Ảnh hưởng của động đất tới sự hình thành vết nứt của đập bê tông trọng lực

Luận văn thạc sĩ LỜI CẢM ƠN Luận văn “Ảnh hưởng động đất đến hình thành vết nứt đập bê tơng trọng lực” hồn thành cố gắng nỗ lực thân, tác giả cịn giúp đỡ nhiệt tình Thầy, Cơ, quan, bạn bè gia đình Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy giáo hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Quang Hùng, TS Vũ Hồng Hưng, TS Trịnh Quốc Cơng tận tình hướng dẫn cung cấp tài liệu, thông tin khoa học cần thiết cho luận văn Tác giả xin trân trọng cảm ơn thầy, giáo Phịng đào tạo đại học Sau đại học, khoa Cơng trình - Trường Đại học Thuỷ Lợi tận tình giảng dạy giúp đỡ tác giả suốt trình học tập, trình thực luận văn Để hồn thành luận văn, tác giả cịn cổ vũ, động viên khích lệ thường xuyên giúp đỡ nhiều mặt gia đình bạn bè Hà Nội, ngày 14 tháng 02 năm 2012 Tác giả luận văn ĐINH QUANG THỊNH Học viên thực hiện: Đinh Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU LỜI CAM KẾT MỞ ĐẦU 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Mục đích đề tài 11 Đối tượng, phạm vi phương pháp nghiên cứu: 11 Kết dự kiến đạt được: 11 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG ĐẤT VÀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP BÊ TƠNG TRỌNG LỰC Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI 12 1.1.Tình hình động đất giới Việt Nam 12 1.1.1 Tình hình động đất giới 12 1.1.2 Tình hình động đất Việt Nam 13 1.2 Tính hình xây dựng đập bê tơng trọng lực nước ta giới 16 1.2.1 Tình hình xây dựng đập bê tơng trọng lực giới: 16 1.2.2 Tình hình xây dựng đập bê tơng trọng lực Việt Nam 17 1.3 Tổng quan động đất 19 1.3.1 Nguyên nhân gây động đất 19 1.3.2 Một số khái niệm động đất 19 1.4 Kết luận chương 22 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH ĐỘNG 23 2.1 Phương trình động lực học tốn động phương pháp giải 23 2.1.1 Xác định lực quán tính: 24 2.1.2 Xác định lực đàn hồi: 24 2.1.3 Xác định lực cản: 25 Học viên thực hiện: Đinh Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ 2.1.4 Dao động hệ kết cấu chịu tác động động đất 26 2.1.5 Lời giải phân tích kết cấu chịu tải trọng động đất phương pháp lịch sử thời gian: 27 2.2 Kết luận chương 30 CHƯƠNG 3: LẬP BÀI TOÁN PHÂN TÍCH KẾT CẤU HÌNH THÀNH VÊT NỨT TRONG ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC CHỊU TÁC DỤNG CỦA LỰC ĐỘNG ĐẤT 31 3.1.Lựa chọn mơ hình tính toán 31 3.1.1 Tổng quan cơng trình “ Thủy điện Suối Sập 3” 31 3.1.2 Xây dựng mơ hình tính tốn từ cơng trình thực tế 34 3.2 Các thông số mơ hình 35 3.3 Các lực tác dụng tổ hợp lực 35 3.3.1 Xác định tải trọng tĩnh: 36 3.3.2 Xây dựng biểu đồ gia tốc vị trí xây dập với cấp động đất: 41 3.3.3 Xác định áp lực nước động có động đất tổ hợp tính tốn 47 3.4 Phân tích ảnh hưởng cấp động đất tới hình thành vết nứt đập bê tơng trọng lực 51 3.4.1 Trình tự kết tính tốn đập bê tơng trọng lực chịu tác dụng động đất ứng với cấp động đất 7, 8, 51 3.4.2 Nhận xét, đánh giá kết tính toán 62 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78 Kết luận 78 Kiến nghị 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 Học viên thực hiện: Đinh Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Biểu đồ xây dựng đập lớn tồn giới (1900-2000) 17 Hình 2.1: Mơ hình tính