Nghiên cứu sự hình thành và phát triển vết nứt ảnh hưởng tới khả năng chịu tải của đập trọng lực ...

• Tác giả: Hà Thanh Dương
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Quang Hùng
• Trường học: Trường Đại Học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy
• Đề tài: Nghiên Cứu Vết Nứt Và Khả Năng Chịu Tải Của Đập Bê Tông Đầm Lăn
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CÁM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NỨT ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN VÀ NHỮNG VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Khái quát về bê tông đầm lăn
• 1.1.1. Giới thiệu công nghệ bê tông đầm lăn
• 1.1.2. Đặc điểm của BTDL
• 1.1.3. Đặc điểm của kỹ thuật thi công BTDL
• 1.1.4. Tổng quan về hình xây dựng đập BTDL trên thế giới và tại Việt Nam
• 1.1.4.1. Tình hình xây dựng đập BTDL trên thế giới
• 1.1.4.2. Tình hình xây dựng đập BTDL ở Việt Nam
• 1.2. Tổng quan về nứt đập BTDL
• 1.2.1. Vấn đề nứt đập BTDL trên thế giới
• 1.2.2. Vấn đề nứt đập BTDL tại Việt Nam
• 1.2.3. Theo bình thức vết nứt
• 1.2.4. Theo vị trí vết nứt
• 1.3. Tổng quan về nghiên cứu nứt đập BTDL
• 1.3.1. Nghiên cứu nứt đập BTDL trên thế giới
• 1.3.2. Nghiên cứu vật liệu nhằm nâng cao khả năng chống nứt của BTDL về hình thức kết cấu và công nghệ thi công
• 1.3.3. Về công nghệ tính toán mô phỏng
• 1.3.4. Nghiên cứu nứt đập BTDL tại Việt Nam
• 1.3.5. Nhận xét về nghiên cứu nứt đập BTDL trên thế giới và tại Việt Nam. Những vấn đề cần nghiên cứu đặt ra đối với Luận án
• 1.4. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN VẾT NỨT ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN
• 2.1. Phương pháp phần tử hữu hạn tự thích ứng
• 2.1.1. Khái niệm chung
• 2.1.2. Kỹ thuật sinh lưới tự thích ứng
• 2.1.3. Kỹ thuật đánh giá sai số
• 2.1.4. Tính toán tự thích ứng trong ANSYS
• 2.2. Điều kiện tính toán
• 2.2.1. Các bước tính toán. Thực hiện bằng số
• 2.2.2. Phương pháp ứng suất tương đương phần tử hữu hạn tự thích ứng
• 2.2.2.1. Nguyên lý tính toán
• 2.2.2.2. Công thức tính toán. Tính toán ứng suất tương đương phần tử hữu hạn tự thích ứng trong ANSYS
• 2.2.2.3. Các bước tính toán
• 2.2.3. Thực hiện bằng số
• 2.3. Mô phỏng quá trình phá hoại BTDL
• 2.3.1. Tiêu chuẩn phá hoại BTDL
• 2.3.2. Mô phỏng quá trình phát triển vết nứt
• 2.3.2.1. Mô phỏng quá trình phát triển vết nứt trong ANSYS
• 2.3.2.2. Thực hiện bằng số
• 2.4. Xây dựng bài toán tính toán ứng suất và biến dạng đập trọng lực BTDL bằng ngôn ngữ lập trình tham số APDL trong ANSYS. Mô tả kết cấu đập
• 2.4.1. Xử lý điều kiện biên
• 2.4.1.1. Vấn đề điều kiện biên nén khi tính toán động. Điều kiện biên mô phỏng môi trường vô hạn. Xử lý biên đàn hồi - cản nhớt trong phần mềm ANSYS
• 2.5. Chương trình tính kết cấu đập BTDL. Tính toán ứng suất, biến dạng và nứt đập BTDL
• 2.5.1. Số liệu tính toán. Kết quả tính toán chuyển vị và ứng suất
• 2.5.2. Kết quả tính toán nứt
• 2.5.3. Nhận xét kết quả tính toán
• 2.5.4. Kiểm tra độ tin cậy của chương trình
• 2.6. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NỨT TỚI KHẢ NĂNG CHỊU TẢI ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN
• 3.1. Đặt vấn đề. Nghiên cứu ảnh hưởng của nứt tới khả năng chịu tải của đập BTDL
• 3.1.1. Vết nứt ngang xuất hiện tại chân đập thượng lưu đập
• 3.1.2. Cơ sở nghiên cứu. Kết quả tính toán
• 3.1.3. Nhận xét kết quả tính toán. Vết nứt đứng xuyên từ nền
• 3.1.4. Cơ sở nghiên cứu. Kết quả tính toán
• 3.1.5. Nhận xét kết quả tính toán
• 3.1.6. Vết nứt trong thân đập dọc trục đập
• 3.1.7. Cơ sở nghiên cứu. Sơ đồ tính toán
• 3.1.8. Nhận xét kết quả tính toán
• 3.1.9. Các vết nứt xuất hiện đồng thời
• 3.1.10. Cơ sở nghiên cứu
• 3.1.11. Kết quả tính toán
• 3.1.12. Nhận xét kết quả tính toán
• 3.2. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN NỨT ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN SƠN LA
• 4.1. Giới thiệu công trình
• 4.2. Thông số động đất thiết kế khu vực công trình thủy điện Sơn La
• 4.3. Các vết nứt đập BTDL Sơn La được phát hiện trong quá trình thi công
• 4.4. Nghiên cứu sự hình thành vết nứt trong thân đập BTDL Sơn La
• 4.4.1. Kết quả tính toán
• 4.4.2. Nhận xét kết quả tính toán
• 4.5. Nghiên cứu sự phát triển nứt trong thân đập BTDL Sơn La
• 4.5.1. Sơ đồ tính toán
• 4.5.2. Kết quả tính toán
• 4.5.3. Trường hợp vết nứt phát triển tại khối C2
• 4.5.4. Trường hợp vết nứt phát triển tại khối C3
• 4.5.5. Đánh giá khả năng chịu tải của đập
• 4.6. Kết luận chương 4
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC GIẢI THÍCH CÁC KÝ HIỆU VÀ ĐẠI LƯỢNG

