(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động do sự làm việc của cầu trục đến kết cấu phần trên nước nhà máy thủy điện
LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sỹ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng cơng trình thuỷ với đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng động làm việc cầu trục đến kết cấu phần nước nhà máy thủy điện” hoàn thành với giúp đỡ nhiệt tình, hiệu phịng Đào tạo ĐH&SĐH, khoa cơng trình thầy, giáo, môn trường Đại học thuỷ lợi, bạn bè đồng nghiệp, quan gia đình Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo: TS Trịnh Quốc Cơng trực tiếp tận tình hướng dẫn cung cấp tài liệu thông tin khoa học cần thiết cho luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn tới: Phòng Đào tạo ĐH SĐH, khoa cơng trình, thầy giáo tham gia giảng dạy trực tiếp Cao học trường Đại học Thuỷ lợi Hà Nội tận tình giúp đỡ truyền đạt kiến thức suốt thời gian học tập chương trình Cao học trình thực luận văn Cuối tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến người thân gia đình động khích lệ tinh thần vật chất để tác giả đạt kết ngày hôm Hà Nội, tháng 03 năm 2015 Tác giả Vũ Ngọc Minh LỜI CAM ĐOAN Tên là: Vũ Ngọc Minh Học viên lớp: 20C11 Tên đề tài luận văn “Nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng động làm việc cầu trục đến kết cấu phần nước nhà máy thủy điện” Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Những nội dung kết trình bày luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khoa học Nếu vi phạm tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm, chịu hình thức kỷ luật Nhà trường Học viên Vũ Ngọc Minh MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nhà máy thủy điện 1.1.1 Phân loại nhà máy thủy điện 1.1.2 Kết cấu nhà máy thủy điện 13 1.2 Đặc điểm chịu lực kết cấu phần nước nhà máy thủy điện 13 1.3 Các nghiên cứu kết cấu nhà máy thủy điện 14 1.4 Tích cấp thiết phạm vi nghiên cứu đề tài 15 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 16 2.1 Các phương pháp phân tích kết cấu 16 2.1.1 Các phương pháp phân tích kết cấu 16 2.1.2 Phương pháp phần tử hữu hạn 16 2.2 Cơ sở lý thuyết phân tích kết cấu chịu tải trọng động 22 2.2.1 Xác định lực đàn hồi tuyến tính 23 2.2.2 Xác định lực cản Damping 24 2.2.3 Xác định lực quán tính 26 2.2.4 Phương pháp Newmark giải phương trình chuyển động .26 2.3 Kết luận chương 28 CHƯƠNG III: LẬP BÀI TỐN PHÂN TÍCH KẾT CẤU PHẦN TRÊN NƯỚC NMTĐ CHỊU TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG ĐỘNG DO CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA CẦU TRỤC GÂY LÊN, ÁP DỤNG CHO CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN SUỐI SẬP 29 3.1 Nhà máy thủy điện Suối Sập 29 3.1.1 Giới thiệu chung cơng trình 29 3.1.2 Các điều kiện tự nhiên công trình 33 3.1.3 Các hạng mục cơng trình chủ yếu 37 3.2 Kết cấu phần nước nhà máy thủy điện Suối Sập 40 3.3 Các trường hợp tính tốn: 42 3.4 Lựa chọn mơ hình tính tốn kết cấu phần nước nhà máy thủy điện Suối Sập thơng số mơ hình 42 3.5 Các lực tác dụng tổ hợp lực 45 3.5.1 Trọng lượng thân kết cấu: 45 3.5.2 Tải trọng gió 45 3.5.3 Áp lực bánh xe cầu trục: 47 3.5.4 Lực hãm ngang 48 3.5.5 Tải va đập cầu trục vào gối chắn đường ray 48 3.6 Kết tính tốn 49 3.6.1 Trạng thái ứng suất biến dạng kết cấu nhà máy cầu trục di chuyển dọc nhà máy 49 3.6.2 Trạng thái ứng suất biến dạng kết cấu nhà máy trường hợp xe nâng vật phanh hãm 52 3.6.3 Trạng thái ứng suất biến dạng kết cấu nhà máy với trường hợp cầu trục va chạm vào gối chắn cuối đường ray 55 3.6.4 Trạng thái ứng suất biến dạng kết cấu nhà máy chịu tải trọng động với trường hợp nâng tải cầu trục 58 3.7 So sánh, phân tích kết 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1 Nhà máy thủy điện ngang đập Hình 1-2 Mặt cắt ngang nhà máy thủy điện sau đập Hình 1-3 Nhà máy thúy điện đường dẫn lắp Turbin gáo Hình 1-4 Các loại kết cấu gian máy nhà máy thủy điện ngầm nửa ngầm Hình 1-5 Sơ đồ dạng nhà máy thủy điện ngang đập kết hợp xả lũ 11 Hình 2-1 Các dạng biên chung phần tử 17 Hình 2-2 Các dạng phần tử hữu hạn thường gặp 18 Hình 2-3 Phần tử quy chiếu phần tử thực tam giác 19 Hình 2-4 Sơ đồ khối chương trình PTHH 22 Hình 2-5 Mơ hình tính tốn hệ kết cấu có nhiều bậc tự 23 Hình 2-6: Mơ hình tính tốn hệ kết cấu có nhiều bậc tự 24 Hình 3-1 Sơ đồ khung ngang nhà máy thủy điện Suối Sập .41 Hình 3-2 Sơ đồ cắt dọc hệ khung nhà máy thủy điện Suối Sập 41 Hình 3-3 Mơ hình tính xây dựng Sap 44 Hình 3-4 Cách đánh số phần tử 44 Hình 3-5 Mơ hình tính xây dựng ADINA 45 Hình 3-6 Sơ đồ tải trọng gió 46 Hình 3-7 Tải trọng gió 47 Hình 3-8 Chuyển vị tổng mơ hình với trường hợp cầu trục di chuyển dọc nhà máy 49 Hình 3-9 Biểu đồ bao lực dọc mơ hình với trường hợp cầu trục di chuyển dọc nhà máy 50 Hình 3-10 Biểu đồ bao lực cắt V2 mơ hình với trường hợp cầu trục di chuyển dọc nhà máy 50 Hình 3-11 Biểu đồ bao lực cắt V3 mơ hình với trường hợp cầu trục di chuyển dọc nhà máy 51 Hình 3-12 Biểu đồ bao Moment M3 mơ hình với trường hợp cầu trục di chuyển dọc nhà máy 51 Hình 3-13 Chuyển vị tổng mơ hình với trường hợp phanh hãm cầu trục .52 Hình 3-14 Biểu đồ lực dọc mơ hình với trường hợp phanh hãm cầu trục 53 Hình 3-15 Biểu đồ lực cắt V2 mơ hình với trường hợp phanh hãm cầu trục 53 Hình 3-16 Biểu đồ lực cắt V3 mơ hình với trường hợp phanh hãm cầu trục .54 Hình 3-17 Biểu đồ Moment M3 mơ hình với trường hợp phanh hãm cầu trục .54 Hình 3-18 Chuyển vị tổng mơ hình với trường hợp cầu trục va chạm vào gối chắn cuối đường ray 55 Hình 3-19 Biểu đồ lực dọc mơ hình với trường hợp cầu trục va chạm vào gối chắn cuối đường ray 56 Hình 3-20 Biểu đồ lực cắt V2 mơ hình với trường hợp cầu trục va chạm vào gối chắn cuối đường ray 56 Hình 3-21 Biểu đồ lực cắt V3 mơ hình với trường hợp cầu trục va chạm vào gối chắn cuối đường ray 57 Hình 3-22 Biểu đồ Moment M3 mơ hình với trường hợp cầu trục va chạm vào gối chắn cuối đường ray 57 Hình 3-23 Biểu đồ lực dọc mơ hình với trường hợp nâng tải cầu trục 58 Hình 3-24 Biểu đồ lực cắt V2 mơ hình với trường hợp nâng tải cầu trục 59 Hình 3-25 Biểu đồ moment M3 mơ hình với trường hợp nâng tải cầu trục 59 Hình 3-26 Biểu đồ chuyển vị điểm 62 60 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Các thơng số cơng trình 29 Bảng 3.2: Quy mơ hạng mục cơng trình 31 Bảng 3.3: Các thơng số khí tượng - thủy văn .33 Bảng 3.4: Thống kê kết tính tốn ứng suất trường hợp 60 Bảng 3.5: Thống kê kết tính tốn chuyển vị trường hợp 