Phân Tích Kết Cấu Ổn Định Của Nhà Máy Thủy Điện Dưới Tải Trọng Động Đất

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu xây dựng công trình thủy phân tích kết cấu ổn định của nhà máy thủy điện chịu tải trọng động đất, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Đỗ Hồng Hoàng
• Người hướng dẫn: TS. Trịnh Quốc Công
• Trường học: Trường Đại học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Công trình
• Đề tài: Phân Tích Ổn Định Kết Cấu Nhà Máy Thủy Điện Chịu Động Đất
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TINH HÌNH XÂY DỰNG THỦY ĐIỆN Ở VIỆT NAM VÀ TÔNG QUAN VỀ ĐỘNG ĐẤT
• 1.1. Hiện trạng và kế hoạch phát điện thủy điện ở Việt Nam
• 1.2. Tổng quan về nhà máy thủy điện
• 1.3. Tổng quan về động đất
• 1.3.1. Nguyên nhân gây ra động đất
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH KẾT CẤU NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT
• 2.1. Phương trình vi phân mô tả chuyển vị của nhà máy dưới tác dụng của lực động
• 2.2. Xác định lực đàn hồi tuyến tính
• 2.3. Xác định lực cản
• 2.4. Dao động của hệ kết cấu chịu tác động của động đất
• 2.5. Các phương pháp phân tích kết cấu chịu tải trọng động đất
• 2.5.1. Phân tích kết cấu NMTĐ chịu tải trọng động đất bằng phương pháp tĩnh lực
• 2.5.2. Phân tích kết cấu NMTĐ chịu tải trọng động đất bằng phương pháp phổ phản ứng
• 2.5.3. Phân tích kết cấu NMTĐ chịu tải trọng động đất bằng phương pháp lịch sử thời gian
• 2.6. Cơ sở lý thuyết xây dựng biểu đồ gia tốc nền nhân tạo
• 2.7. Kết luận chương
• 3. CHƯƠNG 3: LẬP BÀI TOÁN PHÂN TÍCH KẾT CẤU NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN CHỊU TÁC DỤNG CỦA LỰC ĐỘNG ĐẤT THEO PHƯƠNG PHÁP LỊCH SỬ
• 3.1. Lựa chọn mô hình và các trường hợp tính toán
• 3.2. Tổng quan về công trình thủy điện Xim Vàng
• 3.3. Xây dựng mô hình toán tính toán
• 3.4. Các thông số cơ bản của mô hình
• 3.5. Các lực tác dụng và tổ hợp lực
• 3.6. Xác định các tải trọng tĩnh
• 3.7. Tải trọng gây nên do động đất
• 3.8. Kết quả tính toán
• 3.8.1. Kết quả tính toán trường hợp 1 (tổ hợp cơ bản)
• 3.8.2. Kết quả tính toán trường hợp 2a (Nhà máy chịu tải trọng động đất tính theo phương pháp phổ phản ứng)
• 3.8.3. Kết quả tính toán trường hợp 2b (Nhà máy chịu tải trọng động đất tính theo phương pháp lịch sử thời gian)
• 3.8.4. Bảng tổng hợp kết quả
• 4. CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH CHỐNG TRƯỢT CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT THEO PHƯƠNG PHÁP LỊCH SỬ THỜI GIAN
• 4.1. Tổng quan về phân tích ổn định chống trượt nhà máy thủy điện
• 4.2. Nội dung phương pháp phân tích ổn định chống trượt nhà máy thủy điện chịu tải trọng động đất theo mô hình SDOE
• 4.3. Tải trọng và tổ hợp hợp tải trọng trong phân tích ổn định chống trượt nhà máy
• 4.4. Kết quả phân tích ổn định trượt cho nhà máy thủy điện Xím Vàng
• 4.5. Số liệu tính toán. Trường hợp tính toán
• 4.6. Kết luận chương
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tính Cấp Thiết Của Đề Tài

Việt Nam nằm trong vùng địa chất phức tạp với nhiều hoạt động động đất, điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết cho việc phân tích kết cấu của các công trình, đặc biệt là nhà máy thủy điện. Các nhà máy này thường phải chịu tải trọng lớn từ động đất, do đó việc đảm bảo ổn định kết cấu là rất quan trọng. Theo thống kê, Việt Nam có bốn vùng động đất chính, với cường độ dao động từ M=6.0 đến M=7.5. Điều này đòi hỏi các phương pháp tính toán hiện đại để đảm bảo an toàn cho các công trình. Việc áp dụng phương pháp lịch sử thời gian trong phân tích kết cấu sẽ giúp mô phỏng chính xác hơn phản ứng của nhà máy dưới tác động của động đất. Sự cần thiết này không chỉ giúp bảo vệ tài sản mà còn đảm bảo an toàn cho con người và môi trường xung quanh.

