CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ ĐẬP VềM
1.2 NHỮNG VẤN ĐỀ VỀ QUY TRèNH THIẾT KẾ VÀ THI CễNG ĐẬP VềM
1.2.2 Vấn đề về thiết kế đập vũm
Đập vũm thuộc về kết cấu mỏng khụng gian siờu tĩnh định bậc cao, chỉ cần điều kiện địa hỡnh, địa chất…cú lợi, sẽ phỏt huy đầy đủ cường độ vật liệu bờ tụng, giảm nhỏ độ dày đập, tiết kiệm khối lượng cụng trỡnh. Từ ý nghĩa kinh tế đó núi ở trờn, đập vũm là một loại hỡnh đập rất ưu việt. Nhưng thể hỡnh đập vũm là một trong những nhõn tố chủ yếu quyết định tớnh ổn định và an toàn của đập vũm; với cựng một thể tớch đập bằng nhau, thể hỡnh đập vũm khụng giống nhau, khả năng sai khỏc độ an toàn của đập vũm cú thể rất lớn. Do thể hỡnh kết cấu khụng gian của đập vũm (đặc biệt là đập vũm cong hai chiều) rất phức tạp, xỏc định tham số thể hỡnh của nú rất nhiều, thờm nữa nhõn tố ảnh hưởng đến thể hỡnh đập vũm cũng rất nhiều, vỡ vậy phương phỏp thiết kế mang tớnh kinh nghiệm truyền thống rất khú đồng thời thỏa món yờu cầu tớnh an toàn và tớnh kinh tế. Dựa vào những nguyờn nhõn chớnh ở trờn, thiết kế ưu húa thể hỡnh đập vũm (đặc biệt là đập vũm cao) cú ý nghĩa quan trọng.
Để thiết kế tối ưu húa thể hỡnh đập vũm, vấn đề đầu tiờn là phải thiết lập mụ hỡnh hỡnh học, lấy vấn đề cụng trỡnh biến thành vấn đề toỏn học. Hiện nay phương thức thiết lập mụ hỡnh phần lớn là: thể hỡnh đập vũm cú thể dựng đại lượng đặc trưng hỡnh học để miờu tả, hỡnh 1.7 và hỡnh 1.8 biểu thị cỏc đặc trưng hỡnh học của dầm vũm và vũm ngang. Từ hỡnh vẽ cú thể thấy rằng nếu xỏc định được đường cong mặt thượng lưu dầm vũm, phương trỡnh đường trung tõm vũm ngang cỏc cao trỡnh, biờn giới đào nền vai trỏi phải, đường cong biến đổi độ dày dầm vũm tựy cao trỡnh, đường cong biến đổi độ dày đầu vũm trỏi phải tựy cao trỡnh, đường cong biến đổi độ dày trong cỏc vũm ngang, thể hỡnh của tổng thể đập vũm sẽ hoàn toàn xỏc định được.
Trong thiết kế tối ưu húa thể hỡnh đập vũm, hàm số mục tiờu thường sử dụng hai loại: kinh tế và an toàn. Mục tiờu tớnh kinh tế trong thiết kế ưu húa đập vũm tức là kinh tế nhất, khối lượng đập hoặc giỏ thành cụng trỡnh là nhỏ nhất. Mục tiờu tớnh an toàn đập vũm tức là an toàn nhất, dưới hạn chế thể tớch đập vũm nhất định độ an
toàn là lớn nhất. Hàm số mục tiờu thường dựng nhất là tớnh kinh tế. Điều kiện ràng buộc thụng thường bao gồm 3 bộ phận: ràng buộc hỡnh học, ràng buộc ứng suất và ràng buộc ổn định. Trong đú ràng buộc hỡnh học bao gồm: hạn chế vị trớ đường trục đập, hạn chế độ rộng nhỏ nhất đỉnh đập với độ rộng lớn nhất đỏy đập, yờu cầu bảo đảm lồi mặt đập, yờu cầu khoảng cỏch chõn đập hạ lưu với hố tiờu năng khi tràn nước trong đập hoặc đỉnh đập…; điều kiện ràng buộc ứng suất là chỉ hạn chế ứng suất kộo với ứng suất nộn trong thõn đập hoặc nền đập; điều kiện ràng buộc ổn định bao gồm yờu cầu ổn định khỏng trượt khối đỏ vai đập, hạn chế gúc lực đẩy chõn đập và gúc trung tõm vũm ngang….Trước khi yờu cầu tối ưu húa cần tiến hành sàng lọc vài điều kiện ràng buộc với tiờu chuẩn húa xử lý. Đối với mụ hỡnh toỏn học tối ưu húa thể hỡnh đập vũm, phương phỏp giải tối ưu húa cú thể sử dụng 3 loại: phương phỏp SLP (Sequential Linear Programming), phương phỏp PFM (Penalty Function Method), phương phỏp SQP (Sequential Quadratic Programming). Phương phỏp SQP hiện nay là phương phỏp giải tối ưu húa thể hỡnh đập vũm hiệu suất cao nhất. Hiện nay trong phần mềm ANSYS đó cung cấp phương phỏp thiết kế tối ưu húa, dựa vào ngụn ngữ thiết kế tham số húa trong phần mềm (APDL) tiến hành thiết kế tối ưu húa. Tỏc giả vẫn cho rằng khi thiết kế tối ưu húa thể hỡnh đập vũm cũng nờn xem xột cỏc vấn đề như dưới tỏc dụng của tải trọng tĩnh động lực, dưới điều kiện ràng buộc về nứt…P
[5]
P .