng vùng triều” có ý nghĩa khoa học thực tiễn Đối tượng phạm vi nghiên cứu luận văn: Là đập xà lan dầm, phạm vi nghiên cứu đập xà lan dầm vật liệu bê tơng cốt thép có độ nước < 10m Mục đích nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu phương pháp tính tốn thiết kế đập xà lan dầm để xây dựng cơng trình ngăn sông vùng triều Cách tiếp cần phương pháp nghiên cứu - Cách tiếp cận: U + Tiếp cận cách trực tiếp gián tiếp thông qua tổ chức, cá nhân khoa học hay phương tiện thông tin đại chúng; qua kết nghiên cứu cơng trình ngăn sơng giới nước có + Tìm hiểu, thu thập phân tích đánh giá tài liệu có liên quan, khảo sát thực tế trạng vị trí đề xuất xây dựng cơng trình - Phương pháp nghiên cứu: U + Điều tra khảo sát, thu thập tổng hợp tài liệu + Tổng hợp lý thuyết + Sử dụng phần mềm phân tích kết cấu địa kỹ thuật Phạm vi nội dung nghiên cứu Luận văn tập trung nghiên cứu loại đập xà lan dầm Nội dung nghiên cứu luận văn bao gồm: Tổng quan công nghệ đập xà lan; Sơ đồ bố trí kết cấu đập xà lan dầm; Phương pháp tính tốn kết cấu; Phương pháp tính tốn ổn định; Phương pháp hạ chìm; Biện pháp thi cơng; Thiết kế ứng dụng cho 01 cơng trình thực tế Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trang Đề tài: Nghiên cứu PPTTTK đập xà lan dầm phục vụ CTNS vùng triều Chương TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG ĐẬP XÀ LAN 1.1 Tổng quan công nghệ Đập xà lan 1.1.1 Ở nước ngồi Việc nghiên cứu, áp dụng cơng nghệ xây dựng cơng trình thủy lợi nước trọng trước từ lâu Phần lớn cơng trình ngăn sơng lớn Tuy nhiên, nước chịu ảnh hưởng xấu trực tiếp biển có kinh tế mạnh có cơng trình lớn Tùy thuộc vào điều kiện tự nhiên, nhiệm vụ công trình khả kinh tế kỹ thuật nước, cơng trình ngăn sơng lớn giới đa dạng kết cấu phong phú giải pháp xây dựng, lắp đặt cơng trình Các cơng trình lớn bật tập trung số nước Hà Lan, Anh, Italia, Mỹ v.v Trong đó, ấn tượng cơng trình ngăn sông, ven biển Hà Lan Hà Lan nước có cao độ đất tự nhiên thấp mực nước biển, hệ thống cơng trình thủy lợi ngăn cửa sơng nước hồn chỉnh với công nghệ quy mô đại vào loại giới Các cơng trình ngăn sơng nước có nhiệm vụ ngăn triều kiểm sốt triều chống ngập úng Dưới tác giả tổng quan số cơng trình, cơng nghệ ngăn sơng lớn áp dụng theo nguyên lý lực đẩy Acsimets tiêu biểu xây dựng đưa vào sử dụng nước giới 1.1.1.1 Các cơng trình ngăn sơng Hà Lan Hà Lan nước có phần lớn đất tự nhiên có cao độ thấp mực nước biển Người Hà Lan phải chống chọi với biển Bắc Trận lũ năm tàn phá đất nước gây thiệt hại to lớn người Để ngăn thảm họa tương tự, phủ Hà Lan đề dự án Delta nhằm bảo vệ người dân vùng Tây Nam Hà Lan (Zeeland Nam Hà Lan) chống lại biển Bắc Dự án Delta gồm khoảng cơng trình ngăn sơng cửa sơng Trong dự án này, công nghệ xây dựng nghiên cứu ứng dụng Trong đó, tư tưởng chủ đạo lựa chọn công nghệ xây dựng cơng trình là: Thi cơng Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trang Đề tài: Nghiên cứu PPTTTK đập