Thạc Sĩ Nghiên cứu giải pháp xử lý và tính toán kết cấu Đập tràn Trọng lực Bêtông trên nền có lớp xen kẹp yế

LUẬN VĂN THẠC SỸ
NĂM 2014

MỤC LỤC
23T MỞ ĐẦU 23T . 5
23T CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ ĐẬP TRÀN BÊ TÔNG TRỌNG LỰC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP
XỬ LÝ KẾT CẤU VÀ NỀN 23T 7
23T 1.1 ĐẬP BÊTÔNG TRỌNG LỰC 23T 7
23T 1.2 PHÂN LOẠI ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC 23T . 8
23T 1.2.1 Đập bê tông truyền thống 23T 8
23T 1.2.2 Đập bê tông đầm lăn 23T 10
23T 1.2.3 Đập trọng lực khe rỗng 23T . 12
23T 1.3 NHỮNG VẤN ĐỀ TỒN TẠI CỦA LOẠI HÌNH ĐẬP TRÀN BÊ TÔNG TRỌNG
LỰC 23T . 13
23T 1.4 CÁC GIẢI PHÁP XÂY DỰNG ĐẬP TRỌNG LỰC TRÊN NỀN YẾU 23T . 14
23T CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP PTHH VÀ ỨNG DỤNG ĐỂ TÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐẬP
BÊTÔNG TRỌNG LỰC 23T . 17
23T 2.1 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH ỨNG SUẤT ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG
LỰC 23T . 17
23T 2.1.1 Phương pháp Sức bền vật liệu 23T 17
23T 2.1.2 Phương pháp Lý thuyết đàn hồi 23T 18
23T 2.1.3 Phương pháp Phần tử hữu hạn 23T 20
23T 2.2 NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH 23T 30
23T 2.2.1 Phương pháp sức bền vật liệu 23T . 30
23T 2.2.2 Phương pháp lý thuyết đàn hồi 23T . 31
23T 2.2.3 Phương pháp PTHH 23T 32
23T 2.2.4 Lựa chọn phương pháp tính toán 23T 33
23T 2.3 PHẦN MỀM TÍNH TOÁN 23T . 34
23T CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH THUỶ ĐIỆN ĐÁ HÀN 23T 41
23T 3.1.1.Nhiệm vụ,cấp công trình và các tiêu chuẩn thiết kế 23T . 41
23T 3.1.2 Qui mô xây dựng, thông số kỹ thuật và kết cấu công trình chủ yếu 23T . 41
23T 3.1.3 Giới thiệu về đặc điểm địa chất , khó khăn về địa chất 23T 45
23T 3.1.4 Giải pháp xử lý khó khăn địa chất cho đập Đá Hàn. 23T 46
23T 3.1.5.Các trường hợp tính toán 23T 46
23T 3.1.6 Phương pháp tính toán, phần tử sử dụng và điều kiện biên 23T 51
23T 3.1.7 Kết quả tính toán 23T . 51
23T 3.1.8 Nhận xét kết quả tính toán 23T 69
23T KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 23T . 71
23T 1. Những kết quả đạt được 23T . 71
23T 2. Những tồn tại của luận văn 23T 71
23T 3. Kiến nghị về hướng nghiên cứu tiếp theo 23T 71
23T TÀI LIỆU THAM KHẢO 23T . 72


