Luận văn thạc sĩ về ổn định và ứng suất biến dạng của trạm bơm chìm trên nền đất yếu

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu xây dựng công trình thủy nghiên cứu trạng thái ứng suất biến dạng và ổn định của trạm bơm chìm trên, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất

• Tác giả: Nguyễn Quốc Trọng
• Người hướng dẫn: Giáo Sư, Tiến Sĩ Phạm Ngọc Khánh
• Trường học: Đại học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Công trình
• Đề tài: Nghiên Cứu Ổn Định Và Ứng Suất Biến Dạng Của Trạm Bơm Chìm Trên Nền Đất Yếu
• Loại tài liệu: luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về trạm bơm
• 1.2. Sự phát triển của trạm bơm chìm trên thế giới và trong nước
• 1.2.1. Sự phát triển của trạm bơm chìm trên thế giới
• 1.2.2. Sự phát triển của trạm bơm chìm trong nước
• 1.3. Những vấn đề thường gặp phải khi thiết kế trạm bơm chìm
• 1.3.1. Đối với công trình thủy công
• 1.3.2. Đối với máy bơm và các thiết bị điện
• 1.4. Một số ưu, nhược điểm của các loại trạm bơm
• 1.4.1. Các trạm bơm truyền thống
• 1.4.2. Các trạm bơm chìm
• 1.5. Một số hình ảnh trạm bơm đã và đang được xây dựng
• 2. CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT - BIẾN DẠNG VÀ ỔN ĐỊNH CỦA TRẠM BƠM CHÌM TRÊN NỀN ĐẤT YẾU
• 2.1. Điều kiện làm việc của công trình trên nền đất yếu
• 2.1.1. Nền đất yếu và phân loại nền đất yếu
• 2.1.2. Đặc điểm làm việc của công trình bê tông trên nền đất yếu
• 2.1.3. Một số phương pháp xử lý công trình khi gặp nền đất yếu
• 2.2. Các phương pháp nghiên cứu trạng thái ứng suất — biến dạng và ổn định
• 2.2.1. Các phương pháp nghiên cứu
• 2.2.2. Phương pháp phần tử hữu hạn
• 2.2.3. Phân tích ứng suất - biến dạng của công trình bằng phương pháp phần tử hữu hạn
• 2.3. Giới thiệu phần mềm SAP2000
• 2.4. Phân tích ổn định của công trình bằng phương pháp phần tử hữu hạn
• 2.5. Giới thiệu phần mềm Plaxis
• 3. CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT - BIẾN DẠNG VÀ ỔN ĐỊNH CỦA TRẠM BƠM CHÌM TRÊN NỀN ĐẤT YẾU
• 3.1. Giới thiệu chung về công trình trạm bơm Đào Xá, huyện Phú Xuyên, thành phố Hà Nội
• 3.2. Mục tiêu đầu tư của dự án. Quy mô và nhiệm vụ của dự án
• 3.3. Các chiều và thông số kỹ thuật chủ yếu
• 3.4. Đặc điểm địa hình vùng dự án
• 3.5. Đặc điểm địa chất vùng dự án
• 3.6. Sử dụng phần mềm SAP2000 để tính toán trạng thái ứng suất - biến dạng của trạm bơm Đào Xá trên nền đất yếu
• 3.6.1. Tính toán trạng thái ứng suất - biến dạng theo phương dọc nhà trạm
• 3.6.2. Tính toán trạng thái ứng suất - biến dạng theo phương ngang nhà trạm. Tổng hợp kết quả tính toán
• 3.6.3. Phân tích và nhận xét kết quả tính toán
• 3.7. Sử dụng phần mềm Plaxis để tính toán ổn định của trạm bơm Đào Xá trên nền đất yếu
• 3.8. Giải quyết bài toán
• 3.9. Phân tích và nhận xét kết quả tính toán
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG BIỂU

Tóm tắt

I. Tổng quan về trạm bơm chìm

Trạm bơm chìm là một phần quan trọng trong hệ thống thủy lợi, phục vụ cho việc tưới tiêu và thoát nước. Trạm bơm chìm đã phát triển mạnh mẽ trên thế giới và tại Việt Nam, từ những thiết bị thô sơ đến các công nghệ tiên tiến hiện nay. Sự phát triển này không chỉ đáp ứng nhu cầu cấp nước mà còn góp phần vào việc cải thiện hiệu quả sản xuất nông nghiệp. Việc nghiên cứu và thiết kế trạm bơm chìm cần phải chú trọng đến các yếu tố như điều kiện địa chất, đặc biệt là trong bối cảnh nền đất yếu. Điều này dẫn đến việc cần phải áp dụng các phương pháp tính toán chính xác để đảm bảo sự ổn định và hiệu quả trong hoạt động của trạm bơm. Theo một số nghiên cứu, các trạm bơm hiện đại có thể đạt công suất lớn và hiệu suất cao, nhưng vẫn phải đối mặt với nhiều thách thức trong thiết kế và xây dựng.

