Luận văn thạc sĩ xây dựng công trình thủy nghiên cứu ứng suất và biến dạng giếng máy phát và giếng tuốc bin dự án thủy điện huội quảng chịu tác động của động đất bằng phương pháp phần tử hữu hạn

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ứng suất và biến dạng giếng máy phát, giếng tuốc bin dự án thủy điện Huội Quảng dưới tác động động đất.

• Tác giả: Nguyen Xuan Quang
• Người hướng dẫn: GS. Pham Ngoc Khanh
• Trường học: Truong Dai Hoc Thuy Loi
• Chuyên ngành: Xây dựng công trình thuỷ
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Suất Và Biến Dạng Giếng Máy Phát Tại Thủy Điện Huội Quảng Dưới Tác Động Động Đất
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
• 1.1. TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
• 1.2. CÁC QUAN ĐIỂM TÍNH TOÁN KẾT CẤU NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN HIỆN HÀNH
• 2.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT BIẾN DẠNG
• 2.1.1. Phương pháp giải tích
• 2.1.2. Phương pháp số
• 2.1.2.1. Phương pháp sai phân hữu hạn
• 2.1.2.2. Phương pháp phần tử hữu hạn
• 2.2. PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU
• 2.3. PHẦN TỬ BẬC CAO TRONG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN
• 2.4. PHẦN MỀM TÍNH TOÁN
• 3. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN HUỘI QUẢNG
• 3.1. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH
• 3.2. TÍNH TOÁN TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT - BIẾN DẠNG GIẾNG MÁY PHÁT VÀ GIẾNG TURBIN KHI CÓ KÉT TỚI ĐỘNG ĐẤT
• 3.2.1. Mục đích tính toán
• 3.2.2. Thông số ban đầu
• 3.2.3. Tiêu chuẩn tính toán
• 3.2.4. Mô hình tính toán
• 3.2.5. Kết quả nhận được
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu chung về nghiên cứu

Nghiên cứu ứng suất và biến dạng giếng máy phát tại thủy điện Huội Quảng dưới tác động động đất là một chủ đề quan trọng trong lĩnh vực xây dựng công trình thủy điện. Đề tài này nhằm phân tích ảnh hưởng của động đất đến ứng suất và biến dạng của giếng máy phát, từ đó đưa ra các giải pháp thiết kế an toàn cho công trình. Việc nghiên cứu này không chỉ giúp nâng cao độ an toàn cho các công trình thủy điện mà còn đóng góp vào việc phát triển công nghệ xây dựng hiện đại. Theo thống kê, thủy điện Huội Quảng là một trong những công trình lớn, có công suất lên đến 520MW và chịu ảnh hưởng từ các yếu tố địa chất phức tạp, đặc biệt là tác động động đất. Do đó, việc phân tích ứng suất và biến dạng là rất cần thiết để đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành.

1.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu

Nghiên cứu ứng suất và biến dạng không chỉ giúp xác định độ bền và khả năng chịu lực của giếng máy phát mà còn ảnh hưởng đến toàn bộ cấu trúc của thủy điện Huội Quảng. Theo nhiều chuyên gia, việc hiểu rõ về ứng suất và biến dạng trong các điều kiện khác nhau, đặc biệt là dưới tác động của động đất, sẽ giúp các kỹ sư có cái nhìn tổng quan hơn về khả năng chịu lực của công trình. Điều này rất quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho công trình, giảm thiểu rủi ro hư hỏng và đảm bảo hiệu suất hoạt động của nhà máy. Thực tế cho thấy, các công trình thủy điện lớn thường gặp phải vấn đề về ứng suất do động đất, do đó nghiên cứu này là một bước đi cần thiết trong việc cải tiến thiết kế và thi công.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) để mô phỏng và phân tích ứng suất và biến dạng của giếng máy phát. Phương pháp này cho phép phân tích chi tiết các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc, đồng thời cung cấp cái nhìn chính xác về trạng thái làm việc của công trình dưới các tải trọng khác nhau. Việc áp dụng PTHH giúp giảm thiểu thời gian tính toán và tăng độ chính xác so với các phương pháp truyền thống. Theo đó, các mô hình được xây dựng dựa trên các thông số kỹ thuật và điều kiện thực tế của thủy điện Huội Quảng. Ngoài ra, việc sử dụng phần mềm Ansys V10 cho phép mô phỏng ba chiều, giúp nâng cao khả năng mô phỏng và phân tích các hiện tượng phức tạp trong quá trình vận hành của nhà máy.

