Luận văn thạc sĩ về đánh giá an toàn kết cấu cống đồng bằng theo lý thuyết độ tin cậy

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu xây dựng công trình thủy đánh giá an toàn kết cấu cống đồng bằng theo lý thuyết độ tin cậy, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề

• Tác giả: Nguyễn Thị Huyền Trang
• Người hướng dẫn: TS. Phạm Hồng Cường
• Trường học: Đại học Thủy lợi
• Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
• Đề tài: Đánh giá an toàn kết cấu cống đồng bằng theo lý thuyết độ tin cậy trong xây dựng công trình thủy
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• BAN CAM KẾT
• MỤC LỤC
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Nội dung nghiên cứu của đề tài
• 1.3. Phạm vi nghiên cứu của đề tài
• 1.4. Mục tiêu của đề tài
• 1.5. Cách tiếp cận và nghiên cứu
• 1.6. Các kết quả và đóng góp của luận văn
• 1.7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 1. CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH ỔN ĐỊNH CỐNG
• 1.1. Tình hình xây dựng cống đồng bằng ở Việt Nam
• 1.1.A. Cống lấy nước
• 1.1.B. Cổng điều tiết
• 1.1.C. Cổng phân lũ
• 1.1.D. Cổng ngăn triều
• 1.1.E. Cổng tháo cát
• 1.2. Các bộ phận chính của cống lộ thiên
• 1.2.A. Bộ phận nối tiếp thượng lưu
• 1.3. Đặc điểm làm việc của cổng và những yêu cầu tính toán thiết kế
• 1.3.1. Tính ổn định thủy lực
• 1.3.2. Tính toán ổn định cổng
• 1.3.3. Tính toán, cấu các bộ phận cổng
• 1.4. Nguyên tắc bố trí và lựa chọn kết cấu cổng
• 1.5. Các phương pháp tính toán ổn định cống dùng trong thiết kế
• 1.5.1. Phương pháp ứng suất cho phép
• 1.5.2. Phương pháp hệ số an toàn
• 1.5.3. Phương pháp trạng thái giới hạn
• 1.5.4. Phương pháp tính theo độ tin cậy
• 1.6. Ưu và nhược điểm các phương pháp
• 1.7. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2 BÀI TOÁN TÍNH ỔN ĐỊNH CỐNG THEO LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY VÀ CÁC PHẦN MỀM ỨNG DỤNG TRONG TÍNH TOÁN
• 2.1. Giới thiệu phương pháp lý thuyết độ tin cậy
• 2.1.1. Giới thiệu chung
• 2.1.2. Những tụ điểm nổi bật khi sử dụng lý thuyết độ tin cậy
• 2.2. Cơ sở toán học của phương pháp ngẫu nhiên
• 2.2.1. Tính toán cấp I
• 2.2.2. Tính toán cấp II
• 2.2.3. Tính toán cấp III
• 2.3. Các cơ chế phá hoại ổn định tổng thể cổng đồng bằng
• 2.3.1. Sơ đồ cảnh cây sự cố cổng đồng bằng
• 2.3.2. Lý thuyết áp dụng để phân tích
• 2.4. Xác suất xảy ra sự cố đối với cổng lộ thiên
• 2.4.1. Cống mất ổn định do trượt
• 2.4.2. Cống mất ổn định do lật
• 2.4.3. Cống mất ổn định do ứng suất nền
• 2.5. Các phần mềm dùng trong luận văn
• 2.5.1. Phần mềm BESTFIT
• 2.5.2. Phần mềm VAP for MS Windows
• 2.6. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY TÍNH ỔN ĐỊNH MỘT PHƯƠNG ÁN CỐNG NAM ĐÀN - NGHỆ AN
• 3.1. Giới thiệu chung. Vị trí công trình
• 3.2. Nhiệm vụ và quy mô công trình
• 3.3. Các thông số chính của công trình
• 3.4. Các trường hợp tính toán ổn định Cống Nam Đàn
• 3.5. Các tài liệu tính toán
• 3.6. Tính ổn định trượt phẳng
• 3.6.1. Tính ổn định trượt của cổng theo phương pháp hệ số an toàn
• 3.6.2. Tính ổn định trượt của cổng theo trạng thái giới hạn
• 3.6.3. Tính ổn định trượt của cổng theo lý thuyết độ tin cậy
• 3.7. Kiểm tra lật quanh trục B
• 3.7.1. Kiểm tra lật của cổng theo phương pháp hệ số an toàn
• 3.7.2. Kiểm tra lật của cổng theo trạng thái giới hạn
• 3.7.3. Kiểm tra lật của cổng theo lý thuyết độ tin cậy
• 3.8. Kiểm tra ứng suất đáy móng A, B
• 3.8.1. Kiểm tra ứng suất đáy móng của cổng theo phương pháp hệ số an toàn
• 3.8.2. Kiểm tra ứng suất đáy móng của cổng theo trạng thái giới hạn
• 3.8.3. Kiểm tra ứng suất đáy móng của cổng theo lý thuyết độ tin cậy
• 3.9. Phân tích/Đánh giá kết quả
• 3.9.1. Phân tích/Đánh giá kết quả tính toán ổn định trượt phẳng
• 3.9.2. Phân tích/Đánh giá kết quả tính toán ổn định lật
• 3.9.3. Phân tích/Đánh giá kết quả tính toán ứng suất nền (khả năng chịu tải của nền)
• 3.10. Kết luận chương 3
• 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 4.1. Những kết quả đạt được
• 4.2. Những tồn tại
• 4.3. Kiến nghị
• 4.4. Hướng tiếp tục nghiên cứu
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• 1. Tiếng Việt
• 2. Tiếng nước ngoài
• PHỤ LỤC CHƯƠNG 3
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
• DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Tóm tắt

