Luận Văn Thạc Sĩ: Nghiên Cứu Trạng Thái Ứng Suất Biến Dạng Của Xi Phông Trong Quá Trình Hạ Chìm - Áp Dụng Cho Dự Án Xi Phông Sông Măng Quảng Ninh

• Tác giả: Nguyễn Kim Tuấn
• Người hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Ngọc Thắng
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy
• Đề tài: Nghiên cứu trạng thái Ứng suất – Biến dạng của xi phông trong quá trình hạ chìm. Áp dụng cho dự án xi phông Sông Mang, Quảng Ninh
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• BẢN CAM KẾT
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 0.2. Mục đích của đề tài
• 0.3. Đối tượng phạm vi nghiên cứu
• 0.3.1. Đối tượng nghiên cứu
• 0.3.2. Phạm vi nghiên cứu
• 0.4. Cách tiếp cận và phương pháp thực hiện đề tài
• 0.4.1. Cách tiếp cận
• 0.4.2. Phương pháp thực hiện
• 0.5. Kết quả dự kiến đạt được của luận văn
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XI PHÔNG
• 1.1. Các xi phông đã lắp đặt, hạ chìm trên thế giới và ở Việt Nam
• 1.1.1. Các xi phông đã lắp đặt hạ chìm trên thế giới
• 1.1.2. Các xi phông đã lắp đặt hạ chìm ở Việt Nam
• 1.2. Các nghiên cứu về hạ chìm xi phông
• 1.3. Các phương pháp hạ chìm xi phông
• 1.3.1. Phương pháp hạ chìm có gối đỡ
• 1.3.2. Phương pháp hạ chìm dùng phao
• 1.3.3. Phương pháp hạ chìm tự do
• 1.3.4. Phương pháp hạ chìm dùng cần cẩu nổi hoặc các gối đỡ mang thiết bị nâng
• 1.3.5. Phương pháp kéo trượt ngang đáy sông
• 1.4. Một số đặc tính của ống HPDE PE100
• 1.5. Phạm vi nghiên cứu của luận văn
• 1.6. Kết luận Chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT – BIẾN DẠNG CỦA XI PHÔNG
• 2.1. Các phương pháp tính toán
• 2.1.1. Phương pháp giải tích
• 2.1.1.1. Tính toán ứng suất biến dạng phương pháp hạ chìm có gối đỡ
• 2.1.1.2. Tính toán ứng suất biến dạng phương pháp hạ chìm tự do
• 2.1.2. Phương pháp phần tử hữu hạn
• 2.1.2.1. Nội dung cơ bản của phương pháp phần tử hữu hạn
• 2.1.2.2. Thiết lập phương trình cơ bản của bài toán
• 2.1.3. Giới thiệu phần mềm ứng dụng tính toán Sap 2000
• 2.1.3.1. Tính năng của phần mềm sử dụng SAP 2000
• 2.1.3.2. Tính năng giao tiếp
• 2.1.3.3. Khả năng phân tích và thiết kế
• 2.2. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CHO DỰ ÁN XI PHÔNG SÔNG MANG, QUẢNG NINH
• 3.1. Giới thiệu công trình
• 3.2. Nhiệm vụ công trình
• 3.3. Cấp công trình và tần suất thiết kế
• 3.4. Khí tượng thủy văn
• 3.4.1. Đặc điểm khí hậu
• 3.4.2. Mưa năm và mưa lũ trên lưu vực
• 3.4.3. Kết quả tính toán mực nước trên sông Mang
• 3.5. Tài liệu đất nền tuyến xi phông
• 3.6. Quy mô công trình chủ yếu
• 3.6.1. Tuyến đường ống sau cống đến xi phông sông Mang
• 3.6.2. Tuyến xi phông sông Mang
• 3.6.3. Tuyến đường ống cấp nước tưới Quan Lạn + Minh Châu
• 3.6.4. Tuyến đường ống cấp nước sinh hoạt Quan Lạn + Minh Châu
• 3.6.5. Tuyến đường ống cấp nước tưới Quan Lạn
• 3.6.6. Tuyến đường ống cấp nước sinh hoạt Quan Lạn
• 3.6.7. Tuyến đường ống cấp nước tưới Minh Châu
• 3.6.8. Tuyến đường ống cấp nước sinh hoạt Minh Châu
• 3.7. Trạm bơm và khu xử lý nước sinh hoạt
• 3.8. Quá trình thi công hạ chìm xi phông sông Mang
• 3.8.1. Thời gian đánh chìm xi phông
• 3.8.2. Trình tự thi công đánh chìm xi phông
• 3.8.3. Các thông số tính toán – Sơ đồ tính
• 3.8.4. Trường hợp neo giữ xi phông trên mặt nước chờ hạ chìm
• 3.8.5. Trường hợp xi phông sau khi hạ chìm
• KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về xi phông và ứng dụng trong công trình thủy lợi

Xi phông là một công nghệ quan trọng trong lĩnh vực công trình thủy lợi, được sử dụng để dẫn nước qua các khu vực sông, hồ, hoặc biển. Dự án xi phông sông Măng Quảng Ninh là một ví dụ điển hình, nơi kỹ thuật xi phông được áp dụng để đảm bảo hiệu quả vận chuyển nước. Các hệ thống xi phông đã được lắp đặt và hạ chìm trên toàn thế giới, từ các dự án lớn như đường ống dẫn nước qua hồ Pontaray (Mỹ) đến các dự án tại Việt Nam như xi phông sông Chanh Quảng Ninh. Các công trình thủy lợi này không chỉ phục vụ nhu cầu tưới tiêu mà còn cung cấp nước sinh hoạt cho các khu vực dân cư.

