Nghiên Cứu Ứng Suất và Biến Dạng trong Đập Bê Tông Đầm Lăn với Cường Độ Bê Tông

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu xây dựng công trình thủy phân tích ứng suất và biến dạng trong đập bê tông đầm lăn có xét đến sự, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Mai Thị Hồng
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Quang Hùng
• Trường học: Trường Đại học Thủy lợi
• Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
• Đề tài: Phân Tích Ứng Suất và Biến Dạng trong Đập Bê Tông Đầm Lăn
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN
• 1.1. Tình hình xây dựng đập bê tông đầm lăn trên Thế giới
• 1.2. Tình hình xây dựng đập bê tông đầm lăn ở Việt Nam
• 1.3. Các phương pháp thi công đập bê tông đầm lăn
• 1.3.1. Thiết bị thi công
• 1.3.2. Công nghệ thi công BTDL
• 1.3.3. Các phương pháp thi công lên đập
• 1.4. Những tồn tại trong quá trình tính toán phân tích ứng suất biến dạng đập bê tông đầm lăn
• 1.5. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG CỦA ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN CÓ XÉT ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG TRONG THỜI GIAN THI CÔNG
• 2.1. Sự phát triển cường độ và các đặc trưng cơ lý của bê tông đầm lăn
• 2.1.1. Sự phát triển cường độ của bê tông đầm lăn theo thời gian
• 2.1.2. Ảnh hưởng của cường độ bê tông đối với tốc độ thi công đập
• 2.2. Các phương pháp phân tích ứng suất biến dạng đập bê tông đầm lăn
• 2.2.1. Phương pháp giải tích
• 2.2.2. Phương pháp số
• 2.3. Giải bài toán phân bố ứng suất biến dạng trong đập bê tông đầm lăn bằng phương pháp phần tử hữu hạn
• 2.3.1. Phương pháp PTHH cho bài toán phi tuyến vật liệu
• 2.3.2. Phương pháp giải phương trình cơ bản PTHH cho bài toán phi tuyến vật liệu
• 2.4. Giới thiệu phần mềm ANSYS
• 2.4.1. Giới thiệu chung phần mềm ANSYS
• 2.4.2. Phương pháp giải bài toán trong phần mềm ANSYS
• 2.5. Những vấn đề cần chú ý trong bài toán phân tích ứng suất biến dạng theo quá trình thi công
• 2.6. Phát triển cường độ R theo thời gian
• 2.7. Phát triển về môđun đàn hồi E và hệ số Poisson theo thời gian
• 2.8. Xây dựng bài toán phân tích ứng suất biến dạng của đập bê tông đầm lăn có xét đến sự phát triển của cường độ bê tông trong quá trình thi công
• 2.9. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT BIẾN DẠNG ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN CÓ XÉT ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CƯỜNG ĐỘ TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG
• 3.1. Giới thiệu chung về công trình
• 3.1.1. Giới thiệu công trình
• 3.1.2. Các thông số cơ bản của đập chính
• 3.2. Các thông số đầu vào cho quá trình tính toán
• 3.2.1. Các đặc tính cơ lý của bê tông đầm lăn
• 3.2.2. Các đặc tính của bê tông đầm lăn thay đổi theo thời gian
• 3.3. Tiến độ thi công
• 3.3.1. Phân tích ứng suất biến dạng của đập theo thời gian thi công
• 3.3.1.1. Giai đoạn 1: Phân khối đổ từ cao trình +105 đến cao trình +122,1m
• 3.3.1.2. Giai đoạn 2: Phân khối đổ từ cao trình +122,1 đến cao trình +146,7m
• 3.3.1.3. Giai đoạn 3: Phân khối đổ từ cao trình +146,7 đến cao trình +180,0m
• 3.3.1.4. Giai đoạn 4: Phân khối đổ từ cao trình +180 đến cao trình +228,1m
• 3.3.2. Phân tích diễn biến ứng suất S1, S3 trên lớp đổ bề mặt
• 3.3.2.1. Thay đổi ứng suất S1, S3 tại cao trình +122,1m theo thời gian
• 3.3.2.2. Thay đổi ứng suất S1, S3 tại cao trình +146,7m theo thời gian
• 3.3.2.3. Thay đổi ứng suất S1, S3 tại cao trình +180m theo thời gian
• 3.3.3. Phân tích diễn biến chuyển vị theo phương X, phương Y trên lớp đổ bề mặt
• 3.3.3.1. Thay đổi chuyển vị tại cao trình +122,1m theo thời gian
• 3.3.3.2. Thay đổi chuyển vị tại cao trình +146,7m theo thời gian
• 3.3.3.3. Thay đổi chuyển vị tại cao trình +180m theo thời gian
• 3.4. Phân tích ứng suất và chuyển vị của đập khi đập đủ cường độ
• 3.5. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 4.1. Các kết luận nêu ra từ nghiên cứu của luận văn
• 4.2. Phương hướng phát triển
• 4.3. Kiến nghị
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tính Cấp Thiết của Đề Tài