II. Tổng Quan Về Nhà Máy Thủy Điện

Nhà máy thủy điện là một trong những nguồn năng lượng tái tạo quan trọng tại Việt Nam. Các nhà máy này được chia thành ba loại chính: nhà máy ngung dip, nhà máy sau đập và nhà máy đường dẫn. Mỗi loại có cấu trúc và công suất khác nhau, tùy thuộc vào điều kiện địa lý và yêu cầu kỹ thuật. Đặc biệt, kết cấu của nhà máy cần được thiết kế để chịu được các tải trọng từ nước và động đất. Phân tích địa chất và khả năng chịu lực của các cấu kiện là rất quan trọng trong quá trình thiết kế. Việc sử dụng các công nghệ mới trong xây dựng và phân tích sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của nhà máy, đồng thời giảm thiểu rủi ro trong quá trình vận hành.

III. Phân Tích Nguy Cơ Động Đất

Phân tích nguy cơ động đất là một phần quan trọng trong việc thiết kế nhà máy thủy điện. Các phương pháp phân tích hiện nay bao gồm mô phỏng động lực học và phân tích tĩnh. Việc xác định các tải trọng động đất và đánh giá rủi ro là rất cần thiết để đảm bảo ổn định kết cấu. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng phương pháp mô hình hóa có thể giúp dự đoán chính xác hơn các phản ứng của kết cấu dưới tác động của động đất. Hơn nữa, việc xác định các tải trọng và tổ hợp lực sẽ giúp đưa ra các giải pháp thiết kế phù hợp, đảm bảo an toàn và hiệu quả cho các công trình thủy điện.

IV. Phương Pháp Phân Tích Ổn Định

Phương pháp phân tích ổn định cho nhà máy thủy điện chịu tải trọng động đất thường được thực hiện bằng cách sử dụng phương pháp lịch sử thời gian. Phương pháp này cho phép phân tích chi tiết các phản ứng của kết cấu theo thời gian, từ đó đưa ra các giá trị và đánh giá chính xác về khả năng chịu lực. Các mô hình tính toán phải được xây dựng với các thông số cơ bản như tải trọng, độ bền vật liệu và các điều kiện địa chất. Kết quả phân tích sẽ cung cấp thông tin quan trọng cho việc thiết kế và cải tiến các công trình thủy điện, đảm bảo an toàn trong mọi điều kiện.

V. Kết Luận

Việc phân tích ổn định kết cấu cho nhà máy thủy điện chịu tải trọng động đất là một nhiệm vụ quan trọng không chỉ trong lĩnh vực xây dựng mà còn liên quan đến an toàn cộng đồng. Các phương pháp phân tích hiện đại như lịch sử thời gian cho phép các kỹ sư có thể dự đoán và đánh giá chính xác hơn về hành vi của kết cấu trong các tình huống khác nhau. Điều này không chỉ giúp cải thiện độ bền của công trình mà còn góp phần nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống điện quốc gia. Nghiên cứu này đóng góp vào việc phát triển các tiêu chuẩn thiết kế và xây dựng an toàn hơn cho các công trình thủy điện tại Việt Nam.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam sở hữu tiềm năng thủy điện lớn với khoảng 2360 con sông dài trên 10 km, trong đó có 9 hệ thống sông có diện tích lưu vực trên 10.000 km². Tổng trữ năng lý thuyết của các con sông được ước tính đạt khoảng 300 tỷ kWh/năm, với công suất lắp máy khoảng 34.000 MW, trong đó trữ năng kinh tế - kỹ thuật đạt khoảng 80-84 tỷ kWh/năm. Nhu cầu điện năng ngày càng tăng trong bối cảnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa đã thúc đẩy việc xây dựng nhiều nhà máy thủy điện lớn và vừa trên cả nước, đặc biệt là ở các vùng núi còn nhiều khó khăn về kinh tế - xã hội.

Tuy nhiên, Việt Nam nằm trong vùng chịu ảnh hưởng động đất tương đối mạnh với bốn vùng động đất chính, có cường độ động đất từ M=5,5 đến M=6,8. Điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc phân tích kết cấu và ổn định của các nhà máy thủy điện chịu tải trọng động đất nhằm đảm bảo an toàn và độ bền công trình trong quá trình xây dựng và vận hành.

Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng cơ sở lý thuyết và ứng dụng phương pháp lịch sử thời gian để phân tích kết cấu và ổn định của nhà máy thủy điện chịu tải trọng động đất, từ đó đề xuất các giải pháp thiết kế kết cấu hợp lý, đảm bảo an toàn cho nhà máy thủy điện trong mọi tổ hợp tải trọng thực tế. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào nhà máy thủy điện Xím Vàng 2, tỉnh Sơn La, với dữ liệu và mô hình tính toán được xây dựng dựa trên tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 375-2006.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao chất lượng thiết kế, đảm bảo an toàn kết cấu nhà máy thủy điện trước các tác động động đất, góp phần phát triển bền vững ngành thủy điện 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 cơ bản trong phân tích kết cấu chịu tải trọng động đất, bao gồm:

• Phương trình chuyển động của hệ kết cấu nhiều bậc tự do: Sử dụng phương pháp chuyển vị để thiết lập phương trình cân bằng động lực học, trong đó lực quán tính, lực đàn hồi và lực cản được xác định chi tiết theo nguyên lý d’Alembert.

• Phân tích dao động của hệ kết cấu chịu tác động động đất: Mô hình chuyển động tuyệt đối của hệ kết cấu được biểu diễn bằng tổng chuyển vị cưỡng bức và chuyển vị tương đối, giúp mô phỏng chính xác phản ứng của công trình dưới tải trọng động đất.

• Các phương pháp phân tích kết cấu chịu tải trọng động đất:

  • Phương pháp tĩnh lực ngang tương đương: Thay thế lực quán tính bằng lực ngang tĩnh, phù hợp với công trình có hình dạng đều đặn.
  • Phương pháp phổ phản ứng: Phân tích dao động dựa trên phổ phản ứng thiết kế, thích hợp cho các kết cấu phức tạp.
  • Phương pháp lịch sử thời gian: Phân tích động học theo thời gian thực, sử dụng thuật toán Newmark để giải phương trình chuyển động, cho phép xác định toàn bộ quá trình phản ứng của kết cấu trong suốt trận động đất.

• Khái niệm và xây dựng biểu đồ gia tốc nền nhân tạo: Dựa trên phổ phản ứng thiết kế theo TCXDVN 375-2006, sử dụng phần mềm chuyên dụng để tạo biểu đồ gia tốc nền phù hợp với vị trí công trình.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu thực tế từ nhà máy thủy điện Xím Vàng 2, tỉnh Sơn La, bao gồm các thông số kỹ thuật, địa chất, thủy văn và tải trọng thiết kế. Mô hình 3D phần dưới nước của nhà máy được xây dựng trên phần mềm AutoCAD và chuyển sang phần mềm phân tích phần tử hữu hạn ADINA để tính toán.

Phương pháp phân tích chính là phương pháp lịch sử thời gian, sử dụng thuật toán Newmark để giải hệ phương trình chuyển động động lực học. Ngoài ra, phương pháp phổ phản ứng cũng được áp dụng để so sánh kết quả.

Cỡ mẫu nghiên cứu là mô hình kết cấu phần dưới nước của nhà máy thủy điện Xím Vàng 2 với các thông số vật liệu bê tông M250, hệ số tổ hợp tải trọng, và các lực tác dụng như trọng lượng bản thân, áp lực nước, áp lực đất, tải trọng thiết bị và tải trọng động đất.

Timeline nghiên cứu bao gồm giai đoạn thu thập dữ liệu, xây dựng mô hình, phân tích kết quả và đánh giá trong khoảng thời gian từ năm 2012 đến 2013.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Chuyển vị và ứng suất kết cấu dưới tải trọng cơ bản: Kết quả tính toán tổ hợp tải trọng cơ bản (trọng lượng bản thân, áp lực nước và đất) cho thấy chuyển vị lớn nhất tại các điểm trên tường thượng lưu và hạ lưu dao động trong khoảng 3-5 mm, ứng suất bê tông không vượt quá giới hạn cho phép của vật liệu M250.

2. Phân tích theo phương pháp phổ phản ứng: Khi xét tải trọng động đất theo phương pháp phổ phản ứng, chuyển vị cực đại tăng lên khoảng 15-20% so với trường hợp cơ bản, ứng suất tại các điểm quan trọng cũng tăng tương ứng, tuy nhiên vẫn nằm trong giới hạn an toàn thiết kế.

3. Phân tích theo phương pháp lịch sử thời gian: Phương pháp lịch sử thời gian cho phép xác định biến thiên chuyển vị và ứng suất theo thời gian trong suốt trận động đất. Kết quả cho thấy chuyển vị cực đại có thể đạt tới khoảng 25 mm, lớn hơn 10-15% so với phương pháp phổ phản ứng, đồng thời phản ánh rõ quá trình dao động và ứng suất phát sinh tại các thời điểm khác nhau.

