Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu ứng suất và biến dạng của đập bê tông trọng lực dưới tải trọng động đất

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu xây dựng công trình thủy nghiên cứu trạng thái ứng suất và biến dạng của đập bê tông trọng lực dưới, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên

• Tác giả: Vũ Thị Thương
• Người hướng dẫn: PGS.TS Vũ Thành Hải
• Trường học: Đại học Thủy lợi
• Chuyên ngành: Công trình
• Đề tài: Nghiên cứu trạng thái ứng suất và biến dạng của đập bê tông trọng lực dưới tác động của tải trọng động đất theo mô hình bài toán không gian
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC VÀ ĐỘNG ĐẤT
• 1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC
• 1.1.1. Tình hình xây dựng đập bê tông trọng lực trên thế giới
• 1.1.2. Tình hình xây dựng đập bê tông trọng lực ở Việt Nam
• 1.1.3. Các vấn đề chung khi thiết kế đập BTTL và BTCT
• 1.1.4. Bố trí đập bê tông trọng lực trong cụm công trình đầu mối
• 1.1.5. Các phương pháp tính toán thiết kế
• 1.1.5.1. Cơ sở thiết kế mặt cắt
• 1.1.5.2. Tính toán độ bền và ổn định đập bê tông trọng lực
• 1.2. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG ĐẤT
• 1.2.1. Giới thiệu chung về động đất
• 1.2.2. Ảnh hưởng của động đất đến sự làm việc của đập
• 1.2.3. Động đất ở Việt Nam
• 1.2.4. Lý luận chung về các phương pháp tính toán động đất. Lựa chọn phương pháp tính toán tải trọng động đất
• 1.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT - BIẾN DẠNG
• 2.1. Cơ sở trường hợp tính toán. Các phương pháp tính
• 2.2. Nhận xét các phương pháp tính toán ứng suất biến dạng
• 2.2.1. Tính theo sức bền vật liệu
• 2.2.2. Tính theo lý thuyết đàn hồi
• 2.2.3. Tính theo các phương pháp khác
• 2.2.4. Tính theo phương pháp phần tử hữu hạn
• 2.3. Phương pháp phần tử hữu hạn
• 2.3.1. Cơ sở của phương pháp
• 2.3.2. Nội dung của phương pháp
• 2.4. Tính toán kết cấu với mô hình tương thích
• 3. CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT BIẾN DẠNG ĐẬP TRỌNG LỰC ĐỒNG MÍT THEO BÀI TOÁN PHẲNG VÀ BÀI TOÁN KHÔNG GIAN BẰNG PHẦN MỀM SAP2000
• 3.1. Tổng quan về hồ chứa nước Đồng Mít. Vị trí địa lý
• 3.2. Nhiệm vụ của dự án
• 3.3. Các thông số chính
• 3.4. Các chỉ tiêu tính toán của đập và nằm
• 3.5. Trường hợp tính toán. Tính toán kết cấu đập theo mô hình phẳng
• 3.5.1. Mặt cắt tính toán
• 3.5.2. Các lực tác dụng lên mặt cắt đập
• 3.5.3. Lựa chọn phần mềm tính toán
• 3.5.4. Mô hình hóa đập
• 3.5.5. Kết quả tính toán. Tính toán ứng suất biến dạng của đập chịu tác dụng của tải trọng động đất theo mô hình bài toán phẳng
• 3.5.6. Phương pháp tính toán ứng suất biến dạng của đập chịu tải trọng động đất. Kết quả tính toán
• 3.6. Tính toán kết cấu đập theo mô hình không gian
• 3.6.1. Mô hình tính toán
• 3.6.2. Kết quả tính toán
• 3.7. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về đập bê tông trọng lực và động đất

Đập bê tông trọng lực là một trong những công trình thủy lợi quan trọng, đóng vai trò chủ chốt trong việc điều tiết nguồn nước. Đặc điểm nổi bật của loại đập này là khối lượng bê tông lớn, giúp duy trì ổn định nhờ trọng lực. Tuy nhiên, trong quá trình thiết kế và thi công, cần phải xem xét đến các yếu tố tác động từ môi trường, đặc biệt là tác động động đất. Động đất có thể gây ra những ứng suất và biến dạng đáng kể, làm ảnh hưởng đến an toàn của công trình. Theo thống kê, đập bê tông trọng lực chiếm khoảng 12% tổng số đập trên thế giới, và con số này ở các đập cao hơn 100m là 38%. Việc tính toán ứng suất và biến dạng của đập dưới tác động động đất là rất cần thiết để đảm bảo độ bền và an toàn cho công trình.

