TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT CỦA CỐNG DẪN DÒNG CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 2 CÓ XÉT ĐẾN QUÁ TRÌNH CỐ KẾT CỦA BÊ TÔNG RCC

TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT CỦA CỐNG DẪN DÒNG CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 2 CÓ XÉT ĐẾN QUÁ TRÌNH CỐ KẾT CỦA BÊ TÔNG RCC

M C L C

M U 1

CH NG 1 4

T NG QUAN TÌNH HÌNH XÂY D NG P BÊ TÔNG M L N TRÊN TH GI I VÀ VI T NAM 4

1.1 Tình hình xây d ng đ p bê tông đ m l n trên th gi i 4

T NG 6

1.2 Tình hình xây d ng và ng d ng đ p bê tông đ m l n Vi t Nam 10

1.3 Các s đ thi công đ p bê tông đ m l n 13

1.4 Nh ng t n t i trong công tác thi t k và thi công đ p bê tông đ m l n Vi t Nam 15

1.4.1 Nh ng t n t i trong công tác thi t k 15

1.4.2 Nh ng t n t i trong công tác thi công và qu n lý ch t l ng 16

1.5 K t lu n ch ng 1 16

CH NG 2 18

T NG QUAN V D N DÒNG THI CÔNG VÀ PH NG PHÁP NGHIÊN C U NG SU T C NG D N DÒNG 18

2.1 Ph ng pháp d n dòng th ng dùng và l a ch n ph ng án 18

2.1.1 Ph ng th c d n dòng th ng dùng và đi u ki n s d ng 19

2.1.2 Nh ng nhân t nh h ng t i ph ng án d n dòng 22

2.1.3 Ch n ph ng án d n dòng 24

2.2 Ph ng pháp PTHH nghiên c u ng su t bi n d ng c a c ng d n dòng 25

2.2.1 N i dung c a ph ng pháp PTHH 25

2.2.2 Các ph ng trình c b n c a PP PTHH đ gi i bài toán tuy n tính v ng su t – bi n d ng 27

2.2.2.1 S đ tính toán 27

2.2.2.2 Xác đ nh ma tr n đ c ng c a ph n t 28

CH NG 3 35

ÁP D NG PHÂN TÍCH NG SU T – BI N D NG CHO C NG D N DÒNG C A CÔNG TRÌNH TH Y I N NG NAI 2 35

3.1 Gi i thi u v công trình 35

3.1.1 B trí t ng th 35

3.1.2 p dâng b ng bê tông đ m l n RCC 36

3.1.3 p tràn 37

3.1.4 p v t li u đ a ph ng 39

3.1.5 Nhà máy th y đi n 39

3.1.6 C ng d n dòng 40

3.2 S li u tính toán 42

3.2.1 S li u v c ng d n dòng 42

M t c t dùng đ tính toán là m t c t l n nh t đi qua tim đ p3.2.2 S li u v t i tr ng tác d ng và ch tiêu c lý 42

3.2.2 S li u v t i tr ng tác d ng và ch tiêu c lý 43

3.3 Ph n m m tính toán và ng d ng tính toán 45

3.3.1 Ph n m m ANSYS 45

3.3.2 ng d ng tính toán 48

3.3.2.1 Tính toán theo ph ng pháp có xét đ n quá trình c k t c a bê tông RCC theo th i gian 48

1 K t qu tính toán ngày th nh t: 49

2 K t qu tính toán ngày th hai: 50

3 K t qu tính toán ngày th Ba: 52

4 K t qu tính toán ngày th t : 53

5 K t qu tính toán ngày th n m: 55

6 K t qu tính toán ngày th sáu: 56

7 K t qu tính toán ngày th b y: 58

8 K t qu tính toán ngày th tám: 59

9 K t qu tính toán ngày th chín: 61

10 K t qu tính toán ngày th m i: 62

11 K t qu tính toán ngày th m i m t: 64

12 K t qu tính toán ngày th m i hai: 65

13 K t qu tính toán ngày th m i ba: 67

14 K t qu tính toán ngày th m i b n: 68

3.3.2.2 K t qu tính toán theo ph ng pháp không k đ n đ c k t c a bê tông đ m l n (RCC) theo th i gian 70

3.4 Nh n xét k t qu 73

K T LU N VÀ KI N NGH 74

TÀI LI U THAM KH O 76

nh m đ m b o c ng d n dòng làm vi c n đ nh và hi u qu trong su t quá trình thi công