Công nghệ bê tông đầm lăn (BTĐL) đã trở thành một phương pháp thi công quan trọng trong ngành xây dựng, đặc biệt là trong việc xây dựng các đập bê tông. Đập bê tông sử dụng bê tông không có độ sụt, được làm chặt bằng thiết bị rung lèn từ mặt ngoài, giúp thi công nhanh hơn và tiết kiệm chi phí hơn so với công nghệ thi công bê tông truyền thống. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ mang lại hiệu quả kinh tế mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường do giảm lượng xi măng sử dụng. Nghiên cứu này nhằm phân tích ứng suất và biến dạng trong đập bê tông đầm lăn với sự phát triển của cường độ bê tông trong quá trình thi công, từ đó đánh giá khả năng chịu tải của vật liệu và đưa ra các giải pháp tối ưu trong xây dựng.

II. Mục Đích của Đề Tài

Mục tiêu chính của nghiên cứu này là phân tích ứng suất và biến dạng trong đập bê tông đầm lăn, xem xét sự phát triển cường độ của bê tông trong quá trình thi công. Nghiên cứu sẽ cung cấp các kết quả bước đầu về khả năng chịu tải của vật liệu, từ đó giúp đánh giá khả năng phát sinh sự cố theo tốc độ thi công. Qua đó, nghiên cứu cũng sẽ chỉ ra các phương pháp tối ưu trong việc thi công đập bê tông, góp phần nâng cao hiệu quả và an toàn trong công trình. Sự phát triển cường độ bê tông theo thời gian là yếu tố quan trọng cần được xem xét để đảm bảo tính ổn định và bền vững của công trình.

III. Các Phương Pháp Phân Tích Ứng Suất và Biến Dạng

Nghiên cứu sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để phân tích ứng suất và biến dạng trong đập bê tông đầm lăn. Phương pháp giải tích và phương pháp số là hai phương pháp chính được áp dụng. Phương pháp giải tích cho phép mô hình hóa các yếu tố ảnh hưởng đến ứng suất và biến dạng, trong khi phương pháp số giúp giải quyết các bài toán phức tạp hơn thông qua phần mềm ANSYS. Việc áp dụng các phương pháp này không chỉ giúp nâng cao độ chính xác trong phân tích mà còn hỗ trợ trong việc dự đoán các hiện tượng có thể xảy ra trong quá trình thi công, từ đó đưa ra các biện pháp xử lý kịp thời.

IV. Kết Quả Đạt Được

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc phân tích ứng suất và biến dạng trong đập bê tông đầm lăn có xét đến sự phát triển cường độ của bê tông là rất cần thiết. Các mô hình phân tích cho thấy sự thay đổi của ứng suất theo thời gian thi công, giúp đánh giá khả năng chịu tải của vật liệu. Qua đó, nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc điều chỉnh tốc độ thi công có thể ảnh hưởng đáng kể đến sự phát triển cường độ bê tông, từ đó ảnh hưởng đến độ bền và an toàn của công trình. Kết quả này có thể được áp dụng vào thực tế để tối ưu hóa quy trình thi công và nâng cao chất lượng công trình.

V. Kết Luận và Kiến Nghị

Nghiên cứu đã chỉ ra tầm quan trọng của việc phân tích ứng suất và biến dạng trong đập bê tông đầm lăn. Các kết quả đạt được không chỉ có giá trị về mặt lý thuyết mà còn có tính ứng dụng cao trong thực tiễn. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo là xây dựng các mô hình dự đoán chính xác hơn về ứng suất và biến dạng trong các điều kiện thi công khác nhau, cũng như áp dụng công nghệ mới để nâng cao hiệu quả thi công. Việc chú trọng đến các yếu tố môi trường và vật liệu cũng cần được xem xét để đảm bảo tính bền vững của công trình trong tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ các công trình thủy điện và thủy lợi tại Việt Nam, việc ứng dụng công nghệ bê tông đầm lăn (BTĐL) trong xây dựng đập bê tông trọng lực ngày càng trở nên phổ biến. Theo ước tính, đến năm 2013, Việt Nam dự kiến đưa vào khai thác 22 nhà máy thủy điện mới, trong đó nhiều công trình sử dụng công nghệ BTĐL nhằm rút ngắn thời gian thi công và giảm chi phí đầu tư. Trên thế giới, tính đến năm 2005, đã có khoảng 300 đập BTĐL với tổng khối lượng trên 90 triệu m³ được xây dựng, trong đó Trung Quốc, Hoa Kỳ, Nhật Bản và Tây Ban Nha là những quốc gia dẫn đầu về số lượng và khối lượng đập BTĐL.