tốn hệ kết cấu có nhiều bậc tự 23 Hình 2.2: Mơ hình tính tốn hệ kết cấu có nhiều bậc tự 25 Hình 2.3: Mơ hình tính tốn hệ kết cấu có nhiều bậc tự chịu tác động động đất 26 Hình 3.1: Mơ hình sở đồ tính xây dựng Autocad 34 Hình 3.2: Mơ hình sơ đồ tính gần vị trí đập dâng 34 Hình 3.3: Chia lưới phần tử phần mềm Ansys 34 Hình 3.4: Chia lưới phần tử gần vị trí đập dâng 34 Hình 3.5 Mơ hình tính chiều tồn đập 38 Hình 3.6 Mơ hình tính chiều đoạn đập dâng 38 Hình 3.7: Chuyển vị tổng mơ hình tính chiều tồn đập 38 Hình 3.8: Chuyển vị tổng mơ hình tính chiều đoạn đập dâng 38 Hình 3.9: Chuyển vị Ux mơ hình tính chiều tồn đập 38 Hình 3.10: Chuyển vị Ux mơ hình tính đoạn đập dâng 38 Hình 3.11: Chuyển vị Uy mơ hình tính chiều tồn đập 39 Hình 3.12: Chuyển vị Uy mơ hình tính chiều đoạn đập dâng 39 Hình 3.13: Ứng suất Sx mơ hình tính chiều tồn 39 Hình 3.14: Ứng suất Sx mơ hình tính chiều đoạn đập dâng 39 Hình 3.15: Ứng suất Sy mơ hình tính chiều tồn đập 39 Hình 3.16: Ứng suất Sy mơ hình tính chiều đoạn đập dâng 39 Hình 3.17: Ứng suất S1 mơ hình tính chiều đoạn đập dâng 40 Hình 3.18: Ứng suất S1 mơ hình tính chiều đoạn đập dâng 40 Hình 3.19: Ứng suất S3 mơ hình tính chiều tồn đập 40 Hình 3.20: Ứng suất S3 mơ hình tính chiều đoạn đập dâng 40 Hình 3.21: Chuyển vị Uz mơ hình tính chiều tồn 40 Hình 3.22: Ứng suất Sz mơ hình tính chiều tồn 40 Hình 3.23: Phổ phản ứng theo phương ngang ứng với động đất cấp 44 Hình 3.24 Phổ gia tốc nhân tạo theo phương ngang ứng động đất cấp 44 Hình 3.25: Phổ phản ứng theo phương ngang ứng với động đất cấp 45 Học viên thực hiện: Đinh Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ Hình 3.26 Phổ gia tốc nhân tạo theo phương ngang ứng động đất cấp 45 Hình 3.27: Phổ phản ứng theo phương ngang ứng với động đất cấp 46 Hình 3.28 Phổ gia tốc nhân tạo theo phương ngang ứng động đất cấp 46 Hình 3.29: Vùng áp lực nước tác dụng lên mặt đập 47 Hình 3.30: Chia lưới phần tử mặt thượng lưu đập 48 Hình 3.31: Biểu đồ tải trọng Mass nút biên 50 Hình 3.32: Biểu đồ tải trọng Mass nút 50 Hình 3.33: Quá trình chuyển vị theo phương X nút 180 đỉnh đập 53 Hình 3.34: Quá trình chuyển vị theo phương X nút 180 đỉnh đập 54 Hình 3.35: Quá trình chuyển vị theo phương X nút 180 đỉnh đập 54 Hình 3.36: Đồ thị ứng suất theo phương X nút 280 đáy đập thượng lưu55 Hình 3.37: Đồ thị ứng suất theo phương X nút 280 đáy đập thượng lưu55 Hình 3.38: Đồ thị ứng suất theo phương X nút 280 đáy đập thượng lưu56 Hình 3.39: Đồ thị ứng suất theo phương Y nút 280 đáy đập thượng lưu56 Hình 3.40: Đồ thị ứng suất theo phương Y nút 280 đáy đập thượng lưu57 Hình 3.41: Đồ thị ứng suất theo phương Y nút 280 đáy đập thượng lưu57 Hình 3.42: Đồ thị ứng suất theo phương X nút 244 đáy hạ lưu đập 58 Hình 3.43: Đồ thị ứng suất theo phương X nút 244 đáy hạ lưu đập 58 Hình 3.44: Đồ thị ứng suất theo phương X nút 244 đáy hạ lưu đập 59 Hình 3.45: Đồ thị ứng suất theo phương Y nút 244 đáy hạ lưu đập 59 Hình 3.46: Đồ thị ứng suất theo phương Y nút 244 đáy hạ lưu đập 60 Hình 3.47: Đồ thị ứng suất theo phương Y nút 244 đáy hạ lưu đập 60 Hình 3.48: Phổ chuyển vị lớn theo phương X đỉnh đập nút 180 ứng với động đất cấp 61 Hình 3.49: Phổ chuyển vị lớn theo phương X đỉnh đập nút 180 ứng với động đất cấp 61 Hình 3.50: Phổ chuyển vị lớn theo phương X đỉnh đập nút 180 ứng với động đất cấp 61 đập nút 180 ứng với động đất cấp 61 Hình 3.51: Phổ ứng suất lớn theo phương X đáy đập thượng lưu nút 280 ứng với động đất cấp 61 Học viên thực hiện: Đinh Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ nút 180 ứng với động đất cấp 61 Hình 3.52: Phổ ứng suất lớn theo phương X đáy đập thượng lưu nút 280 ứng với động đất cấp 61 Hình 3.53: Phổ ứng suất lớn theo phương X đáy đập thượng lưu nút 280 ứng với động đất cấp 61 Hình 3.56: Phổ ứng suất lớn theo phương Y đáy đập thượng lưu nút 280 ứng với động đất cấp 62 Hình 3.54: Phổ ứng suất lớn theo phương Y đáy đập thượng lưu nút 280 ứng với động đất cấp 62 Hình 3.55: Phổ ứng suất lớn theo phương Y đáy đập thượng lưu nút 280 ứng với động đất cấp 62 Hình 3.57: Hình dạng, xu hướng phát triển vết nứt xảy động đất 4,32s ứng với động đất cấp thượng lưu nút 280 ứng với động đất cấp 63 đập nút 180 ứng với động đất cấp 63 Hình 3.58: Ứng suât theo phương Y đập 4,32s ứng với động đất cấp thượng lưu nút 280 ứng với động đất cấp nút 180 ứng với động đất cấp 63 Hình 3.59: Vị trí điểm điển hình 63 Hình 3.60: Biểu đồ chuyển vị Ux điểm B,D,A theo phương đứng với cấp động đất khác 65 Hình 3.61: Biểu đồ chuyển vị Ux điểm B,D,A theo phương đứng với cấp động đất khác 66 Hình 3.62: Biểu đồ chuyển vị Ux điểm B,D,C theo phương ngang với cấp động đất khác 67 Hình 3.63: Biểu đồ chuyển vị Ux điểm B,D,C theo phương ngang với cấp động đất khác 67 Hình 3.64: Biểu đồ chuyển vị Uy điểm B,D,A theo phương đứng với cấp động đất khác 68 Hình 3.65: Biểu đồ chuyển vị Uy điểm B,D,A theo phương đứng với cấp động đất khác 68 Hình 3.66: Biểu đồ chuyển vị Uy điểm B,D,C theo phương ngang với cấp động đất khác 69 Học viên thực hiện: Đinh Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ Hình 3.67: Biểu đồ chuyển vị Uy điểm B,D,C theo phương ngang với cấp động đất khác 69 Hình 3.68: Biểu đồ ứng suất S1 điểm B,D,A theo phương đứng với cấp động đất khác 70 Hình 3.69: Biểu đồ ứng suất S1 điểm B,D,A theo phương đứng với cấp động đất khác 70 Hình 3.70: Biểu đồ ứng suất S1 điểm B,D,C theo phương ngang với cấp động đất khác 71 Hình 3.71: Biểu đồ ứng suất S1 điểm B,D,C theo phương ngang với cấp động đất khác 71 Hình 3.72: Biểu đồ ứng suất S3 điểm B,D,A theo phương đứng với cấp động đất khác 72 Hình 3.73: Biểu đồ ứng suất S3 điểm B,D,A theo phương đứng với cấp động đất khác 72 Hình 3.74: Biểu đồ ứng suất S3 điểm B,D,C theo phương ngang với cấp động đất khác 73 Hình 3.75: Biểu đồ ứng suất S3 điểm B,D,C theo phương ngang với cấp động đất khác 73 Hình 3.76: Đồ thị ứng suất S1 điểm B – nút 280 vị trí chân thượng lưu đập ứng với động đất cấp 75 Học viên thực hiện: Đinh Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Một số trận động đất gây thiệt hại người 13 Bảng 1.2 Thống kê số lượng đập châu lục 16 Bảng 1.3 Thống kê số đập bê tông xây dựng Việt Nam 18 Bảng 1-4: Bảng chuyển đổi tương đương thang động đất 21 Bảng 1-5: Bảng chuyển đổi từ đỉnh gia tốc sang cấp động đất 22 Bảng 3.1:Các thơng số cơng trình 32 Bảng 3.2: Đặc trưng vật liệu làm Đập Nền 35 Bảng 3.3: Địa điểm cấp động đất nghiên cứu 43 Bảng 3.4: Áp lực nước động dồn nút dạng tải trọng Mass nằm ngang 49 Bảng 3.5: Tổng hợp kết tính tốn