61 Bảng 3.6: Thông số thép I600 .64 Bảng 3.7: Thông số thép I450 .65 MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết Đề tài Nước ta thời kỳ cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước nên nhu cầu điện ngày tăng Điều đặt nhiều cấp thiết lượng cho đất nước Chính mà cơng trình trạm thủy điện xây dựng ngày nhiều Trong thành phần cơng trình trạm thủy điện nhà máy thủy điện hạng mục cơng trình quan trọng, chiếm tỉ lệ vốn đầu tư tương đối lớn Nhà máy thủy điện kết cấu khối lớn, hình dạng phức tạp với nhiều khoảng trống bên Nhà máy thủy điện chia thành hai phần: phần nước phần nước Tồn nhà máy 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, sửa chữa khâu tính tốn kết cấu nhà máy đóng vai trị quan trọng Hiện nay, công ty thiết kế, tính tốn kết cấu phần nước nhà máy thủy điện chịu tai trọng động cầu trục nhà máy gây lên thường dùng phương pháp giả tĩnh nghĩa coi tải trọng động trọng lượng tĩnh nhân với hệ số động Mặt khác tính tốn kết cấu phần nước xét đến lực gây mơmen uốn mặt phẳng vng góc với trục nhà máy mà chưa xét đến lực tác dụng theo phuơng dọc trục nhà máy sinh trình cầu trục di chuyển dọc nhà máy trình phanh hãm cầu trục gây lên Do kết tính tốn khơng phản ánh đuợc ứng xử kết cấu phần nước suốt q trình vận hành nhà máy Chính yếu tố phân tích nên việc phân tích kết cấu phần nước nhà máy thủy điện chịu tải trọng động chế độ làm việc khác cầu trục gây lên cần thiết Học viên chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng động làm việc cầu trục đến kết cấu phần nước nhà máy thủy điện” đánh giá ảnh hưởng tải trọng động gây nên chế độ làm việc khác cầu trục từ có kiến nghị cho nhà thiết kế tính tốn thiết kế hợp lý kết cấu phần nước nhà máy thủy điện II Mục đích Đề tài Xây dựng mộ hình phân tích kết cấu phần nước nhà máy thủy điện chịu tải trọng động chế độ làm việc khác cầu trục nhà máy gây lên như: - Trường hợp nâng tải cầu trục - Trường hợp cầu trục di chuyển dọc nhà máy - Trường hợp cầu trục va chạm vào gối chắn cuối đường ray Phân tích kết ứng suất biến dạng kết cấu cho trường hợp khác từ rút ảnh hưởng tải trọng động cầu trục làm việc gây kết cấu phần nước nhà máy thủy điện III Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu - Điều tra, thống kê tổng hợp tài liệu nghiên cứu liên quan đến đề tài - Nghiên cứu sở lý thuyết dao động, phương trình vi phân mô tả chuyển động hệ nhiều bậc tự chịu tải trọng động cưỡng - Nghiên cứu phương pháp phân tích kết cấu chịu tác dụng tải trọng động - Đề xuất phương pháp phân tích kết cấu phần nước nhà máy thủy điện chịu tải trọng động cầu trục di chuyển gây cho trường hợp khác như: Trường hợp nâng tải, trường hợp di chuyển trường hợp phanh hãm cầu trục - Xây dựng mộ hình 3-D phần nước nhà máy thủy điện chịu tải trọng tĩnh trọng động phần mềm Phần tử hữu hạn có module phân tích động cho trường hợp - Phân tích, đánh giá kết CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nhà máy thủy điện Từ 2000 năm trước người Hi Lạp cổ đại biết khai thác sức nước việc sử dụng bánh xe guồng nước để xay gạo Năm 1880, nhà phát minh người Mỹ Lester A Pelton khám phá nguyên lý phát điện từ sức nước chuyến thăm mỏ khai thác vàng gần nhà Những người thợ mỏ đặt guồng quay gỗ bên dòng suối Nước chảy làm quay trục guồng, từ làm quay cối xay đá sa khoáng chứa vàng Do nắm rõ nguyên lý phát điện từ trục quay, khơng khó để nhà khoa học thay guồng gỗ máy phát điện Chỉ hai năm sau, nhà máy thủy điện giới H.J Rogers xây dựng bang Wisconsin (Hoa Kỳ), mở kỷ nguyên thủy điện cho nhân loại Theo hội đồng lượng quốc tế (WEC), thủy điện đóng góp 20% tổng cơng suất điện toàn giới, tương đương 2.600 TWh/năm Na Uy nước mà 100% điện sản xuất từ thủy điện Những nước có thủy điện chiếm 50% nhiều, như: Icela (83%), Áo (67%) Canada nước sản xuất thủy điện lớn giới, với tổng cơng suất gần 400 nghìn GWh, đáp ứng 70% nhu cầu nước Tiềm nguồn điện xanh lớn, WEC ước tính, tồn cầu, cơng suất thủy điện đạt đến 14.400 TWh/năm Nguồn thuỷ nước ta lớn, trữ kỹ thuật khoảng 90 tỉ kWh với khoảng 21 triệu kW công suất lắp máy, quan tâm phát triển sớm (Nhà máy thủy điện Đa Nhim: 160MW, Thác Bà: 108MW) Trong năm gần phát triển nhiều nhà máy với cơng suất lớn (Nhà máy thủy điện Hịa Bình: 1920MW, Yaly: 720MW, Trị An: 400MW, Hàm Thuận: 300MW…) tới đưa vào sử dụng nhiều nhà máy với công suất lớn (Nhà máy thủy điện Sơn La: 2400MW, Sêsan 4: 340MW, Sêsan 3: 259MW, Na Hang: 300MW, Đồng Nai 4: 280MW…) nhiều nhà máy khác khai thác khoảng 20% Hình 3-19 Biểu đồ lực dọc mơ hình với trường hợp cầu trục va chạm vào gối chắn cuối đường ray Hình 3-20 Biểu đồ lực cắt V2 mơ hình với trường hợp cầu trục va chạm vào gối chắn cuối đường ray Hình 3-21 Biểu đồ lực cắt V3 mơ hình với trường hợp cầu trục va chạm vào gối chắn cuối đường ray Hình 3-22 Biểu đồ Moment M3 mơ hình với trường hợp cầu trục va chạm vào gối chắn cuối đường ray 3.6.4 Trạng thái ứng suất biến dạng kết cấu nhà máy chịu tải trọng động với trường hợp nâng tải cầu trục Để xác định chuyển vị dầm trường hợp nâng tải cầu trục, tác giả sử dụng phần mềm ADINA để mô hình hóa tính tốn ADINA phần mềm tính toán kết cấu Mỹ sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn Phần mềm đánh giá cao ưu việt mơ hình hóa tính toán toán tải trọng động, giải vấn đề mà phần mềm SAP chưa giải được, cụ thể luận văn trường hợp nâng tải cầu trục Dựa vào biểu đồ bao lực dọc, lực cắt mơ moment, ta tìm vị trí nguy hiểm dầm, nơi có moment lực cắt lớn điểm phần tử dầm số 103 Đặt tải trọng động cầu trục trường hợp nâng tải vào điểm nguy hiểm tìm được, ta tìm biểu đồ chuyển vị điểm 62 (tương ứng với điểm phần tử dầm 103 mơ hình SAP) Trong phần học viên sử dụng phần mềm adina có module phân tích động học Gán điều kiện biên vào mơ hình tiến hành tính tốn ta trạng thái ứng suất kết cấu nhà máy với trường hợp nâng tải cầu trục biểu đồ chuyển vị điểm 62 dầm cầu trục : Hình 3-23 Biểu đồ lực dọc mơ hình với trường hợp nâng tải cầu trục Hình 3-24 Biểu đồ lực cắt V2 mơ hình với trường hợp nâng tải cầu trục Hình 3-25 Biểu đồ moment M3 mơ hình với trường hợp nâng tải cầu trục Hình 3-26 Biểu đồ chuyển vị điểm 62 Dựa vào biểu đồ chuyển vị điểm 62 (tương ứng với điểm phần tử dầm 103 mơ hình SAP) ta thấy chuyển vị dầm biến đổi liên tục theo thời gian, với giá trị chuyển vị đạt lớn Uz=8,47e-3 m thời điểm t= 1,8e-2 giây 3.7 So sánh, phân tích kết Dựa vào biểu đồ bao lực dọc, lực cắt mô moment, ta chọn phần tử 