BTĐL là loại bê tông không có độ sụt, được làm chặt bằng thiết bị rung lèn từ mặt ngoài, thích hợp cho các công trình bê tông khối lớn, không cốt thép và có hình dáng không phức tạp như đập và mặt đường. Công nghệ này có nhiều ưu điểm như giảm lượng xi măng sử dụng, tăng tốc độ thi công, giảm nhiệt lượng tỏa ra, từ đó hạn chế ứng suất nhiệt cục bộ và nguy cơ nứt khối bê tông. Tại Việt Nam, các đập thủy điện như Pleikrông (75m), A Vương (70m), Bản Vẽ (138m), Sê San 4 (80m) và Sơn La (138m) đã áp dụng công nghệ BTĐL với hiệu quả kinh tế và kỹ thuật rõ rệt.

Tuy nhiên, đặc điểm phát triển cường độ bê tông theo thời gian trong quá trình thi công, cùng với tốc độ thi công nhanh và các đợt nghỉ dài, đã gây ra hiện tượng nứt cục bộ và biến dạng không đồng đều trong thân đập. Do đó, nghiên cứu phân tích ứng suất và biến dạng trong đập BTĐL có xét đến sự phát triển cường độ bê tông trong quá trình thi công là cần thiết để đánh giá khả năng chịu tải của vật liệu, từ đó đề xuất các biện pháp thi công hợp lý nhằm đảm bảo an toàn và độ bền công trình.

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 phát triển cường độ bê tông đầm lăn theo thời gian: Cường độ bê tông đầm lăn phát triển chậm trong 7 ngày đầu do lượng xi măng thấp và hàm lượng tro bay cao, sau đó tăng trưởng rõ rệt, ảnh hưởng đến khả năng chịu lực và biến dạng của đập trong quá trình thi công.

• Mô hình đàn hồi và phi tuyến của vật liệu bê tông: Mô đun đàn hồi (E) và hệ số Poisson (v) của bê tông đầm lăn thay đổi theo thời gian, ảnh hưởng đến phân bố ứng suất và biến dạng trong thân đập. Quan hệ ứng suất - biến dạng phi tuyến được mô phỏng bằng ma trận đàn dẻo phụ thuộc trạng thái biến dạng.

• Phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH): Là phương pháp số tổng quát, hiệu quả trong giải bài toán phân tích ứng suất biến dạng phức tạp, có thể xét đến tính dị hướng, phi tuyến vật liệu và điều kiện biên phức tạp trong quá trình thi công đập BTĐL.

• Các phương pháp giải phi tuyến: Bao gồm phương pháp gia tải từng bước (Forward Euler, Mid point) và phương pháp giải lặp (Newton-Raphson, phương pháp độ cứng cắt tuyến), giúp giải hệ phương trình phi tuyến trong phân tích ứng suất biến dạng.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Dữ liệu thực địa thu thập từ các công trình đập BTĐL tại Việt Nam, đặc biệt là đập thủy điện Sơn La với các thông số cơ lý bê tông, tiến độ thi công và hiện tượng nứt phát sinh. Dữ liệu thí nghiệm về cường độ, mô đun đàn hồi và hệ số Poisson của bê tông đầm lăn theo thời gian.

• Phương pháp phân tích: Sử dụng phần mềm ANSYS để mô phỏng bài toán phân tích ứng suất và biến dạng trong đập BTĐL, áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn phi tuyến vật liệu. Mô hình tính toán được xây dựng theo từng giai đoạn thi công, xét đến sự phát triển cường độ bê tông theo thời gian.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu tập trung vào quá trình thi công đập từ cao trình +105m đến +228,1m, phân tích ứng suất chính S1, S3 và chuyển vị tại các cao trình +122,1m, +146,7m, +180m và +228,1m theo thời gian thi công.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Mô hình tính toán dựa trên mặt cắt ngang đập và phân khối đổ bê tông thực tế, lựa chọn các điểm nút quan trọng để phân tích ứng suất và biến dạng, đảm bảo phản ánh chính xác trạng thái làm việc của đập trong quá trình thi công.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Phân bố ứng suất chính S1, S3 thay đổi theo thời gian thi công: Ứng suất chính S1 tại cao trình +122,1m tăng dần theo tiến độ thi công, từ khi đổ đến khi đạt cường độ thiết kế, với mức tăng khoảng 15-20%. Ứng suất S3 cũng biến đổi tương tự nhưng có xu hướng giảm nhẹ tại một số giai đoạn do sự phát triển không đồng đều của cường độ bê tông.