1.1. Tình hình xây dựng đập bê tông trọng lực trên thế giới

Trên toàn cầu, đập bê tông trọng lực đã được xây dựng ở nhiều quốc gia, với sự phát triển mạnh mẽ từ những năm 1960. Các quốc gia như Trung Quốc, Mỹ và Ấn Độ là những nước dẫn đầu trong việc xây dựng đập. Đặc biệt, Trung Quốc hiện đang sở hữu khoảng 22,000 đập, chiếm 48% tổng số đập trên thế giới. Đập bê tông trọng lực không chỉ có khả năng chịu lực tốt mà còn có độ bền cao, giúp giảm thiểu rủi ro trong quá trình hoạt động. Tuy nhiên, việc thiết kế và thi công đập cần phải tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt để đảm bảo an toàn trước các tác động của thiên nhiên, đặc biệt là động đất.

1.2. Tình hình xây dựng đập bê tông trọng lực tại Việt Nam

Việt Nam cũng đã có những bước tiến đáng kể trong việc xây dựng đập bê tông trọng lực. Từ những năm 1975 đến nay, nhiều công trình lớn đã được hoàn thành, đáp ứng nhu cầu cấp nước và thủy điện. Các đập như Thủy điện Sơn La, Thủy điện Hòa Bình đều là những công trình tiêu biểu, với quy mô lớn và công nghệ hiện đại. Tuy nhiên, việc tính toán ứng suất và biến dạng của các đập này dưới tác động của động đất vẫn còn nhiều thách thức, đòi hỏi nghiên cứu chuyên sâu hơn để đảm bảo an toàn cho người dân và tài sản.

II. Cơ sở lý thuyết và phương pháp phân tích ứng suất biến dạng

Nghiên cứu ứng suất và biến dạng của đập bê tông trọng lực dưới tác động động đất được thực hiện thông qua các phương pháp phân tích hiện đại. Các phương pháp này bao gồm phương pháp phần tử hữu hạn và các mô hình tính toán không gian. Phương pháp phần tử hữu hạn cho phép mô phỏng chính xác trạng thái làm việc của đập trong điều kiện động đất. Theo đó, các yếu tố như trọng lực, áp lực nước, và áp lực thấm được đưa vào tính toán để đánh giá ứng suất và biến dạng của đập. Việc áp dụng mô hình không gian giúp phản ánh đúng hơn tình trạng làm việc của công trình, từ đó đưa ra các giải pháp thiết kế hợp lý nhằm nâng cao độ an toàn cho đập.

2.1. Các phương pháp tính toán ứng suất biến dạng

Trong nghiên cứu này, tác giả đã sử dụng nhiều phương pháp tính toán khác nhau để phân tích ứng suất và biến dạng của đập. Phương pháp phân tích ứng suất theo lý thuyết đàn hồi được áp dụng để tính toán ứng suất trong các điều kiện khác nhau. Bên cạnh đó, phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) được sử dụng để mô phỏng chính xác trạng thái ứng suất và biến dạng của đập dưới tác động của tải trọng động đất. Kết quả tính toán cho thấy rằng việc tính toán theo mô hình không gian cho phép đánh giá chính xác hơn về ứng suất và biến dạng của đập so với các phương pháp truyền thống trước đây.

2.2. Đánh giá kết quả và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng ứng suất và biến dạng của đập bê tông trọng lực dưới tác động động đất có sự thay đổi đáng kể. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc áp dụng các phương pháp tính toán hiện đại trong thiết kế và kiểm tra an toàn cho các công trình thủy lợi. Các kết quả này không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn có giá trị thực tiễn cao, giúp các kỹ sư và nhà thiết kế đưa ra các giải pháp tối ưu nhằm giảm thiểu rủi ro cho đập trong điều kiện động đất. Việc phân tích và đánh giá chính xác ứng suất và biến dạng sẽ góp phần nâng cao hiệu quả và an toàn cho các công trình thủy lợi tại Việt Nam.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Đập bê tông trọng lực là một trong những công trình thủy lợi quan trọng, đóng vai trò thiết yếu trong việc điều tiết nguồn nước, phục vụ sản xuất và sinh hoạt. Theo thống kê của Hội đập cao thế giới (ICOLD, 1986), đập bê tông trọng lực chiếm khoảng 12% tổng số đập trên thế giới, nhưng lại chiếm ưu thế trong các đập có chiều cao lớn hơn 100m với tỷ lệ lên đến 38%. Ở Việt Nam, tính đến năm 2013, có khoảng 460 đập lớn, trong đó đập bê tông trọng lực ngày càng phổ biến với quy mô và hình thức đa dạng, góp phần quan trọng trong phát triển thủy lợi và thủy điện.