V i quy mô xây d ng nhà máy thu đi n ngày càng l n, cùng v i khoa h c phát tri n ngày càng cao, v n đ áp d ng các v t li u tiên ti n vào vi c xây d ng công trình ngày càng nhi u nh m đáp ng đ y nhanh ti n đ c a công trình V i t c

đ phát tri n c a khoa h c k thu t nói chung c ng nh t t đ phát tri n các lo i

đ p l n nói riêng thì đ p bê tông đ m l n (RCC) đ c áp d ng r t r ng rãi

S d ng ph ng pháp ph n t h u h n là m t xu h ng nghiên c u m i đang đ c các nhà khoa h c áp d ng r ng rãi hi n nay Nó có th mô ph ng và tính toán ng su t –bi n d ng c a c ng d n dòng có xét đ n quá trình c k t c a bê tông

đ m l n (RCC) theo th i gian v i k t qu chính xác cao V i s phát tri n không

ng ng c a khoa h c công ngh đã xu t hi n nhi u ph n m m tính toán d a trên thu t toán c a ph ng pháp ph n t h u h n Do đó hi u và v n d ng đ c nh ng

ph n m m vào vi c mô ph ng tính toán công trình là m t nhu c u c p thi t đ i v i

Trong lu n v n Th c s k thu t v i đ tài “TR NG THÁI NG SU T

C A C NG D N DÒNG CÔNG TRÌNH THU I N NG NAI 2 CÓ XÉT N QUÁ TRÌNH C K T C A BÊ TÔNG RCC”, tác gi đã nghiên c u

áp d ng ph ng pháp ph n t h u h n s d ng trong phân tích tr ng thái ng su

t-bi n d ng c a công trình thay đ i theo th i gian nh m góp ph n vào vi c l a ch n

gi i pháp tính toán thi t k c ng d n dòng trong đi u ki n xây d ng t i Vi t nam

hi n nay

M c đích nghiên c u c a đ tài:

Nghiên c u mô ph ng và phân tích tr ng thái ng su t c a c ng d n dòng

b ng ph ng pháp phân t h u h n T đi u ki n th c t áp d ng tính toán cho

c ng d n dòng nhà máy th y đi n ng Nai 2

Lu n v n g m b n Ch ng chính:

- Ch ng m t: T ng quan tình hình xây d ng đ p bê tông đ m l n trên th gi i và

Vi t Nam

- Ch ng hai: T ng quan v công tác d n dòng và ph ng pháp phân tích ng su t

c ng d n dòng d a trên c s lý thuy t và đã đ c áp d ng trong th c ti n t tr c

Xin chân thành c m n B môn S c b n – C K t c u Tr ng i h c Thu

l i đã t o đi u ki n đ lu n v n hoàn thành đúng ti n đ c bi t tác gi xin bày t

lòng bi t n sâu s c t i th y giáo TS Nguy n Ng c Th ng đã t n tình h ng d n

tác gi trong quá trình th c hi n lu n v n Xin chân thành c m n các th y cô giáo trong b môn S c b n – K t c u, đ ng nghi p, b n bè và gia đình đã t o m i đi u

Tuy nhiên, do th i gian có h n và trình đ còn nhi u h n ch nên ch c ch n

lu n v n không th tránh kh i nhi u thi u sót, tác gi r t mong đ c s đóng góp

c a các th y, cô và các b n đ ng nghi p Tác gi xin chân thành c m n

Lu n v n đ c hoàn thành t i Khoa Công trình Tr ng i h c Thu l i tháng 12 n m 2010