2. Chuyển vị theo phương X và Y có xu hướng tăng theo thời gian: Tại cao trình +146,7m, chuyển vị theo phương X tăng khoảng 0,5mm trong giai đoạn thi công từ +122,1m đến +180m, trong khi chuyển vị theo phương Y tăng khoảng 0,3mm. Điều này phản ánh sự biến dạng dẻo và co ngót của bê tông trong quá trình phát triển cường độ.

3. Xuất hiện các vết nứt cục bộ tại các khe nối khối đổ: Tại các vị trí khe 12/13, 15/16 và các hành lang ngang số 2, 3, các vết nứt có chiều dài từ 8m đến 97,3m, bề rộng khoảng 0,5mm, phát triển theo thời gian thi công, đặc biệt tại các khối C2, L1.1, C3 và C5.

4. Ảnh hưởng của tốc độ thi công đến sự phát triển cường độ và ứng suất: Tốc độ thi công nhanh (30-42m/45 ngày) làm cho bê tông chưa kịp phát triển cường độ đã phải chịu tải trọng từ các lớp bê tông phía trên, dẫn đến ứng suất tập trung và nguy cơ nứt cao hơn so với phương pháp thi công chậm hoặc có nghỉ ngắt quãng.

Thảo luận kết quả

Kết quả mô phỏng cho thấy sự phát triển cường độ bê tông đầm lăn theo thời gian là yếu tố quyết định đến phân bố ứng suất và biến dạng trong thân đập. Việc sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn phi tuyến vật liệu giúp mô phỏng chính xác trạng thái ứng suất biến dạng thực tế, vượt trội hơn so với các phương pháp truyền thống chỉ xét đến cường độ tại tuổi thiết kế 365 ngày.

Các vết nứt phát sinh trong quá trình thi công được giải thích do sự không đồng đều trong phát triển cường độ bê tông, cùng với tác động của tải trọng chồng lên khi bê tông chưa đủ cứng. So sánh với các nghiên cứu trong ngành xây dựng đập BTĐL trên thế giới, kết quả này phù hợp với các báo cáo về hiện tượng nứt cục bộ và biến dạng không đều trong đập bê tông trọng lực.

Việc phân tích diễn biến ứng suất và chuyển vị theo từng giai đoạn thi công cung cấp cơ sở khoa học để điều chỉnh tiến độ thi công, lựa chọn phương pháp đầm nén và xử lý mặt lớp phù hợp nhằm giảm thiểu nguy cơ nứt và đảm bảo an toàn công trình. Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ phân bố ứng suất S1, S3 và đồ thị chuyển vị theo thời gian tại các cao trình quan trọng, giúp trực quan hóa quá trình biến đổi cơ học của đập.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Điều chỉnh tiến độ thi công phù hợp với sự phát triển cường độ bê tông: Khuyến nghị giảm tốc độ thi công hoặc bố trí các đợt nghỉ hợp lý để bê tông có đủ thời gian phát triển cường độ, hạn chế ứng suất tập trung và nứt cục bộ. Thời gian nghỉ nên được xác định dựa trên kết quả phân tích ứng suất biến dạng, ưu tiên áp dụng trong giai đoạn đổ các khối lớn.

2. Áp dụng phương pháp đầm nén lớp mỏng và liên tục: Sử dụng kỹ thuật đầm nén bằng lu rung với lớp dày 30-40cm, đảm bảo độ chặt và đồng nhất của bê tông, giảm thiểu khe hở và nguy cơ nứt. Chủ thể thực hiện là nhà thầu thi công, với mục tiêu nâng cao chất lượng bê tông và giảm chi phí xử lý mặt lớp.

3. Tăng cường giám sát và kiểm tra ứng suất, biến dạng trong quá trình thi công: Lắp đặt hệ thống cảm biến đo ứng suất và chuyển vị tại các vị trí trọng yếu để theo dõi diễn biến cơ học của đập, phát hiện sớm các dấu hiệu bất thường. Chủ thể thực hiện là đơn vị tư vấn giám sát và chủ đầu tư, nhằm đảm bảo an toàn và chất lượng công trình.