4. Ổn định chống trượt của nhà máy thủy điện: Phân tích ổn định chống trượt theo phương pháp lịch sử thời gian cho thấy hệ số an toàn nhỏ nhất trong quá trình động đất đạt khoảng 1,2, đảm bảo an toàn cho công trình trong điều kiện tải trọng động đất cấp 8-10 theo TCXDVN 375-2006.

Thảo luận kết quả

Sự khác biệt giữa kết quả phân tích theo phương pháp phổ phản ứng và lịch sử thời gian phản ánh ưu điểm của phương pháp lịch sử thời gian trong việc mô phỏng chính xác quá trình làm việc của kết cấu trong suốt trận động đất. Phương pháp này cung cấp thông tin chi tiết về biến thiên ứng suất và chuyển vị theo thời gian, giúp thiết kế kết cấu hiệu quả và an toàn hơn.

Kết quả chuyển vị và ứng suất đều nằm trong giới hạn cho phép, chứng tỏ mô hình và phương pháp phân tích phù hợp với thực tế công trình. So sánh với các nghiên cứu trong ngành, kết quả này tương đồng với các công trình thủy điện lớn khác ở vùng động đất tương tự, khẳng định tính khả thi của phương pháp nghiên cứu.

Việc phân tích ổn định chống trượt cũng cho thấy nhà máy thủy điện Xím Vàng 2 có khả năng chịu tải trọng động đất tốt, tuy nhiên cần lưu ý đến các yếu tố địa chất nền và tổ hợp tải trọng phức tạp trong thực tế vận hành.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ biến thiên chuyển vị và ứng suất theo thời gian, bảng tổng hợp hệ số an toàn chống trượt ở các cấp động đất khác nhau, giúp trực quan hóa và đánh giá hiệu quả thiết kế.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng phương pháp lịch sử thời gian trong thiết kế kết cấu nhà máy thủy điện: Khuyến khích các đơn vị thiết kế sử dụng phương pháp này để phân tích tải trọng động đất nhằm nâng cao độ chính xác và an toàn công trình, đặc biệt với các nhà máy có kết cấu phức tạp. Thời gian áp dụng trong các dự án mới và cải tạo trong vòng 3-5 năm tới.

2. Tăng cường khảo sát địa chất nền tại vị trí xây dựng: Để đảm bảo tính ổn định chống trượt và độ bền kết cấu, cần thực hiện khảo sát chi tiết địa chất nền, đặc biệt ở các vùng có nguy cơ động đất cao. Chủ thể thực hiện là các đơn vị tư vấn địa chất, thời gian khảo sát trước khi thiết kế và thi công.

3. Xây dựng biểu đồ gia tốc nền nhân tạo phù hợp với từng công trình: Sử dụng phần mềm chuyên dụng để tạo biểu đồ gia tốc nền theo tiêu chuẩn TCXDVN 375-2006, giúp mô phỏng chính xác tải trọng động đất tác động lên công trình. Thực hiện song song với giai đoạn thiết kế kết cấu.

4. Đào tạo và nâng cao năng lực chuyên môn cho kỹ sư thiết kế và vận hành: Tổ chức các khóa đào tạo về phân tích kết cấu chịu tải trọng động đất, đặc biệt là phương pháp lịch sử thời gian và thuật toán Newmark, nhằm nâng cao chất lượng thiết kế và quản lý vận hành nhà máy thủy điện. Chủ thể là các trường đại học, viện nghiên cứu và doanh nghiệp ngành thủy điện, triển khai liên tục hàng năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế công trình thủy điện: Nghiên cứu cung cấp cơ sở lý thuyết và phương pháp phân tích hiện đại giúp thiết kế kết cấu nhà máy thủy điện chịu tải trọng động đất chính xác và an toàn hơn.

2. Chuyên gia địa chất và động đất: Thông tin về vùng động đất, biểu đồ gia tốc nền và phân tích ổn định chống trượt hỗ trợ đánh giá rủi ro địa chất và đề xuất giải pháp kỹ thuật phù hợp.

3. Nhà quản lý dự án và vận hành thủy điện: Hiểu rõ về ảnh hưởng của tải trọng động đất đến kết cấu nhà máy, từ đó xây dựng kế hoạch bảo trì, kiểm tra và ứng phó kịp thời trong quá trình vận hành.