Hà N i, tháng 12 n m 2010

Lê ng Công

CH NG 1

T NG QUAN TÌNH HÌNH XÂY D NG P BÊ TÔNG M L N

TRÊN TH GI I VÀ VI T NAM 1.1 Tình hình xây d ng đ p bê tông đ m l n trên th gi i

Bê tông đ m l n RCC (RCC – Roller compacted concrete) là bê tông đ c

đ m b ng máy đ m l n; h n h p bê tông d ng ch a đông c ng s có s h tr c a

máy đ m l n rung đ đ m ch t Bê tông đ m l n khi đông c ng s có các tính ch t

t ng t nh bê tông thông th ng Tuy nhiên s khác bi t c b n gi a bê tông

đ m l n và bê tông thông th ng là công ngh thi công:

- Khác v i bê tông thông th ng, bê tông đ m l n có l ng n c trong h n

h p bê tông ít h n, g n nh không có đ s t nên vi c đ m ch t đ c th c hi n b ng

tr ng l ng c a máy đ m

- Bê tông thông th ng đ c thi công theo chi u đ ng v i các kh i riêng bi t

và s phát tri n theo chi u cao c a các kh i đ không ph thu c vào các kh i đ bên c nh Ng c l i, bê tông đ m l n đ c thi công t ng l p theo chi u ngang trên

di n tích l n nh t có th đ c, gi ng nh thi công đ p đ t

Cùng v i s phát tri n c a khoa h c k thu t thì công ngh thi công đ p bê tông đ m l n c ng phát tri n không ng ng T nh ng n m 1960 các công trình

nghiên c u v đ p bê tông đ m l n đã b t đ u Thí nghi m đ u tiên dùng bê tông

đ m l n đ c th c hi n ài Loan và n m 1963 đ p AlpeGra (H=172m) đã đ c xây d ng Ý b ng ph ng pháp bê tông đ m l n Sau đó ph ng pháp này đ c s

d ng M , Canada, Anh, Pakistan, Nh t, Brazil… Các nhóm nghiên c u ng i

M , Nh t đã ti n hành nghiên c u xây d ng các đ p Simajagawa Nh t (H=89m)

và đ p Willon Greek (H=52m) M Sau đó các k s ng i Nh t đã phát tri n và

g i là ph ng pháp đ p bê tông đ m l n (Roll Compacted Concrete Method – RCCD) Công ngh này cho hi u qu cao vì th i gian xây d ng nhanh, xây d ng

đ n gi n, r ti n

n cu i n m 1986, m i ch có 15 đ p RCC đ c xây d ng trên th gi i: 6

đ p t i M , 2 t i Nam Phi, 2 t i Úc, 2 t i Nh t B n, 1 t i Brazil, 1 t i Tây Ban Nha

và 1 t i Trung Qu c Có m t đi u r t thú v là 7 n c nêu trên v n đang d n đ u trong công ngh thi công đ p bê tông đ m l n D ng nh ngay sau khi m t đ p bê tông đ m l n đ c xây d ng t i m t n c nào đó, ng i ta nh n ra ngay l i ích c a

ph ng pháp thi công này và đ p bê tông đ m l n s phát tri n r t nhanh chóng trong qu c gia đó n cu i n m 1996, đã có ít nh t 157 đ p bê tông đ m l n đ c thi công và thêm 32 đ p khác đang đ c xây d ng B ng 1.1 là phân lo i đ p bê tông đ m l n d a trên hàm l ng ch t k t dính

B ng 1.1: Phân lo i đ p bê tông đ m l n

Shimajigawa Tamagawa Miyagase

Copperfield

De Mist Kraal Les Olivettes Joumoua

U Stillwater Santa Eugenia Wolwedans New Victoria Puding Platanovryssi Jiangya

Ghi chú: 1: ch t k t dính = xi m ng Poóc l ng và ph gia khoáng ch t

2: bao g m đ p “đ p c ng” (ch a có đ p CSG) 3: Jordóo là m t ví d c a đ p RCC k t dính th p “m n cao”