ứng với cấp động đất khác 52 Bảng 3.6: Tổng hợp kết tính tốn đập khơng động đất 53 Bảng 3.9: Quan hệ [σ]k thời gian xảy nứt chịu tải trọng động đất 76 Học viên thực hiện: Đinh Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ LỜI CAM KẾT Tên là: Đinh Quang Thịnh Học viên lớp: 18C21 Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Những nội dung kết trình bày luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khoa học Tác giả ĐINH QUANG THỊNH Học viên thực hiện: Đinh Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ 10 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Đất nước ta nằm vùng chịu ảnh hưởng động đất tương đối mạnh Theo Viện Vật Lý Địa Cầu, đất nước ta có bốn vùng động đất Vùng động đất thứ miền núi tây bắc bao gồm tỉnh Sơn La, Lai Châu với cường độ động đất M=6.8, vùng thứ hai đồng châu thổ sông Hồng với cường độ động đất M = 6.2, vùng động đất thứ ba vùng miền núi Đông Bắc bao gồm tỉnh Bắc Giang, Lạng Sơn, Cao Bằng, với cường độ động đất M= 6.0, vùng động đất cuối vùng phía nam đất nước ta với cường độ động đất M= 5.5 Nước ta thời kỳ cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước nên nhu cầu điện, nước cho công nghiêp, nông nghiệp, sinh hoạt ngày tăng Điều đặt nhiều cấp thiết lượng, hồ chứa nước cho đất nước Chính mà cơng trình trạm thủy điện, hồ chứa xây dựng ngày nhiều Đập bê tông trọng lực phận quan trọng cơng trình thủy điện, hồ chứa Đập bê tơng trọng lực kết cấu hình khối lớn, hình dạng phức tạp cấu trúc hình dạng Tồn dạng đập nói chung phần nói riêng phải đảm bảo đủ ổn định đủ độ bền tác động tổ hợp tải trọng tĩnh tải trọng động giai đoạn xây dựng, vận hành Hiện phân tích ổn định độ bền đập chịu tải trọng động đất thường sử dụng phương pháp mơ tĩnh, có số công ty thiết kế dùng phương pháp phổ phản ứng Tuy nhiên phương pháp mô tĩnh phương pháp phổ phản ứng không phản ánh ứng xử kết cấu suốt thời gian xảy động đất Phương pháp lịch sử thời gian (Response history analysis) sử dụng biểu đồ gia tốc u (t ) để tính tốn nội lực, ứng suất, chuyển vị kết cấu theo thời điểm trận động đất Phương pháp phản ánh trình làm việc kết cấu trận động đất cụ thể Chính yếu tố phân tích nên việc phân tích bền ổn định, hình thành vết nứt đập bê tộng trọng lực chịu tác dụng lực động đất theo phương pháp lịch sử thời gian cần thiết Học viên chọn đề tài: “Ảnh hưởng động đất đến đến hình thành vết nứt đập bê tơng trọng lực” góp phần vào cơng nghệ thiết kế, phân tích kết cấu ổn định, hình thành vết nứt đập bê tông trọng lực chịu tải trọng động đất, từ lựa chọn kích thước kết cấu hợp lý, lựa chọn hình thức, cấu tạo kháng trấn cho đập bê tông trọng lực đảm bảo đập làm việc an toàn với tổ hợp tải trọng thực tế vận hành Học viên thực hiện: Đinh Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ 66 Hình 3.61: Biểu đồ chuyển vị Ux điểm B,D,A theo phương đứng với cấp động đất khác Từ biểu đồ chuyển vị Ux hình 3.60 hình 3.61, điểm điển hình theo phương đứng B,D,A nhận thấy: Biên độ dao động, gia tăng tương đối tăng lên theo chiều cao Nghĩa là: vị trí cao so với đáy đập biên độ dao động hay chuyển vị so với điểm ban đầu lớn, vị trí cao so với đáy đập tăng lực động đất – cấp động đất gia tăng tuyệt đối tăng: cap −8 cap −8 cap −8 ∆U xA = 5,94.10−3 (m) > ∆U xD = 1, 45.10−3 (m) > ∆U xB = 1, 20.10−4 (m) Kết nghiên cứu cho thấy rõ quy luật biến đổi chuyển vị Ux theo chiều cao đập, chuyển vị Ux gia tăng theo chiều cao đập, vị trí đập (∆U(9-8)xD = 1,45.10-3m) chuyển vị Ux tăng lớn gấp 10 lần chuyển vị Ux tạ mặt cắt sát (∆U(9-8)xB = 1,2.10-4m) đỉnh đập (∆U(9-8)xA = 5,94.10-3) chuyển vị Ux tăng gấp 40 lần so với chuyển vị đáy đập Tuy nhiên xét đến gia tăng tương đối chuyển vị điểm nghiên cứu lại cho kết theo chiều hướng ngược lại, gia tăng tương đối giảm dần theo chiều cao, lên cao gia tăng giảm dần Tốc độ thay đổi gia tăng tương đối lớn mặt cắt sát Nếu đáy đập gia tăng chuyển vị tương đối gia tăng 85,59% vị trí đập gia tăng 75,73%, đỉnh đập gia tăng 69,3% Điều cho thấy rõ tốc độ gia tăng chuyển vị tương đối giảm dần theo chiều cao đập Học viên thực hiện: Đinh Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ 67 Vị trí đập – D dịch chuyển ngược với vị trí cịn lại A,B Kết tính tốn hồn tồn hợp lý vì: tính tốn tác giả thiết đập liên kết ngàm Đập chịu động đất phản ứng hình thức gần giống với cột chịu động đất Vị trí trọng tâm đập – D dịch chuyển ngược với vị trí đỉnh đập chân đập điều hiển nhiên Hình 3.62: Biểu đồ chuyển vị Ux điểm B,D,C theo phương ngang với cấp động đất khác Hình 3.63: Biểu đồ chuyển vị Ux điểm B,D,C theo phương ngang với cấp động đất khác Từ biểu đồ chuyển vị Ux hình 3.62 hình 3.63, điểm điển hình theo phương đứng B,D,C nhận thấy: Chuyển vị Ux điểm phía chân đập thượng hạ lưu B,C gần (∆U(9-8)xB = 1,2.10-4m; ∆U(9-8)xC = 8,66.10-5m) thay đổi Học viên thực hiện: Đinh Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ 68 không lớn tăng thêm lực động đất – cấp động đất, chuyển vị điểm D (∆U(98) xD = 1,45.10-3m) lớn từ (12÷17)lần với điểm lại B,C Do điểm D trọng tâm đập, nhận thấy rõ ảnh hưởng yếu tố chiều cao tới chuyển vị theo phương ngang Ux đập chịu tác động đập đất Như kết luận đập chịu động đất chuyển vị theo phương ngang Ux phụ thuộc nhiều vào yếu tố chiều cao Hình 3.64: Biểu đồ chuyển vị Uy điểm B,D,A theo phương đứng với cấp động đất khác Hình 3.65: Biểu đồ chuyển vị Uy điểm B,D,A theo phương đứng với cấp động đất khác Học viên thực hiện: Đinh Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ 69 Hình 3.66: Biểu đồ chuyển vị Uy điểm B,D,C theo phương ngang với cấp động đất khác Hình 3.67: Biểu đồ chuyển vị Uy điểm B,D,C theo phương ngang với cấp động đất khác Từ biểu đồ chuyển vị Uy hình 3.64, hình 3.65, hình 3.66, hình 3.67, nhận thấy quy luật chuyển vị Uy gần tương đồng với quy luật chuyển vị Ux chịu ảnh hưởng lớn yếu tố chiều cao thay đổi khơng nhiều vị trí theo đứng, chân thượng lưu đập có gia trị ∆U(9-8)yB = 5,02.10-5m; chân hạ lưu đập có ∆U(9-8)yC = 2,86.10-5m Độ dốc đường Uy theo phương đứng tức qua điểm B,D,A khơng cịn dốc tăng nhanh đường Ux Trên Học viên thực hiện: Đinh Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ 70 hình 3.62 hình 3.66 nhận đường thể điểm B,C hình thể chuyển vị Ux điểm B C gần trùng khít lên nhau, cịn hình thể Uy hình thể chuyển vị Uy điểm B C xa Như thể điều rõ ràng rằng: Ux chịu ảnh hưởng nhiều lực động đất, Uy chịu ảnh hưởng nhiều trọng lượng thân, mà có khác biệt nêu Hình 3.68: Biểu đồ ứng suất S1 điểm B,D,A theo phương đứng với cấp động đất