4. Nghiên cứu và ứng dụng vật liệu phụ gia khoáng để cải thiện tính chất bê tông: Sử dụng phụ gia khoáng thay thế một phần xi măng nhằm giảm nhiệt thủy hóa, tăng cường phát triển cường độ và giảm nguy cơ nứt nhiệt. Chủ thể thực hiện là nhà sản xuất vật liệu và nhà thầu thi công, với mục tiêu nâng cao hiệu quả kỹ thuật và bảo vệ môi trường.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế và thi công công trình thủy điện, thủy lợi: Luận văn cung cấp cơ sở khoa học và phương pháp phân tích ứng suất biến dạng trong đập BTĐL, giúp tối ưu hóa tiến độ thi công và đảm bảo an toàn kết cấu.

2. Chuyên gia tư vấn giám sát công trình: Thông tin về diễn biến ứng suất, biến dạng và các hiện tượng nứt trong quá trình thi công hỗ trợ giám sát chất lượng và phát hiện sớm các nguy cơ tiềm ẩn.

3. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành xây dựng công trình thủy: Luận văn là tài liệu tham khảo quý giá về ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn phi tuyến trong phân tích kết cấu bê tông đầm lăn, đồng thời cung cấp dữ liệu thực nghiệm và mô hình toán học.

4. Nhà quản lý dự án và chủ đầu tư: Hiểu rõ về ảnh hưởng của tiến độ thi công và đặc tính vật liệu đến an toàn công trình giúp đưa ra quyết định quản lý hiệu quả, giảm thiểu rủi ro và chi phí phát sinh.

Câu hỏi thường gặp

1. Bê tông đầm lăn khác gì so với bê tông thường?
   Bê tông đầm lăn sử dụng hỗn hợp khô, không có độ sụt, được làm chặt bằng lu rung từ mặt ngoài, giúp thi công nhanh hơn, giảm lượng xi măng và nhiệt thủy hóa so với bê tông thường. Ví dụ, đập Willow Creek (Mỹ) thi công nhanh hơn 1,5 năm và chi phí chỉ bằng 40% so với bê tông truyền thống.

2. Tại sao cần xét đến sự phát triển cường độ bê tông trong phân tích ứng suất?
   Cường độ bê tông thay đổi theo thời gian, đặc biệt trong những ngày đầu sau thi công, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chịu tải và phân bố ứng suất trong đập. Không xét đến yếu tố này có thể dẫn đến đánh giá sai nguy cơ nứt và biến dạng.

3. Phương pháp phần tử hữu hạn có ưu điểm gì trong nghiên cứu này?
   Phương pháp này cho phép mô phỏng chính xác trạng thái ứng suất biến dạng phức tạp, xét đến tính phi tuyến, dị hướng và điều kiện biên phức tạp, phù hợp với đặc điểm thi công đập BTĐL. Đây là phương pháp được sử dụng rộng rãi trong thiết kế kết cấu hiện đại.

4. Các vết nứt trong đập BTĐL có nguy hiểm không?
   Các vết nứt cục bộ nếu phát triển thông qua các khối đổ có thể làm giảm an toàn và ổn định của đập, đặc biệt khi hồ tích nước. Do đó, việc kiểm soát tiến độ thi công và xử lý mặt lớp bê tông là rất quan trọng để hạn chế hiện tượng này.

5. Làm thế nào để giảm thiểu nguy cơ nứt trong quá trình thi công đập BTĐL?
   Có thể điều chỉnh tiến độ thi công phù hợp với sự phát triển cường độ bê tông, áp dụng phương pháp đầm nén lớp mỏng liên tục, sử dụng phụ gia khoáng để giảm nhiệt thủy hóa và tăng cường giám sát ứng suất biến dạng trong quá trình thi công.

Kết luận

• Phân tích ứng suất và biến dạng trong đập bê tông đầm lăn có xét đến sự phát triển cường độ bê tông trong quá trình thi công giúp đánh giá chính xác khả năng chịu tải và nguy cơ nứt của công trình.
• Phương pháp phần tử hữu hạn phi tuyến vật liệu là công cụ hiệu quả để mô phỏng trạng thái ứng suất biến dạng phức tạp trong đập BTĐL.
• Tốc độ thi công nhanh và các đợt nghỉ dài ảnh hưởng lớn đến sự phát triển cường độ và phân bố ứng suất, gây ra các vết nứt cục bộ tại các khe nối khối đổ.
• Đề xuất điều chỉnh tiến độ thi công, áp dụng kỹ thuật đầm nén lớp mỏng, tăng cường giám sát và sử dụng vật liệu phụ gia khoáng nhằm nâng cao chất lượng và an toàn công trình.
• Các bước tiếp theo bao gồm triển khai áp dụng các giải pháp đề xuất tại các công trình thực tế và tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến ứng suất biến dạng đập BTĐL.