Các qu c gia đã xây d ng đ p bê tông đ m l n tính đ n cu i n m 1996 đ c

đ a trong B ng 1.2 G n 2/3 các đ p bê tông đ m l n đã đ c xây d ng là các

n c M , Tây Ban Nha, Trung Qu c và Nh t B n, t t c đ u đã xây d ng m t đ p

bê tông đ m l n tính đ n cu i 1986 Có m t s phân b khá h p lý các đ p bê tông

đ m l n trên th gi i, chúng đã và đang đ c xây d ng các lo i khí h u khác nhau, t khô c n nh t, nh đ p Toker, đ n l nh giá nh t, nh Lac Robertson (Canada) Chúng c ng đã đ c xây d ng các qu c gia t phát tri n nh t đ n đang phát tri n D ng nh không có m t khu v c nào, ngoài nh ng vùng có l ng m a

c c l n, mà đó đ p bê tông đ m l n không ph i là ph ng án kh thi Nh đ p Pangue cao 113m (Chilê) đã đ c thi công trong 13 tháng v i m t th i đo n có

l ng m a lên đ n 4450mm S phân b c a các đ p bê tông đ m l n ch không

đ n 1/4 t i Nam M , kho ng 1/3 t i Châu Á, ch a đ n 1/5 t i Châu Âu và 1/4

ph n còn l i c a th gi i (xem b ng 1.2) Các đ p bê tông đ m l n gi đây đang

đ c thi công cho m i m c đích, và c b n đã thay th các đ p tr ng l c bê tông truy n th ng Chúng c ng đang đ c thi công trên m t s v trí tuy n tr c đó xem xét b trí đ p đá đ và đ p vòm hai chi u

B ng 1.2 Các qu c gia đã xây d ng đ p bê tông RCC tính đ n cu i 1996

B n) và đ p bê tông đ m l n l n nh t hi n đ c thi công là đ p Longtan t i Trung

Qu c, đ p này cao 217m và có kh i l ng bê tông h n 7,5 tri u m3 S l ng các

đ p bê tông đ m l n, các phân lo i khác nhau, thi công m i n m đ c nêu trong

Xu h ng thi t k đ p bê tông đ m l n (theo t p san s 126 c a h i đ p l n th

gi i)

Có th th y t b ng 1.3, cho đ n cu i n m 1986, th h đ p bê tông đ m l n

đ u tiên – đã có 15 đ p bê tông đ m l n đ c xây d ng (xem hình 1.1) Trong s đó

có 5 đ p bê tông đ m l n k t dính th p (33%), 2 đ p RCD (13%), 6 đ p bê tông

đ m l n k t dính trung bình (40%) và 2 đ p bê tông đ m l n k t dính cao (13%) Trong 10 n m sau đó đã có đ n 142 đ p bê tông đ m l n đ c xây d ng (xem hình 1.2) Trong đó có 15 đ p bê tông đ m l n k t dính th p (11%), 27 đ p RCD (19%),

28 đ p bê tông đ m l n k t dính trung bình (20%) và 66 đ p bê tông đ m l n k t dính cao (46%) C ng có 1 đ p “đ p c ng” và 5 đ p đ c xây d ng mà không bi t

đ c hàm l ng ch t k t dính Có m t thay đ i t đ p bê tông đ m l n k t dính

th p h n thi công vào nh ng n m đ u th p k 1980 thành đ p bê tông đ m l n k t dính trung bình và cao Xem hình 1.3

Lý do cho s thay đ i theo xu h ng này là:

Hi u bi t sâu h n v đ c tính bê tông đ m l n Sau khi thí nghi m các m u l y

t các lo i hình đ p khác nhau đã thi công, ng i ta th y r ng b ng cách s d ng hàm l ng k t dính cao trong bê tông đ m l n có th có đ c m t đ c tính t t h n Các k t qu thí nghi m ng i ta càng t tin h n nhi u trong s d ng v t li u