I. Giới thiệu về an toàn kết cấu cống đồng bằng

Đánh giá an toàn kết cấu cống đồng bằng là một trong những vấn đề quan trọng trong lĩnh vực xây dựng công trình thủy. Cống đồng bằng, hay còn gọi là cống lộ thiên, đóng vai trò thiết yếu trong việc điều tiết lưu lượng nước và kiểm soát mực nước. Việc áp dụng lý thuyết độ tin cậy trong phân tích và đánh giá an toàn của các kết cấu này giúp xác định mức độ an toàn và độ tin cậy của công trình. Theo lý thuyết này, các yếu tố ngẫu nhiên tác động đến kết cấu được mô tả bằng các mô hình xác suất, từ đó đưa ra các phương pháp tính toán chính xác hơn. Điều này không chỉ nâng cao hiệu quả trong thiết kế mà còn đảm bảo an toàn cho các công trình thủy lợi, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay.

1.1. Tầm quan trọng của việc đánh giá an toàn

Việc đánh giá an toàn không chỉ giúp xác định khả năng chịu lực của cống mà còn đảm bảo rằng các yếu tố ngẫu nhiên như lũ lụt hay sự thay đổi trong điều kiện môi trường không gây ra thiệt hại nghiêm trọng. Cống đồng bằng thường phải chịu áp lực lớn từ nước và các yếu tố bên ngoài khác. Do đó, việc áp dụng các tiêu chuẩn an toàn và phương pháp phân tích an toàn giúp nâng cao độ tin cậy của công trình. Theo tiêu chuẩn hiện hành, các phương pháp tính toán như phương pháp hệ số an toàn hay phương pháp trạng thái giới hạn cần được áp dụng để đánh giá chính xác hơn về khả năng hoạt động của cống trong các tình huống khác nhau.

II. Phương pháp đánh giá theo lý thuyết độ tin cậy

Lý thuyết độ tin cậy cung cấp một khung lý thuyết vững chắc cho việc đánh giá an toàn của cống đồng bằng. Phương pháp này dựa trên việc sử dụng các mô hình xác suất để mô tả sự không chắc chắn trong các yếu tố tác động đến kết cấu. Các phương pháp như phương pháp trạng thái giới hạn và phương pháp ứng suất cho phép các kỹ sư có thể tính toán và đánh giá độ tin cậy của cống trong các điều kiện khác nhau. Việc áp dụng lý thuyết này không chỉ giúp xác định mức độ hư hỏng mà còn cung cấp thông tin cần thiết để đưa ra các quyết định về bảo trì và nâng cấp công trình. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh các công trình thủy lợi đang ngày càng phải đối mặt với nhiều thách thức từ biến đổi khí hậu.

2.1. Các phương pháp tính toán

Các phương pháp tính toán trong lý thuyết độ tin cậy bao gồm phương pháp xác suất và phương pháp mô phỏng. Phương pháp xác suất cho phép xác định xác suất xảy ra sự cố dựa trên các yếu tố ngẫu nhiên, trong khi phương pháp mô phỏng giúp mô phỏng các kịch bản khác nhau để đánh giá khả năng chịu tải của cống. Việc sử dụng phần mềm chuyên dụng như BESTFIT và VAP for MS Windows giúp tối ưu hóa quá trình tính toán và đưa ra các kết quả chính xác hơn. Nhờ đó, các kỹ sư có thể đưa ra các khuyến nghị hợp lý về thiết kế và bảo trì cống đồng bằng, từ đó nâng cao an toàn cho các công trình thủy lợi.

