IV. Kết quả dự kiến đạt được
1.2. HÌNH DẠNG, KẾT CẤU ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC THƯỜNG DÙNG 1. Các yêu cầu khi thiết kế đập bê tông trọng lực
Khi thiết kế đập bê tông trọng lực, phải tuân theo các yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế như sau:
- Đập phải thỏa mãn các nhiệm vụ thiết kế đặt ra (dâng nước, tràn nước, lợi dụng tổng hợp).
- Đập phải đảm bảo trong mọi điều kiện thi công, quản lý khai thác và sửa chữa.
- Đập phải có độ bền, chống các tác động phá hoại của ngoại lực, tải trọng nhiệt, biến hình nền và ảnh hưởng của môi trường, đảm bảo tuổi thọ theo quy định.
- Bố trí mặt bằng và kết cấu đập phải thỏa mãn các điều kiện thi công, quản lý, vận hành, sửa chữa, đảm bảo mỹ quan.
- Đập phải có tính hiện đại, áp dụng các công nghệ thiết kế, thi công và quản lý tiên tiến phù hợp với điều kiện tại chỗ và xu hướng phát triển của địa phương.
- Giá thành đập phải hợp lý, phù hợp với nhiệm vụ của nó và với các điều kiện tại nơi xây dựng.
1.2.2. Mặt cắt cơ bản của đập bê tông trọng lực
Hình dạng mặt cắt thực tế của đập trọng lực tương đối đa dạng (hình cong hoặc hình đa giác), nhưng trong các nghiên cứu cũng như các tính toán thiết kế, các mặt cắt đập được quy về dạng mặt cắt tính toán có dạng tam giác.
Xét mặt cắt cơ bản có chiều cao H; chiều rộng B; hình chiếu mái thượng lưu là nB; hình chiếu mái hạ lưu (1-n)B (n<1). Các tải trọng tác dụng gồm trọng lượng bản thân G; áp lực nước nằm ngang và thẳng đứng tác dụng lên mái thượng lưu đập; áp lực thấm dưới đáy đập WRthRvới α là hệ số giảm áp lực thấm nhờ tác dụng của màng chống thấm; áp lực đẩy nổi dưới đáy đập với WRđnR= γHR1
R
Hình 1-2: Mặt cắt cơ bản của đập bê tông trọng lực
AL§N
G
ALT
B C
A
Màng chống thấm
Mặt cắt cơ bản của đập bê tông trọng lực cần đảm bảo ba điều kiện:
- Điều kiện ổn định: Đảm bảo hệ số an toàn ổn định trượt và lật trên mặt cắt nguy hiểm nhất không nhỏ hơn trị số cho phép
- Điều kiện ứng suất: Khống chế không để xuất hiện ứng suất kéo ở mép thượng lưu hoặc nếu có thì phải nhỏ hơn trị số cho phép; ứng suất nén chính ở mép hạ lưu không được vượt quá trị số cho phép
- Điều kiện kinh tế: Đảm bảo khối lượng công trình là nhỏ nhất.
1.2.3. Mặt cắt thực tế của đập bê tông trọng lực
Mặt cắt cơ bản của đập bê tông trọng lực mới chỉ xét đến tác dụng của các lực chủ yếu nhất. Thực tế đập còn chịu ảnh hưởng của nhiều tải trọng khác như áp lực bùn cát, áp lực sóng, lực quán tính động đất ... Khi xét tới các lực đó đáy đập phải lớn hơn giá trị B tính trong mặt cắt cơ bản một số gia ΔB.
Cấu tạo đỉnh đập cũng có sự thay đổi cho phù hợp với yêu cầu thực tế.
Đối với đập không tràn đỉnh rộng phải đủ rộng để đảm bảo yêu cầu về giao thông, đồng thời phải cao hơn mực nước max trong hồ để đảm bảo nước không tràn qua đỉnh đập. Đối với đập tràn thì đỉnh đập được hạ xuống, mái đập hạ lưu thường có dạng cong, chân nối tiếp với công trình tiêu năng thường uốn cong theo một cùng tròn có bán kính R ... Thân đập cần có các đường ống để thoát nước thấm; các ống này có nhiệm vụ dẫn nước thấm từ mặt thượng lưu vào các hành lang để thoát xuống hạ lưu. Các hành lang trong thân đập không chỉ có nhiệm vụ tập trung nước thấm trong thân đập mà còn có nhiệm vụ để đặt các thiết bị quan trắc và kiểm tra tình hình làm việc của đập. Hành lang sát nền thường dùng để khoan phụt màng chống thấm hoặc khoan các lỗ thoát nước ở nền.