Gia t ng đáng k chi u cao đ p bê tông đ m l n n cu i 1990, ch có 1 đ p

bê tông đ m l n cao 100m ho c cao h n đ c xây d ng (Tamagawa), t 1991 đ n

1996, có 12 đ p khác đ c xây d ng và đ n cu i 1996 có thêm 5 đ p n a đ c xây

d ng Khi kích th c gia t ng có ngh a là ph i có các đ c tính đ c c i thi n

Ng i ta nh n ra r ng bê tông đ m l n k t dính th p có các đ c tính t i ch th p

h n xét v c ng đ c ng tr c ti p và l c k t dính khi so v i bê tông k t dính cao

Thay đ i ng d ng đ p bê tông đ m l n Ban đ u vi c ng d ng đ p bê tông

đ m l n cho các công trình thu đi n còn ít n cu i nh ng n m 1980 và 1990, đã

có nhi u đ p bê tông đ m l n h n đ c thi công cho các công trình thu đi n, tuy nhiên, đòi h i c n c i thi n kh n ng ch ng th m c a bê tông đ m l n

Tính kinh t V i các tính ch t đã c i thi n c a bê tông đ m l n, hàm l ng k t

dính cao so v i bê tông đ m l n hàm l ng k t dính th p, m t c t ngang c a m t

đ p tr ng l c có th gi m đi, đ c bi t t i nh ng khu v c có ho t đ ng đ a ch n M c

tông đ m l n hàm l ng k t dính cao th ng r h n so v i đ p bê tông đ m l n hàm l ng k t dính th p t ng đ ng có h s an toàn t ng t

Hình 1.1 Nh ng đ p bê tông đ m l n đã xây d ng tính đ n cu i n m 1986

Hình 1.2 Nh ng đ p bê tông đ m l n đã và đang thi công tính đ n cu i n m 1996

ang thi c ng

ã xây d ng

Hình 1.3 T ng s các đ p đã thi công m i n m theo các phân lo i

1.2 Tình hình xây d ng và ng d ng đ p bê tông đ m l n Vi t Nam

T c đ phát tri n đ p bê tông đ m l n Vi t Nam đ n v i công ngh bê tông

đ m l n t ng đ i mu n so v i m t s n c trên th gi i, nh ng tr c s phát tri n nhanh chóng c a nó và đ c bi t là n c láng gi ng Trung Qu c, n c có đ c đi m

t nhiên g n t ng t nh Vi t Nam, nên có r t nhi u d án thu l i thu đi n l n

đã và đang đ c thi công v i công ngh này T nay đ n n m 2013 n c ta có s

đ p bê tông đ m l n lên đ n 24 đ p Vi t Nam tr thành n c x p hàng th b y v

t c đ phát tri n bê tông đ m l n [4] B ng 1.4 là danh sách các đ p bê tông đ m

l n đã và đang đ c thi công Vi t Nam đ n n m 2013

ang thi công

K t dính th p

p c ng

Kh ng bi t

B ng 1.4 Danh sách các đ p bê tông đ m l n Vi t Nam đ n n m 2013

17 Sông Bung 2 95 Qu ng Ngãi 2010 Chu n b

18 Sông Tranh 2 100 Qu ng Ngãi 2010 ang XD

Các hình th c m t c t đ p bê tông đ m l n M c dù đ p bê tông đ m l n trong

nh ng n m g n đây m i đ c ng d ng t i Vi t Nam nh ng đã có t c đ phát tri n nhanh chóng H u h t các đ p l n trong th i gian g n đây đ u dùng hình th c đ p

bê tông đ m l n v i l p ch ng th m m t th ng l u th ng là GEVR (bê tông

đ m l n gi u v a xi m ng) có chi u d y t 0.5m đ n 1m Ngoài ra m t s đ p s

d ng bê tông mác cao th ng l u làm l p ch ng th m (th y đi n Sê San 4 ),

ho c không có l p ch ng th m th ng l u (thu đi n ng Nai 3 )