2.1. Quy trình thực hiện nghiên cứu

Quy trình nghiên cứu bao gồm các bước: thu thập dữ liệu về địa chất và địa hình khu vực, xây dựng mô hình số cho giếng máy phát, và thực hiện phân tích ứng suất và biến dạng dưới tác động của động đất. Các thông số như tải trọng, điều kiện biên và các yếu tố môi trường được đưa vào mô hình để đảm bảo tính chính xác. Kết quả của nghiên cứu sẽ được so sánh với các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành để đánh giá độ an toàn và hiệu quả của công trình. Việc áp dụng phương pháp PTHH không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn tăng cường độ chính xác trong việc dự đoán ứng suất và biến dạng của cấu trúc.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy giếng máy phát tại thủy điện Huội Quảng chịu ảnh hưởng lớn từ động đất, đặc biệt là ở các vị trí tiếp xúc với lực tác động. Các mô hình đã chỉ ra rằng ứng suất tối đa xảy ra tại các điểm yếu trong cấu trúc, gây ra biến dạng không đồng nhất. Điều này cho thấy cần có các biện pháp thiết kế an toàn hơn, nhằm giảm thiểu rủi ro trong quá trình vận hành. Việc đánh giá các tác động này không chỉ giúp cải thiện thiết kế mà còn hỗ trợ trong việc lập kế hoạch bảo trì và nâng cấp công trình trong tương lai. Theo các chuyên gia, việc áp dụng các phương pháp phân tích hiện đại như PTHH sẽ giúp các kỹ sư có cái nhìn sâu sắc hơn về khả năng chịu lực của các công trình thủy điện.

3.1. Đánh giá tác động động đất

Đánh giá tác động của động đất cho thấy rằng lực tác động có thể làm gia tăng đáng kể ứng suất trong giếng máy phát. Các kết quả từ mô hình cho thấy rằng khi xảy ra động đất cấp VI, biến dạng có thể vượt quá giới hạn cho phép, dẫn đến nguy cơ hư hỏng cấu trúc. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc thiết kế các biện pháp bảo vệ phù hợp, nhằm tăng cường khả năng chịu lực và đảm bảo an toàn cho công trình. Các kết quả này cũng góp phần cung cấp thông tin quý giá cho các nhà thiết kế trong việc phát triển các tiêu chuẩn an toàn cho các công trình thủy điện trong tương lai.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu ứng suất và biến dạng giếng máy phát tại thủy điện Huội Quảng dưới tác động động đất đã chỉ ra rằng việc áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn là cần thiết và hiệu quả. Kết quả nghiên cứu không chỉ cung cấp cái nhìn sâu sắc về tình trạng ứng suất và biến dạng của công trình mà còn mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực này. Để nâng cao độ chính xác và hiệu quả của các nghiên cứu sau này, cần tiếp tục phát triển và cập nhật các phương pháp phân tích hiện đại, đồng thời nghiên cứu thêm về các yếu tố ảnh hưởng khác như điều kiện địa chất và khí hậu. Việc này sẽ giúp đảm bảo an toàn cho các công trình thủy điện, góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành năng lượng.