Tuy nhiên, đập bê tông trọng lực chịu tác động phức tạp của nhiều loại tải trọng, đặc biệt là tải trọng động đất, gây ra những biến dạng và ứng suất phức tạp trong thân đập. Động đất không chỉ làm tăng áp lực lên kết cấu mà còn ảnh hưởng đến độ bền và an toàn của đập. Do đó, việc nghiên cứu trạng thái ứng suất và biến dạng của đập dưới tác dụng của tải trọng động đất là rất cần thiết để đảm bảo an toàn và hiệu quả khai thác công trình.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là phân tích trạng thái ứng suất và biến dạng của đập bê tông trọng lực dưới tác dụng của tải trọng động đất theo mô hình bài toán không gian, nhằm phản ánh chính xác hơn trạng thái làm việc thực tế của công trình. Nghiên cứu áp dụng cho các đập bê tông trọng lực tại Việt Nam trong giai đoạn từ năm 2000 đến 2013, với trọng tâm là các đập có chiều cao từ 70m trở lên. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao, góp phần nâng cao độ an toàn và hiệu quả thiết kế, thi công đập bê tông trọng lực trong điều kiện địa chất và động đất phức tạp tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu sau:

• Lý thuyết đàn hồi: Xem thân đập là môi trường liên tục, đồng nhất, đẳng hướng, ứng suất và biến dạng tuân theo định luật Hooke trong phạm vi đàn hồi. Lý thuyết này cho phép tính toán ứng suất tập trung, ứng suất nhiệt và biến dạng trong đập bê tông trọng lực.

• Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Đây là phương pháp chủ đạo được sử dụng để phân tích trạng thái ứng suất và biến dạng của đập. Phương pháp này cho phép mô hình hóa chi tiết kết cấu đập và nền móng, xét đến các điều kiện biên phức tạp, tính dị hướng của nền, ảnh hưởng của các lớp xen kẹp và đứt gãy địa chất. FEM giúp giải bài toán không gian, phản ánh chính xác trạng thái làm việc thực tế của đập.

• Mô hình bài toán không gian: Khác với bài toán phẳng truyền thống, mô hình không gian xem xét đập và nền móng làm việc đồng thời trong không gian ba chiều, từ đó mô phỏng chính xác hơn sự phân bố ứng suất và biến dạng trong toàn bộ kết cấu.

• Lý thuyết tải trọng động đất: Sử dụng phương pháp phổ phản ứng để xác định lực động đất tác động lên đập, dựa trên các đường cong phổ gia tốc thiết kế. Phương pháp này đảm bảo tính an toàn cao và được áp dụng rộng rãi trong thiết kế kháng chấn.

Các khái niệm chính bao gồm: ứng suất chính, biến dạng, hệ số an toàn chống trượt và chống lật, tải trọng động đất, mô hình phần tử hữu hạn, bài toán phẳng và bài toán không gian.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu nghiên cứu được thu thập từ các tài liệu trong và ngoài nước liên quan đến đập bê tông trọng lực, động đất và phương pháp tính toán ứng suất biến dạng. Dữ liệu thực tế về các đập bê tông trọng lực tại Việt Nam, đặc biệt là các công trình đang xây dựng và vận hành trong giai đoạn 2000-2013, được sử dụng để làm cơ sở phân tích.

Phương pháp phân tích chính là mô phỏng bằng phần mềm SAP2000, sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để tính toán trạng thái ứng suất và biến dạng của đập dưới tác dụng của các tải trọng: trọng lượng bản thân, áp lực nước, áp lực thấm, áp lực bùn cát, và đặc biệt là tải trọng động đất theo mô hình bài toán không gian.

Quy trình nghiên cứu gồm các bước: thu thập và tổng hợp tài liệu, lựa chọn mô hình và phương pháp tính toán phù hợp, xây dựng mô hình phần tử hữu hạn chi tiết của đập và nền móng, tiến hành tính toán ứng suất và biến dạng theo các tổ hợp tải trọng, so sánh kết quả giữa mô hình bài toán phẳng và không gian, phân tích và đánh giá kết quả.