III. Ứng dụng thực tiễn của lý thuyết độ tin cậy trong xây dựng công trình thủy

Lý thuyết độ tin cậy đã được áp dụng rộng rãi trong các công trình thủy lợi tại Việt Nam, đặc biệt là trong việc đánh giá an toàn cho các cống đồng bằng. Việc áp dụng lý thuyết này không chỉ giúp cải thiện chất lượng thiết kế mà còn nâng cao khả năng chống chịu của các công trình trước các yếu tố môi trường. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng lý thuyết độ tin cậy trong thiết kế cống giúp giảm thiểu rủi ro và nâng cao hiệu quả sử dụng. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh hiện nay, khi các công trình phải đối mặt với nhiều thách thức từ thiên nhiên như lũ lụt, hạn hán và biến đổi khí hậu.

3.1. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng lý thuyết độ tin cậy trong thiết kế cống đồng bằng đã mang lại nhiều kết quả tích cực. Cụ thể, các công trình được thiết kế theo tiêu chuẩn này có độ bền cao hơn và khả năng chịu tải tốt hơn. Ngoài ra, việc sử dụng các phần mềm mô phỏng hiện đại cũng giúp giảm thiểu thời gian và chi phí trong quá trình thiết kế và thi công. Các kết quả này không chỉ có giá trị trong việc cải thiện chất lượng công trình mà còn góp phần nâng cao năng lực quản lý rủi ro trong xây dựng công trình thủy lợi.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Cổng đồng bằng, hay còn gọi là cổng lộ thiên, là công trình thủy lợi hở được xây dựng nhằm điều tiết lưu lượng nước, kiểm soát mực nước phục vụ tưới tiêu, ngăn triều, giữ ngọt và tiêu úng. Ở Việt Nam, hệ thống cổng đồng bằng đã được xây dựng rộng rãi, đặc biệt trên các hệ thống thủy lợi sông Hồng, sông Thái Bình và đồng bằng sông Cửu Long. Ví dụ, cổng Xuân Quan phục vụ tưới tiêu cho khoảng 600 ha đất canh tác tại các tỉnh phía Bắc, trong khi cổng Nam Đàn (Nghệ An) có lưu lượng thiết kế 27,64 m³/s, phục vụ vùng tưới lớn. Các công trình này có đặc điểm đa dạng về hình thức, chủng loại và thời gian xây dựng, nhiều công trình đã trải qua chiến tranh và cần được đánh giá lại độ an toàn trong điều kiện vận hành hiện nay.

Vấn đề nghiên cứu tập trung vào việc đánh giá an toàn tổng thể và ổn định của các cổng đồng bằng hiện hữu, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và tác động môi trường ngày càng phức tạp. Mục tiêu chính của luận văn là ứng dụng lý thuyết độ tin cậy để khắc phục những hạn chế của phương pháp tính toán truyền thống, từ đó nâng cao độ chính xác trong đánh giá mức độ hư hỏng và độ tin cậy của công trình. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các cổng đồng bằng tại Việt Nam, với các trường hợp điển hình như cổng Nam Đàn, cổng Xuân Quan và các cổng ngăn triều, tiêu úng tại đồng bằng sông Cửu Long.

Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc cung cấp phương pháp đánh giá an toàn công trình dựa trên cơ sở xác suất, giúp các nhà quản lý và kỹ sư có công cụ khoa học để ra quyết định bảo trì, nâng cấp và vận hành công trình hiệu quả, đảm bảo an toàn lâu dài cho hệ thống thủy lợi.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết độ tin cậy và lý thuyết trạng thái giới hạn. Lý thuyết độ tin cậy sử dụng các công cụ toán học như xác suất, thống kê và lý thuyết các quá trình ngẫu nhiên để mô tả các yếu tố ngẫu nhiên tác động lên công trình. Khái niệm trọng tâm là hàm độ tin cậy $Z = R - S$, trong đó $R$ là đặc trưng độ bền của kết cấu, $S$ là tổ hợp tải trọng tác động. Công trình được coi là an toàn khi $Z > 0$, và xác suất xảy ra sự cố là $P(Z < 0)$.

Lý thuyết trạng thái giới hạn phân chia các điều kiện làm việc của công trình thành hai trạng thái: trạng thái giới hạn thứ nhất liên quan đến độ bền và ổn định tổng thể, trạng thái giới hạn thứ hai liên quan đến biến dạng, nứt và các hư hỏng cục bộ. Các phương pháp tính toán truyền thống như phương pháp hệ số an toàn, phương pháp ứng suất cho phép và phương pháp trạng thái giới hạn được phân tích và so sánh với phương pháp lý thuyết độ tin cậy.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: cổng lộ thiên, ổn định trượt, ổn định lật, ứng suất nền, xác suất phá hỏng, chỉ số độ tin cậy, và mô hình xác suất tải trọng và sức chịu tải.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ các công trình cổng đồng bằng thực tế tại Việt Nam, bao gồm số liệu thiết kế, vận hành và các thông số kỹ thuật của cổng Nam Đàn, Xuân Quan, Liên Mạc, Ba Lai, Cầu Bông, Bảo Dinh, Cần Chông, cùng các tài liệu tiêu chuẩn kỹ thuật và quy phạm thiết kế.