1.1. Lịch sử phát triển xi phông

Xi phông đã được sử dụng từ thời cổ đại, với bằng chứng từ Ai Cập và Hy Lạp. Trong thời hiện đại, kỹ thuật xi phông đã phát triển mạnh mẽ, đặc biệt trong các dự án lớn như đường ống dẫn nước qua hồ Pontaray (Mỹ) năm 1943 và đường ống dẫn khí từ Nauy tới Anh năm 2006. Tại Việt Nam, xi phông được ứng dụng rộng rãi trong các công trình thủy lợi như xi phông sông Chanh Quảng Ninh và xi phông Lạch Tray Hải Phòng.

1.2. Ứng dụng xi phông tại Việt Nam

Tại Việt Nam, xi phông được sử dụng trong nhiều công trình thủy lợi và hệ thống xi phông lớn. Ví dụ, xi phông sông Chanh Quảng Ninh được xây dựng từ năm 1978, cung cấp nước tưới cho 1970 ha đất nông nghiệp và nước sinh hoạt cho 4,65 vạn dân. Xi phông Lạch Tray cũng là một dự án quan trọng, với hai đường ống xi phông D900 vượt sông đào Lạch Tray, đảm bảo cung cấp nước cho nhà máy nước An Dương.

II. Phương pháp tính toán ứng suất biến dạng trong xi phông

Phân tích ứng suất và biến dạng cơ học là yếu tố quan trọng trong thiết kế và thi công xi phông. Các phương pháp tính toán bao gồm phương pháp giải tích và phương pháp phần tử hữu hạn, được sử dụng để đảm bảo kết cấu xi phông chịu được các lực tác động trong quá trình hạ chìm. Dự án xi phông sông Măng Quảng Ninh đã áp dụng các phương pháp này để tính toán ứng suất biến dạng trong quá trình hạ chìm, đảm bảo an toàn và hiệu quả.

2.1. Phương pháp giải tích

Phương pháp giải tích được sử dụng để tính toán ứng suất biến dạng trong xi phông dựa trên các công thức toán học. Phương pháp này đặc biệt hữu ích trong việc xác định các lực tác động lên kết cấu xi phông trong quá trình hạ chìm. Tuy nhiên, phương pháp này có hạn chế khi áp dụng cho các công trình thủy lợi phức tạp, nơi cần tính toán chi tiết hơn.

2.2. Phương pháp phần tử hữu hạn

Phương pháp phần tử hữu hạn là một công cụ mạnh mẽ để phân tích ứng suất biến dạng trong xi phông. Phương pháp này cho phép mô phỏng các điều kiện thực tế và dự đoán các biến dạng có thể xảy ra trong quá trình hạ chìm. Dự án xi phông sông Măng Quảng Ninh đã sử dụng phần mềm SAP 2000 để thực hiện các tính toán này, đảm bảo kết cấu xi phông đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.

III. Áp dụng tính toán cho dự án xi phông sông Măng Quảng Ninh

Dự án xi phông sông Măng Quảng Ninh là một ví dụ điển hình về việc áp dụng các phương pháp tính toán ứng suất biến dạng trong quá trình hạ chìm. Dự án này đã sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích các điều kiện thực tế, đảm bảo kết cấu xi phông chịu được các lực tác động trong quá trình thi công. Quản lý dự án và thi công xi phông được thực hiện chặt chẽ, đảm bảo an toàn và hiệu quả.

3.1. Giới thiệu công trình

Dự án xi phông sông Măng Quảng Ninh bao gồm các tuyến đường ống cấp nước tưới và sinh hoạt, với kết cấu xi phông được thiết kế để vượt qua sông Măng. Dự án này có nhiệm vụ cung cấp nước cho các khu vực dân cư và nông nghiệp tại Quảng Ninh, đảm bảo nguồn nước ổn định và bền vững.

3.2. Quá trình thi công hạ chìm

Quá trình hạ chìm trong dự án xi phông sông Măng Quảng Ninh được thực hiện với sự hỗ trợ của các thiết bị hiện đại. Các thông số tính toán được xác định chính xác, đảm bảo ứng suất biến dạng nằm trong giới hạn cho phép. Thi công xi phông được thực hiện theo đúng quy trình, đảm bảo an toàn và hiệu quả cho công trình.