Cỡ mẫu mô hình tính toán bao gồm toàn bộ kết cấu đập và phần nền móng lân cận, với lưới phần tử được chia nhỏ tại các vùng có ứng suất biến dạng lớn để đảm bảo độ chính xác. Phương pháp chọn mẫu là mô hình hóa toàn bộ kết cấu thực tế, không sử dụng mẫu rút gọn. Timeline nghiên cứu kéo dài khoảng 12 tháng, từ thu thập dữ liệu đến hoàn thiện báo cáo kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ứng suất và biến dạng theo mô hình không gian cao hơn mô hình phẳng: Kết quả tính toán cho thấy ứng suất chính và biến dạng lớn nhất trong đập theo mô hình bài toán không gian cao hơn khoảng 15-20% so với mô hình phẳng. Điều này phản ánh sự làm việc đồng thời của đập và nền móng trong không gian ba chiều, giúp mô hình không gian phản ánh chính xác hơn trạng thái thực tế.

2. Ảnh hưởng của tải trọng động đất rõ rệt: Dưới tác dụng của tải trọng động đất, ứng suất kéo tại mép thượng lưu đập tăng lên đến 25%, trong khi ứng suất nén tại mép hạ lưu tăng khoảng 18%. Biến dạng ngang của đập cũng tăng khoảng 12% so với trạng thái không có động đất, cho thấy động đất là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến an toàn kết cấu.

3. Phân vùng vật liệu hợp lý giúp tiết kiệm chi phí: Phân tích ứng suất biến dạng cho phép xác định các vùng chịu tải trọng cao và thấp trong thân đập, từ đó đề xuất phân vùng vật liệu bê tông với cường độ khác nhau. Việc này giúp giảm khoảng 10-15% khối lượng bê tông cường độ cao, tiết kiệm chi phí xây dựng mà vẫn đảm bảo an toàn.

4. Hệ số an toàn chống trượt và chống lật đạt yêu cầu: Tính toán hệ số an toàn chống trượt đạt khoảng 1,5 và chống lật đạt 2,0 trong các tổ hợp tải trọng có động đất, đảm bảo độ ổn định của đập theo quy chuẩn hiện hành.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của việc mô hình không gian cho kết quả ứng suất và biến dạng cao hơn là do mô hình này xét đến sự tương tác phức tạp giữa đập và nền móng trong không gian ba chiều, trong khi mô hình phẳng chỉ khảo sát một mặt cắt đơn vị, bỏ qua các hiệu ứng không gian. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu gần đây trong lĩnh vực kết cấu đập bê tông trọng lực.

Ảnh hưởng của tải trọng động đất làm tăng đáng kể ứng suất kéo và biến dạng ngang, điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc đưa tải trọng động đất vào trong thiết kế và phân tích đập. So sánh với các nghiên cứu quốc tế cho thấy kết quả tương đồng, khẳng định tính chính xác và thực tiễn của phương pháp phổ phản ứng được áp dụng.

Việc phân vùng vật liệu dựa trên kết quả ứng suất biến dạng giúp tối ưu hóa thiết kế, tránh lãng phí vật liệu và giảm chi phí xây dựng. Đây là một đóng góp quan trọng của luận văn, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế trong xây dựng đập bê tông trọng lực.

Các hệ số an toàn đạt được đều vượt mức quy định tối thiểu, chứng tỏ phương pháp tính toán và mô hình hóa đã đảm bảo độ tin cậy cao cho kết cấu đập trong điều kiện tải trọng phức tạp, đặc biệt là tải trọng động đất.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ so sánh ứng suất và biến dạng giữa mô hình phẳng và không gian, bảng tổng hợp hệ số an toàn theo các tổ hợp tải trọng, giúp minh họa rõ ràng và trực quan các kết quả nghiên cứu.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng mô hình bài toán không gian trong thiết kế đập bê tông trọng lực: Các cơ quan thiết kế và thi công nên sử dụng mô hình không gian để phân tích ứng suất và biến dạng nhằm nâng cao độ chính xác và an toàn công trình. Thời gian áp dụng: ngay lập tức; Chủ thể thực hiện: các đơn vị tư vấn thiết kế và quản lý dự án.

2. Tích hợp tải trọng động đất trong mọi giai đoạn thiết kế và đánh giá an toàn đập: Cần đưa tải trọng động đất vào các tổ hợp tải trọng tính toán để đảm bảo đập chịu được các tác động động lực học trong thực tế. Thời gian: trong vòng 1 năm; Chủ thể: các viện nghiên cứu, trường đại học và đơn vị thiết kế.

3. Phân vùng vật liệu bê tông dựa trên kết quả phân tích ứng suất biến dạng: Đề xuất sử dụng bê tông có cường độ khác nhau cho các vùng chịu tải trọng khác nhau trong thân đập nhằm tiết kiệm vật liệu và chi phí xây dựng. Thời gian: áp dụng trong các dự án xây dựng mới; Chủ thể: nhà thầu thi công và tư vấn thiết kế.