Phương pháp phân tích sử dụng phần mềm chuyên dụng như BESTFIT để xử lý các biến ngẫu nhiên và xác định luật phân phối chuỗi số liệu, kết hợp với phần mềm VAP for MS Windows để đánh giá độ tin cậy và xác suất phá hỏng công trình. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm các trường hợp cổng điển hình với các thông số tải trọng và độ bền được thống kê và phân tích.

Timeline nghiên cứu kéo dài trong khoảng thời gian từ năm 2009 đến 2013, với các bước chính gồm thu thập số liệu, phân tích lý thuyết, mô phỏng tính toán, đánh giá kết quả và đề xuất giải pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Đánh giá ổn định trượt: Kết quả tính toán ổn định trượt của cổng Nam Đàn theo phương pháp lý thuyết độ tin cậy cho thấy xác suất phá hỏng do trượt là khoảng 0,02, thấp hơn nhiều so với phương pháp hệ số an toàn truyền thống, cho thấy phương pháp mới đánh giá chính xác hơn mức độ an toàn thực tế.

2. Kiểm tra ổn định lật: Phân tích ổn định lật cho thấy chỉ số độ tin cậy đạt giá trị trên 3,5, tương ứng với xác suất an toàn trên 99%, cao hơn so với các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành. Điều này chứng tỏ cổng có khả năng chống lật tốt trong điều kiện tải trọng thiết kế.

3. Ứng suất đáy móng: Kết quả tính toán ứng suất đáy móng theo lý thuyết độ tin cậy cho thấy xác suất vượt quá giới hạn chịu tải của nền đất là dưới 1%, thấp hơn đáng kể so với phương pháp truyền thống. Điều này phản ánh khả năng chịu tải nền của công trình được đánh giá sát thực tế hơn.

4. Ảnh hưởng của các biến ngẫu nhiên: Phân tích ảnh hưởng của các đại lượng ngẫu nhiên như tải trọng thủy lực, trọng lượng công trình và đặc tính nền đất cho thấy tải trọng thủy lực có ảnh hưởng lớn nhất đến độ tin cậy của công trình, chiếm khoảng 60% tổng biến động.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của các kết quả trên xuất phát từ việc phương pháp lý thuyết độ tin cậy mô tả chính xác bản chất ngẫu nhiên của tải trọng và sức chịu tải, thay vì sử dụng các hệ số an toàn cố định như trong phương pháp truyền thống. So sánh với các nghiên cứu trong và ngoài nước cho thấy phương pháp này phù hợp với điều kiện thực tế của các công trình thủy lợi đồng bằng Việt Nam, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và tác động môi trường ngày càng phức tạp.

Việc sử dụng các biểu đồ xác suất và bảng phân phối giúp trực quan hóa mức độ an toàn và rủi ro của công trình, hỗ trợ các nhà quản lý trong việc ra quyết định bảo trì và nâng cấp. Kết quả cũng cho thấy cần chú trọng đến việc thu thập số liệu thực nghiệm đầy đủ và chính xác để nâng cao độ tin cậy của mô hình tính toán.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng rộng rãi lý thuyết độ tin cậy trong thiết kế và đánh giá công trình: Khuyến nghị các cơ quan quản lý và thiết kế thủy lợi áp dụng phương pháp này để nâng cao độ chính xác trong đánh giá an toàn, đặc biệt cho các công trình hiện hữu có tuổi thọ lâu năm. Thời gian thực hiện trong 2-3 năm, chủ thể là các viện nghiên cứu và đơn vị thiết kế.

2. Xây dựng cơ sở dữ liệu tải trọng và đặc tính vật liệu: Tổ chức thu thập, cập nhật và chuẩn hóa số liệu về tải trọng thủy lực, đặc tính nền đất và vật liệu xây dựng nhằm phục vụ cho các mô hình tính toán xác suất. Thời gian thực hiện 1-2 năm, chủ thể là các cơ quan quản lý thủy lợi và trường đại học.

3. Đào tạo và nâng cao năng lực chuyên môn: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về lý thuyết độ tin cậy và phần mềm tính toán cho kỹ sư thiết kế và quản lý công trình thủy lợi. Thời gian thực hiện liên tục, chủ thể là các trường đại học và viện nghiên cứu.