khác Hình 3.69: Biểu đồ ứng suất S1 điểm B,D,A theo phương đứng với cấp động đất khác Học viên thực hiện: Đinh Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ 71 Hình 3.70: Biểu đồ ứng suất S1 điểm B,D,C theo phương ngang với cấp động đất khác Hình 3.71: Biểu đồ ứng suất S1 điểm B,D,C theo phương ngang với cấp động đất khác Từ biểu đồ ứng suất S1 hình 3.68, hình 3.69, hình 3.70, hình 3.71, nhận thấy tăng cấp động đất vị trí đỉnh đập ∆S(9-8)1A = 7,74 (T/m2) chân đập hạ lưu ∆S(9-8)1C = 2,83 (T/m2) không thay đổi nhiều, vị trí mà chịu ảnh hưởng nhiều xảy động đất vị trí chân thượng lưu đập ∆S(9-8)1B = 279 (T/m2) giảm dần theo phương Khi xét theo phương thẳng đứng giá trị tuyệt đối lẫn tương đối giảm chiều cao đập tăng Ở chân thượng lưu đập B có: Học viên thực hiện: Đinh Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ 72 ∆S(9-8)1B = 279 (T/m2) đập cịn lại 0,5 lần điểm chân thượng lưu đập ∆S(9-8)1D = 143 (T/m2), vị trí đỉnh đập cịn 1/40 so với chân đập ∆S(9-8)1A = 7,74 (T/m2) Gia tăng tương đối S1 giảm chiều cao tăng, cụ thể là: ∆S(9-8)1B% =100,16% > ∆S(9-8)1D% =75,79% > ∆S(9-8)1A% =66,32% Khi xét theo phương ngang tác giả thu kết tương tự Như vị trí gần chân đập thượng lưu tăng cấp động đất chịu ảnh hưởng lớn giảm dần vị trí xa Hình 3.72: Biểu đồ ứng suất S3 điểm B,D,A theo phương đứng với cấp động đất khác Hình 3.73: Biểu đồ ứng suất S3 điểm B,D,A theo phương đứng với cấp động đất khác Học viên thực hiện: Đinh Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ 73 Hình 3.74: Biểu đồ ứng suất S3 điểm B,D,C theo phương ngang với cấp động đất khác Hình 3.75: Biểu đồ ứng suất S3 điểm B,D,C theo phương ngang với cấp động đất khác Từ biểu đồ ứng suất S3 hình 3.72, hình 3.73, hình 3.74, hình 3.75, nhận thấy tăng cấp động đất vị trí đỉnh đập phía thượng lưu gần khơng thay đổi tăng cấp động đất Chân đập hạ lưu S3 tăng cấp động đất tăng, chân đập thượng lưu S3 tăng đến giới hạn cấp động đất tăng, đạt đến giới hạn S3 giảm Học viên thực hiện: Đinh Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ 74 Bảng 3.8: Tổng hợp kết tính tốn số điểm điển hình ∆U xB ≈ ∆U yB ≈ ∆S1B  ∆S3B   ∆U xA  ∆U yA  ∆S1A ≈ ∆S3A ≈ ∆U xC ≈ ∆U yC ≈ ∆S1C ≈ ∆S3C  Như sau xem xét, đánh giá kết tác giả tổng hợp lại sau: - Khi tăng cấp động đất chuyển vị ngang, đứng đáy đập Ux, Uy chịu ảnh thưởng, mà chủ yếu ảnh hưởng tới chuyển vị ngang đứng vị trí đỉnh đập - Khi tăng lực động đất ứng suất S1, S3 vị trí chân thượng lưu đập ảnh thưởng nhiều tăng theo lực tác động động đất Tại vị trí chân đập thượng lưu tăng lực động đất đến mức độ ứng suất S3 khơng tăng bắt đầu giảm mạnh Ứng suất S1,S3 vị trí đỉnh đập khơng thay đổi nhiều, vị trí chân đập hạ lưu ứng suất S1 thay đổi lực động đất tăng, có ứng suất S3 chân hạ lưu đập tăng tăng lực động đất Tóm lại mặt nguy hiểm rút từ phân tích kết vị trí chân đập thượng lưu, ứng suất S1 tăng lên nhiều chịu ảnh hưởng động đất, tăng lên lực động đất tăng Và thực tế cho thấy với đập thủy điện Suối Sập xét xảy nứt vị trí chận thượng lưu đập tăng cấp động đất Học viên thực hiện: Đinh Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ 75 Hình 3.76: Đồ thị ứng suất S1 điểm B – nút 280 vị trí chân thượng lưu đập ứng với động đất cấp Từ đồ thị ứng suất S1 chân thượng