xà lan dầm phục vụ CTNS vùng triều cấu kiện cơng trình địa điểm khác, lai dắt đến vị trí xây dựng để đánh đắm hồn thiện cơng trình Đập Veerse gat Đập Veerse gat xây dựng để bảo vệ cho vùng Walcheren, Bắc - Beveland Nam - Beveland khỏi thảm họa từ thủy triều biển Bắc Cơng trình hồn thiện năm 1961 Thi cơng đúc xà lan hố móng Di chuyển xà lan đến vị trí cơng trình Lắp ghép hạ chìm xà lan Cơng trình hồn thiện Hình 1-1: Một số hình ảnh cống Veerse gat dam Nói chung kết cấu đập Veerse gat phức tạp Xà lan kết cấu rỗng lớn chia thành vách ngăn Điều đặc biệt xà lan có lỗ hổng có gắn cửa van, điều cần thiết xà lan khơng phải ngăn nước mà cịn phải cho thủy triều chảy vào rút suốt trình thi cơng Cống Oosterschelde Cống Oosterschelde cơng trình vĩ đại Hà Lan, cơng trình kiểm soát lũ dài gần km, xuyên qua ba sông vùng Đông Schelde, cửa van phẳng, cửa rộng 41,3 m, tổng 2.480 m Cơng trình khởi cơng vào năm 1976 hoàn thành ngày 04/10/1986, giá thành xây dựng cơng trình vào khoảng tỷ la Mỹ Cơng trình đánh giá kỳ quan thứ giới Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trang Đề tài: Nghiên cứu PPTTTK đập xà lan dầm phục vụ CTNS vùng triều Phụ lục 3-3: Tính tốn bố trí thép cho hệ dầm cột xà lan(dùng nội lực tổ hợp 1) Cấu C1 C2 C3 C4 C5 D1 D2 D3 D4 DV D6 kiện 10 11 Nội lực M M M M M M M M M M M b (cm) 60 25 25 25 40 60 25 25 25 120 20 h (cm) 60 100 100 100 100 80 70 70 70 70 70 M (Tm) 1.37 2.85 3.04 2.21 6.63 11.2 5.44 6.02 5.34 22.14 2.3 A 0.007 0.011 0.012 0.009 0.017 0.030 0.046 0.051 0.045 0.039 0.024 α 0.007 0.012 0.012 0.009 0.017 0.030 0.047 0.052 0.046 0.040 0.025 ho (cm) 57 97 97 97 97 77 67 67 67 67 67 Fa 0.93 1.14 1.22 0.89 2.67 5.72 3.22 3.57 3.16 13.05 1.35 Fa 2φ18 2φ18 2φ18 2φ18 3φ18 3φ18 2φ18 2φ18 2φ18 22φ10 2φ18 (chọn) 5.09 5.09 5.09 5.09 7.63 7.63 5.09 5.09 5.09 17.28 5.09 n 2 2 3 2 22 a (cm) 3 3 3 3 3 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trang 102 Đề tài: Nghiên cứu PPTTTK đập xà lan dầm phục vụ CTNS vùng triều Phụ lục 3-4: Tính tốn bố trí thép cho đáy, tường bên xà lan(dùng nội lực tổ hợp 1) Bản đáy Cấu kiện Thép lớp Tường bên Thép lớp Thép lớp Thép lớp Nội lực M11 M22 M11 M22 M11 M22 M11 M22 b (cm) 100 100 100 100 100 100 100 100 h (cm) 20 20 20 20 20 20 20 20 M (Tm) 0.624 0.82 0.781 1.02 0.264 1.08 0.055 0.04 A 0.020 0.027 0.026 0.033 0.009 0.035 0.002 0.001 α 0.021 0.027 0.026 0.034 0.009 0.036 0.002 0.001 ho (cm) 17 17 17 17 17 17 17 17 Fa 1.37 1.81 1.72 2.26 0.58 2.40 0.12 0.09 8φ10 8φ10 8φ10 8φ10 8φ10 8φ10 8φ10 8φ10 6.28 6.28 6.28 6.28 6.28 6.28 6.28 6.28 n 8 8 8 8 a (cm) 3 3 3 3 Fa (chọn) Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trang 103 Đề tài: Nghiên cứu PPTTTK đập xà lan dầm phục vụ CTNS vùng triều Phụ lục 3-5: Kiểm tra nứt hệ dầm cột xà lan(dùng nội lực tổ hợp để tính) C1 C2 C3 C4 C5 D1 D2 D3 D4 DV D6 10 11 M c (Tm) 8.00 3.15 4.20 4.26 14.20 8.00 3.92 4.32 4.62 14.58 2.00 F qd (cm2) 3674 2574 2574 2574 4092 