35 (phần tử cột) phần từ 103 (phần tử dầm) phần tử đặc trưng kết cấu để phân tích thay đổi trạng thái ứng suất kết cấu chịu tác động cầu trục trường hợp làm việc khác nhau: Bảng 3.4: Thống kê kết tính tốn ứng suất trường hợp TH Ph ần tử 35 Mmax Mmin (KNm) (KNm) 277,89 56,40 Pmax Pmin V2max V2min V3max V3min (KN) (KN) (KN) (KN) (KN) (KN) 7,255 - 49,94 19,27 0,094 -0,09 356,90 103 239,64 -188,88 2,92 -2,332 318,35 -318,06 1,72 -1,65 35 491,05 209,32 - 72,44 0,09 0,01 -333,0 52,78 353,31 103 208,07 -159,82 9,95 9,95 135,23 -168,58 18,32 -16,78 35 272,77 55,22 - 49,06 -9,80 18,39 -6,09 -6,28 379,36 103 240,43 -190,52 14,62 9,37 320,88 -320,94 1,307 -2,07 Dựa vào hình dạng chuyển vị tổng mơ hình trường hợp, ta chọn điểm 84 trung điểm phần tử 103 để xét chuyển vị kết cấu chịu tác động cầu trục trường hợp khác nhau: Bảng 3.5: Thống kê kết tính tốn chuyển vị trường hợp Trường hợp Phương chuyển vị Ux (m) Uy (m) Uz (m) 4,00e-3 9,5e-5 5,37e-3 6,79e-3 4,4e-5 6.7e-3 3,95e-3 1,97e-3 5,4e-3 8,47e-3 Từ bảng 3.4 ta thấy: - Trường hợp 1: Phân tích kết cấu cầu trục di chuyển dọc nhà máy + Phần tử cột : Moment lớn 277,89KNm; moment nhỏ 56,04KNm; lực dọc lớn 7,225KN; lực dọc nhỏ -356,90KN; lực cắt lớn V2 49,94KN; lực cắt nhỏ V2 19,27KN; lực cắt V3 lớn 0,094KN; lực cắt V3 nhỏ 0,09KN + Phần tử dầm : Moment lớn 239,64KNm; moment nhỏ 188,88KNm; lực dọc lớn 2,92KN; lực dọc nhỏ -2,332KN; lực cắt V2 lớn 318,35KN; lực cắt nhỏ V2 -318,06KN; lực cắt V3 lớn 1,72KN; lực cắt V3 nhỏ -1,65KN - Trường hợp 2: Phân tích kết cấu kể đến lực xơ ngang xe nâng vật phanh hãm + Phần tử cột : Moment lớn 491,05KNm; moment nhỏ 188,88KNm; lực dọc lớn 2,92KN; lực dọc nhỏ -2,332KN; lực cắt V2 lớn 72,44KN; lực cắt nhỏ V2 52,78KN; lực cắt V3 lớn 0,09KN; lực cắt V3 nhỏ 0,01KN + Phần tử dầm : Moment lớn 208,07KNm; moment nhỏ 159,82KNm; lực dọc lớn 9,95KN; lực dọc nhỏ 9,95KN; lực cắt V2-2 lớn 135,23KN; lực cắt nhỏ V2-2 -168,58KN; lực cắt V3-3 lớn 18,23KN; lực cắt V3 nhỏ -16,78KN Như trường hợp xe nâng vật phanh hãm, gây lực xô ngang cầu trục tác dụng lên dầm, lực nguyên nhân gây tăng moment lực cắt chân cột so với trường hợp (moment tăng từ 277,89KNm lên 491,05KNm, lực cắt theo phương tăng từ 49,94KN lên 72,44KN) Đối với phần tử dầm, ảnh hưởng lực phanh hãm xe nguy hiểm hơn, moment lực cắt V2 giảm so với trường hợp lực nén dọc lực cắt theo phương tăng (lực nén dọc tăng từ 2,92KN lên 9,95KN, lực cắt V3 đột ngột tăng từ 1,72KN lên 18,32KN) Chuyển vị lớn phần tử dầm theo hướng tác dụng tải trọng hãm ngang cầu trục (Ux) tăng từ 4,00e-3m lên 6,79e-3m Trong trường hợp ta thấy, lực hãm ngang cầu trục có tác động lớn đến ứng xử kết cấu, đặt biệt với phần tử cột, gây moment lực cắt lớn chân cột chuyển vị ngang toàn kết cấu Do q trình tính tốn kết cấu phần nước nhà máy thủy điện, ln ln phải tính đến lực để lựa chọn kết cấu hợp lí, đảm bảo ổn định kết cấu trình hoạt động - Trường hợp 3: Phân tích kết cấu trường hợp cầu trục va chạm vào gối chắn cuối đường ray + Phần tử cột : Moment lớn 272,77KNm, moment nhỏ 55,22KNm, lực dọc lớn -9,8KN, lực dọc nhỏ -379,36KN, lực cắt V2 lớn 49,06KN, lực cắt nhỏ V2 18,39KN, lực cắt V3 lớn 1,37KN, lực cắt V3 nhỏ -2,07KN + Phần tử dầm : Moment lớn 