lưu đập nhận thấy, chịu động đất ứng suất S1 đạt định nhiều thời điểm, tăng đến mức giảm xuống mà cụ thể S1 đạt đỉnh 14.8(s), đỉnh trước tăng dần theo thời gian, số lần xuất đỉnh ngày dày, mức độ chịu lực có lợi hơn, việc chịu lực động đất đạt đỉnh lần đầu lần 2, lần xa nhau, nên coi tác lực tác động gần giống kiểu tác động xung động vào kết cấu Ở đồ thị hình 3.76 nhận thấy đỉnh lần gần xấp xỉ lần lớn lần Do lần đạt đỉnh lần coi nguy hiểm nhất, chứng minh kết tăng động đất lên cấp xảy nứt thời điểm Để đánh giá mực độ ảnh hưởng cường độ kháng kéo trục đến thời gian bắt đầu xảy động đất đập bê tông trọng lực, tác giả nghiên cứu với cường độ kháng kéo trục khác nhau, mơ hình tính tốn, cấp động đất thu kết sau: Học viên thực hiện: Đinh Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ 76 Bảng 3.9: Quan hệ [σ]k thời gian xảy nứt chịu tải trọng động đất [σ]k (T/m2) Thời gian(s) 130 0.9 600 2.5 700 3.2 800 4.32 900 5.69 920 6.45 930 6.92 Từ đồ thị quan hệ này, nhận thấy: quan hệ cường độ kháng kéo bê tông thời gian bắt đầu xảy nứt tác động động đất có hình dạng nhánh parabol, tức phía nhánh parabol quan hệ [σ]k thời gian xảy vết nứt có dạng tuyến tính, cường độ kháng kéo tăng đến giới hạn đấy, cụ thể từ [σ]k =900÷930 (T/m2) thời gian xảy nứt lâu Tác giả tính tốn với [σ]k >930 (T/m2) cơng trình chịu tải trọng động đất cấp khơng xảy nứt Học viên thực hiện: Đinh Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ 77 Khi tính tốn hình thành vết nứt, với cấp động đất tác giả thu kết quả, bắt đầu xảy vết nứt vị trí nứt chân thượng lưu đập Và lý hình thành vết nứt đập vị trí chân thượng lưu đập đập vừa chịu tác dụng áp lực thủy tĩnh, vừa chịu áp lực thủy động động đất gây ra, đủ lớn xảy đồng thời gây nứt chân thượng lưu đập Khi đập dao động hướng phía thượng lưu đập chịu tác động ngược lại khối nước thượng lưu, ngăn chặn chuyển vị đập phía thượng lưu, lần xuất vết nứt chân thượng lưu đập hợp lý Như kết tính tốn phù hợp với diễn biến thực tế đập 3.5 Kết luận chương Trong chương tác giả đưa sơ đồ khối trình tự tính tốn tốn hình thành vết nứt đập chịu tác động động đất Từ phân tích phản ứng hệ kết cấu tác động từ bên ngoài, mà cụ thể lực động đất Thông qua nghiên cứu diễn biến trình động đất, luận văn phân tích đưa kết bước đầu thay đổi trường chuyển vị, trường ứng suất theo thời gian Nghiên cứu phát triển trường chuyển vị, trường ứng suất thân đập theo độ lớn động đất Qua tính tốn phân tích kết rút kết luận rằng, với đập bê tông trọng lực chịu tác động động đất xảy nứt vết nứt hình thành khu vực chân thượng lưu đập có xu hướng vát vào bên đập Như thiết kế, thi công, công trình đập bê tơng trọng lực cần ý đến vị trí này, cần tăng cường cốt thép, để tăng khả chịu lực đập vị trí Học viên thực hiện: Đinh Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua nghiên cứu tác giả đưa số kết luận sau: Ảnh hưởng động đất cơng trình thủy điện nguy hiểm, đập bị phá hoại mức độ thiệt hại người lớn Vì việc nghiên cứu ảnh hưởng động đất cơng trình thủy điện đảm bảo an tồn suốt q trình vận hành cần thiết Khi tính tốn ứng suất biến dạng đập với tốn khơng gian, cho tồn đập, cho đoạn đập dâng cho kết xác Sự chênh lệch tốn khơng nhiều Tác giả lực chọn phương pháp tính tốn động đất theo