4. Nâng cao năng lực ứng dụng phần mềm phân tích kết cấu hiện đại: Đào tạo và nâng cao kỹ năng sử dụng phần mềm phần tử hữu hạn như SAP2000 cho các kỹ sư thiết kế và quản lý dự án để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong phân tích kết cấu đập. Thời gian: liên tục; Chủ thể: các trường đại học, trung tâm đào tạo và doanh nghiệp xây dựng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế công trình thủy lợi và thủy điện: Luận văn cung cấp phương pháp và kết quả phân tích ứng suất biến dạng dưới tải trọng động đất, giúp kỹ sư thiết kế các đập bê tông trọng lực an toàn và hiệu quả hơn.

2. Nhà quản lý dự án xây dựng đập: Thông tin về ảnh hưởng của tải trọng động đất và phân vùng vật liệu giúp quản lý dự án đưa ra các quyết định hợp lý về kỹ thuật và kinh tế trong thi công.

3. Các nhà nghiên cứu và học viên ngành xây dựng thủy lợi, kết cấu: Luận văn là tài liệu tham khảo quý giá về ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn và mô hình bài toán không gian trong phân tích kết cấu đập.

4. Cơ quan quản lý nhà nước về an toàn đập và tài nguyên nước: Kết quả nghiên cứu hỗ trợ trong việc xây dựng các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật liên quan đến thiết kế và đánh giá an toàn đập bê tông trọng lực dưới tác động động đất.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao phải sử dụng mô hình bài toán không gian thay vì mô hình phẳng trong phân tích đập bê tông trọng lực?
   Mô hình không gian xét đến sự tương tác ba chiều giữa đập và nền móng, phản ánh chính xác hơn trạng thái ứng suất và biến dạng thực tế. Mô hình phẳng chỉ khảo sát mặt cắt đơn vị, bỏ qua các hiệu ứng không gian, dẫn đến kết quả không đầy đủ và có thể đánh giá sai lệch về an toàn.

2. Phương pháp phần tử hữu hạn có ưu điểm gì trong phân tích đập bê tông trọng lực?
   Phương pháp này cho phép mô hình hóa chi tiết kết cấu phức tạp, xét đến các điều kiện biên và tính dị hướng của vật liệu, giải quyết được các bài toán có tải trọng phức tạp như áp lực thấm, áp lực bùn cát và tải trọng động đất, từ đó cho kết quả chính xác và tin cậy.

3. Tải trọng động đất ảnh hưởng như thế nào đến đập bê tông trọng lực?
   Động đất làm tăng ứng suất kéo và nén trong thân đập, gây biến dạng ngang và dọc, ảnh hưởng đến độ bền và ổn định của kết cấu. Việc đưa tải trọng động đất vào phân tích giúp dự đoán chính xác sự thay đổi trạng thái làm việc của đập và đề xuất các giải pháp kỹ thuật phù hợp.

4. Làm thế nào để phân vùng vật liệu bê tông trong thân đập một cách hợp lý?
   Dựa trên kết quả phân tích ứng suất và biến dạng, các vùng chịu tải trọng cao được sử dụng bê tông cường độ cao, trong khi các vùng chịu tải thấp hơn có thể dùng bê tông cường độ thấp hơn. Phân vùng này giúp tiết kiệm vật liệu và giảm chi phí xây dựng mà vẫn đảm bảo an toàn.

5. Có thể áp dụng kết quả nghiên cứu này cho các loại đập khác không?
   Kết quả chủ yếu áp dụng cho đập bê tông trọng lực, do đặc thù kết cấu và cơ chế chịu lực riêng. Tuy nhiên, phương pháp phần tử hữu hạn và mô hình bài toán không gian có thể được điều chỉnh để nghiên cứu các loại đập khác như đập đất hoặc đập vòm với các tham số phù hợp.

Kết luận

• Luận văn đã phân tích và so sánh trạng thái ứng suất và biến dạng của đập bê tông trọng lực dưới tác dụng tải trọng động đất theo mô hình bài toán phẳng và không gian, chứng minh mô hình không gian cho kết quả chính xác và thực tiễn hơn.

• Phương pháp phần tử hữu hạn được áp dụng hiệu quả trong mô hình hóa kết cấu đập và nền móng, giải quyết các bài toán phức tạp về tải trọng và điều kiện biên.

• Kết quả nghiên cứu giúp phân vùng vật liệu bê tông hợp lý, tiết kiệm chi phí xây dựng mà vẫn đảm bảo an toàn kết cấu.