240,43KN, moment nhỏ 190,52KN, lực dọc lớn 14,62 KN, lực dọc nhỏ 9,37KN, lực cắt V2 lớn 320,88KN, lực cắt nhỏ V2 320,94KN, lực cắt V3 lớn 1,307KN, lực cắt V3 nhỏ -2,07KN Như trường hợp này, khi cầu trục nâng vật cầu di chuyển va chạm vào gối chắn cuối đường ray sinh lực tác dụng theo hướng dọc nhà máy Lực nguyên nhân làm lực cắt chân cột theo phương dọc nhà máy (phương Y) tăng so với trường hợp (từ 0,09KN lên 6,28KN) Lực gây ảnh hưởng tới phần tử dầm, làm cho lực nén tăng từ 356,09KN lên 379,36KN Ngoài ta thấy, chuyển vị dầm theo phương tác dụng lực va chạm (phương Y) tăng từ 9,5e-5m lên 1,97e-3m Từ kết ta nhận thấy ảnh hưởng lực sinh cầu trục va chạm vào gối chắn cuối đường ray không gây nguy hiểm nhiều đến kết cấu trường hợp xe nâng vật phanh hãm, lực cắt chân cột theo phương dọc nhà máy tăng so với trường hợp có giá trị nhỏ (6,09KN) lực nén dọc dầm tăng khoảng 6% Tuy nhiên lực lại gây nên chuyển vị dầm theo phương dọc tăng mạnh so với trường hợp 1, tính tốn kết cấu, khơng bỏ qua lực va chạm để đảm bảo kết cấu nhà máy trình hoạt động lâu dài - Trường hợp 4: Phân tích kết cấu trường hợp cầu trục nâng vật cẩu Khi chịu tác dụng tải trọng động trường hợp cầu trục nâng vật cẩu, tải trọng động có tác dụng tương tự búa đập lên dầm gây nên chuyển vị biến đổi theo thời gian Chuyển vị dầm cầu trục tăng liên tục theo thời gian đạt giá trị lớn Uz=8,47e-3 m thời điểm t= 1,8e-2s tiếp tục giảm khoảng thời gian đến giá trị ổn định Ta thấy giá trị lớn chuyển vị trường hợp Uz=8,47e-3m lớn nhiều so với chuyển vị trường hợp có Uz= 5.37e-3m, q trình tính tốn ổn định dầm cầu trục, cần sử dụng modul phân tích động học để tính tốn cho trường hợp cầu trục nâng vật cẩu để đảm bảo tính xác kết quả, phản ánh ứng xử kết cấu trường hợp chịu tải trọng động Trong trường hợp dùng phương pháp giả tĩnh để tính tốn ổn định cho dầm cầu trục, cần nhân giá trị tải trọng tĩnh với hệ số làm việc để đảm bảo trình cầu trục hoạt động, tải trọng trọng động sinh khơng gây ổn định cho tồn kết cấu Từ kết tính tốn ứng suất nhà máy trường hợp, tiến hành tính tốn kiểm tra ổn định xác định lại tiết diện dầm cột nhà máy: Tra phụ lục 1a: Thép cán tiết diện chữ I sách “Ví dụ tính tốn kết cấu thép” NXB Nông Nghiệp[3] ta thông số thép I600: Bảng 3.6: Thông số thép I600 Diện Mô men qn tính tích tiết Mơ men chống uốn Bán kính qn tính (cm3) (cm4) Mơ men tính (cm) (cm3) diện (cm2) 132 Jx Jy Wx Wy rx ry Sx 75450 1720 2510 181 23,9 3,60 1450 Kiểm tra ổn định tính tốn xác định tiết diện kết cấu cho dầm cột: - Tính tốn cột : Từ bảng 3.4 ta có mơ men lớn lực cắt lớn tác dụng lên phần tử cột trường hợp: Mmax=491,05KNm, V2max=72,44KN Ứng suất pháp: Mmax 4910500 1,12Wx 1,12.2510 1746, 76DaN / cm2 2100DaN / cm2 Ứng suất tiếp: Sx V 2max Jxb 7244.1450 75450.1,11 125, 42DaN / cm2 1300DaN / cm2 Ổn định tổng thể cột đảm bảo Tính tốn chọn lại tiết diện cột: Wx Mmax 4910500 2087,80cm3 1,12.2100 1,12 R Tra phụ lục 1a sách “Ví dụ tính tốn kết cấu thép” NXB Nông Nghiệp[3] ta thép I600 thép sử dụng thiết kế cột nhà máy Suối Sập Vậy kết luận kết cấu cột nhà máy Suối Sập sử dụng thép I600 đảm bảo tính kinh tế tính ổn định tổng thể - Tính tốn dầm : Từ bảng 3.4 ta có mơ men lớn lực cắt lớn tác dụng