phương pháp lịch sử thời gian, để nghiên cứu, tính tốn hình thành vết nứt đập bê tông trọng lực tác động động đất, phù hợp Trong tính tốn động đất, áp lực thủy động thay khối lượng tương đương gắn vào nút theo phương ngang Nghiên cứu thời điểm xảy nứt đập bê tông trọng lực, tác động động đất xu phát triển vết nứt vị trí xảy nứt Khi đập chịu tác động động đất mà khơng xảy nứt, có xảy nứt khoảng thời gian trước thời điểm xảy nứt, nghiên cứu trình phản ứng hệ kết cấu tác động động đất theo thời gian Kiến nghị Trong khoảng thời gian làm luận văn cho phép, trình độ hạn chế tác giả nên tác giả chưa nghiên cứu tới: - Tính phi tuyến vật liệu làm đập - Tương tác chất lỏng chất rắn, cụ thể tương tác nước thượng lưu đập đập bê tông trọng lực - Tiếp xúc đập đập - Ảnh hưởng khác đến đập bê tông như: nhiệt độ, giai đoạn khác thi công Học viên thực hiện: Đinh Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ - 79 Ảnh hưởng động đất tới tồn tuyến đập, với mơ hình khơng gian tồn tuyến Khi có điều kiện thời gian, tác giả cố gắng hoàn thiện vấn đề ngày không xa Học viên thực hiện: Đinh Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ Thủy Lợi, Vụ kỹ thuật (1982), Sổ tay kỹ thuật Thủy lợi, NXB Nông nghiệp Bộ Xây dựng (1995), Tải trọng tác động lên cơng trình TCVN 2737-1995, NXB Xây dựng, Hà Nội Bộ Xây Dựng (2002), Cơng trình Thủy lợi - Các qui định chủ yếu thiết kế TCXDVN 285-2002, NXB Xây dựng, Hà Nội Vũ Hoàng Hưng, Nguyễn Quang Hùng (2011), Ansys - phân tích kết cấu cơng trình thủy lợi thủy điện Phạm Ngọc Khánh, Trịnh Đình Châm (2002), Lý thuyết đàn hồi, NXB Xây dựng, Hà Nội Phạm Ngọc Khánh, Nguyễn Công Thắng (2007), Phương pháp số, NXB Khoa học tự nhiên công nghệ, Hà Nội Phạm Gia Lộc (1985), Cơ sở động đất tính tốn cơng trình chịu tải trọng động đất, NXB Xây Dựng, Hà Nội Nguyễn Văn Mạo (2008), Đập bê tông trọng lực - Bài giảng cao học, ĐHTL Nguyễn Lê Ninh (2007), Động đất thiết kế cơng trình chịu động đất 10 Tiêu chuẩn xây dựng Việt nam TCXDVN 375-2006; Thiết kế công trình chịu động đất; (2006) 11 Đinh Bá Trụ - Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự, Hướng dẫn sử dụng phần mềm ANSYS 12 Viện vật lý Địa Cầu (2000), Bản đồ phân vùng động đất Việt Nam 13 Ngơ Trí Viềng, Nguyễn Chiến, Nguyễn Văn Mạo, Nguyễn Văn Hạnh, Nguyễn Cảnh Thái (2005), Giáo trình thủy cơng - tập 1, ĐHTL 14 Bùi Đức Vinh (2006), Phân tích thiết kế kết cấu phần mềm SAP2000, NXB Thống kê Tiếng Anh 15 EM 1110-2-6050 (1999), Response Spectra and Seismic Analysis for Concrete Hydraulic Structures 16 ER-1110-2-1806 (1999), Earthquake design and evaluation for civil work projects Học viên thực hiện: Đinh Quang Thịnh ... ? ?Ảnh hưởng động đất đến đến hình thành vết nứt đập bê tông trọng lực? ?? góp phần vào cơng nghệ thiết kế, phân tích kết cấu ổn định, hình thành vết nứt đập bê tông trọng lực chịu tải trọng động đất, ... lực nước thượng lưu đập - Lực động đất 3.4 Phân tích ảnh hưởng cấp động đất tới hình thành vết nứt đập bê tơng trọng lực 3.4.1 Trình tự kết tính tốn đập bê tông trọng lực chịu tác dụng động đất. .. trí xây dập với cấp động đất: 41 3.3.3 Xác định áp lực nước động có động đất tổ hợp tính tốn 47 3.4 Phân tích ảnh hưởng cấp động đất tới hình thành vết nứt đập bê tông trọng lực 51