Tình hình s d ng v t li u c a đ p bê tông đ m l n Hi n t i Vi t Nam m t

s đ p bê tông đ m l n s d ng ch t k t dính có hàm l ng xi m ng cao (nh đ p thu đi n Plêikrông là 90 kg/m3, đ p thu đi n A V ng là 80 kg/m3 ), m t s đ p

s d ng ch t k t dính có hàm l ng xi m ng th p (nh đ p thu đi n S n La là 60kg/m3, đ p thu đi n ng Nai 3 là 65 kg/m3 ) c thù c a đ p bê tông đ m

l n là t c đ lên đ p nhanh, nhi t thu hoá trong bê tông g n nh tích t hoàn toàn trong đ p, nhi t to ra ch y u phát tán ra môi tr ng t biên th ng h l u đ p Do

đó v i nh ng đ p s d ng hàm l ng xi m ng trong t ng l ng ch t k t dính l n s làm cho l ng nhi t thu hoá trong bê tông l n, d n t i nhi t trong thân đ p t ng cao, gây b t l i v nhi t cho đ p Ng c l i, đ i v i các đ p s d ng hàm l ng xi

m ng trong t ng l ng ch t k t dính nh s có l ng nhi t thu hoá trong bê tông

th p, d n t i an toàn v nhi t, nh ng phát tri n c ng đ ch u kéo và nén c a bê tông là kém h n tr ng h p trên, đ c bi t là trong th i gian đ u sau thi công

Các tiêu chu n thi t k áp d ng trong tính toán Các tính toán thi t k c a Vi t

Nam hi n t i d a trên đ ng th i hai h th ng các tiêu chu n thi t k c a Vi t Nam - Nga và M

1.3 Các s đ thi công đ p bê tông đ m l n

1) Thi công đ p bê tông đ m l n theo ph ng đ ng

Thi công bê tông đ m l n trên toàn b chi u dài tuy n đ p, chi u cao đ p đ c lên đ u trên toàn tuy n (hình 1.4) u đi m c a ph ng pháp thi công này là t c đ thi công đ p nhanh, vi c thi công trên cùng m t m t b ng s thu n l i cho công tác

t ch c thi công S đ này th ng áp d ng đ i v i các đ p kh i l ng trung bình

và chi u dài đ p không quá l n, c ng đ cung c p bê tông đ m b o thi công đ p trên toàn tuy n đ p, s đ d n dòng đ n gi n

Hình 1.4 Thi công đ p bê tông đ m l n theo ph ng đ ng

2) Thi cô ng đ p bê tông đ m l n theo ph ng pháp so le

D c theo chi u dài ta chia đ p thành hai ph n và thi công hai ph n này so le nhau Thi công m t n a đ p lên m t chi u cao nh t đ nh sau đó l i chuy n l i thi công n a đ p còn l i, c nh v y cho đ n cao trình thi t k Ph ng pháp này c ng thu n ti n trong vi c t ch c thi công đ p, t c đ lên đ p nhanh, th ng đ c áp

d ng v i các đ p chi u dài l n, kh i l ng thi công l n không th đáp ng vi c thi công trên toàn tuy n đ p Hình 1.5 là s đ thi công đ p bê tông đ m l n theo

ph ng pháp so le trên m t b ng và m t c t d c đ p

Hình 1.5 Thi công đ p bê tông đ m l n theo ph ng pháp so le

3) Thi công đ p bê tông đ m l n chia theo các kh i đ p

p đ c chia thành các kh i riêng bi t đ thi công i v i s đ thi công này vi c t ch c thi công ph c t p, t c đ lên đ p ch m S đ này đ c áp dông