4. Giảng viên và sinh viên ngành xây dựng, thủy lợi, kỹ thuật công trình: Tài liệu tham khảo quý giá cho việc giảng dạy và nghiên cứu chuyên sâu về phân tích kết cấu chịu tải trọng động đất, phương pháp lịch sử thời gian và ứng dụng thực tiễn.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp lịch sử thời gian có ưu điểm gì so với phương pháp phổ phản ứng?
   Phương pháp lịch sử thời gian cho phép mô phỏng toàn bộ quá trình phản ứng của kết cấu theo thời gian thực, cung cấp thông tin chi tiết về biến thiên chuyển vị và ứng suất, giúp thiết kế chính xác và an toàn hơn. Ví dụ, trong nghiên cứu nhà máy Xím Vàng 2, chuyển vị cực đại theo phương pháp này lớn hơn 10-15% so với phổ phản ứng, phản ánh chính xác hơn sự dao động thực tế.

2. Tại sao cần xây dựng biểu đồ gia tốc nền nhân tạo?
   Biểu đồ gia tốc nền nhân tạo giúp mô phỏng chính xác tải trọng động đất tác động lên công trình dựa trên phổ phản ứng thiết kế, đặc biệt khi dữ liệu động đất thực tế không đầy đủ. Theo TCXDVN 375-2006, biểu đồ này được xây dựng dựa trên các tiêu chuẩn và phần mềm chuyên dụng, đảm bảo tính đại diện cho vị trí xây dựng.

3. Làm thế nào để xác định lực cản trong mô hình kết cấu?
   Lực cản được xác định là lực cản nhớt tỷ lệ thuận với vận tốc chuyển động của hệ kết cấu. Trong mô hình, lực cản được biểu diễn bằng ma trận hệ số cản, tính toán dựa trên giả thiết các bậc tự do có vận tốc chuyển động đơn vị trong khi các bậc khác đứng yên.

4. Phân tích ổn định chống trượt được thực hiện như thế nào?
   Phân tích ổn định chống trượt sử dụng mô hình SDOE kết hợp với phương pháp lịch sử thời gian để tính toán hệ số an toàn chống trượt trong suốt quá trình động đất. Kết quả cho thấy hệ số an toàn nhỏ nhất đạt khoảng 1,2, đảm bảo an toàn cho nhà máy thủy điện trong điều kiện tải trọng động đất cấp 8-10.

5. Những yếu tố nào ảnh hưởng đến hệ số địa chấn Cs trong phương pháp tĩnh lực ngang tương đương?
   Hệ số Cs phụ thuộc vào vùng hoạt động động đất, điều kiện nền đất tại vị trí xây dựng, tầm quan trọng của công trình, hệ số làm việc của kết cấu, giải pháp kết cấu và phổ thiết kế động đất. Do đó, Cs được xác định dựa trên các tiêu chuẩn thiết kế và đặc điểm cụ thể của công trình.

Kết luận

• Luận văn đã xây dựng thành công cơ sở lý thuyết và mô hình phân tích kết cấu nhà máy thủy điện chịu tải trọng động đất theo phương pháp lịch sử thời gian, áp dụng cho nhà máy thủy điện Xím Vàng 2.

• Kết quả phân tích cho thấy phương pháp lịch sử thời gian cung cấp thông tin chi tiết và chính xác hơn về chuyển vị, ứng suất và ổn định chống trượt so với phương pháp phổ phản ứng.

• Nhà máy thủy điện Xím Vàng 2 đảm bảo an toàn kết cấu và ổn định chống trượt dưới tải trọng động đất cấp 8-10 theo tiêu chuẩn TCXDVN 375-2006.

• Đề xuất áp dụng phương pháp lịch sử thời gian trong thiết kế và đánh giá kết cấu nhà máy thủy điện, đồng thời tăng cường khảo sát địa chất và đào tạo chuyên môn cho kỹ sư.

• Các bước tiếp theo bao gồm mở rộng nghiên cứu cho các nhà máy thủy điện khác, phát triển phần mềm phân tích ổn định và tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về phân tích kết cấu chịu tải trọng động đất.

Quý độc giả và các chuyên gia trong ngành thủy điện được khuyến khích tham khảo và ứng dụng kết quả nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả và an toàn cho các công trình thủy điện tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TINH HÌNH XÂY DUNG THỦY ĐIỆN Ở VIET NAM VA TONG QUAN VE ĐỘNG ĐẤTT. Hiện trạng và kế hoạch phát điện thủy điện ở Việt Nam. Tổng quan về nhà máy thủy điện.--- 2-2 £ £ +EE+EE+EE+EE+EE£ErEeEkerkerxrrxrrx 6 1. Tông quan về động đất.------2-©5¿+Ss+EE‡EEEEE2112112712112112111111.1 Nguyên nhân gây ra động đất.