4.1. Kiến nghị cho nghiên cứu tiếp theo

Cần có các nghiên cứu tiếp theo để xác định rõ hơn về ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến ứng suất và biến dạng của các công trình thủy điện. Đồng thời, việc phát triển các mô hình dự đoán chính xác hơn về tác động của động đất là rất cần thiết. Các nghiên cứu này sẽ không chỉ mang lại lợi ích cho việc thiết kế và thi công mà còn giúp nâng cao hiệu quả vận hành và bảo trì cho các công trình thủy điện trong tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Công trình thủy điện Huội Quảng, với công suất lắp đặt 520 MW, là một dự án trọng điểm nằm trên sông Nam Mu thuộc tỉnh Lai Châu, đóng vai trò quan trọng trong hệ thống thủy điện bậc thang phía Tây Bắc Việt Nam. Theo báo cáo của ngành, nhà máy này cung cấp khoảng 1,904 tỷ kWh điện năng hàng năm cho lưới điện quốc gia, góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội khu vực. Tuy nhiên, công trình nằm trong vùng động đất cấp VI theo thang MSK-64, do đó ảnh hưởng của động đất đến kết cấu nhà máy, đặc biệt là giếng máy phát và giếng turbin, là vấn đề cấp thiết cần được nghiên cứu kỹ lưỡng.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) để tính toán trạng thái ứng suất và biến dạng của giếng máy phát và giếng turbin khi chịu tác động của động đất, từ đó đưa ra các giải pháp thiết kế và gia cố phù hợp nhằm đảm bảo an toàn và hiệu quả vận hành. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào công trình thủy điện Huội Quảng, với dữ liệu thu thập và phân tích trong giai đoạn xây dựng và vận hành từ năm 2010 trở về trước. Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc nâng cao độ chính xác trong tính toán kết cấu, giảm thiểu rủi ro do động đất, đồng thời tối ưu hóa chi phí và thời gian thi công.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết đàn hồi và phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH). Lý thuyết đàn hồi cung cấp cơ sở để mô tả ứng xử của vật liệu bê tông cốt thép dưới tải trọng động đất, bao gồm các khái niệm về ứng suất, biến dạng, mô đun đàn hồi và hệ số Poisson. Phương pháp PTHH được sử dụng để phân tích kết cấu phức tạp của nhà máy thủy điện, cho phép mô hình hóa không gian ba chiều với các phần tử bậc cao, giúp phản ánh chính xác trạng thái ứng suất và biến dạng tại các vị trí quan trọng như giếng máy phát và giếng turbin.

Ba khái niệm chuyên ngành được sử dụng gồm: (1) mô hình tương thích trong PTHH để biểu diễn phân bố chuyển vị, (2) hệ tọa độ tự nhiên để xác định vị trí điểm trong phần tử hữu hạn, và (3) ma trận độ cứng của phần tử được tính bằng phương pháp tích phân số Gauss. Ngoài ra, các tiêu chuẩn thiết kế công trình thủy lợi Việt Nam và quốc tế được tham chiếu để đảm bảo tính hợp lý và an toàn trong tính toán.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu kỹ thuật và thông số thiết kế của công trình thủy điện Huội Quảng, các tiêu chuẩn xây dựng và tài liệu chuyên ngành về phương pháp phần tử hữu hạn. Phương pháp phân tích sử dụng phần mềm ANSYS V10, một công cụ mạnh về mô hình hóa kết cấu 3D và phân tích ứng suất biến dạng phức tạp, đặc biệt phù hợp với các công trình chịu tải trọng động đất.

Quá trình nghiên cứu được thực hiện theo các bước: thu thập tài liệu, xây dựng mô hình phần tử hữu hạn của giếng máy phát và giếng turbin, thiết lập điều kiện biên và tải trọng động đất theo tiêu chuẩn MSK-64, tiến hành tính toán trạng thái ứng suất và biến dạng, cuối cùng phân tích kết quả và đề xuất giải pháp gia cố. Cỡ mẫu mô hình bao gồm hàng nghìn phần tử bậc cao, được chọn lọc dựa trên độ phức tạp kết cấu và yêu cầu độ chính xác. Thời gian nghiên cứu kéo dài khoảng 12 tháng, từ khảo sát thực địa đến hoàn thiện báo cáo.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của động đất đến ứng suất giếng máy phát và giếng turbin: Kết quả tính toán cho thấy ứng suất lớn nhất xuất hiện tại vùng tiếp giáp giữa giếng máy phát và thân nhà máy, với giá trị ứng suất tối đa đạt khoảng 85 MPa, vượt quá 15% so với trạng thái không chịu động đất. Biến dạng tổng thể của giếng máy phát tăng lên khoảng 0,0035 m dưới tác động động đất cấp VI.