4. Phát triển phần mềm tính toán chuyên dụng: Hỗ trợ phát triển và ứng dụng các phần mềm tính toán độ tin cậy phù hợp với điều kiện Việt Nam, tích hợp các mô hình mô phỏng và phân tích rủi ro. Thời gian thực hiện 3-5 năm, chủ thể là các đơn vị công nghệ và viện nghiên cứu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế công trình thủy lợi: Luận văn cung cấp phương pháp tính toán hiện đại, giúp nâng cao độ chính xác và hiệu quả trong thiết kế, đặc biệt cho các cổng đồng bằng.

2. Nhà quản lý và vận hành hệ thống thủy lợi: Các kết quả đánh giá độ tin cậy và xác suất phá hỏng hỗ trợ trong việc lập kế hoạch bảo trì, sửa chữa và nâng cấp công trình.

3. Giảng viên và sinh viên ngành xây dựng công trình thủy: Tài liệu tham khảo quý giá về ứng dụng lý thuyết độ tin cậy trong thực tiễn, giúp nâng cao kiến thức chuyên môn và nghiên cứu khoa học.

4. Các nhà nghiên cứu về kỹ thuật công trình và quản lý rủi ro: Cung cấp cơ sở lý thuyết và phương pháp luận để phát triển các nghiên cứu tiếp theo về đánh giá an toàn và phân tích rủi ro công trình.

Câu hỏi thường gặp

1. Lý thuyết độ tin cậy khác gì so với phương pháp hệ số an toàn truyền thống?
   Lý thuyết độ tin cậy sử dụng xác suất để mô tả biến động của tải trọng và sức chịu tải, cho phép đánh giá chính xác xác suất phá hỏng, trong khi phương pháp hệ số an toàn chỉ sử dụng hệ số cố định, không phản ánh bản chất ngẫu nhiên.

2. Phương pháp này có áp dụng được cho các công trình thủy lợi hiện hữu không?
   Có, phương pháp lý thuyết độ tin cậy rất phù hợp để đánh giá an toàn các công trình hiện hữu, giúp xác định mức độ hư hỏng và đề xuất biện pháp bảo trì phù hợp.

3. Cỡ mẫu và dữ liệu cần thiết để áp dụng phương pháp này là gì?
   Cần thu thập số liệu về tải trọng thủy lực, đặc tính vật liệu, nền đất và các thông số vận hành công trình với cỡ mẫu đủ lớn để xác định luật phân phối xác suất chính xác.

4. Phần mềm nào được sử dụng trong nghiên cứu này?
   Phần mềm BESTFIT được dùng để xử lý các biến ngẫu nhiên và xác định luật phân phối, phần mềm VAP for MS Windows dùng để tính toán độ tin cậy và xác suất phá hỏng công trình.

5. Ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu này đối với ngành thủy lợi Việt Nam?
   Nghiên cứu giúp nâng cao độ chính xác trong đánh giá an toàn công trình, hỗ trợ quản lý rủi ro, bảo trì và phát triển bền vững hệ thống thủy lợi đồng bằng trong điều kiện biến đổi khí hậu.

Kết luận

• Luận văn đã ứng dụng thành công lý thuyết độ tin cậy để đánh giá an toàn tổng thể và ổn định của các cổng đồng bằng tại Việt Nam, khắc phục hạn chế của phương pháp truyền thống.
• Kết quả tính toán cho thấy xác suất phá hỏng do trượt, lật và ứng suất nền đều ở mức thấp, đảm bảo an toàn cho công trình trong điều kiện vận hành hiện tại.
• Phương pháp này cung cấp công cụ khoa học để đánh giá chính xác mức độ hư hỏng và độ tin cậy, hỗ trợ quản lý và bảo trì công trình hiệu quả.
• Đề xuất các giải pháp áp dụng rộng rãi lý thuyết độ tin cậy, xây dựng cơ sở dữ liệu, đào tạo nhân lực và phát triển phần mềm chuyên dụng.
• Các bước tiếp theo bao gồm mở rộng nghiên cứu cho các loại công trình thủy lợi khác và triển khai ứng dụng thực tiễn tại các địa phương trọng điểm.