Một số khái niệm về động date. eecceccceccecceessessessessessessesseessessessesseesessesseeseees 9 {Ca on nh aữD.Ô 14 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LY THUYET PHAN TÍCH KET CẤU NHÀ MAY THỦY ĐIỆN CHIU TAI TRỌNG DONG ĐÁTT. Phương trình vi phân mô tả chuyền vị của nhà máy dưới tác dụng của lực động 7. Xác định lực đàn hồi tuyến tính.

Xác định lực cản.--- - << 5< 3322211122311 1 1111 911 19g 11g vn ng vn nưyy 16 2. Dao động của hệ kết cau chịu tác động của động đất. Các phương pháp phân tích kết cau chịu tải trọng động đất.1 Phân tích kết câu NMTĐ chịu tải trọng động đất bằng phương pháp tĩnh lực NYang tuONY AUONG.2 Phân tích kết câu NMTD chịu tải trong động dat bang phương pháp phé phan THOT SIAN. Cơ sở lý thuyết xây dựng biéu đồ gia tốc nền nhân tạo.

Kết luận chương.-- -- ¿+ tSx+SE9EE9EE2E2EEEEEEEEE1E711121121121111711111 1. 26 CHƯƠNG 3: LAP BÀI TOÁN PHAN TÍCH KET CÁU NHÀ MAY THỦY ĐIỆN CHIU TÁC DUNG CUA LUC ĐỘNG DAT THEO PHƯƠNG PHAP LICH SỬ 096/90. Lựa chọn mô hình và các trường hợp tính toán. Tổng quan về công trình thủy điện Xim Vàng 2.

Xây dựng mô hình từ tính toá. Các thông số cơ bản của mô hình. Các lực tác dụng và tổ hợp lực. Xác định các tải trọng TĨnh.

Tải trong gây nên do động đất.------:-©2-©52+2z+Ek+£Ec£EESEEerxerkerrerrrrred 35 3. Kết quả tính tOán.---¿- 2 + ©S£2EE2EE9EEEEE2E1211271711211211111112111111 11. Kết quả tính toán trường hợp 1 (tô hợp cơ bản). Kết quả tính toán trường hợp 2a ( Nhà máy chịu tải trọng động đất tính theo phương pháp phổ phản ứng),.--- 2-2 2 2 +E£SE£EE£EE#EE2EE£EEEEEEEEEEEEEEEEEEErrerrerree 42 3.

Kết quả tính toán trường hợp 2b ( Nhà máy chịu tải trọng động đất tính theo phương pháp lịch sử thời Ø1a1). Bảng tổng hợp Kết quả. cxeE 52 CHƯƠNG 4. PHÂN TÍCH ÔN ĐỊNH CHÓNG TRƯỢT CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN CHIU TAI TRỌNG DONG ĐẤTT.

tt SE 2EEEESEEESEEEEEEEEEEEErErrkrrres 55 THEO PHƯƠNG PHAP LICH SỬ THỜI GIAN.---2- ¿5s +s+E+E+zEzE+Ee£ezxzzezez 55 4.Tổng quan về phân tích 6n định chống trượt nhà máy thủy điện. Nội dung phương pháp phân tích 6n định chống trượt nhà máy thủy điện chịu tải trọng động đất theo mô hình SDOE. - 2-2 2 22 22 E£+E££E£EE£EE+EEzEzEzxerxee 57 4. Tải trọng và tô hop hợp tải trọng trong phân tích 6n định chống trượt nhà máy 0000001901017.

Kết quả phân tích ổn định trượt cho nhá máy thủy điện Xím Vàng 2 bang mô 00m 9)9) 5. Số liệu tính toán. Trường hợp tính tOán.3 KẾC qua tính .5 Kết luận chương.-- ¿2 + ©S£+EE2EE9EE£EEEEE12E157171121121122171. Két quả đạt được của luận Vande.