1.1. Sự phát triển của trạm bơm chìm trên thế giới

Ngành công nghiệp chế tạo trạm bơm chìm đã có những bước tiến đáng kể, đặc biệt là trong việc áp dụng công nghệ mới vào sản xuất. Các hãng nổi tiếng như Flygt và ABS đã nghiên cứu và phát triển nhiều loại bơm chìm với công suất và hiệu suất cao. Sự phát triển này không chỉ dừng lại ở việc nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn chú trọng đến tính năng tự động hóa và khả năng hoạt động trong môi trường khắc nghiệt. Các trạm bơm chìm hiện nay được thiết kế để chịu được áp suất lớn và có khả năng hoạt động liên tục trong thời gian dài. Điều này đã giúp cho trạm bơm chìm trở thành lựa chọn ưu việt trong việc cung cấp nước cho nông nghiệp và các ngành công nghiệp khác.

1.2. Sự phát triển của trạm bơm chìm tại Việt Nam

Tại Việt Nam, trạm bơm chìm đã được đưa vào sử dụng từ những năm 1960 và ngày càng trở nên phổ biến trong các hệ thống thủy lợi. Các trạm bơm này không chỉ phục vụ cho tưới tiêu mà còn cho các mục đích khác như thoát nước và cung cấp nước sinh hoạt. Sự phát triển của trạm bơm chìm tại Việt Nam còn phụ thuộc vào việc áp dụng các công nghệ hiện đại và cải tiến quy trình thiết kế. Tuy nhiên, việc nghiên cứu và ứng dụng các giải pháp kỹ thuật để cải thiện hiệu suất và độ bền của trạm bơm vẫn còn nhiều hạn chế. Do đó, việc nghiên cứu về ứng suất biến dạng và ổn định của trạm bơm chìm trên nền đất yếu là rất cần thiết để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong hoạt động.

II. Phương pháp nghiên cứu trạng thái ứng suất biến dạng

Nghiên cứu trạng thái ứng suất biến dạng của trạm bơm chìm trên nền đất yếu yêu cầu áp dụng các phương pháp khoa học và kỹ thuật hiện đại. Các phương pháp này bao gồm phân tích ứng suất trong đất, mô hình hóa và sử dụng phần mềm chuyên dụng như SAP2000 và Plaxis. Việc áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn giúp mô phỏng chính xác trạng thái làm việc của công trình trong điều kiện thực tế. Đặc biệt, việc phân tích ứng suất biến dạng không chỉ giúp đánh giá khả năng chịu tải của trạm bơm chìm mà còn cung cấp thông tin quan trọng để điều chỉnh thiết kế và thi công, đảm bảo tính ổn định và an toàn cho công trình. Kết quả từ các nghiên cứu này có thể làm cơ sở cho việc cải tiến thiết kế và nâng cao hiệu quả hoạt động của các trạm bơm trong tương lai.

2.1. Điều kiện làm việc của công trình trên nền đất yếu

Điều kiện làm việc của trạm bơm chìm trên nền đất yếu là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến trạng thái ứng suất biến dạng. Nền đất yếu có thể gây ra nhiều vấn đề trong quá trình thi công và vận hành, như hiện tượng lún, nứt hoặc mất ổn định. Do đó, việc nghiên cứu đặc điểm của nền đất yếu là cần thiết để đưa ra các giải pháp xử lý phù hợp. Các phương pháp như gia cố nền đất, sử dụng cọc và các biện pháp kỹ thuật khác sẽ giúp cải thiện khả năng chịu tải và ổn định của công trình. Việc áp dụng các công nghệ mới trong xử lý nền đất yếu cũng cần được nghiên cứu và đánh giá để đảm bảo hiệu quả và an toàn cho trạm bơm chìm.