Hành động ngay: Các đơn vị thiết kế và quản lý công trình thủy lợi nên bắt đầu tích hợp lý thuyết độ tin cậy vào quy trình đánh giá và bảo trì để nâng cao hiệu quả và an toàn công trình.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT VE TINH HÌNH XÂY DỰNG VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHAP TÍNH ON ĐỊNH CÔNG 1-1 Tình hình xây dựng cống đồng bằng ỡ Việt Nam “Cổng đồng bing hay còn gọi là cổng lộ thiên là một loại công trình thuỷ lợi hở cđược xây dựng để điều tất lưu lượng và không chế mực nước nhằm đáp ứng các yêu cầu cấp nước, phân lũ, tiêu ding, ngăn triễu, giữ ngọt, ngân mãn được dùng rộng rãi nhất là ở vùng đồng bằng, vi vậy còn gọi là hay cống hở [12] 'Ở nước ta hiện nay công lộ thiên đã được xây dựng nhiều trên hệ thống thủy lợi sông Hồng và sing Tha Bình. Các cổng này có đặc điểm chung là phong phú về hình thức đđa dạng về chủng log, có thời gian xây dựng khác nhau, được thiết kể và thi công theo các tiêu chuẳn, quy tinh khác nhau, một số ống đã tri qua 2 cue chiến tranh vã là mục tiêu đánh phá của gic: sống Liên Mạc (Hà Nội, Dd Lương (Nghệ An), Bai Thượng (Thanh Hóa), sau 1954 ở các tinh phía Bắc do yêu cầu phát triển nông. nghiệp giao thông thủy nhiễu cổng với quy mô khác nhau đã được xây dựng hệ thống Bắc Hung Hà với cống đầu mối là Xuân Quan, và cổng Neo, cổng Bá Thủy. đđã được xây dựng từ 1958-1962, Hiện nay do yêu cầu phát tién nông nghiệp, nhất là ở đồng bằng Sông Cửu Long nhiều cổng lấy nước cổng ngăn mặn và tiêu úng dang được quy hoạch xây dựng để thâm canh tăng vụ [2] ‘Theo mục đích sử dung lộ thiên được chia thành những loại sau đây: LAA Cổng ấy nước (4 (51 Cổng được xây dựng để lấy nước từ sông, kênh hoặc từ hồ chứa phục vụ các yêu cầu dùng nước: tưới, cắp nước sinh hoạt, công nghiệp và các ngành kinh tế khác, Ở nước te cổng lấy nước kiễu cổng lộ thiên được xây dựng ở nhiễu nơi vỉ dự Cổng Trung Trang đặt ở Xã Bát Trang, Huyện An Lão, Hải Phòng.

ống lấy nước từ sông Văn Úc tưới cho 18.250 ha tạo nguồn tưới 420 ha. Cổng có 4 cửa, mỗi cửa rộng 8m, Qu = ImŸs cống dùng van phẳng thép đóng mở tồi điện TD 62, công xây dựng năm 1980, Cổng Xuân Quan thuộc hệ thé thủy nông Bắc Hưng Hà Nằm giữa châu thỏ Bắc Bộ, phía tây là sông Hồng, phía bắc là sông Đuống, phía đông là sông Thái Bình, phía nam là sông Luộc.600 ha đắt canh tác của các tinh thành phổ Hà Nội, Hai Dương, Hưng Yên, Bắc Ninh. Rộng 19m 4eữa x3,Šmr* âu ấu Sm) Công Nam Ban xây dng từ 32009 đến 5/2010. Cổng lấy nước được bổ trí phía phải âu thuyển.

Lưu lượng thiết kế Qtk=27,64m3/s. Thân cổng đãi 28,0m, chiều rộng tràn nước By=15m chia thành 3 khoang. Day cao trình -1,4m, Tường bên và trụ pin cao trnh định +11,95m. Phía thượng lưu có khe phai và khe van.

Phía hạ lưu bổ trí bai khe phai, bai him để phai. Âu thuyễn: bổ trí ở phía trái cống, ngoài nhiệm vụ thông thuyển còn tham gia lấy nước vào mia kiệt lưu lượng 164m3/s, Âu đãi 120,35m, lòng rộng 7.0m, cao trình đáy -1.ám, bố trí khe phai, khe van, cửa van chính và cửa van điều tiết phía thượng và hạ lưu. Hình 1-1: Công Xuân Quan Hình 1-2: Công Nam Dan 1. Cổng điều tiết |5] Loại cổng này được xây dựng trên sông kênh để dâng cao mực nước tạo điều kiện lấy nước cho các công trình phía thượng lưu.

Đảm bảo nhiệm vụ cắp nước, tiêu. ứng và an toàn cho mỗi công trình Cổng điều tiết hạ lưu Liên Mạc xây dựng ở xã Thụy Phương, huyện Từ Liêm, “Thành phổ Ha Nội có nhiệm vụ: Dâng nước ở hạ lưu cổng Liên Mạc, khỉ mực nước sông Hồng vượt +12,95 để đảm bảo én định cho cổng Liên Mạc. Cung cắp nước tưới cho trên 60.000 ha canh tác của thành phố Hà Nội, tinh Hà Tây, Hà Nam. Dam "bảo giao thông (đoàn tải trọng H30) qua hai bờ sông Nhuệ.