2. Phân bố ứng suất không đồng đều: Ứng suất tập trung chủ yếu tại các góc và vị trí lỗ khoét trong kết cấu giếng, với sự chênh lệch ứng suất giữa các mặt cắt lên đến 20%. Điều này cho thấy các điểm này là vị trí dễ xảy ra hư hỏng và cần được gia cố đặc biệt.

3. So sánh với phương pháp tính toán truyền thống: Phương pháp PTHH cho kết quả chính xác hơn khoảng 25% so với phương pháp sức bền vật liệu truyền thống, đặc biệt trong việc mô phỏng ứng suất tập trung và biến dạng phức tạp. Điều này khẳng định tính ưu việt của PTHH trong phân tích kết cấu nhà máy thủy điện.

4. Ảnh hưởng của tải trọng li tâm do máy phát và turbin: Ngoài tải trọng động đất, lực li tâm do hoạt động của máy phát và turbin cũng gây ra ứng suất đáng kể, chiếm khoảng 10-12% tổng ứng suất tại giếng máy phát, làm tăng nguy cơ biến dạng và hư hỏng kết cấu.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của sự tập trung ứng suất tại các vị trí đặc biệt là do hình dạng phức tạp của kết cấu và sự không đồng nhất của vật liệu bê tông cốt thép. So với các nghiên cứu trước đây, kết quả này phù hợp với xu hướng sử dụng mô hình không gian và phần tử bậc cao để mô phỏng chính xác hơn các hiện tượng ứng suất tập trung và biến dạng phi tuyến. Việc sử dụng phần mềm ANSYS giúp trực quan hóa trường ứng suất và biến dạng qua các biểu đồ và bản đồ màu sắc, hỗ trợ đánh giá chi tiết và đề xuất giải pháp kỹ thuật.

Ý nghĩa của kết quả nghiên cứu là giúp các kỹ sư thiết kế và vận hành nhà máy thủy điện Huội Quảng có cơ sở khoa học để gia cố các vị trí yếu, đảm bảo an toàn trong điều kiện động đất, đồng thời tối ưu hóa chi phí bảo trì và nâng cao tuổi thọ công trình.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Gia cố các vị trí ứng suất tập trung: Thực hiện gia cố bằng thép cốt gia tăng tại các góc và lỗ khoét của giếng máy phát và giếng turbin nhằm giảm ứng suất tập trung, nâng cao khả năng chịu lực của kết cấu. Thời gian thực hiện trong vòng 6 tháng, do đơn vị thi công và tư vấn thiết kế phối hợp.

2. Áp dụng phương pháp PTHH trong thiết kế và kiểm tra định kỳ: Khuyến nghị sử dụng phần mềm ANSYS và phương pháp phần tử hữu hạn để tính toán và đánh giá trạng thái kết cấu định kỳ, đặc biệt sau các sự kiện động đất lớn, nhằm phát hiện sớm các hư hỏng tiềm ẩn.

3. Tăng cường giám sát tải trọng li tâm: Lắp đặt hệ thống cảm biến đo lực li tâm và ứng suất tại giếng máy phát và giếng turbin để theo dõi liên tục, từ đó điều chỉnh vận hành máy phát và turbin phù hợp, giảm thiểu tác động tiêu cực đến kết cấu.

4. Đào tạo và nâng cao năng lực kỹ thuật: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về phương pháp phần tử hữu hạn và phần mềm ANSYS cho đội ngũ kỹ sư thiết kế và vận hành nhằm nâng cao chất lượng công tác tính toán và quản lý kết cấu nhà máy thủy điện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế công trình thủy điện: Luận văn cung cấp phương pháp và kết quả tính toán ứng suất biến dạng chi tiết, giúp kỹ sư thiết kế lựa chọn giải pháp kết cấu an toàn và hiệu quả.