2.2. Các phương pháp nghiên cứu ứng suất biến dạng

Các phương pháp nghiên cứu ứng suất biến dạng của trạm bơm chìm bao gồm phương pháp lý thuyết và thực nghiệm. Việc sử dụng mô hình hóa và phần mềm chuyên dụng là rất quan trọng trong việc phân tích trạng thái làm việc của công trình. Phương pháp phần tử hữu hạn cho phép mô phỏng chính xác các điều kiện làm việc và xác định các thông số kỹ thuật cần thiết. Ngoài ra, việc thực hiện các thí nghiệm trên mẫu đất cũng giúp xác định các thông số cơ lý của nền đất yếu, từ đó đưa ra các giải pháp thiết kế hợp lý. Kết quả từ các nghiên cứu này sẽ cung cấp cơ sở cho việc cải tiến thiết kế và nâng cao hiệu quả hoạt động của trạm bơm chìm.

III. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng

Kết quả nghiên cứu về trạng thái ứng suất - biến dạng và ổn định của trạm bơm chìm trên nền đất yếu đã chỉ ra rằng việc áp dụng các phương pháp tính toán hiện đại có thể giúp cải thiện hiệu suất và độ bền của công trình. Các phân tích cho thấy rằng việc điều chỉnh thiết kế dựa trên các kết quả nghiên cứu sẽ giúp giảm thiểu rủi ro và tăng cường tính an toàn cho trạm bơm chìm. Hơn nữa, các kết quả này cũng có thể được áp dụng rộng rãi trong các dự án xây dựng khác, giúp nâng cao chất lượng công trình và giảm chi phí thi công. Việc ứng dụng các công nghệ mới trong thiết kế và thi công sẽ góp phần quan trọng vào sự phát triển bền vững của ngành thủy lợi và xây dựng tại Việt Nam.

3.1. Đánh giá hiệu quả thiết kế

Đánh giá hiệu quả thiết kế của trạm bơm chìm trên nền đất yếu cho thấy rằng việc áp dụng các phương pháp nghiên cứu hiện đại mang lại nhiều lợi ích. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn giúp xác định chính xác các thông số kỹ thuật, từ đó đưa ra các giải pháp thiết kế tối ưu. Điều này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất hoạt động mà còn giảm thiểu rủi ro trong quá trình thi công và vận hành. Việc đánh giá này cần được thực hiện định kỳ để đảm bảo rằng các trạm bơm luôn hoạt động hiệu quả và an toàn.

3.2. Ứng dụng trong thực tế

Các kết quả nghiên cứu về trạng thái ứng suất - biến dạng và ổn định của trạm bơm chìm có thể được áp dụng trong thực tế để cải thiện chất lượng công trình. Việc áp dụng các giải pháp kỹ thuật và công nghệ mới sẽ giúp nâng cao hiệu quả hoạt động của các trạm bơm, đồng thời đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng. Hơn nữa, các kết quả này cũng có thể làm cơ sở cho việc phát triển các tiêu chuẩn thiết kế mới, phù hợp với điều kiện địa chất và khí hậu tại Việt Nam. Điều này sẽ góp phần vào việc phát triển bền vững của ngành thủy lợi và xây dựng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển ngành thủy lợi và công nghiệp hóa, hiện đại hóa nông nghiệp tại Việt Nam, việc nghiên cứu các công trình thủy lợi trên nền đất yếu ngày càng trở nên cấp thiết. Theo báo cáo của ngành, các công trình trạm bơm chìm phục vụ tưới tiêu và thoát nước tại đồng bằng sông Hồng đang phát triển mạnh mẽ, tuy nhiên nền đất yếu với đặc tính nén lún lớn, sức chịu tải thấp gây ra nhiều thách thức trong thiết kế và thi công. Mục tiêu của luận văn là nghiên cứu trạng thái ứng suất - biến dạng và ổn định của trạm bơm chìm trên nền đất yếu theo mô hình bài toán phẳng, nhằm cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc thiết kế, xây dựng các công trình trạm bơm an toàn, hiệu quả và bền vững.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào trạm bơm Đào Xá, huyện Phú Xuyên, thành phố Hà Nội, với các phân tích ứng suất, biến dạng và ổn định công trình trên nền đất yếu đặc trưng của vùng đồng bằng sông Hồng. Nghiên cứu sử dụng các phần mềm chuyên dụng như SAP2000 và Plaxis để mô phỏng và phân tích trạng thái kết cấu. Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc nâng cao độ tin cậy, giảm thiểu rủi ro hư hỏng công trình, đồng thời góp phần phát triển ngành thủy lợi theo hướng bền vững, tiết kiệm chi phí và phù hợp với điều kiện địa chất phức tạp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết cơ học đất và lý thuyết phần tử hữu hạn. Lý thuyết cơ học đất cung cấp các khái niệm về đặc tính nền đất yếu như độ nén lún, sức kháng cắt, hệ số rỗng, và các loại đất yếu phổ biến như đất sét mềm, bùn và cát chảy. Lý thuyết phần tử hữu hạn (PTHH) là công cụ chủ đạo để phân tích trạng thái ứng suất - biến dạng và ổn định công trình, cho phép mô hình hóa chi tiết các đặc tính vật liệu không đồng nhất, điều kiện biên phức tạp và tải trọng đa dạng.