Hành động ngay hôm nay: Các nhà quản lý dự án và kỹ sư thi công nên áp dụng kết quả nghiên cứu để tối ưu hóa tiến độ và kỹ thuật thi công, đảm bảo an toàn và hiệu quả kinh tế cho các công trình đập bê tông đầm lăn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE DAP BE TONG DAM LAN 1. Tình hình xây dựng đập bê tông đầm lăn trên Thế gi Bê tông đầm lăn (BTĐL) là loại bê tông sử dụng các nguyên vật liệu tương tự như bê tông thường, nhưng với bê tông thường được dim chặt bing thiết bị rung đưa vào trong lòng khối đổ, BTĐL được làm chat bằng thiết bị rung lên từ mặt ngoài (lu rung). Công nghệ này thích hợp cho các công tình bê tông khối lớn, hình dáng không phức tạp như đập, mặt đường. Việc dim lèn bê tông bằng lu rung cho phép sử dụng hỗn hợp bê tông khô, ít chất kết dinh hơn so với bê tông thường, nhờ vậy đối với một số đập và đường bê.

tông, thi công bằng công nghệ nảy nhanh hơn và rẻ hơn so với ding công nghệ đổ bê tông truyền thống. Công nghệ BTĐL thường được áp dụng thích hợp cho thi công đập bê tông trong lực va mặt đường, sản bài Công nghệ BTĐL áp dụng cho thi công đường giao thông so với công nghệ thi công thông thường có các wu điểm như: phương pháp thi công không phức tạp, lượng ding xi măng thấp, có thé sử dụng một số sản phẩm phụ hoặc phé thai công nghiệp giúp ha giá thành vật liệu so với bê tông xi mang thông thường, tốc độ thi công nhanh. Công nghệ BTĐL đặc biệt hiệu quả khi áp dụng cho xây dựng đập bê tông trọng lực. Khối lượng bê tông được thỉ công cảng lớn thì hiệu quả áp dụng công nghệ BTĐIL cảng cao.

Việc lựa chọn phương án thi công dip bing công nghệ BTĐL thường đem lại hiệu quả kinh tế cao hơn so với đập bê tông thường và đập đất dip bởi các lí do sau: Thi công nhanh: So với đập bê tông thường, đập BTĐL được thi công với tốc độ nhanh hơn đo có thé dùng bang tải để vận chuyển bê tông, ding Học viên: Mai Thị Hong. Lap: CHI7CT Luận vấn Thạc sĩ kỹ thuật 15 máy Ui để san gat, máy lu rung để dim lèn và ít phải chờ khối đồ hạ nhiệt. So với đập đất đắp có cùng chiều cao, khối tích của đập BTDL nhỏ hơn nên thi công nhanh hơn. Công trình đập cảng cao, hiệu quả kinh tế của đập BTĐL.

cảng lớn so với đập đất dip. Giá thành hạ: Theo các tính toán tổng kết từ các công trình đã xây ‘dung trên Thế giới, giá thành đập BTĐL rẻ hơn so với đập bê tông thi công bằng công nghệ truyền thống từ 25% đến 40%. Việc hạ giá thành đạt được la do giảm được chỉ phí cốp pha, giảm chỉ phí cho công tác vận chuyển, đổ dim bê tông. Giảm chi phi cho biện pháp thi công: Việc thì công đập bằng BTĐL có thé giảm chỉ phí dẫn dòng trong thời gian xây dựng và giảm các thiệt hại, các rủi ro khi nước lũ trần qua đê quai.

Hơn nữa thời gian thi công đập BTDL ngắn nên các ống dẫn dòng cho đập BTĐL chỉ cin thiết kế để đáp ứng lưu lượng xả nước lớn nhất theo mùa thay vì lưu lượng lớn nhất theo năm như đối. với đập bê tông và đập dip. Vì vậy đường kính công dẫn dòng của đập BTDL nhỏ hơn và chiều cao dé quai cho đập BTĐL cũng thấp hơn so với phương án. đập bê tông thường và đập đắp.