Học viên: Hoàng Đình Khiêm Lớp: Cao học 17C1
3

Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thuỷ
THỐNG KÊ CÁC HÌNH VẼ
23T Hình 1.1 Đập Dixence (Thụy sĩ) nhìn từ hạ lưu 23T . 7
23T Hình 1.2 - Mặt cắt điển hình đập Tân Giang 23T 9
23T Hình 1.3 - Đập Tân Giang nhìn từ hạ lưu 23T . 10
23T Hình 1.4 - Mặt cắt điển hình đập Bắc Hà bằng RCC cao H = 61,5m 23T 11
23T Hình 1.5 - Đập thủy điện Sơn La (góc nhìn từ nhà điều hành) 23T . 12
23T Hình 1.6 - Đập dâng có tường chống thấm 23T . 16
23T Hình 2.1 Xác định ứng suất pháp theo phương ngang 23T . 18
23T Hình 2.2 Xác định ứng suất chính 23T . 18
23T Hình 2.3 Nêm phẳng chịu tải trọng phân bố hình tam giác ở mặt bên. 23T . 18
23T Hình 2.4 Nêm phẳng chịu lực tập trung và mômen tập trung ở đỉnh. 23T . 19
23T Hình 2.5. Sơ đồ tính toán đập không tràn 23T . 19
23T Hình 2.6. Sơ đồ tính toán đập tràn 23T . 19
23T Hình 2.7 Một số dạng phần tử thường dùng 23T . 21
23T Hình 2.8 Giao diện ANSYS xuất hiện khi mở phần mềm 23T 37
23T Hình 2.9 Cửa sổ khai báo loại phần tử 23T 38
23T Hình 2.10 Cửa sổ khai báo lực 23T . 38
23T Hình 2.11 Cửa sổ tính toán 23T . 39
23T Hình 2.12 Cửa sổ khai báo vật liệu 23T 39
23T Hình 2.13 Cửa sổ biểu diễn kết quả 23T 40
23T Hình 3.1 Cắt dọc và mặt bằng tràn tự do Đá Hàn 23T 46
23T Hình 3.2 Sơ đồ tính toán trường hợp 1. 23T . 47
23T Hình 3.3 Sơ đồ tính toán trường hợp 2. 23T . 49
23T Hình 3.4 Sơ đồ phần tử (TH1-a ) 23T . 52
23T Hình 3.5 Chuyển vị U R x R , m(TH1-a) 23T 53
23T Hình 3.6 Chuyển vị U R Y R , m(TH1-a) 23T . 54
23T Hình 3.7. Ứng suất σ R x R , T/m P
2
P (TH1-a) 23T 55
23T Hình 3.8. Ứng suất σ R y R , T/m P
2
P (TH1-a) 23T 56
23T Hình 3.9. Sơ đồ phần tử (TH1-b) 23T . 57
23T Hình 3.10. Chuyển vị U R x R , m(TH1-b) 23T 58
23T Hình 3.11. Chuyển vị U R Y R , m(TH1-b) 23T 59
23T Hình 3.12. Ứng suất σ R x R , T/m P
2
P (TH1-b) 23T 60
23T Hình 3.13. Ứng suất σ R y R , T/m P
2
P (TH1-b) 23T 61
23T Hình 3.14. Chuyển vị U R x R , m(TH2-a) 23T 62
23T Hình 3.15. Chuyển vị U R Y R , m(TH2-a) 23T 63
23T Hình 3.16. Ứng suất σ R x R , T/m P
2
P (TH2-a) 23T 64
Học viên: Hoàng Đình Khiêm Lớp: Cao học 17C1


4

Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thuỷ
23T Hình 3.17. Ứng suất σ R y R , T/m P
2
P (TH2-a) 23T 65
23T Hình 3.18. Chuyển vị U R x R , m(TH2-b) 23T 66
23T Hình 3.19. Chuyển vị U R Y R , m(TH2-b) 23T 67
23T Hình 3.20. Ứng suất σ R x R , T/m P
2
P (TH2-b) 23T 68
23T Hình 3.21. Ứng suất σ R y R , T/m P
2
P (TH2-b) 23T 69

THỐNG KÊ CÁC BẢNG BIỂU
23T Bảng 1.1 Thống kê một số đập đã xây dựng gần đây ở trong nước 23T . 8
23T Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật chủ yếu của công trình đầu mối 23T . 44
23T Bảng 3.2 Liệt kê các chỉ tiêu cơ lý của nền đập. 23T 45
23T Bảng 3.3 Tính toán ổn định đập tràn - Tổ hợp tải trọng cơ bản 23T . 48
23T Bảng 3.4 Tính toán ổn định đập tràn - Tổ hợp tải trọng đặc 23T . 50


