Ba mô hình phần tử hữu hạn được sử dụng gồm: mô hình tương thích (biểu diễn chính xác chuyển vị), mô hình cân bằng (biểu diễn chính xác ứng suất), và mô hình hỗn hợp (kết hợp cả hai). Luận văn ưu tiên sử dụng mô hình tương thích do tính phổ biến và hiệu quả trong phân tích kết cấu bê tông trên nền đất yếu. Các khái niệm chính bao gồm: trạng thái ứng suất - biến dạng, hệ số an toàn công trình, mô hình đất phi tuyến, và các phương pháp xử lý nền đất yếu như đệm cát, móng cọc.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ khảo sát thực tế tại trạm bơm Đào Xá, các tài liệu kỹ thuật, tiêu chuẩn thiết kế, và các báo cáo nghiên cứu trong ngành thủy lợi. Phương pháp phân tích chủ yếu là mô phỏng số dựa trên phần mềm SAP2000 để tính toán trạng thái ứng suất - biến dạng và phần mềm Plaxis để đánh giá ổn định công trình theo trạng thái giới hạn.

Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm mô hình kết cấu trạm bơm với các thông số kỹ thuật chi tiết như kích thước, vật liệu, tải trọng và điều kiện địa chất nền đất yếu. Phương pháp chọn mẫu là mô hình hóa chi tiết theo thực tế công trình, đảm bảo tính đại diện và độ chính xác cao. Timeline nghiên cứu kéo dài khoảng 12 tháng, bao gồm các giai đoạn thu thập dữ liệu, xây dựng mô hình, phân tích kết quả và tổng hợp báo cáo.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Trạng thái ứng suất - biến dạng theo phương dọc nhà trạm: Kết quả tính toán bằng SAP2000 cho thấy ứng suất lớn nhất đạt khoảng $1,02 \times 10^3$ kPa, chuyển vị dọc trục tối đa khoảng 0,088 m, cho thấy công trình chịu tải tốt nhưng có biến dạng đáng kể cần kiểm soát.

2. Trạng thái ứng suất - biến dạng theo phương ngang nhà trạm: Ứng suất tối đa khoảng $3,35 \times 10^3$ kPa, chuyển vị ngang tối đa 0,02687 m, phản ánh sự phân bố ứng suất không đồng đều do ảnh hưởng của nền đất yếu và tải trọng ngang.

3. Ổn định công trình theo mô hình Plaxis: Hệ số an toàn tổng thể của trạm bơm sau thi công đạt khoảng 1,653, vượt mức yêu cầu tiêu chuẩn, chứng tỏ công trình có độ ổn định cao trên nền đất yếu. Chuyển vị thẳng đứng tối đa của bản đáy nhà trạm là 0,0463 m, nằm trong giới hạn cho phép.

4. Ảnh hưởng của điều kiện địa chất: Đặc điểm nền đất yếu với độ nén lún lớn và sức kháng cắt thấp làm tăng biến dạng công trình, đòi hỏi các biện pháp xử lý nền phù hợp để đảm bảo an toàn và bền vững.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của các biến dạng và ứng suất lớn là do đặc tính nền đất yếu, tải trọng công trình và thiết kế móng chưa tối ưu. So sánh với các nghiên cứu trong ngành, kết quả phù hợp với các công trình tương tự tại đồng bằng sông Hồng, nơi nền đất có đặc điểm tương đồng. Việc sử dụng phần mềm SAP2000 và Plaxis cho phép mô phỏng chính xác trạng thái làm việc của công trình, hỗ trợ đánh giá hiệu quả các biện pháp xử lý nền.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ ứng suất theo các phương, đồ thị chuyển vị theo thời gian và bảng tổng hợp hệ số an toàn, giúp trực quan hóa mức độ an toàn và biến dạng của công trình. Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao hiểu biết về ảnh hưởng của nền đất yếu đến trạm bơm chìm, từ đó đề xuất các giải pháp thiết kế và thi công phù hợp.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường xử lý nền đất yếu: Áp dụng biện pháp đệm cát hoặc móng cọc để cải thiện khả năng chịu tải và giảm biến dạng, nhằm nâng cao hệ số an toàn công trình trong vòng 6-12 tháng, do các đơn vị thi công và tư vấn thiết kế thực hiện.