Cối có 2 cửa có kích thước (6x8) m và I cửa âu kích thước (6x7)m cửa vào dài 15m, thân công 20m, “Cổng Tắc Giang được xây dựng ở Phủ Lý Hi Nam lưu lượng nước sẽ được lly từ sông Hồng vào sông Châu Giang cung cấp cho 5.672 ha tại khu vực sông Nhug huyện Duy Tiên, tạo nguồn nước phù sa cải tạo cho 36.198 ha với lưu lượng. lớn nhất là 69.61m3/5, “Cổng điều tiết Mu Ba (hệ thống thủy nông Bắc Nghệ An) Tưới tiêu cho hon 31.000 ha đắt sản xuất nồng nghiệp và phục vụ đồi 1g dân sinh cho 4 huyện: Đô Lương, Yên Thành, Diễn Châu, Quỳnh Lưu tỉnh Nghệ An.75mt 1 cửa 4m Ding tháo nước, chống dng cho một ving nhất định trên một hệ thống, bên canh nhiệm vụ tiêu, cống còn đảm nhận các nhiệm vụ khác. Cổng Ling Thể đặt tại rach Láng Thể, Xã Đại Phước, Huyện Cảng Long. Tỉnh Trả Vinh.

Cổng có 7 cửa dùng van phẳng, mỗi cửa rộng 8,5m. Nhiệm vụ của cổng là: Tiêu ding cho 53940 ha, ngăn min cho 31.140 ha, tạo nguồn nước ngọt cho 51.128 ha, kết hợp cải thiện giao thông thuỷ bộ, bé trí dia bản dân cư, lấy nước phục vụ cap nước sinh hoạt cho thị xã Trà Vinh và vùng lân cận. “Cổng Cổ Thi I (Huyện Kiến Thuy- Hai Phòng) 4 cửa, mỗi cửa rộng 7.5m, van cung xây dựng năm 2000 đẻ tiêu ang cho 9. Cổng Xe (Hải Dương) tiêu cho khu vực Bắc Hưng Hải, gồm 7 cửa, mỗi .cửa 8m, lưu lượng tiêu thiết kế 230m's.

CCéng tiêu Bến Thủy thuộc hệ thống thủy nông Nam Nghệ An 8 cửa x 4m + 1 cửa (âu thuyền) x Sm + 1 cửa van cung x Sm. Céng tiêu Cổ Tiểu 2: b=26m, Cổng tiêu Cổ Tiêu 3: b=30m( 4 cửa x7,5m) thuộc hệ thông thủy nông Da Dé công trình cấp 2 nằm phía tây Nam thành phổ Hai Phòng tiêu cho 23.920 ha diện tích đắt các huyện thị An Lão, Kiến Thụy và thành phổ Hải Phòng Hình 1-5: Cổng Láng Thể Hình 1-6: Công Cầu Xe 1.4 Cống phân lũ Dùng để tháo một phần lưu lượng về mùa lũ của một con sông sang hướng. khác, hoặc tập trung nước phân là vào một vùng nhất định nhằm hạ thấp đình lĩ ở sông chính. Đảm bảo an toàn Công phân la Văn Cốc đặt tại km 37 của để phải sông Hồng, ở đầu sông Đầy, cống gồm 26 cửa, mỗi cửa rộng Sm.

Cùng với các đoạn để thấp hai bên cổng (tin cứu hộ đê) dài 8,6 km có thé phân lũ với lưu lượng lớn nhất $000m*/s, Công Vân. Cốc thuộc loại cống lộ thiên, cao trình ngưỡng cổng +12.0 lưu lượng qua cổng 2330mŸS, cổng ding van phẳng, đồng mở bing ti dig, và mia lũ cổng luôn luôn ‘tinh trạng sẵn sing vận hành, Hình 1-7: Công Vân Cốc 1.15 Cổng ngăn triều _Xây dựng ở cửa sông ven én, chịu ảnh hưởng trực tiếp của thủy triều. Ở một thời kỳ nhất định, khi thủy triều dâng, công mở để các công trình lầy nước ngọt vào đồng (do triều đẩy dẫn lên), Khi triều rit vào mùa 10, lợi dụng chân triểu thấp công mỡ thảo tiêu nước từ đồng ra. Vào mùa khô cổng đóng để ngăn triều giữ ngọt `Ngoài ra cống còn có tác dụng thay đổi nước trong đồng nhằm thau chua ria mặn.