Tóm tắt

I. Giới thiệu về đập bê tông đầm lăn

Đập bê tông đầm lăn (BTĐL) là một trong những công nghệ tiên tiến trong xây dựng công trình thủy lợi. Đặc điểm nổi bật của BTĐL là khả năng chịu tải cao và độ bền vững trong thời gian dài. Công nghệ này sử dụng bê tông được đầm chặt bằng máy, giúp giảm thiểu lượng nước và xi măng, từ đó giảm thiểu khả năng vết nứt do nhiệt thủy hóa và co ngót. Theo thống kê, số lượng đập BTĐL trên thế giới đã tăng lên đáng kể, với nhiều công trình lớn được xây dựng tại các quốc gia như Trung Quốc, Mỹ và Nhật Bản. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao hiệu quả kinh tế cho các dự án thủy điện.

1.1. Đặc điểm kỹ thuật của BTĐL

BTĐL có nhiều ưu điểm vượt trội so với các loại đập truyền thống. Đặc biệt, khả năng chịu tải của BTĐL được cải thiện nhờ vào cấu trúc bê tông chắc chắn và quy trình thi công hiện đại. Các nghiên cứu cho thấy, BTĐL có thể chịu được áp lực lớn từ nước và các tác động bên ngoài như động đất. Điều này làm cho BTĐL trở thành lựa chọn lý tưởng cho các công trình lớn, đặc biệt là ở những khu vực có địa hình phức tạp.

II. Nghiên cứu vết nứt trong đập bê tông đầm lăn

Nghiên cứu về vết nứt trong BTĐL là một vấn đề quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chịu tải của công trình. Các vết nứt có thể xuất hiện do nhiều nguyên nhân, bao gồm sự thay đổi nhiệt độ, áp lực nước và các yếu tố môi trường khác. Việc đánh giá và phân tích các vết nứt này giúp các kỹ sư có thể đưa ra các biện pháp khắc phục kịp thời, đảm bảo an toàn cho công trình. Các phương pháp hiện đại như mô phỏng phần tử hữu hạn (FEM) đã được áp dụng để dự đoán sự phát triển của vết nứt và ảnh hưởng của chúng đến cấu trúc của đập.

2.1. Phân loại vết nứt

Vết nứt trong BTĐL có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau, bao gồm vị trí và hình thức. Vết nứt ngang thường xuất hiện tại chân đập, trong khi vết nứt đứng có thể xuyên từ nền lên. Việc phân tích các loại vết nứt này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về nguyên nhân gây ra mà còn hỗ trợ trong việc đánh giá khả năng chịu tải của đập. Các nghiên cứu cho thấy, vết nứt có thể làm giảm đáng kể độ bền của BTĐL, do đó việc theo dõi và xử lý kịp thời là rất cần thiết.

III. Đánh giá khả năng chịu tải của đập bê tông đầm lăn

Khả năng chịu tải của BTĐL được đánh giá thông qua nhiều yếu tố, bao gồm cấu trúc bê tông, điều kiện môi trường và quy trình thi công. Các nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng vật liệu chất lượng cao và kỹ thuật thi công hiện đại có thể nâng cao đáng kể khả năng chịu tải của đập. Ngoài ra, việc theo dõi thường xuyên và đánh giá tình trạng của đập cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho công trình. Các phương pháp như thí nghiệm bê tông và phân tích ứng suất đã được áp dụng để đánh giá chính xác khả năng chịu tải của BTĐL.

3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu tải

Nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến khả năng chịu tải của BTĐL, bao gồm chất lượng vật liệu, thiết kế cấu trúc và điều kiện thi công. Việc lựa chọn vật liệu bê tông phù hợp, cùng với quy trình thi công chính xác, sẽ giúp tăng cường độ bền và khả năng chịu tải của đập. Hơn nữa, các yếu tố môi trường như nhiệt độ và độ ẩm cũng cần được xem xét, vì chúng có thể ảnh hưởng đến quá trình đông cứng và phát triển của bê tông.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu về vết nứt và khả năng chịu tải của đập bê tông đầm lăn đã chỉ ra rằng, việc theo dõi và đánh giá tình trạng của đập là rất quan trọng để đảm bảo an toàn cho công trình. Các biện pháp khắc phục kịp thời đối với các vết nứt có thể giúp duy trì khả năng chịu tải của đập trong thời gian dài. Kiến nghị cần có các nghiên cứu sâu hơn về vật liệu và công nghệ thi công để nâng cao hiệu quả và độ bền của BTĐL trong tương lai.