2. Tối ưu thiết kế móng và kết cấu: Sử dụng mô hình phần tử hữu hạn để điều chỉnh kích thước móng, chiều sâu chôn móng phù hợp với đặc điểm nền đất, giảm thiểu lún lệch và ứng suất cục bộ, thực hiện trong giai đoạn thiết kế dự án.

3. Nâng cao chất lượng vật liệu và thi công: Lựa chọn vật liệu nhẹ, bền vững và quy trình thi công nghiêm ngặt để đảm bảo độ bền kết cấu, giảm chi phí bảo trì, do nhà thầu và chủ đầu tư phối hợp thực hiện.

4. Đào tạo và nâng cao trình độ nhân lực: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về vận hành, bảo dưỡng máy bơm chìm và công trình trên nền đất yếu cho cán bộ kỹ thuật và công nhân, nhằm nâng cao hiệu quả khai thác và kéo dài tuổi thọ công trình.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế công trình thủy lợi: Nắm bắt phương pháp phân tích ứng suất - biến dạng và ổn định công trình trên nền đất yếu, áp dụng vào thiết kế trạm bơm chìm phù hợp với điều kiện địa chất thực tế.

2. Nhà quản lý dự án và chủ đầu tư: Hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền và ổn định công trình, từ đó đưa ra quyết định đầu tư, lựa chọn biện pháp xử lý nền và giám sát thi công hiệu quả.

3. Chuyên gia địa kỹ thuật: Sử dụng kết quả nghiên cứu để đánh giá đặc tính nền đất yếu, đề xuất các giải pháp cải tạo nền phù hợp, đồng thời áp dụng phần mềm Plaxis trong phân tích ổn định công trình.

4. Sinh viên và nghiên cứu sinh ngành xây dựng, thủy lợi: Học tập phương pháp nghiên cứu, mô hình hóa và phân tích kết cấu công trình trên nền đất yếu, nâng cao kiến thức chuyên môn và kỹ năng thực hành.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao phải nghiên cứu trạng thái ứng suất - biến dạng của trạm bơm trên nền đất yếu?
   Nghiên cứu giúp đánh giá chính xác khả năng chịu tải và biến dạng của công trình, từ đó đảm bảo an toàn, bền vững và hiệu quả khai thác trong điều kiện nền đất yếu đặc trưng.

2. Phương pháp phần tử hữu hạn có ưu điểm gì trong phân tích công trình?
   Phương pháp này cho phép mô hình hóa chi tiết, xử lý các điều kiện biên phức tạp và vật liệu không đồng nhất, giúp tính toán chính xác ứng suất, biến dạng và ổn định công trình.

3. Phần mềm SAP2000 và Plaxis được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu?
   SAP2000 dùng để phân tích trạng thái ứng suất - biến dạng kết cấu, trong khi Plaxis đánh giá ổn định công trình và hệ số an toàn trên nền đất yếu theo trạng thái giới hạn.

4. Các biện pháp xử lý nền đất yếu phổ biến là gì?
   Bao gồm đệm cát, đầm chặt lớp mặt, móng cọc bê tông cốt thép, và thay đổi chiều sâu hoặc kích thước móng nhằm cải thiện khả năng chịu tải và giảm biến dạng.

5. Làm thế nào để nâng cao hiệu quả vận hành trạm bơm chìm?
   Đào tạo nhân lực có trình độ, bảo dưỡng định kỳ, sử dụng thiết bị điều khiển hiện đại và áp dụng các giải pháp kỹ thuật phù hợp với đặc điểm công trình và nền đất.

Kết luận

• Nghiên cứu đã xác định được trạng thái ứng suất - biến dạng và hệ số an toàn của trạm bơm chìm trên nền đất yếu, với ứng suất tối đa khoảng $3,35 \times 10^3$ kPa và hệ số an toàn đạt 1,653.
• Phương pháp phần tử hữu hạn kết hợp phần mềm SAP2000 và Plaxis là công cụ hiệu quả trong phân tích kết cấu và ổn định công trình trên nền đất yếu.
• Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc thiết kế, thi công và vận hành các trạm bơm chìm tại vùng đồng bằng sông Hồng và các khu vực có nền đất yếu tương tự.
• Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và đào tạo nhân lực nhằm nâng cao độ bền, ổn định và hiệu quả khai thác công trình.
• Các bước tiếp theo bao gồm mở rộng nghiên cứu với mô hình 3D, áp dụng thực tế tại các công trình khác và phát triển các phương pháp xử lý nền đất yếu tiên tiến hơn.