“Cổng Nghỉ Quang (Nghệ An) được xây dựng để tiêu dng, ngăn ru, giữ ngọi, ngăn mặn, Rộng 54m: 12 khoang cửa rộng 4m cửa phẳng lệch tam bằng BICT M300, đồng mở tự động, 1 khoang cửa thông thuyền b=6m, cửa cung bằng thép mạ kẽm chống ri, đồng mở bằng tồi. Chiều dài thân cổng 20m. Giữ ngọt tạo nguồn tưới cho 6.000 ha, ngăn mặn cho 1.100 ha, Cùng cổng Bến Thủy tiêu ding cho vụ hé thu 23,000 ha. Kết hợp tiêu lũ ính vụ: Cấp nước sinh hoạt cho cing Cửa La.

Cổng đập Ba Lai xây dựng huyện Binh Đại tỉnh Bến Tre có nhiệm vụ: ngăn "mặn, giữ ngọt tiêu ing, tiêu chua, rữa phèn cãi tạo đắt cho 115.000 ha đất tự nhiên, 88.5000 ha dat canh tác và phục vụ sinh hoạt cho nhân dân các huyện Châu Thanh, thị xã bên treGiồng Trôm, Ba Tri và Bình Đại, Phát triển mang lưới giao thông. Kiểu lộ thiên bằng bê tông cốt thép, xử lý nền cọc BTCT 35x35. Khẩu độ 10 khoang cia, chiều rộng thông nước ám, chiều dài thân cổng 16m, Cống Gò Cát xây dựng ở thành phố Mỹ Tho tỉnh Tién Giang có nhiệm vụ ngăn mặn, giữ ngọt lắy nước từ rạch Bảo Định (nguồn nước sông Ti ) phục vụ cho khu vực đông Bảo Định 2400 ha đất lúa và vườn cây an trái, cấp nước sinh hoạt cho nhân dân trong vùng hưởng lợi. Khấu độ 1 khoang rộng 7,5m dai 16m.

-4 cổng ngăn triều thuộc dự ân Công Trinh Kiểm Soát Nước Triều Cầu Bông Binh Triệu — Bình Lợi - Rạch Lăng: Cau Bông (B=10m), Bình Triệu (B=20m), Bình Lợi (B= 20m), rach Lãng (B~20m): Cửa sập bằng thép không r, di khiến bằng xi lanh thủy lực. Chiều dai thân cổng 6. Công Bảo Dinh cỏ nhiệm vụ ngăn mặn. giữ ngot, tạo nguồn ngọt, teu ông, tiêu chua, rửa phén, ải ạo đất cho 10.300ha đất lúa 3 vụ và vườn cây ăn tri, cắp nước sinh hoạt cho cho dân.

Chuyển nước ngọt từ rạch Bảo Định sang rạch Go Cát. Kết hợp phát triển giao thông thủy, bộ và củi tạo môi trường sinh thấi wing dự án. Cổng được đặt dưới lòng kênh Bảo Định. Cao trình ngưỡng -4.20m, kích thước cửa mxBll = 3s(10x6 5m), chiều rộng thông nước + 300m, chiều đãi thin cổng 16.

Cổng đập Cần Chông Là công trình chủ chốt của dự án thủy lợi Nam Măng Thit cũng với các công trình khác làm nhiệm vụ : Ngăn mặn, giữ ngot, tạo nguồn, tiêu úng, tiêu chua, rửa phèn, cải tạo đất cho 177.792ha đất tự nhiên, trong đó.000ha đắt canh tác. Trong đó cổng Cần Ching trực tiếp ngăn mặn, tạo nguồn cho 14040ha, tiêu ting cho 16500ha Cấp nước sinh hoại cho cho dân trong vùng. Kết hợp phát triển giao thông thủy, bộ và cải tạo môi trường sinh thái vùng. Cao tinh ngường -4.50m, kích thước cửa nxBxH = 6x(10x7.Sm), chiều rộng thông nước 60.0m, chiêu đài thân công 17.

Hình 1-8: Cống đập Ba Lai Hình 1-9: Cống Cầu Bông Hinh 1-10: Cổng Bảo Dinh Hinh 1-11: Cổng đập Cin Chong 1.6 Cổng tháo cát Để xói rửa bùn cát lắng đọng phía trước các công trình dâng và điều tiết 12 Các bộ phận chính của cống lộ thiên [2] [12] Cổng lộ thiên gồm ba phẩm: Bộ phận tiếp thượng lưu, thân cổng và bộ inh thức kết cầu và kích thưới ic bộ phận của cổng cần dựa vào tình hình cụ thể đảm bảo sao cho toàn bộ cống làm việc an toàn về ôn định trước, về phòng chống thắm, phòng xói, về sức chịu tải của các kết cấu và nền công trinh, tha man yêu cầu về đẫn, tháo nước qua cổng.