lên phần tử dầm trường hợp: Mmax=240,43KNm, V2max=320,88KN Ứng suất pháp: Mmax 855, 26DaN / cm2 2100DaN / cm2 1,12Wx 2404300 1,12.2510 Ứng suất tiếp: Sx V 2max Jxb 32088.1450 75450.1,11 555, 56DaN / cm2 1300DaN / cm2 Ổn định tổng thể dầm đảm bảo Tính tốn chọn lại tiết diện dầm: Wx Mmax 2404300 1022, 24cm3 1,12.2100 1,12 R Tra phụ lục 1a sách “Ví dụ tính tốn kết cấu thép” NXB Nơng Nghiệp[3] ta thép I450 có chiều cao tiết diện h=450mm, chiều rộng cánh b=160mm, chiều dầy cánh t=14,2mm, chiều dầy bụng d=8,6mm có thơng số sau: Bảng 3.7: Thông số thép I450 Diện Mô men quán tính tích tiết Mơ men chống uốn Bán kính qn tính (cm3) (cm4) (cm) Mơ men tính (cm3) diện (cm2) 132 Jx Jy Wx Wy rx ry Sx 27450 807 1220 101 18,2 3,12 699 Kiểm tra ổn định tiết diện chọn: Ứng suất pháp: Mmax 1759, 59DaN / cm2 2100DaN / cm2 1,12Wx 2404300 1,12.1220 Ứng suất tiếp: Sx V 2max Jxb 32088.699 27450.0,86 950,12DaN / cm2 1300DaN / cm2 Như dầm cầu trục chọn loại thép I450 thỏa mãn yêu cầu ổn định Kết luận: Trong chương học viên phân tích kết cấu cho nhà máy thủy điện suối sập với trường hợp sau: - Trường hợp 1: Phân tích kết cấu cầu trục di chuyển dọc nhà máy - Trường hợp 2: Phân tích kết cấu kể đến lực xô ngang xe nâng vật phanh hãm - Trường hợp 3: Phân tích kết cấu trường hợp cầu trục va chạm vào gối chắn cuối đường ray - Trường hợp 4: Phân tích kết cấu trường hợp cầu trục nâng vật cẩu Kết ta thấy, tính tốn kết cấu phần nước nhà máy cho trường hợp có tính đến ảnh hưởng tải trọng động làm việc cầu trục moment, lực nén, lực cắt chuyển vị dầm cột tăng tương ứng với trạng thái làm việc cầu trục trường hợp Đặc biệt với trường hợp 4, xét đến tải trọng động cầu trục bắt đầu nâng vật cẩu so với trường hợp tải trọng tĩnh cho thấy biến dạng dầm vị trí cầu trục tăng 1,36 lần Do q trình thiết kế cần tính đến loại tải trọng Trong tính tốn thiết kế dùng tải trọng tĩnh sau đo nhân thêm hệ số Kđộng Hệ số Kđ phụ thuộc vào loại nhà máy khác nhau, để xác định hệ số nàyđể kiến nghị dùng phân tích kết cấu cần tiến hành tính tốn cho nhiều nhà máy có kết cấu khác Trong luận văn tác giả tính tốn cho nhà máy suối sập, kết cho thấy hệ số Kđ kiến nghị chọn Kđ=1.4 phù hợp KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết đạt Luận văn tập trung nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng động làm việc cầu trục đến kết cấu phần nước nhà máy thủy điện áp dụng tính tốn thực tế cho cơng trình thủy điện Suối Sập Các kết nghiên cứu đạt sau: - Trình bày tổng quan nhà máy thủy điện tình hình xây dựng, yêu cầu, phương pháp tính tốn kết cấu, phân tích ổn định nhà máy thủy điện - Trình bày sở phân tích động lực học kết cấu cơng trình chịu tải động, phương pháp phân tích kết cấu chịu tải trọng động - Xây dựng mô hình 3D nhà máy thủy điện để phân tích kết cấu chịu tải trọng theo phương pháp phần tử hữu hạn - Phân tích trạng thái ứng suất biến dạng phần nước nhà máy thủy điện chịu trọng tĩnh - Phân tích trạng thái ứng suất biến dạng phần nước nhà máy thủy điện chịu tải trọng động làm việc cầu trục - So sánh, phân tích nguyên nhân dẫn đến chênh lệch trường hợp, rút nhận xét kết phân tích kết cấu nhà máy chịu ảnh hưởng tải trọng động làm việc cầu trục Vấn đề tồn phương