Hình dạng mặt cắt thực tế của đập phụ thuộc vào điều kiện nối tiếp giữa đập và nền hoặc với công trình khác cũng như phụ thuộc vào các biện
pháp đặc biệt như tạo các khe rỗng trong thân đập để giảm khối lượng đập, giải quyết vấn đề tỏa nhiệt của bê tông.
1.2.4. Tính toán độ bền và ổn định đập bê tông trọng lực
1.2.4.1. Tính toán ổn định, độ bền của đập và nền đập theo trạng thái giới hạn Việc tính toán ổn định được tiến hành tính theo trạng thái giới hạn thứ nhất theo công thức:
. .
c
n N m R
≤ K (1-1)
trong đó: N và R tương ứng là các trị số tính toán của các động lực tổng quát và khả năng chịu tải tổng quát của công trình (có thể là mômen, lực hoặc ứng suất).
1.2.4.2. Tính toán độ bền, ổn định của đập và nền đập theo hệ số an toàn a) Hệ số an toàn trượt của đập
- Các đập được xây dựng trên nền đá: Đập trượt theo hình thức trượt phẳng, hệ số an toàn có thể tính theo nhóm các công thức chỉ xét đến lực ma sát hoặc lực cắt trên mặt phá hoại. Tiến bộ trong tính toán đập hiện nay có nhóm các công thức xét đến hỗn hợp giữa phá hoại cục bộ dẫn đến phá hoại tổng thể.
- Các đập xây dựng trên nền đất có thể xảy ra ba dạng trượt: Trượt phẳng, trượt sâu, và trượt hỗn hợp. Hiện nay các hệ số ổn định trượt được tính theo quy phạm nền các công trình thủy công.
b) Hệ số an toàn chống lật
Đập bê tông trọng lực khi có độ lệch tâm lớn có khả năng lật quanh điểm thấp nhất ở bản đáy của đập. Hệ số an toàn chống lật tính theo công thức:
cl gl
K M
= ∑M
∑ (1-2)
c) Hệ số an toàn về cường độ
Hệ số an toàn về cường độ của đập được tính theo trạng thái giới hạn
thứ nhất: K σtt
= σ (1-3)
1.2.5. Các tổ hợp tải trọng tính toán
1.2.5.1. Các lực tác dụng lên đập bê tông trọng lực - Trọng lượng đập và các thiết bị đặt trên đó.
- Áp lực thủy động, thủy tĩnh phía thượng lưu (T, P), trong đó: T-thành phần nằm ngang, P - thành phần thẳng đứng.
- Áp lực thấm (WRthR) và đẩy nối (WRđnR) từ dưới đáy đập.
- Áp lực sóng (TRsR) và áp lực gió (TRgR).
- Áp lực bùn cát từ phía thượng lưu, thành phần ngang (TRbR) và thành phần đứng (PRbR).
- Lực sinh ra do động đất.
- Tác dụng của nhiệt độ trong thời kỳ thi công.
- Ảnh hưởng của biến hình nền.
Hình 1-3: Sơ đồ lực tác dụng lên đập bê tông trọng lực
1.2.5.2. Các tổ hợp lực dùng trong tính toán a) Tổ hợp lực cơ bản
Tổ hợp lực cơ bản bao gồm các trọng lượng thường xuyên hoặc định kỳ tác dụng lên đập, như trọng lượng bản thân và các thiết bị đặt lên trên đập, áp lực nước với MNDBT, áp lực sóng, gió với vận tốc gió bình thường (VRbqmaxR), lực thấm, đẩy nổi và áp lực bùn cát.
b. Tổ hợp lực đặc biệt
Tổ hợp lực đặc biệt gồm các lực trong tổ hợp lực cơ bản, cộng thêm hay thay thế một số lực xảy ra trong trường hợp đặc biệt như:
- Lực sinh ra khi có động đất.
- Áp lực thủy tĩnh, áp lực nước và áp lực đẩy nổi khi có mực nước dâng gia cường (thay thế cho các lực này trong trường hợp MNDBT).
- Áp lực thấm khi thiết bị chống thấm hoặc thiết bị thoát nước không làm việc bình thường (thay thế cho áp lực thấm khi các thiết bị này làm việc bình thường).
1.3. NHỮNG ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘNG ĐẤT TỚI CÔNG TRÌNH