Hành động khuyến nghị: Các đơn vị thiết kế, thi công và quản lý công trình thủy lợi nên áp dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao chất lượng và độ bền của trạm bơm chìm trên nền đất yếu, đồng thời đầu tư đào tạo nhân lực chuyên môn cao.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I L: UNG DỤNG NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN TRẠNG THAL ỨNG SUÁT - BIEN DẠNG VÀ ON ĐỊNH CUA TRAM BOM CHÌM TREN NÊN DAT YEU 44 3. Giới hiệu chung về công trình trạm bom Đào Xá, huyện Phú Xuyên, thành phí Hà Nội 44 3. Mục tiêu đầu tư của dự án. Quy mô và nhiệm vụ cia dự án 44 3.

Các chiêu va thông số kỹ thuật chủ yếu.4, Đặc điểm dia hình ving dự én 46 3. Đặc điểm địa chit vũng dự án 4i 32. Sử dụng phần mém SAP3000 để tinh toán trạng thi ứng suất ~ biển dạng của trạm bơm Đào Xã trên nén đất yếu 49 3.1, Tinh toán trang thái ứng suất - bién dạng theo phương dọc nhà tram 49 3⁄22. Tinh toán trạng thi ứng su biến dang theo phương ngang nhà trạm.

Tổng hợp kết quả tính toán 63 3.4, Phân tích va nhận xét kết quả tính toán. Sử dụng phần mềm Plaxis để tinh toán én định của trạm bơm Đào Xã trên nền đấuyêu 6 3. Giải quyết bài toán 6s 3. Phân tích và nhận xét kết quả tính toán 76 KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ 1.Kiến nghị n TÀI LIEU THAM KHAO DANH MỤC HÌNH Vị Hình 1.1; Sơ đồ bổ trí hệ thông các công trình tram bom, Hình 1.2: Máy bơm chìm kiểu giếng sâu nhiều tng cánh.3: Máy bơm ly tim chim true đứng Hình L4: Máy bơm hỗn lưu (dòng chéo) chim trục đứng Hình 1.5: Máy bom hướng trục chìm trục đứng Hình 1.6: Hình anh tram bom Hán Quảng.7: Máy được lắp 43¢ tại trạm bơm Hán Quảng Hình 1.8: Hình ảnh trạm bơm Tân Chỉ 2 Hình 1.9: Máy được lắp đặt tại trạm Tân Chỉ 2 Hình 1.10: Hình ảnh trạm bơm chim Halle ~ Đức Hình 1.1: Hình ảnh lắp đặt máy bơm của trạm bơm chìm Halle ~ Đức Hình 1.12: Hình ảnh tram bom Phụng Châu ~ Chương Mỹ.13: Hình ảnh khoang đặt máy bom chìm của trạm bơm Phụng Châu Hình 1.14: Hình ảnh phối cảnh trạm bơm Hạ Dục ~ Chương Mỹ: Hình 1.15: Bản vẽ cắt đọc thiết kế trạm bơm Hạ Dục - Chương Mỹ.1 Hình thức móng công tình trên nén đắt Hình 2.2: Sơ đồ mắt dn định công trình bê tông chịu ti trong phúc tp.3: Phương pháp xử lý yong Hình 2.4: Phương pháp xử lý về nề Hình 2.5: Phương pháp xử lý v8 nền bằng móng cọc Hình 2.12: Sơ đồ giải bài toán kết cầu theo phương pháp PTHH [14] Hình 2.13: Sơ đồ các bước giả bài oán kết edu bằng phần mềm SAP 2000 [7] Hình 2.14: Quan hệ ©MSft ~ chuyển vị Hình 2.15: Ba cách kiểm tra cơ chế phá hoạ theo phin mễm Plaxis Hình 2.16: Biểu th hinh học về (ø, ) thí nghiệm và (gm, cm) huy động Hình 3.1: Bản vẽ thiết kế cắt dọc nhà trạm.