Van đề tồn tai và phương hướng nghiên cứu tiếp theo. Phương hướng nghiên cứu tiếp theo.-----2- 2s E2+E£2E++£E+£Eerxzzrszrxees 68 TÀI LIEU THAM KHẢO.- ¿5c SE +E‡EEEE2ESEEEESEEEEEEEEEEEEEEESESEEEEEESEEEESErrrrkrkea 69 BANG KE DANH MỤC HÌNH VE Hình 2.1: Mô hình tính toán của hệ kết cấu có nhiều bậc tự do.2: Mô hình tính toán của hệ kết cấu có nhiều bậc tự do.-- 19 chịu tac động của động II eeceseccssescesssesessesessecsssecersessesessesessecarsucevsasansasaeeavaeaneees 19 Hình 3.1: Mô hình của sở đồ tính xây dựng trong Autocad.2: Chia lưới phan tử trong phần mềm Adina .3: Phổ phản ứng thiết kế tai ví trị công trình thủy điện Xfm Vàng 2.4: Biểu đồ gia tốc nền tại ví trị công trình thủy điện Xím Vàng 2.Chuyền vị theo phương XXX.- 2-2: ©5£©5£2SE+EE+EE£EE2EEeEEerkerrerrrrred 39 Hình 3.6 Chuyén vị theo phương YY.- ¿2-2 E+SE+EE2EE£EEEEEEEEEEEEEEEEEErrrrrerree 40 Hình 3.7 Chuyén vị theo phương Z⁄Z.----- ¿+ 2 s+SE+EE+EE£E£E£EE£EEEEESEESEErEerrervee 40 Hình 3.8 Ứng suất StressŠXXX.9 Ứng suất Stress Y Y.10 Ứng suất stress/Z/Z. Chuyên vị theo phương XX.---¿-©2¿©2+¿22++2E+2EEt2Exrzrerrreerkree 43 Hình 3. Chuyển vị theo phương Y Y.- - 2-52 s+S£2EE2E££ECEEEEEEEEEEErEkrrerrerree 43 Hình 3.

Chuyên vị theo phương Z⁄Z.---:--2-©22©5¿22+2E+v2E+2EE+2Exrzrkrrrrerkrre 44 Hình 3. Ứng xuất stress XXX(. Ứng xuất stress YY .17: Biểu đồ biến thiên chuyên vị theo phương X tại node 274809.18: Biểu đồ biến thiên chuyên vị theo phương Z tại node 27489. 47 trên sàn nhà my .19: Biểu đồ biến thiên ứng suất Stressxx tại node 27489.20: : Biểu đồ biến thiên ứng suất Stressyy tai node 27489.-- 48 trên sàn nhà mấy.21: Biểu đồ biến thiên chuyển vỉ theo phương X tai node 19966 48 trên trồng thượng lưu 48 Hình 322: Biểu đồ biến thiên chuyển vi theo phương Z tại node 19966 49 trên tường thượng lưu 49 Hình 3.23: Biểu dd biến thiên ứng suất Stressyy tại node 19966 trên 49 tường thượng lưu 49 Hình 324: Biểu đồ biển hiên ứng suất Stess7, ti node 19966 30 trên tường thượng lưu.25: Biểu đồ biến thiên chuyển vị theo phương X tại node 22478 0 trên tường hạ lưu 0 Hình 326.

Biểu đồ biển thiên chuyển vị theo phương Z tại node 22478, trên trờng hạ lưu Hình 327: Biểu dd biến thiên ứng suit sessyy tại node 22478 trên tường hạ lưu, Hình328. Biểu đồbiến thiên ng suất stress, tạ node22478 trên tường hạ ưu Hình 4.1: Các mặt trượt tinh toán cho sơ đồ trượt phẳng ABCD, ABCDEF, ABCDE "Trường hợp tinh toán Hình 4. gia tốc nên tương ứng động đất Hình 44. gia tốc nên tương ứng động đắt Tình 4.4 gia tốc nền tương ứng động đất cắp 10.

Biểu đồ hệ số an toàn ôn định chống truot với động đắt cắp 8. Biểu đồ hệ số an toàn ôn định chống trưt với động đắt cắp 9. Biểu ồ hệ số an toàn dn định chống trượt với động đít cíp 10. Chuyển vị trượt của nhà máy chịu tải trong động đất cấp 10, 66 BANG KE DANH MỤC BANG BIEU Bang 1.1: Tiềm năng thủy điện Việt Nam 4 Bảng 1.2: Công suất các nguồn điện phân bổ năm 1982 và 1992 5 Bang 1.3: Bang chuyển đổi tương đương gi các thang động đất 10 Bang 1.4: Bang chuyển đổi tir định gia tốc nền sang cấp động dat " Bang 3.1: Tông hợp kết quả tính toán nhà máy chịu tổ hợp tả trọng cơ bản (Trường hợp 1), 52 Bảng 3.2: Tổng hợp kết qua tinh toán nhà máy chịu tai trong động dat theo phương pháp phỏ phản ứng (trưởng hợp 2a).3: Tông hợp kết qua tính toán nhà máy chịu tai trọng động dat theo phương pháp lịch sử thời gian (trường hợp 2b) 5 Bảng 4.

Tổng hợp và phân tích tài trọng tính toán én định nhà máy thủy điện. Tính cắp thiết của để tà: Dit nước ta nằm trong vùng chịu ảnh hưởng của động đắt tương đổi mạnh “Theo Viện Vit Lý Địa Cầu, đắt nước ta có bốn vũng động đắt chỉnh. Ving động dắt thứ nhất là miễn núi tây bắc bao gồm các tinh Sơn La, Lai Châu với cường độ động. đất M=6 8, Vùng thứ hai đồng bằng châu thổ sông Hồng với cường độ động dit M = 62, Vũng động đắt thứ ba là vùng miễn núi Đông Bắc bao gồm các tỉnh Bắc.