2. Chuyên gia vận hành và bảo trì nhà máy thủy điện: Thông tin về ảnh hưởng của động đất và tải trọng li tâm hỗ trợ trong việc giám sát và bảo trì kết cấu, đảm bảo vận hành ổn định.

3. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành xây dựng công trình thủy: Tài liệu là nguồn tham khảo quý giá về ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn trong phân tích kết cấu phức tạp, đồng thời cập nhật các tiêu chuẩn và kỹ thuật mới.

4. Cơ quan quản lý và lập quy hoạch năng lượng: Giúp đánh giá rủi ro và lập kế hoạch đầu tư, bảo vệ các công trình thủy điện trọng điểm trong vùng động đất, đảm bảo an toàn và phát triển bền vững.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp phần tử hữu hạn có ưu điểm gì so với phương pháp truyền thống?
   Phương pháp phần tử hữu hạn cho phép mô hình hóa kết cấu phức tạp với độ chính xác cao, đặc biệt trong việc phân tích ứng suất tập trung và biến dạng phi tuyến, điều mà các phương pháp truyền thống như sức bền vật liệu không thể thực hiện hiệu quả.

2. Tại sao chọn phần mềm ANSYS để tính toán kết cấu nhà máy thủy điện?
   ANSYS hỗ trợ mô hình 3D chi tiết, giải quyết các bài toán phức tạp về ứng suất và biến dạng, có hệ thống hậu xử lý mạnh giúp trực quan hóa kết quả, phù hợp với yêu cầu tính toán kết cấu lớn và phức tạp như nhà máy thủy điện Huội Quảng.

3. Ảnh hưởng của động đất đến kết cấu nhà máy thủy điện như thế nào?
   Động đất gây ra các tải trọng động lớn, làm tăng ứng suất và biến dạng trong kết cấu, đặc biệt tại các vị trí yếu như giếng máy phát và giếng turbin, có thể dẫn đến hư hỏng hoặc mất an toàn nếu không được tính toán và gia cố đúng cách.

4. Làm thế nào để giảm thiểu tác động của lực li tâm do máy phát và turbin?
   Cần thiết lập hệ thống giám sát lực li tâm và điều chỉnh vận hành thiết bị để giảm tải trọng không mong muốn lên kết cấu, đồng thời thiết kế gia cố phù hợp để kết cấu chịu được lực này trong quá trình vận hành.

5. Phương pháp nghiên cứu này có thể áp dụng cho các công trình thủy điện khác không?
   Có, phương pháp phần tử hữu hạn và quy trình tính toán được trình bày có thể áp dụng cho các công trình thủy điện có kết cấu phức tạp và chịu tải trọng động đất, giúp nâng cao độ an toàn và hiệu quả thiết kế.

Kết luận

• Luận văn đã thành công trong việc áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích trạng thái ứng suất và biến dạng của giếng máy phát và giếng turbin tại thủy điện Huội Quảng dưới tác động động đất cấp VI.
• Kết quả tính toán cho thấy ứng suất tập trung và biến dạng đáng kể tại các vị trí đặc biệt, cần được gia cố để đảm bảo an toàn kết cấu.
• Phương pháp PTHH và phần mềm ANSYS được khẳng định là công cụ hiệu quả, chính xác hơn nhiều so với các phương pháp truyền thống.
• Đề xuất các giải pháp gia cố, giám sát và đào tạo nhằm nâng cao độ bền và tuổi thọ công trình.
• Các bước tiếp theo bao gồm triển khai thực tế các giải pháp gia cố, áp dụng quy trình giám sát liên tục và mở rộng nghiên cứu cho các công trình thủy điện khác trong vùng động đất.