Năm 1982, Mỹ xây dựng đập trong lực BTDL đầu tiên trên Thể giới đập Willow Creek. Đập nay cao 52m, chiều dai trục đập 543m, không có rãnh ngang đọc. Ham lượng keo dính trong BTĐL chỉ có 66 kg/m’. Chiều day ting đầm là 30em đồ liên tục dé lên cao.000 mỶ BTĐL mà chi dé trong $ thing là xong.

So với bé tông thường thì thời gian thi công rút ngắn được tir 11,5 năm, giá thành chi bằng 40% giá thành của đập bê tông thường và bằng 60% giá thành của đập đá hdc. Đập Willow Creek đã chứng minh rằng đập. BTDL kinh tế và tốc độ thi công nhanh hơn so với các đập bê tông thông Học viên: Mai Thị Hong. Lap: CHI7CT Luận vấn Thạc sĩ tật thường khác.

Việc xây dựng thành công đập BTĐL, đã thúc đây nhanh chóng, về xây dựng đập BTDL trên nước Mỹ và các nước trên toàn Thế giới. Tinh đến 2005, toàn Thể giới đã xây dựng được trên dưới 300 dip ối lượng tổng cộng khoảng trên 90 triệu m` BTL. gia đang dẫn đầu 8 số lượng đập BTĐL sau đó là Hoa Kỳ, Nhật Bản và Tây Ban Nha. SỐ lương đập BTDL tại một số nước trên Thế giới Thếtíeh | Ty Ig theo] Tỷ lệ theo Số đập đã Ten Quốc Gia BTĐL số lượng | khối lượng Xây dựng 3A d0 m) | (%) (%) Chau A Trung Quốc.68 Kyrgystan 1 100 035 011 ‘Thai Lan 3 5.56 Nam My Argentina 1 590 035 06 Brazil 36 9.21 Mexico 6 840 24 091 Tong: SI 16.48 1727 Bắc Mỹ Canada 2 632 07 06T Học viên: Mai Thị Hong.

Lap: CHI7CT Luận vấn Thạc sĩ kỹ thuật Hoa Kì 37 5.15 Châu Âu Pháp 6 234 21 025 Hy Lap 3 500 07 054 Italy 1 262 0435 0.96 813 Tổng trên TG 285 92712 Học viên: Mai Thị Hong. Lap: CHI7CT Luận vấn Thạc sĩ kỹ thuật 18. Thi công đập BTĐL bằng xe lu rung (Beni-Haroun - Algeri) 1. Tình hình xây dựng đập bê tông đầm lăn ở Việt Nam “Trong tiến trình hội nhập và phát triển nhu điện năng của nước ta năm sau cao hơn năm trước.

Với ưu thé về tiém năng thuỷ điện việc xây dựng, các công trình thuỷ điện mới được dat ra hết sức cấp thiết. Theo kế hoạch phát triển thuỷ điện đến năm 2013 cả nước sẽ có 22 nhà máy thuỷ điện mới được đưa vào khai thác, vì vậy việc lựa chon biện pháp xây dựng đập bằng công nghệ bê tông dim lăn được chú trong. Đây là công nghệ thi công đập bê tông dựa trên nguyên lý thi công đập đất sử dụng thiết bị vận chuyền, rải và lên chặt có công suất lớn. Hỗn hợp bê tông có hàm lượng chất kết dinh thấp và độ im nhỏ được lèn chặt bằng lu rung.

Tốc độ thi công nhanh, giá thảnh rẻ là những ưu việt của loại hình công nghệ này so với công nghệ thi công đập bê tông thường đã biến công nghệ bê tông đầm lăn trở nên phổ biến. kiện hiện tại tuy còn thiếu kinh nghiệm thi công đập BTĐLnhưng Việt Nam đã có những cố gắng nhằm đốt cháy giai đoạn để đưa công nghệ thi công BTDL vào áp dụng trong xây dựng nhiễu đập thuỷ điện trên cả 3 miền. Học viên: Mai Thị Hong. Lap: CHI7CT Luận vấn Thạc sĩ kỹ thuật 19.

Đập thuỷ điện đầu tiên ở nước ta được thi công bằng công nghệ BTDL 18 đập Pleikrông tại tỉnh Kon Tum có chiều cao 75 m được thiết kế bởi Công ty Tư vấn Xây dựng Điện I. Sau đó một số đập khác đang trong quá trình triển khai thi công theo công nghệ BTĐL như: Đập thuỷ điện A Vương tại tỉnh Quảng Nam, có chiều cao 7m được thiết kế bởi Công ty Tư vấn Xây dựng. Điện Ill; Đập thuỷ điện Bản Vẽ tai tinh Nghệ An, có chiều cao 138 m được thiết kế bởi Công ty Tư vấn Xây dựng Điện I; Đập thuỷ điện Sê San 4 tại tỉnh. Gia Lai có chiều cao 80 m được thiết kế bởi Công ty Tư vấn Xây dựng Điện.