Giang, Lạng Sơn, Cao Bằng, Lạng Sơn với cường độ động đất M= 600, vùng động đắt cuối cũng à vùng phía nam của đt nước ta với cường lộ động dit M7 5.5 "Nước ta dang trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đắt nước nên nhu cầu điện năng ngày cảng tăng. Điều đó đã đặt ra nhiều cấp thiết về năng lượng cho đất nước. Chính vì vậy mà các công tình trạm thủy điện du xây dựng trên ngày một du, Nhà máy thay điện là một kết cầu hình khối lớn, hình dạng khá phức tp với nhiễu khoảng tống bên trong. Toàn bộ nhà máy nói chung và từng phin nói riêng phải dim bảo đủ én định và da độ bền dưới tác động của mọi tổ hợp tải trọng tĩnh.

và tải trong động trong cúc giả đoạn xây dụng, vận hành. Nhà máy thủy điện phân chia thành hai pt in; phần trên nước và phần dưới nước, phần dưới nước. chiếm khoảng 70% bê tông nhà máy. Hiện nay khi phân ich ổn định và độ bén nhà máy chịu tải wong động đắt thường sử dụng phương pháp mô phỏng nh, có một số công ty thiết kế dùng phương pháp phổ phản ứng.

Tuy nhiên phương pháp mô phòng tỉnh cũng như phương pháp pho phân ứng không phản ánh được sự ứng xử của kết cấu trong suốt thời gian xây ra động đất. Phương pháp lịch sử thời gian ( Response history analysis, ) sử dung biểu đỏ gia tốc nền wind tính toán nội lực, ứng suất, chuyển vị của kết cấu tại mọi thời điểm của một trận độ 3g đắc. Phương pháp này đã phần ánh được «qu tình làm việc của kết ấu ong một trận động đắc cụ thể Chính vì các yếu tổ phân tích trên nên việc phần tích bén và ôn định của nhà máy thủy điện chịu tác dụng của lực động đắt theo phương pháp lịch sử thời gian là rấtcần thiêt. Học viên chon dé tài: “Phân tích kết cấu, ồn định cia nhà máy thủy điện chịu tải trọng động đất theo phương pháp lịch sử thời gian”.

sẽ góp một phần kg, phân tic kế cầu và ôn định nhà máy thủy điện chịu ti trọng động đắc từ đó lựa chọn được kích thước kết cu hợp lý cho nhà máy thủy điện đảm bảo nhà máy làm việc an toàn với mọi tỏ hợp tải trọng trong thực tế vận. hành 2, Mục đích của đề tài: Xây dựng cơ sở lý thuyết th toán rong phân tích kết cfu, én định cia nhà máy thủy điện chịu tác dụng của tải trọng động đắt theo phương pháp lịch sử: thời gian 'Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu: ~ Diều tra thống kê và tổng hợp éc tài liệu đã nghiên cứu liên quan tài - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về phân ích kết cấu công tình chịu tải trọng động đất, ~ Ung dụng phương pháp lich sử thời gian phân tích động học máy thủy điện chịu tác dụng của lực động, ~ Xây dựng biểu đỏ gia tốc nền tại vị trí công trình theo tiêu chuẩn xây dựng. Việt Nam TCXDVN 375-2006; Thiết ý công trình chịu động dit = Xây dựng mộ bình 3-D nhà máy thủy điện chịu các ti trong tinh và tại trong động đất bing phần mm Phin từ hew hạn có các module phân tích động theo phương pháp lịch sử thời gian ~ Xây dựng cơ sở lý thuyết, lập phần mềm phân tích 6n định nhà máy thủy. điện chịu ti trong động đất ~ Phân tích, đánh giá kết quả.

Kết quả dự kiếnđạt được: ~ Biểu đồ gia tốc nén tại vị trí xây dựng nhà máy thủy điện. ~ Trạng thái ứn dạng tại các điểm của nhà máy thủy điện theo thời gian của trận động đất + Xác định tin số dao động riêng, hình dáng dao động của nhà máy thủy điện theo các dạng dao động ~ Quan hi an toàn chỗng trượt vớ thời gian của trận động đất. từ đồ tìm ra hệ số an toàn nhỏ nhất Kain CHUONG 1: TINH HÌNH XÂY DỰNG THỦY ĐIỆN Ở VIỆT NAM VÀ TÔNG QUAN VỀ ĐỘNG DAT 1.