Hình 32: Mặt cit ti toán (THỊ) 49 Hình 3.3: Sơ đỗ tính toán ứng suit biển dang so Hình 34: Chuyển vị của nhà trạm THỊ, UI = 1,48em, U3=-74 s0 Hình 35: Biểu đồ ứng suất $11=0,76.6: Biểu đồ ứng suất S Hình 37: Biểu đồ ứng suấtS Hình 3.9: Biểu đồ ứng suất Smin= Hình 3.10: Biểu đổ ứngsuất SVMEI,16.11: Mat eft tính toán (TH2) Hình 3.12: Chuyển vị của nhà trạm TH2, U Hình 3.13: Biểu đồ ứng suất $11=-1,00.14: Biểu đồ ứng suắt $22 =I,35.15: Biểu đồ ứng suit $12 =0,33.16: Biểu đồ ứng suất Smax =0.17: Biểu đỗ ứng suất Smin =-1,50.18: Biểu đổ ứngs Hình 3.19: Bản ve thiết kế Hình 3.20: Mặt cắt Hình 3.21: Sơ đỗ tính toán ứng suất - biến dang, Hình 322: Chuyển vị của nhà tram THI,UI = 0,06m, U: Hình 23: Biểu đồ ứng suất $11=0,78,103 Tim2 Hình 3⁄28: Biểu đổ ứng suất S22 =1,67.25: Biểu đồ ứng suất S12 =1,87.26: Biểu dé ứng suất Smax=2,58.27: Biểu dé ứng si Hình 3.28: Biểu đồ ứng suất SVM=4,25.29: Mặt cắt tính toán (TH2) Hình 3.30: Sơ đồ tinh toán ứng suất biển dang Hình 3.31 “Chuyển vị của nhà tram TH2, U1 = 0,001em, U3= 88cm 60 Hình 3.32: Biểu đồ ứng s S11=1,02,103 Tím2 61 Hình 3.33: Biểu dé ứng suất $22=2,01.34: "Biểu đồ ứng suất S12=2,84.35 Biểu đồ ứng suất Smax=3,35.36: Biểu đồ ứng uất Sin 42.37, Biểu đồ ứng suất SVM=6,45.38: Sơ đồ tính toán bằng phần mém Plaxis V8.39: Chia lưới chia phần tử 67 Hình 3.40: Khai báo mực nước ngim 6 Hình 3.41 Tinh toán hệ s an toàn cho công trình 68 Hình 3.42: Hệ số an toàn của Trạm bơm sau khi thi công xong 68 Hình 3.43 Hình dang của cung trượt với hệ số an toàn.44 Chuyển vị của nhà trạm theo phương ngang Ux max = 0,02687( m) 69 Hình 3.45: Chuyển vị của nha trạm theo phương đứng Uy max = 0,07835 ( m) 70 Hình 3.46: Chuyển vị thẳng đứng của ban đáy nhà trạm Uy max = 0,0463 (rm). Chuyển vì ngang trồng chin đắt của nhà tram Ux max = 0.48 Sơ đồ tính toán bằng phan mềm Plaxis V8.49: Cia lưới chia phần từ Hình 3.50: Khai báo mục nước Hình 3.51 “Tính toán hệ số an toàn cho công trình Hình 3.52 Hệ số an toàn của tram bom khi làm việc với MNTK, 653, Hình 3.53 Hình dạng của cung trượt với hệ số an toàn K= 1,653 Hình 3.54: “Chuyển vị của nhà trạm theo phương ngang Ux max = 0,017 ( m) Hình 3.55 Chuyên vị của nhà trạm theo phương đứng Uy me „04714 (m) Hình 3.56: Chuyển vị thẳng đúng của bản đấy nhà trạm Uy max = 0018 (m).57 Chuyển vị ngang tường chin đắt của nhà ram Ux max = 0,011 m T6 DANH MỤC BANG BIEU Bảng 2.1: Một số chi tiêu phân loại nén dt mềm yếu Bang 3.1; Bang phân bổ diện tích theo cao độ huyện Phú Xuyên, 46 Bảng 32: Tri trung bình các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất (17 chỉtiêu) 48 Bảng 3.3: Bảng tổng hợp kết quả các gi trị ứng suất 63 ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài “Trong định hướng phát triển ngành thuỷ lợi đến năm 2020 đã nêu rõ "Phát triển thuỷ lợi tưới tiêu, cắp nước phục vụ chuyển dịch cơ cấu kinh tế, thực hiện sông nghiệp hóa. hiện đại hóa nông nghiệp- nông thôn và phát tiễn các ngành kinh tế xa hội.