1; Đập thuỷ điện Sơn La tại tinh Sơn La có chiều cao 138 m được thiết kế bởi Công ty Tu vấn Xây dựng Điện 1 Học viên: Mai Thị Hong. Lap: CHI7CT Luận vấn Thạc sĩ kỹ thuật 20- Bảng 1. Cúc dp bê tông dim lam dang thi công hoặc trong giai đoạn thiẫ kế SIT[ _ Tên đập Địa điểm — | Chiều cao (m) 1 |AVương uàng Nam. 70 2 [Bie Ha [Lo Cai 100 3 [Ban Chất Lai Châu 70 4 Bàn Ve igh An 138 5 [Binh Điện [Thira Thiên - Huế 75 6 Bi [Thira Thiên - Huế 70 7 [Dak Rink uàng Neti 100 © Dink Bình [Binh Định s 9 ĐồngNai3 [Dic Nong Im 10 ĐồngNai4 [Die Nong 129 TT Ha Na ighé An - 12 HuộiQuảng — RơnTa = 13 [lai Châu Lai Châu = 14 Nam Chiến Son La 130 15 Pleikrong on Tam T5 16 RêSan4 Bia Lai 80 17 RonLa Sona 138 1§ ông Bung2 uàng Ngãi % 19 Song Côn2 aang Nam.

50 20 Nông Tranh 2 tàng Ngãi 100 2T [Phượng Kon Tum [Kon Tam = 22 [rung Sơn Thanh Hod S5 (Bản Uôn) Học viên: Mai Thị Hong. Lap: CHI7CT Luận vấn Thạc sĩ kỹ thuật 21 Hiệu quả áp dụng công nghệ bê tông đầm lăn dé làm đập ở Vi Nam ~ Về kinh tế, hiệu quả lớn nhất ma công nghệ thi công bê tông dim lăn dem lại là rút ngắn thời gian thi công, sớm đưa công trình vio khai thác sử dụng, ngoài ra đối với xây dựng công trình thuỷ lợi và thuỷ điện, công nghệ nảy cho phép giảm giá thành vật liệu đáng kể tức giảm tổng vốn đầu tư. 'Về kỹ thuật, khi áp dụng công nghệ BTĐL cho xây dựng các công trình khối. lớn cho phép giảm nhiệt thuỷ hoá nhờ giảm được lượng dùng xi măng, vì vậy giảm được nguy cơ nứt khối do ứng suất nhiệt.

với xây dựng mặt đường, sân bai, việc sử dụng BTĐL có thé rút ngắn thời gian đưa công trình vào sử dụng nhanh gấp hai lần so với bê tông thường. ~ Về môi trường, nhờ việc giảm lượng dùng xi măng trong BTĐL và có thé thay thế một phan xi mang bằng phy gia khoáng giúp giảm mức tiêu hao năng lượng, giảm ô nhiễm môi trường do ngành công nghiệp sản xuất xi măng gây nên. Hơn nữa việc có thé tận dụng phế thải tro than, cho phép giải quyết xử lý phế thải công nghiệp đang gây ô nhiễm môi trường.3, Các phương pháp thi công đập bê tông dim lăn 1. Thiết bị thỉ công ‘Thiet bị thi công bê tông dam lăn không phức tap, các thiết bị chính dé thi công bê tông theo công nghệ này hiện đều có ở Việt Nam.

Thiết bị thi công BTĐL nói chung cũng giống nhau khi thi công BTĐL cho đập, đường và các dạng công trình bê tông khối lớn không cốt thép khác. Tuy nhiên ở mỗi. loại hình công nghệ đó đòi hỏi thêm những thiết bị thi công đặc chủng riêng. TĐL gồm: Máy trộn cưỡng bức có khả năng trộn hỗn hợp bê tông khô sử dụng cốt liệu có đường, kính lớn; băng tải hoặc các thiết bị tương đương dé vận chuyên bê tông; xe tải tự đồ; máy san ủi; máy lu rung; máy nhồi tắm tạo khe co.

Hệ thống phun nước. Học viên: Mai Thị Hang. Lip: CHITCT Luận vấn Thạc sĩ thuật 2. cao áp làm sạch bề mặt bê tông mạch ngừng, Hệ thống phun nước bảo dưỡng.