Học viên: Hoàng Đình Khiêm Lớp: Cao học 17C1


5

Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thuỷ
MỞ ĐẦU
I. Tính cấp thiết của đề tài
Trong thực tế xây dựng các đập trọng lực bê tông hiện nay có những công



trình gặp tình huống nằm dưới đáy đập là tầng đất yếu có chiều dày khá lớn hoặc các
lớp xen kẹp yếu. Trong các trường hợp này để đảm bảo an toàn cho công trình hoặc
phải đào bỏ tầng đất yếu hoặc có xen kẹp các lớp đất yếu phải áp dụng biện pháp xử
lý , sao cho ứng suất biến dạng của đập và nền thoả mãn yêu cầu chịu lực của vật liệu.
Nguyên tắc xử lý có thể áp dụng là hoặc lựa chọn kết cấu đập thích hợp, xử lý gia cố
hoặc kết hợp cả hai. Tiếp đó cần ứng dụng phương pháp số để phân tích trạng thái
ứng suất và biến dạng của đập và nền để đánh giá hiệu quả kỹ thuật của giải pháp xử
lý. Trong tình huống không thể lựa chọn được vị trí xây dựng đập tốt hơn , việc áp
dụng giải pháp xử lý là không thể tránh khỏi. Do vậy đề tài có ý nghĩa cấp thiết , khoa
học và thực tiễn.
Trong thực tế xây dựng hiện nay việc đập đặt trên nền có lớp xen kẹp yếu xuất
hiện khá phổ biến. Để đóng góp vào việc giải quyết vấn đề tôi chọn đề tài “Nghiên
cứu giải pháp xử lý và tính toán kết cấu đập tràn trọng lực bêtông trên nền có
lớp xen kẹp yếu” làm đề tài luận văn thạc sĩ kỹ thuật của mình.
II. Mục đích và nhiệm vụ của đề tài
1. Mục đích
+ Tìm hiểu lựa chọn được giải pháp xử lý thích hợp.
+ Phân tích ứng suất và biến dạng của đập tràn trọng lực bê tông nhằm đánh
giá hiệu quả kỹ thuật của giải pháp xử lý.
+ Đề xuất một số kiến nghị liên quan đến thiết kế đập trong tình huống tương tự.
2. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
+ Tìm hiểu các giải pháp xử lý đã được áp dụng, lựa chọn giải pháp thích hợp.
+ Tìm hiểu các phương pháp phân tích ứng suất biến dạng hiện có lựa chọn
phương pháp phù hợp để xử lý.
+ Thực hiện tính toán cho một công trình cụ thể
Học viên: Hoàng Đình Khiêm Lớp: Cao học 17C1


6

Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thuỷ
3. Phương pháp nghiên cứu
Thu thập các tài liệu, đánh giá sự làm việc của các công trình đã xây dựng
trong và ngoài nước. Phân tích lý luận và ứng dụng vào công trình thực tế.
4. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu bài toán phẳng.
5. Kết quả và dự kiến đạt được
Kiến nghị giải pháp xử lý và phương pháp tính toán phù hợp ứng dụng vào
thiết kế đập trọng lực bê tông trong tình huống tương tự.
II. Bố cục của luận văn
Luận văn gồm các phần sau đây:
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về đập tràn bê tông trọng lực và các phương pháp xử lý
kết cấu và nền.
1.1 Đập trọng lực bê tông
1.2 Các phương pháp xử lý kết cấu và nền
1.3 Các phương pháp tính toán đập tràn trọng lực bêtông trên nền yếu.
Chương 2: Phương pháp PTHH và ứng dụng vào tính toán kết cấu đập trọng lực.
2.1 Cơ sở của lý thuyết đàn hồi
2.2 Cơ sở của phương pháp PTHH trong tính toán kết cấu
2.3 Ứng dụng phần mềm ANSYS trong tính toán đập bêtông.
Chương 3: Đề xuất giải pháp xử lý tính toán tràn Đá Hàn trên nền xen kẹp yếu.
3.1 Nhiệm vụ và qui mô công trình
3.2 Hình thức kết cấu đập và các bộ phận trong thân đập
3.3 Kiến nghị các giải pháp xử lý và trường hợp tính toán
3.4 Nhận xét kết quả.
3.5 Kết luận và kiến nghị.
Tài liệu tham khảo.