Vì vậy cùng với sự phát triển của nhân lại, công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa nền nông nghiệp của nước ta ngày cảng được quan tâm và phát triển. Các loại công tình thủy lợi đã được xây dựng ngày càng nhiều với mức độ từ giản đơn đến phức tạp Nay nay để xây dựng được những công tình thuỷ lợi có quy mô lớn chúng ta cẩn nghiên cứu đầy đủ các yêu tổ ảnh hướng đến sự bền vững và on định của công trình để có những cơ sở lý luận vững chắc, tir đồ giáp cho con người thiết ké xây dựng được những công tr an toàn, hiệu quả Ngoài ra song song với mục tiêu dim bdo an toàn và hiệu quả tì vấn để thẳm mỹ của công tình thủy lợi cũng ngày cảng được quan tâm nhiều hơn đặc biệt là các công trình đầu mỗi như hỗ đập, thủy điện, trạm bơm, cầu cống,. Ở vùng đồng bằng sông Hồng thì công nh đầu mỗi tram bơm tưới, tiêu ngày càng phát tiển mạnh, nhiều công trình được xây dựng với quy mô lớn và vấn đề thâm mỹ của công. trình dang dẫn được quan tâm, chính vì vậy mà các công tình như trạm bơm chim đã ra đời 1y nhiên việc nghiề cứu về tram bơm chim còn khá ít din dén gặp nhiều khó khăn khi thiết kế, xây dựng công trình.

ĐỀ tà: “Aghiên cửu trang thái ứng suất = biển dang và Ân định của trạm ‘bom chìm trên nền đất yéu theo mô hình bài toán phẳng” có ý nghĩa khoa học và thực tiễn trong chiến lược phát triển ngành thủy lợi và thie diy quá tình công nghiệp hóa, hiện đại hóa nén nông nghiệp nước nhà. Mục đích của dé tài Nghiên cứu về trạng thái ứng suất ~ biển dạng và én định của trạm bơm chim trên nên đất yếu 3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu Tiếp cận thông qua các tổ chức, cá nhân khoa học hay các phương ti thông tin đại chúng để nắm được tổng quan về tram bơm chim và các phương pháp tinh toán. Từ đồ nhận thấy nhũng tu điểm của trạm bơm chim và những hạn chế trong việc tìm phương pháp tính toán, các phương pháp tính hiện nay còn tương đối don giản.

Các bộ phận thiết kế thường thiên lớn nên gây King phí về. mặt kinh tế. Vì vây với đề ti “Nguyên cứu rạng thái ứng suất biển dạng và én định của trạm bơm chim trên nén đất yếu theo mô hình bài toán phẳng” tác giả sẽ giải quyết được các nhược điểm vừa nêu trên “Thu thập, phân tích đánh giá ác tả liệ liên quan, các quy phạm hướng dẫn tính toán từ đó đưa ra phương pháp nghiên cứu tính toán trang thấi ứng suất - biển dạng và ôn định của tram bơm chim. Phuong pháp nghiên cửu lý thuyết kết hợp với đúc rút kinh nghiệm thực tế, dựa tên chỉ dẫn tính toán của các quy tình quy phạm, sử dụng mô hình toán và các phan mềm ứng dụng.

4, KẾt quả dự kiến đạt được Nắm vững phương pháp tinh toán ứng suất - biến dạng và én định của trạm. bơm trên nền đất yếu bằng phương pháp phin tử hữu hạn Đưa ra kết quả nghiên cứu về trạng thấi ứng suất - biển dạng và bn định của trạm bơm chìm trên nên đắt yéu. CHƯƠNGL TONG QUAN 1. Tổng quan về trạm bơm Ngay từ thời cổ ưa, do điều kiện sin xuất và đi sống đôi hồi, cơn người đã Điết dùng những công cụ thổ sơ như cong quay, xe đạp nước wv.

để đưa nước len các thửa ruộng có độ cao chênh lệch. Những công cụ vân chuyển chit ong dưới áp suất khí quyển. Sau đó người ta đã biết dùng những pitông đơn giản như ống thụt im bằng tre gỗ để chuyển nước dưới áp suất dư .Các máy bơm thô sơ hoạt động dưới tác động của sức người và sức kéo của động vật do vậy năng lực. bơm không co, hiệu suất hấp Vio thé ky I.

I trước công nguyên, người Hy lap đã sing chế ra pitting bằng gỗ. Tới thé ky XV, nhủ bác học ngườiÝ là D. Franxi di đưa ra những khái niệm về bơm l tâm, Sang thé ky XVI li xuất hiện loại máy bơm rô to mới. Cho đến thể kỷ XVII, một nhà vật lý người Pháp áp dụng những nghiên cứ của D.

Franxi chế go ra được một my bơm i tim đầu iên. Tuy nhiên do chưa có những động cơ có ving quay lớn kéo máy bơm, nên năng lực bơm nhỏ, do vậy loại bơm lỉ tâm vẫn chưa được phát n uu thé trong các loại bơm.