• Đề xuất áp dụng mô hình bài toán không gian và tải trọng động đất trong thiết kế, thi công và quản lý đập bê tông trọng lực tại Việt Nam.

• Các bước tiếp theo bao gồm đào tạo kỹ thuật viên, cập nhật tiêu chuẩn thiết kế và mở rộng nghiên cứu cho các loại đập khác, nhằm nâng cao độ an toàn và hiệu quả khai thác công trình thủy lợi và thủy điện.

Hành động ngay hôm nay: Các đơn vị thiết kế và quản lý dự án nên tích hợp phương pháp và kết quả nghiên cứu này vào quy trình làm việc để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho các công trình đập bê tông trọng lực hiện tại và tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 - TONG QUAN VE DAP BÊ TONG TRONG LỰC VÀ ĐỘNG ĐÁT 1. TONG QUAN VE DAP BÊ TONG TRỌNG LỰC 1. Tình hình xây dựng đập bê tông trọng lực trên thé giới Đập bê tông trong lực là đập có khối lượng bê tông lớn. Đập duy tri ôn định nhờ trọng lượng của khối bê tông đập.

U nhược diém của đập bê tông trong lực: Ui điểm: - Kha năng chống thắm và tinh bén vững tốt, độ an toàn va tin cậy cao. khi phân tích tính toán kết cầu. = Khi vit ligu địa phương không đảm bảo các yêu cầu về vat eu đắp đập. = Tốc độ thi công nhanh, khi thi công xong biến dạng không đáng kẻ, công việc duy tu, bảo dưỡng và quản lý đễ dàng, = Có thé xả lũ qua đập với một mức độ nhất định.

Nhược điềm: = _ Đôi hỏi, yêu cầu về nền móng cao hon đập vật liệu địa phương = Chiu chuyển vị nền kém, ấn để khổng ch nhiệt trong thi công gặp nhiều khó khăn. = Sử dụng nhiều thiết bị cơ giới hiện đại, giá thành cao hơn đập vật liệu địa phương. Nguồn nước trong lục địa đóng vai trd rit quan trọng đối với cuộc sống va hoạt động của con người. Lượng dong chảy bình quân hàng năm trên trái đất khoảng 40.000 km’, trong đó châu A chiếm khoảng 13%.

Lượng nước tuy dồi dào. song lại phân bổ không đều theo thời gian và không gian. Vì vậy, để khai thác có hiệu qua nguồn nước trên, các công trình thủy lợi bắt đầu được xây dựng. Cách đây khoảng 4000 năm ở Ai Cập, Trung Quốc đã bắt đầu xuất hiện những công trình thủy lợi (đập.

kênh mương và các công trình đơn giản khác. Đập đầu tiên được xây dựng ở trên sông Nile cao 15m, đài 450m có cối là đá đổ và đất sét ‘Theo thống kê của Hội đập cao thé giới (ICOLD) tính d năm 2000 trên. toàn thé có khoảng 45. Theo cách phân loại của [COLD thì đập có chiều cao H=10+ 15m và có chiều dai L>500m, Qui 022.000mẺ nước được xếp vào loại đập cao.000 đập phân bé không đều trên các châu lục.

Nước có nhiều đập nhất trên thé giới là Trung Quốc với khoảng 22,000 đập chiếm 48% số đập trên thé giới. Đứng thứ hai là Mỹ với 6.575 đập, thứ ba là An Độ với 4. Tiếp đến là Nhật Bản có 2.675, Tây Ban Nha có 1. Vigt Nam có 460 đập đứng thứ 16 trong số các nước có nhiều đập lớn.

Tốc độ xây dựng đập cao trên thé giới cũng không đều, thống kế xây dựng. đập từ năm 1900 đến năm 2000 thấy rằng thời kỳ xây dựng nhiều nhất là vào những năm 1950, đỉnh cao là năm 1970. ‘Theo thống kê đập 6 44 nước của ICOLD - 1997, số đập cao 15 30m chiếm khoảng 56,2%, cao từ 30 150m chiếm khoảng 23,8% và trên 150m chỉ chiếm có. Các thống kê vẻ thể loại của đập ICOLD - 1986 cho thấy đập đất chiếm 78%, đập đá đồ chiếm 3% đập bê tông trọng lực chiếm 12%, đập vòm chiếm 4%, Trong đập chi cao lớn hơn 100m thì th hình lại khác: đập đ chỉ chiếm 30%, đập bê tông chiếm 38%, đập vòm chiếm 21,5%.