4911 1824 1824 1824 8650 1474 x n (cm) 30.00 50.00 50.00 50.00 50.21 40.00 35.00 35.00 35.00 35.00 35.00 W qd (cm3) 8.00 3.15 4.20 4.26 14.20 8.00 3.92 4.32 4.62 14.58 2.00 Mn(kg.cm) 945000 1093750 1093750 1093750 1757533 1680000 535938 535938 535938 2572500 428750 nc.Mc(kg.cm) 800000 315000 420000 426000 1420000 800000 392000 432000 462000 1458000 200000 Kết luận ko nứt ko nứt ko nứt ko nứt ko nứt ko nứt ko nứt ko nứt ko nứt Cấu kiện R R R R R P R R P P R P P P P P Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trang 104 ko nứt ko nứt Đề tài: Nghiên cứu PPTTTK đập xà lan dầm phục vụ CTNS vùng triều Phụ lục 3-6: Kiểm tra nứt đáy tường bên(dùng nội lực tổ hợp để tính) Bản đáy Cấu kiện Thép lớp Tường bên Thép lớp Thép lớp Thép lớp M c (Tm) 0.57 0.75 0.71 0.93 0.24 0.98 0.05 0.04 F qd (cm2) 2091 2091 2091 2091 2091 2091 2091 2091 x n (cm) 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 W qd (cm3) 6667 6667 6667 6667 6667 6667 6667 6667 Mn(kg.cm) 175000 175000 175000 175000 175000 175000 175000 175000 nc.Mc(kg.cm) 56727 74545 71000 92727 24000 98182 5000 3636 Kết luận ko nứt ko nứt ko nứt ko nứt ko nứt ko nứt ko nứt ko nứt R R R R R P R R P P R P P P P P Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trang 105 Đề tài: Nghiên cứu PPTTTK đập xà lan dầm phục vụ CTNS vùng triều Phụ lục 3-7: Tính tốn lực tác dụng lên xà lan tổ hợp ngăn mặn * Các thông số mực nước, tiêu đất kích xà lan - Cao trình ngưỡng cống: -2.5m - Chiều dày trụ pin: 0.8m - Cao trình đỉnh trụ pin: 1.4m - Chiều dài trụ pin: 15m - Cao trình đỉnh cửa van: 1.2m - Chiều cao trụ pin: 3.9m - Cao trình đáy xà lan: -3.2m - Góc nghiêng cửa: 90độ - Cao trình mực nước đồng: -0.33m - Vị trí cửa van tính từ gốc: 0m - Cao trình mực nước ngồi sông: +0.85m - Moment W x đáy: 245m3 - Chiều cao đáy xà lan: 0.6m - Moment W y đáy: 371m3 - Diện tích đáy xà lan: 148.5m2 - Khoảng cách từ ngưỡng cống đến cối cửa van: 0.5m - Bề rộng khoang cống: 8.3m - Chiều dài xà lan: 15m R R R P R P P - Dung trọng đất đẩy 0.5T/m3 P nổi: - Lực dính đất nền: 0.5T/m3 - Góc ma sát đất nền: 2.67độ P * Tính tốn lực tác dụng lên cơng trình Cx C Cy Bx B By N2 N1 Nt P13 P14 P11 P12 Edb P21 Nd P22 P23 Ecd P24 Wth+W® Sơ đồ lực tính tốn cho tổ hợp ngăn mặn - Áp lực nước: Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trang 106 Đề tài: Nghiên cứu PPTTTK đập xà lan dầm phục vụ CTNS vùng triều + Áp lực nước tác dụng vào cửa van: Áp lực phía đồng: P 11 =11.6T Áp lực phía đồng: P 21 =-33.7T R R R R Phản lực cụm neo cửa (gối trên): N t = -6.7T R R e z =4.4m R M y =-30.4Tm R R R Phản lực cụm neo cửa (gối dưới) bao gồm hai thành phần: Thành phần nằm ngang: H x = -615.2T e z =41.2m M y =1.44Tm Thành phần thẳng đứng: H y = 0.0T e z =0.0m M y =0.00Tm R R R R R R R R R R R R + Áp lực nước tác dụng vào dầm van: Áp lực đồng: P 12 = 10T e z =0.24m M y =2.4Tm Áp lực ngồi sơng: P 22 = -14.9T e z =0.24m M y =-3.63Tm R R R R R R R R R R R R + Áp lực nước tác dụng vào hộp đáy Áp lực đồng: P 14 = 8.2T e z =0.29m M y =2.37Tm Áp lực ngồi sơng: P 42 = -11.7T e z =0.29m M y =-3.42Tm R R R R R R R R R R R R + Áp lực nước tác dụng vào trụ pin: Áp lực đồng: P 13 = 3.8T e z =1.82m M y =6.87Tm Áp lực ngồi sơng: P 23 = -9.0T e z =0.22m M y =-19.9Tm R R R R R R R R R R R R Tổ hợp lực lực áp lực nước gây M x = 0Tm R M y = -65.5Tm R R H x = 57.88T R R N z = 0.0T R R R - Tĩnh tải xà lan STT Kết cấu Đập XL V K.lượng 63.14 157.85 e= 0.00 My= 0.00 Lệch tâm Mômen Tường bên 3.60 9.00 e= 0.00 My= 0.00 Hộc cửa 2.62 6.54 e= 0.00 My= 0.00 Lan can 0.60 e= 0.45 My= 0.27 Tổ hợp lực tĩnh tải tiêu chuẩn gây ra: N= 207.0T M x = 0.00Tm R R M y =0.27Tm R R - Trọng lượng áp lực nước tác dụng vào cống: Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trang 107 Đề tài: Nghiên cứu PPTTTK đập xà lan dầm phục vụ CTNS vùng triều + Trọng lượng nước (lực đứng): Phần thượng lưu: N =270.2T e x =-3.75m M y =-1018Tm Phần hạ lưu: N =417.2T e y =3.75m M y =1564Tm R R R R R R R R R R R R + Áp lực thấm đẩy nổi: Áp lực thấm: N th =-601.4T e x =0.00m M y =0.00Tm Áp lực đẩy nổi: W đn =-73.46T e y =-2.5m M y =184Tm M y =91.8Tm M x =0.00Tm R R R R R R R R R R R R Tổ hợp lực đẩy tiêu chuẩn gây N= -93.8T R R R R - Áp lực đất: + Áp lực đất chủ động: Tải trọng ngang đất đắp bên – đối xứng: ( )   2c Ecd =  q.K a − 2.c K a H + + γ d H K a  γ   h0 = 2.c γ Ka ϕ  Hệ số áp lực đất chủ động: K a = tg  45 −   K a = 0,90 2 R R + Áp lực đất bị động ( )   2c Ebd =  q.K a + 2.c K p H + + γ d H K p  γ   ϕ  Hệ số áp lực đất bị động: K p = tg  45 +   Tổ hợp áp lực đất gây ra: H x =-0.7T R R K p = 1,10 2 R R M y = -1.4Tm R R M x =0.0Tm R R * Kết tính tốn tổ hợp tải trọng trường hợp ngăn mặn: Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trang 108 Đề tài: Nghiên cứu PPTTTK đập xà lan dầm phục vụ CTNS vùng triều Phụ lục 3-8: Tổ hợp lực tác dụng lên cơng trình trường hợp ngăn mặn Tên tải trọng Tiêu chuẩn Hệ Tính tốn N Hx Hy Mx My số N Hx Hy Mx My (T) (T) (T) T.m T.m nc (T) (T) (T) T.m T.m 0.0 57.9 R Áp lực nước -65.5 1.00 57.9 -65.5 Tĩnh tải 207.0 0.3 1.10 227.7 0.3 -93.8 91.8 1.00 -93.8 91.8 -1.4 1.20 Đẩy nổi, thấm Áp lực đất -0.7 Cộng Luận văn thạc sĩ kỹ thuật -0.9 133.9 57.0 0.0 -1.7 0.0 24.9 Trang 109 Đề tài: Nghiên cứu PPTTTK đập xà lan dầm phục vụ CTNS vùng triều Phụ lục 3-9: Tính tốn lực tác dụng lên xà lan tổ hợp giữ * Các thơng số mực nước, tiêu đất kích xà lan - Cao trình ngưỡng cống: -2.5m - Chiều dày trụ pin: 0.8m - Cao trình đỉnh trụ pin: 1.4m - Chiều dài trụ pin: 15m - Cao trình đỉnh cửa van: 1.2m - Chiều cao trụ pin: 3.9m - Cao trình đáy xà lan: -3.2m - Góc nghiêng cửa: 90độ - Cao trình mực nước đồng: +0.81m - Cao trình mực nước ngồi sơng: -0.01m - Chiều cao đáy xà lan: - Vị trí cửa van tính từ 0.0m gốc: - Moment W x đáy: 245m3 - Moment W y đáy: 371m3 0.5m - Diện tích đáy xà lan: 148.5m2 - Bề rộng khoang cống: 8.3m - Dung trọng đất đẩy 0.5T/m3 - Chiều dài xà lan: 15m 0.6m - Khoảng cách từ ngưỡng cống đến cối cửa van: R R R R P P P P nổi: - Lực dính đất nền: 0.5T/m3 P - Góc ma sát đất 2.67độ nền: * Tính tốn lực tác dụng lên cơng trình Cx C Bx Cy N1 By B N2 Nt P13 P11 P12 P14 Nd Ecd P21 P23 P22 E db P24 Wth+W® Sơ đồ lực tính toán cho tổ hợp giữ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trang 110 Đề tài: Nghiên cứu PPTTTK đập xà lan dầm phục vụ CTNS vùng triều - Áp lực nước: + Áp lực nước tác dụng vào cửa van: Áp lực phía đồng: P 11 =33.5T Áp lực phía đồng: P 21 =-16.4T R R R R Phản lực cụm neo cửa (gối trên): N t = 5.7T R R e z =4.4m R M y =25Tm R R R Phản lực cụm neo cửa (gối dưới) bao gồm hai thành phần: Thành phần nằm ngang: H x = 11.4T e z =1.2m M y =14Tm Thành phần thẳng đứng: H y = 0.0T e z =0.0m M y =0Tm R R R R R R R R R R R R + Áp lực nước tác dụng vào dầm van: Áp lực đồng: P 12 = 15T e z =0.24m M y =3.62Tm Áp lực ngồi sơng: P 22 = -11.4T e z =0.24m M y =-2.74Tm R R R R R R R R R R R R + Áp lực nước tác dụng vào hộp đáy Áp lực đồng: P 14 = 11.7 T e z =0.29m M y =3.41Tm Áp lực ngồi sơng: P 42 = -9.2T e z =0.29m M y =-2.65Tm R R R R R R R R R R R R + Áp lực nước tác dụng vào trụ pin: Áp lực đồng: P 13 = 8.9T e z =2.21m M y =19.75Tm Áp lực ngồi sơng: P 23 = -5.0T e z =1.93m M y =-9.57Tm H x = 44.09T N z = 0.0T R R R R R R R R R R R R Tổ hợp lực lực áp lực nước gây M x = 0Tm R R M y = 50.4Tm R R R R R R - Tĩnh tải xà lan STT Kết cấu V K.lượng LÖch tâm Mômen p XL 63.14 157.85 e= 0.00 My= 0.00 Tường bên 3.60 9.00 e= 0.00 My= 0.00 Hộc cửa 2.62 6.54 e= 0.00 My= 0.00 Lan can 0.60 e= 0.45 My= 0.27 Tổ hợp lực tĩnh tải tiêu chuẩn gây ra: N= 207.0T M x = 0.00Tm R R M y =0.27Tm R R - Trọng lượng áp lực nước tác dụng vào cống: Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trang 111 Đề tài: Nghiên cứu PPTTTK đập xà lan dầm phục vụ CTNS vùng triều + Trọng lượng nước (lực đứng): Phần thượng lưu: N =239T e x =-3.75m M y =-1018Tm Phần hạ lưu: N =186.1T e y =3.75m M y =1564Tm R R R R R R R R R R R R + Áp lực thấm đẩy nổi: Áp lực thấm: N th =-559.9T e x =0.00m M y =0.00Tm Áp lực đẩy nổi: W đn =52.91T e y =-2.5m M y =132Tm M y =-66.1Tm M x =0.00Tm R R R R R R R R R R R R Tổ hợp lực đẩy tiêu chuẩn gây N= -122T R R R R - Áp lực đất: + Áp lực đất chủ động: Tải trọng ngang đất đắp bên – đối xứng: ( )   2c Ecd =  q.K a − 2.c K a H + + γ d H K a  γ   h0 = 2.c γ Ka ϕ  Hệ số áp lực đất chủ động: K a = tg  45 −   K a = 0,90 2 R R + Áp lực đất bị động ( )   2c Ebd =  q.K a + 2.c K p H + + γ d H K p  γ   ϕ  Hệ số áp lực đất bị động: K p = tg  45 +   Tổ hợp áp lực đất gây ra: H x = -0,7T R R K p = 1,1 2 R R M y =1.4Tm R R M x =0.0Tm R R * Kết tính tốn tổ hợp tải trọng trường hợp ngăn mặn: Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trang 112 Đề tài: Nghiên cứu PPTTTK đập xà lan dầm phục vụ CTNS vùng triều Phụ lục 3-10: Tổ hợp lực tác dụng lên cơng trình trường hợp Tiêu chuẩn Tên tải trọng N Hx Hy (T) (T) (T) 0.0 44.1 Mx Hệ My (T.m) (T.m) Tính toán số N Hx Hy nc (T) (T) (T) R Mx My (T.m) (T.m) Áp lực nước Tĩnh tải 50.4 1.00 44.1 207.0 0.3 1.10 227.7 -122 -66.1 1.00 -1.4 1.20 50.4 0.3 Đẩy nổi, thấm -122 -66.1 Áp lực đất -0.7 Cộng Luận văn thạc sĩ kỹ thuật -0.9 105.8 43.2 -1.7 0.0 0.0 -17.1 Trang 113 Đề tài: Nghiên cứu PPTTTK đập xà lan dầm phục vụ CTNS vùng triều Phụ lục 3-11: Tính tốn lún cống xà lan Áp lực khối móng trung bình tiêu chuẩn đáy: σ tb = 0.70 (T/m2) P P Ứng suất (áp lực gây l ún): σ tb = 0.4 (T/m2) P P Chia khối đất thành lớp chiều dày h=0.25m Hệ số rỗng ứng với ứng suất thân: e0 e 0.25 e 0.5 e1 e2 e4 0.0 2.5 5.0 10.0 20.0 40.0 2.259 2.028 1.943 1.800 1.622 R R R R R R Kích thước móng: B x L = 9,9 x 15 (m) Dung trọng đất xà lan (tính tới đẩy nổi): γ = 0.5 (T/m3) P P Phụ lục 3-12: Bảng tính tốn ứng suất gây lún ứng suất tăng thêm TT Zi (m) 2.Zi/B K σđ σz P1i P2i (T/m2) (T/m2) (T/m2) (T/m2) ε1 ε2 Si (cm) 0.00 0.000 1.000 0.213 0.399 0.213 0.612 2.239 2.202 0.343 0.25 0.072 0.996 0.338 0.397 0.338 0.735 2.228 2.191 0.342 0.50 0.145 0.991 0.463 0.396 0.463 0.858 2.216 2.180 0.342 0.75 0.217 0.987 0.588 0.394 0.588 0.981 2.205 2.168 0.341 1.00 0.290 0.983 0.713 0.392 0.713 1.105 2.193 2.157 0.341 1.25 0.362 0.978 0.838 0.389 0.838 1.227 2.182 2.146 0.340 1.50 0.435 0.967 0.963 0.383 0.963 1.346 2.170 2.135 0.339 1.75 0.507 0.948 1.088 0.376 1.088 1.463 2.159 2.124 0.339 2.00 0.580 0.929 1.213 0.368 1.213 1.580 2.147 2.113 0.338 10 2.25 0.652 0.911 1.338 0.360 1.338 1.698 2.135 2.102 0.338 11 2.50 0.725 0.892 1.463 0.353 1.463 1.815 2.124 2.091 0.337 12 2.75 0.797 0.873 1.588 0.344 1.588 1.932 2.112 2.081 0.000 13 4.75 1.377 0.675 3.70 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trang 114 Đề tài: Nghiên cứu PPTTTK đập xà lan dầm phục vụ CTNS vùng triều Phụ lục 3-13: Tính tốn thấm qua cơng trình phương pháp phần tử hữu hạn Mơ hình hóa tốn thấm Geostudio-Seep (canada) Kết tính tốn cột nước thấm tổng Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trang 115 Đề tài: Nghiên cứu PPTTTK đập xà lan dầm phục vụ CTNS vùng triều Đẳng gradian thấm cơng trình Biểu đồ Gradian thấm cửa cơng trình Kiểm tra: J =0,068 < [J]=0,24 R R Kết luận: Nền cống đảm bảo ổn định U U thấm Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trang 116 ... Là đập xà lan dầm, phạm vi nghiên cứu đập xà lan dầm vật liệu bê tơng cốt thép có độ nước < 10m Mục đích nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu phương pháp tính tốn thiết kế đập xà lan dầm để xây dựng. .. dạng dầm - Nghiên cứu, đề xuất phương pháp công thức để thiết kế, thi công đập xà lan dầm cho trường hợp ngăn mặn giữ - Ứng dụng kết nghiên cứu tính tốn, thiết kế đập xà lan dầm cho cơng trình. .. thuật Trang Đề tài: Nghiên cứu PPTTTK đập xà lan dầm phục vụ CTNS vùng triều đập xà lan dầm, phương pháp tính tốn kết cấu, phương pháp tính tốn ổn định, phương pháp hạ chìm, biện pháp thi cơng từ