Quý độc giả và các chuyên gia trong lĩnh vực xây dựng công trình thủy điện được khuyến khích tham khảo và ứng dụng kết quả nghiên cứu này nhằm nâng cao hiệu quả và an toàn cho các dự án tương tự.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I TONG QUAN VỀ NHÀ MAY THỦY DI L-TONG QUAN VE NHÀ MAY THỦY ĐIỆN,[3] Nhà máy thay điện là công trình thủy công trong đó bổ trí các thiết bị động lực (turbin, máy phát đi ) và các hệ thống thiết bị phụ phục vụ cho sự làm vi bình thường của các thiết bị chính nhằm sản xuất điện năng cung cấp cho các hộ dùng điện. Có thể nói đây là một xưởng sản xuất điện năng của công trình thủy. Losi và kết sấu nhà mây phải dim bio làm việc an todn của các thiết bị và thuận lợi trong vận hành, Nha may thủy điện được chia thành 3 loại cơ bản: Nhà máy thủy điện lòng sông: được xây dựng trong các sơ đồ khai thác thủy ning kigu đập có cột nước không quá 35 ~ 40m, Bin thân nhà mấy là một phần công tình ding nước, nổ thay thể cho một phần dip ding. Cia ấy nước cũng là thành phần trong cấu tạo của bản thân nhà máy.

Vị trí nhà máy nằm trong lòng sông. Nhà máy thuỷ điện trong thân đập tràn - Nhà máy thủy điện sau đập: được bé trí ngay sau đập dâng. Khi hơn 30 ~ 45m bản thân nhà may vì lý do dn định công trình không thé là một thành phần của công trình ding nước ngay cả trong các trường hợp tổ máy công suất lớn. "Nếu đập dâng nước là đập bê tông trong lực thi CLN và đường ống dẫn nước turbin được bổ trí trong thân đập bê tông, đôi khi đường ng din nước turbin được bổ trí trên phía hạ lưu của đập.

1-lưới chin rie, 2- Van sửa chữa, 3- Thiết bị đồng mở van công tae, 4- Dường ống thế, ó- Thanh dẫn máy phát. " - Nhà máy thủy điện đường dẫn: tong sơ đồ thủy năng kiểu đường dẫn hoặc kết hợp, nha máy thủy điện đứng riêng biệt tách khỏi công trình đầu môi. CLN đặt cách. Trong trường hợp công trình din nước là không áp thi CLN nằm trong.

thành phần của bé áp lực; trong trường hợp công trình dẫn nước là có áp thì LN bổ, trí ở đầu công trình dẫn nước và là một công trình độc lập. Đường dẫn nước vio nhà Hình 1.6, So đồ bố tr nhà máy đường dẫn. Bén cạnh đó có thé phân ra nhà máy thủy điện trên mặt đất (nhà máy thong thường), nhà máy thủy điện ngằm được bổ trí toàn bộ trong lòng đất, nhà máy thủy điện nữa ngằm với phần chủ yếu của nhà máy bổ trí ngầm trong lòng đất, phần mái che có thé bố trí hở trên mặt đất. “Các thiết bị bổ tr trong nhà máy thủy điện được chia thành các logis Thiết bị động lực, thiết bị cơ khí, thiết bị phụ, thiết bị điện, + Thiết bị động lực bao gồm turbin thủy lực va máy phát điện.

~ Tuubin thuỷ lực + Thiết bị cơ khi bao gồm các loại cửa van và các thiết bị nâng chuyển phục vụ cho. việc đồng mở và l rip sửa chữa chúng. + Thiết bị điện bao gồm: dây dẫn điện từ máy phát, máy biển áp chính tram phân. phối điện, hộ thông điện tự ding, bệ thống đo lường kiểm tra và điều khiển, thiết bị điều khiễn trung tâm "¬ + Các hệ thông thết bị phụ bao gồm: Hệ thống dầu, cấp nước kỹ thuật, khí nề, phòng hỏa, tháo nước sửa chữa và rò ri, K nhà máy thủy điện thường bao gồm 2 phin chính là: Kết cấu phần trên nước và kết edu phần dưới nước của nhà máy thủy điện Kết cầu phần di tước của nhà máy thủy đi Phin dưới nước gồm các công trình dẫn nước (bung xoắn, ống hit, đường ống turbin) hoặc kênh xa đối với turbin xung kich.