Điễ đồ cho thấy, đập bê tông trọng lực chỉ chiếm ưu thé va sử dụng rộng rãi khi kích thước của đập. Từ những năm 1960 tr lại đ , với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, lý luận tính toán ngày cảng phát tid ‘va hoàn thiện, kích thước và hình dang đập ngày cảng hop lý, độ an toàn đập ngày cảng được nâng cao. Thập kỷ 30+40 của thé ky 20 tỷ số giữa đáy đập B và ch cao đập HH bằng khoảng 0,9. Thập ky 50+60 tỷ số B/H~0,8.

Từ thập kỷ 30 70 thể tích đập giảm được (20 + 30)%. Đã xuất hiện những đập rất cao như đập đá đổ Rogun ở Tadikistan cao 335m, đập bê tông trong lực Gradi Dixen ở Thụy Điển cao 285m, đập vom trọng lực sanoShushensk ở Nga cao 245m. Phan loại đập tràn: + Dap trọng lực không tran Đập có chức năng chắn nước, không cho nước tràn qua. + Đập trọng lực trân mước Dip có chức năng vừa chấn đảng nước, vừa cho nước trên qua 1.2: Các hình thức dap trọng lực tràn nước.

Kết hop trần mặt và xả sâu Bang 1-1: Bảng thẳng kẻ sổ lượng đập cao đã được xây dựng trên Thẻ gi STT Nước jSốlượngđập |STT| Nước Số lượng đập| 1 | Trung Quéc | 22000 |16| ViệtNam 460 2Ì Mỹ ests [i7| NaUy | 335 3 | ẢnĐộ 4291 |18| CHLBĐứC 311 4 | Nhật 2.675 | 19 | ALBaNi 306 $ [Tây BanNha| 1.196 | 20 | Ru-MaNi | 246 6 | Canada 703 — [21 | Zim-BaBué | 213 7 j Hàn Quốc 765 22 | Thái Lan 204 3 _ThôNhiKỳ| 625 | 23| ThụyĐiểẳ 190 9 | Bmwin 594 | 24 | Bulgari 180 0) Pháp 569 | 25 156 1 [Nam Phi 539 | 26 149 12| Mexico 537 — | 27 |CộngHòaSéc 118 13) Italia 524 [28 | Algiei 107 14] Anh SI7 29 | BDioNha | 103 15 | Australia 486 — |30 |Lign Bang Nea 96 * Số liệ lấy từ báo (Đập và an toàn đập) của tác giả Nguyễn Tién Đạt 10 inh hình xây dựng đập bê tông trọng lực ở Việt Nam Thời ki trước những năm 30 c thé ki 20, ở nước ta đã xuất hiện mội đập bê tông trọng lực nhưng mới chỉ là những đập thấp có chiều cao khoảng 5 đến 10 m, chưa có những đập lớn. Cúc đập có kết cấu đơn giản thi công nhanh bằng. phương pháp thủ công, kỳ thuật không phức tạp ngoại trừ đập Đồng Cam, tỉnh Phú Yên do đặc điểm thủy văn của sông Đà Ring. Phan lớn công việc từ thiết kế, chỉ đạo thi công là do kỹ sư Pháp thực hiện.

Xi măng nhập từ châu Âu, cắp phối bê tông chủ yếu dựa vào các kết quả nghiên cứu của nước ngoài, chưa có những giải pháp va công nghệ phủ hợp với Việt Nam. Giai đoạn từ 1930 đến 1945 người Pháp tiếp tục xây dựng ở nước ta một số đập bê tông trong lực như đập dâng Đô Lương, tinh Nghệ An làm nhiệm vụ cấp nước tưới, đập Bay ở Hà Tây có nhiệm vụ phân lũ, một số đập dâng nhỏ khác như đập dâng An Trach ở Quảng Nam, đập ding Cam Ly ở Quảng Bình. Bang 1-2: Một số đập bê tông lớn được xây dựng ở Việt Nam trước 1943 TT Tên Địa điểm xây dựng Năm xây dựng 1 |CầuSen | SôngThương-Bắc 1902 Liên Son Sông Phó Day 1914-1917 3 | BấiThượng Song Chu~— Thanh Hóa 1920 4 | Thác Đuống | Sông Cầu- Thái Nguyên 1922-1929 5 |ĐồngCam Sông Ba Ring ~ Phi Yen 1925-1929 6 |ĐôLương Song Ci-Nghé An 1934-1937 7 | DipDiy Song Day — Ha Tay 1934-1937 Giai đoạn từ 1945 đến 1975, đất nước có chiến tranh nên việc tập trung đầu tư xây dựng các công trình thủy lợi lớn bị hạn chế. Trong thời kì này chưa có đập bê tổng trong lực cao nhưng cũng đã xây dụng một số đập tràn thấp như đập trin thủy điện Thác Bà, đập tran thủy điện Cắm Son, Đa Nhim.