hướng nghiên cứu Những vấn đề tồn tại, hạn chế Trong q trình làm luận văn, thời gian có hạn, khả có hạn thân Do đó, cịn tồn số vấn đề sau: - Chưa phân tích trạng thái ứng suất biến dạng phần nước dạng khối – solid, mà phân tích – frame - Mới phân tích dạng nhà máy cụ thể mà chưa phân tích dạng nhà máy khác nhau, chưa tổng quát hóa cụ thể cho dạng nhà máy khác - Chưa xây dựng mơ hình phần nước nhà máy làm việc với khối nước tính tốn kết cấu phần nước bỏ qua ảnh hưởng kết cấu nước đến nội lực phần nước nhà máy thủy điện Phương hướng nghiên cứu Với phân tích trên, tác giả luận văn dự định hướng nghiên cứu sau: - Sưu tầm số liệu tính tốn thiết kế cơng trình xây dựng tài liệu nghiên cứu động học cho nhà máy thủy điện, tiến hành tính tốn kiểm chứng để có sở so sánh - Nghiên cứu cụ thể chi tiết kết cấu nhà máy thủy điện, đặc biệt ảnh hưởng tải trọng động để đảm bảo an tồn cho q trình vận hành nhà máy thủy điện - Trên sở nghiên cứu bổ sung để bước hoàn thiện quy trình tính tốn thiết kế nhà máy thủy điện Kiến nghị Qua Đề tài nghiên cứu mình, tác giả kiến nghị tính tốn, thiết kế nhà máy thủy điện, đặc biệt phần nhà máy thủy điện cần xem xét đến ảnh hưởng trình tải trọng động cho làm việc cầu trục đến kết cấu nhằm đảo bảo tính an tồn hiệu cao q trình vận hành, đáp ứng yêu cầu sử dụng lâu dài kết cầu phần nước nhà máy thủy điện nói riêng tồn cơng trình nói chung Kết đề tài ứng dụng tính tốn kết cấu nhà máy thủy điện Suối Sập ứng dụng để tính tốn kết cấu cho cơng trình thủy điện khác TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS.TS Phạm Đình Ba, Động lực học cơng trình, Nhà xuất xây dựng PGS TS Hồ Sĩ Dự, Giáo trình cơng trình trạm thủy điện, Nhà xuất xây dựng PGS.TS Đỗ Văn Hứa, Ví dụ tính tốn kết cấu thép, Nhà xuất Nơng Nghiệp (1995) TS Vũ Hồng Hưng, PGS.TS Vũ Thành Hải, PGS.TS Nguyễn Quang Hùng, TS Đào Văn Hưng, TS Cao Văn Mão, ThS Khúc Hồng Vân, Sap 2000 phân tích kết cấu cơng trình thủy lợi thủy điện, Nhà xuất xây dựng ThS Hoàng Văn Quang, Thiết kế khung thép nhà công nghiệp, Nhà xuất Khoa học & Kỹ thuật Tiêu chuẩn lực tải trọng động - TCVN 2737:1995 Tiêu chuẩn thiết kế KCBT BTCT thủy công - TCVN 4116:1985 Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 285:2002 Tiêu chuẩn xây dựng Việt nam TCXDVN 375-2006 10 TS Hoàng Văn Tần, Hướng dẫn đồ án nhà máy thủy điện, Nhà xuất Xây Dựng 11 Viện Kỹ thuật cơng trình, Hồ sơ thiết kế Cơng trình thủy điện Suối Sập 3, Trường Đại học Thủy lợi, 2010 12 Bùi Đức Vinh (2006), Phân tích thiết kế kết cấu phần mềm SAP2000, Nhà xuất Thống kê ... việc phân tích kết cấu phần nước nhà máy thủy? ?iện chịu tải trọng động chế độ làm việc khác cầu trục gây lên cần thiết Học viên chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng động làm việc cầu trục. .. nên việc phân tích kết cấu phần nước nhà máy thủy điện chịu tải trọng động chế độ làm việc khác cầu trục gây lên cần thiết Học viên chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng động làm việc cầu. .. luận văn ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng động làm việc cầu trục đến kết cấu phần nước nhà máy thủy điện? ?? Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Những nội dung kết trình bày luận văn