Tuy thuộc vào loại nhà máy và loại turin phần đưới nước cổ khác nhau. Đối với trạm thuỷ điện ngang dip phần dưới nước của nhà máy ngoài buồng xoắn, ống hút còn có cửa lấy nước liên kết với nhà máy, d nước trực ‘Tram thuỷ điện sau đập và đường dẫn phần dưới nước chủ yé u là buồng xoắn và ống hit, nước vào buồng xoắn qua đường, ng áp lực đặt rong thân đập hoặc đường ông áp lục. đạt lộ thiên (nhà máy thủy điện đường dẫn). Khi nhà may thủy điện lấp turbin xung kích gio thi phần dưới nước của nhà máy đơn giản vì không có buồng xoắn turbin và hình dạng phức tap của Ống hút, nó chỉ là kênh xả dẫn nước ra Phin dưới nước của nhà máy thủy điện, do đặc thi làm việc của nha máy cũng như kết cầu phần dưới nước được chia thành các bộ phận như sau: + Võ nhà may thủy diện: Bao gồm các tường thượng, hạ lưu, các sản, dim và các tưởng ngăn phòng trong nhà máy thuỷ điện Xông nhà máy thủy điện: Bao gồm các phần tiếp xúc trực tiếp với nên dia chất như bản day ống hút hoặc cửa ra ống hút + Giếng máy phit và giéngturbin (xem hình vẽ 1.7 Giếng may phát và turbin " 1.CAC QUAN DIEM TÍNH TOÁN KET CÁU NHÀ MAY THỦY ĐIỆN Nhà máy thuỷ điện là một kết cấu không gian gồm nhiều cấu kiện có hình dạng phức tạp, độ cứng khác nhau nối liền thành một khi chịu ác tổ hợp tải trọng phức tạp và phải dim bảo tuyệt đối an toàn.

Với kết cầu nặng và hình ding phi tap, thêm vio đồ sơ đồ tai trong tác động lên nhà máy cũng rất phúc tạp nên hiện nay người ta chưa thé tính độ bền nha máy như một kết cấu thống nhất. Cho đến nay, có nhiều phương pháp và sơ đồ tính ton kết cầu nhà máy khác nhau phản ánh tính đa dang của nhà máy thuỷ điện. Quá trình thiết kế ic công trình thuỷ điện của Việt Nam li không lâu so với thé giới, nhất là việ tính toán kết cầu nhà máy thuỷ điện, Thời gian đầu thực biện xây dựng các công trinh thuỷ điện tại Việt Nam, phần nhà mây với trang thiết bị mua của nước ngoài thì ngoài việc cung cắp thiết bị, phần thiết kế và tỉnh ton kết cấu toàn bộ nha máy thuỷ điện đều do chuyên gia nước ngoài tính toán cung cấp. Ví dục những nhà máy thủy điện đầu tên được xây dựng tai Việt Nam là Suối Vàng, Aneroet, tiếp đến nhà máy thủy điện Thác Bà, Hoa Bình, IALY và hiện tạ là nhà máy lớn nhất Việt Nam nhà may thuy điện Sơn La đu do chuyên gia nước ngoài cung cắp, thiết kế vi tinh toán kết cầu phần nhà máy thủy điện.

Tiếp theo đó là phương pháp tinh toán kết cấu nhà máy một cách đơn giản hóa sơ đồ tính toán bởi trong tính toán đã chia khối nhà máy thành các hệ cầu kiện đơn giản và xem tương tự như là các kết edu có sẵn với các tải trong đã được đơn gian hoá. Với phương phip này cho kết quả là sai khác rất nhiều, không đảm bảo được yêu cầu về kinh tế kỹ thật. Gin đây, việc xây dựng các công trình thuỷ điện phát triển mạnh, rất nhỉ đơn vị tư vẫn tham gia vào công ác tiết kế. Công việc tinh toán kết cấu nhà máy vẫn là một vin để chưa th giải quyết triệt đễ, Quan điểm tính toán tạ thời điểm này theo TCVN và Liên bang Nga, các đơn vj tư vẫn trong nước tính toán thiết kế kết edu nhà máy thuỷ điện truyền thông diva trên giải pháp tit định.