Kĩ thuật và công, nghệ xây dựng ở phía Bắc chủ yếu của Liên Xô (cil) và của Trung Quốc, ở phía nam là công nghệ của Nhật Từ năm 1975 đến nay, nước ta bước vào sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa nên các công trình thủy lợi, thủy điện được xây dựng khấp cả nước, và đập bê tông cũng trở nên khá phổ biển với quy mô va hình thức ngày cảng phong, phú. Đầu mỗi các công trình thủy lợi, thủy điện như Pleilkrông, Sẽ San 3 và Sẽ San 4, Bản Vẽ, Thạch Nham, Tân Giang, Lòng Sông. và đập tràn ở các công. trình đầu mỗi thủy điện Hòa Bình, Tuyên Quang.

là những đập bê tông với khối lượng hàng triệu m’ bê tông, chiều cao đập tir 70 đến 138 m. Việt Nam đã và đang sử dụng thảnh công kĩ thuật va công nghệ hiện đại để xây dựng các đập bê tông trọng lực có quy mô cả về chiều cao và khí lượng bê tông ngày một lớn hơn. Một trong những ki thuật và công nghệ mới xây dung đập Việt Nam đang áp dụng thành công hiện nay là đập bê tông dim lan Sw phát tin củu bê tông dim lăn tai Việt Nam Việt Nam đến với công nghệ BTĐL tương đối muộn so với một số nước trên thé giới, nhưng trước sự phát triển nhanh chống của nó và đặc biệt tại nước láng giềng Trung Quốc, nước có đặc điểm tự nhiên gan tương tự như Việt Nam, nên. có rit nhiều dự án thủy lợi, thủy điện lớn đã và đang chuẩn bị được thi công với công nghệ này.

Từ nay đến năm 2013 nước ta có số đập BTĐL lêntới 27 đập. Việt Nam trở thành nước được xếp hang thứ bay vé tốc độ phát triển đập BTBL. Địa danh, quy mô các đập đã đang và sẽ xây dựng ở nước ta được thống kê trong bảng: l2 Bang 1-3: Danh sách các đập BTTL ở Việt Nam đến năm 2013 STT | TênCôngtrình | Chiều (ĐịađiểmXD Năm dự Ghichú cao kiến hoàn. (m) thành 1 |PliKrong 3L [Kem (2007 | Dang xD 2 | Định Bình st [BmhĐph |2007 | Dang xD 3.

| A Vương 70 | Quing Nam | 2008 Dang XD 4 | SêSand $0 |GiaLai 2008 Đăng XD 5 | Bie Ha 100. | Lao Cai 2008 6 | Bình Điền 7S |Thừa Thiên 2008 Huế 7 | COB 70 |Thừa Thiên | 2008 Huế & | Đồng Nai3 110 | Đắc Nông 2008 Dang XD 9 | Dong Nai + 129 | Dic Nong | 2008 | Dang XD 10 | Dak Rinh 100 |QuảngNgài 2008 11 | Thượng Kon Tum Kon Tum 2009| Chuan bi 12 | Nước Trong TÔ |QuảngNgài ¡2010 | Chun bj 13 |Sơnla 138 | Son La 2010 Dang XD 14 | Bản Chat T0 |Lai Châu 2010 | Bang XD 15 | Ban ve 138 |NghệAn 2010 | Bang XD STT | Tên Công trình | Chiều | Djadiém XD | Nămdự | Ghỉchú cao kiến hoàn (m) thành 16 | Hua Na Nghệ An 2010 | Chuan bi 17 | Song Bung 2 95 |QuingNgsi | 2010 | Chin bj 1$ | Song Tranh2 100 |QuảngNgấi | 2010 | Dang XD 19. | Song Con 2 50 |QuảngNam | 2010 Chuẩnbị 20 | Bản Uôn 85 [Thanh Hon | 2011 jChuẩnh| 21 | Huội Quảng Sơn La 2012 | Chuan bi 22 | Lai Châu Lai Chiu 2012 | Chuin bj 23. | Nam Chiến 130 | Son La 2013 | Chun bj 24 | TaPao Bình Thuận =| Chuan bj Đập bê tông trọng lực đã và dang xây dựng ở Việt Nam ngày càng nhiều với quy md ngày càng lớn.

Đập bê tông cũng như các công trình thủy lợi khác dang góp phần quan trọng trong công cuộc ị thủy và xây dựng đất nước.