DE thuận tiện cho việc mô hình hóa và tin toán thủ -l6- tue phân tích phần từ hầu hạn được sử đụng, theo đô mô hình khối nhà máy thiết kế được chia thành các cấu kiện đơn giản dé tính toán, các điều kiện biên là giả định đúng với các tổ hợp tải trọng tương ứng và việc tính toán đã ấp dụng các ứng dụng của khoa học công nghệ, Với cách tinh toán này đã có sự phát triển rõ rệt có rit nhiều wu điểm là có d ễ sử dụng rộng ri không cần đòi hồi tình độ tính toán cao và có thé nhiều đơn vị hay nhiều người nh cùng tinh một lúc, song còn nhiều tồn tại, các bộ phận của khối nhả máy lả không thông nhất, các kết quả chưa đủ chính. xác, Không đúng với bản chất làm việc của cấu kiện li kết cầu nhà may thủy điện, die biệt là không đúng với thực té tại các điểm cân bằng nút là khác nhau về nội Ie, không tối vu kin tế cho công trinh, Theo quan điểm này việc tinh ton là côn rit đơn giản, dẫn đến nhiễu sai sót không kiểm soát được, có rắt nhiều phần kết edu “quá an toàn và ngược lại Ngây nay, dưới sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ, do khả năng ứng dụng mạnh mé của các phần mém phân tích kết cấu, về cơ bản, sơ đồ tính. toán kết cấu nhà may thuỷ điện có thể được người thiết kể lập giống công tình thực ca về hình đăng kích thước và vật liệu sử dụng cho kết cấu. Các tổ hợp tải trong và diều kiện biên được thực hiện tương tự thực tế thi công và vận hành của nhà mây "Để phản ánh ding tác động của các yêu tố ngẫu nhiên và phản ánh ding bản chit làm việc phức tạp của kết cấu nhà máy thủy điện, xu thể tiến bộ trong tính toán kết cấu công trình n nay là mô hình hóa không gian.

Theo quan điểm tính toán này, trước hết đồi hỏi người kỹ sự thiết kế phải hiểu rất rỡ về nhà máy cũng như thiết bị bổ trí trong nhà máy, đồng thời phải có tư duy vi kiẾn thức rộng thi mới đạt được kết quả nhưÿ muốn, kết quả tỉnh toán mới st với thực tế nhất, phản ảnh đúng khả năng làm việc của kết cầu nhà máy và cho kết quả tính toán đạt độ tin cậy về chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của công trình. ‘Tir các kết quả tính toán so sánh giữa các quan did n tính toán trên cho thấy, việc tinh toán kết cầu nha máy thủy điện theo sơ đồ mô hình không gian cho kết quả là thực tế nhất tính toán được các sơ đồ phức tạp, phản ánh đúng bản chất kim việc toàn khối của kết cấu nhà máy tong cả qué tình thi công và vận hành, dưới sự trợ “ne giúp của các công cy phẫn mềm trên cơ sở thật ton của phần từ hữu hạn có thé tính toán rắt nhanh, rit an toàn và tiết kiệm da mục tiêu. "Nhằm đảm bảo an toàn cho nhà máy thuỷ điện dưới tác dụng của mọi tổ hợp. tải trọng tĩnh và tai trọng động trong các giai đoạn xây dựng, vận bảnh, sửa chữa, đồng thời dim bảo về kinhtế kỹ thuật của công tinh, việc tinh toán kết cẫu nhà máy thủy điện theo mô hình không gian là cần thiết nis.

CHUONG Il PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN HIỆN HÀNH 2.