v i nh ng đ p l n, không th đáp ng vi c thi công trên toàn tuy n đ p ng th i

đ p có s đ d n dòng ph c t p, d c theo chi u dài tuy n đ p có b trí các các h ng

m c nh c a l y n c, c ng d n dòng Hình 1.6 là s đ thi công đ p theo kh i

c a đ p bê tông đ m l n thu đi n S n La

Hình 1.6 Thi công đ p bê tông đ m l n theo kh i đ p thu đi n S n La

1.4 Nh ng t n t i trong công tác thi t k và thi công đ p bê tông đ m l n

Vi t Nam

1.4.1 Nh ng t n t i trong công tác thi t k

1) H th ng tiêu chu n thi t k Các đ p bê tông đ m l n đã và đang đ c tính

toán thi t k Vi t Nam đ u d a vào h th ng tiêu chu n c a Vi t Nam - Nga và

c a M Các tính toán gi thi t v t li u theo mô hình đàn h i tuy n tính Tuy nhiên, trong th c t v t li u làm vi c theo tr ng thái đàn h i phi tuy n, ngh a là các tính

ch t v t li u bi n đ i theo th i gian d ng đ ng cong ch không ph i là đ ng

th ng T đó n u mô ph ng v t li u theo mô hình đàn h i tuy n tính s không phù

h p v i tr ng thái th c c a v t li u

2) Trang thi t b thí nghi m, l a ch n v t li u Các phòng thí nghi m hi n nay

t i Vi t Nam m i ch đáp ng vi c thí nghi m m t s ch tiêu c a bê tông (c ng

đ bê tông, mô đun đàn h i, nhi t thu hoá ), còn nhi u ch tiêu ch a ti n hành thí nghi m đ c (t bi n, co ngót, mô đun duy trì c a bê tông, ) Các s li u này

đ và các t i tr ng khác lên đ p (trong th i gian thi công ch y u là quá trình ch t

t i) ng th i trong th i gian thi công c ng đ bê tông c a các vùng trong thân

đ p là khác nhau, vùng thi công s m c ng đ bê tông đã đ t cao trong khi vùng

m i thi công c ng đ bê tông v n còn th p lên kh n ng ch u t i kém h n Do đó khi không tính toán theo c ng đ phát tri n th c t c a bê tông thì s không ph n

ánh đúng s làm vi c th c c a đ p nói chung và các b ph n c a c ng d n dòng nói riêng

1.4.2 Nh ng t n t i trong công tác thi công và qu n lý ch t l ng

1) Ph ng pháp thi công Quá trình thi công bê tông đ m l n n c ta hi n

nay c b n đã đ c c gi i hoá, t tr n, v n chuy n đ n d i, san và đ m bê tông

i v i t ng đ p bê tông đ m l n đã xây d ng đ c qui trình thi công riêng Tuy nhiên vi c tuân th các qui trình thi công còn nhi u h n ch

2) B o ôn sau thi công Quá trình thi công đ p th ng di n ra trong m t th i

gian t ng đ i dài, t m t đ n vài n m Các đi u ki n v khí h u bi n đ i qua các mùa s tác đ ng tr c ti p đ n quá trình thi công V mùa nóng, n u vi c kh ng ch nhi t đ bê tông t i kh i đ không đ t yêu c u s d n t i nhi t trong thân đ p t ng cao h n quá trình tính toán thi t k ban đ u i u đó có th d n t i tr ng thái làm

vi c b t l i c a đ p và không đ c ki m soát V mùa l nh, công tác b o ôn m t

đ p không đ m b o s d n t i chênh l ch nhi t đ quá l n gi a ph n trong thân đ p

có nhi t đ cao và vùng m t ngoài c a đ p có nhi t đ th p T đó s phát sinh ng

su t nhi t l n, có th gây n t n đ p

3) Ki m soát ch t l ng Vi c tuân th nghiêm ng t qui trình thi công, ki m

soát t t ch t l ng trong quá trình thi công là m t y u t tiên quy t quy t đ nh đ n

ch t l ng thi công đ p Tuy nhiên trong th c t v n còn t n t i nhi u sai sót do

vi c qu n lý ch t l ng l ng l o gây ra

4) M t s bi u hi n ngoài ý mu n Trong quá trình thi công m t s đ p bê tông

đ m l n n c ta đã xu t hi n hi n t ng n t trong bê tông

1.5 K t lu n ch ng 1

1 Trong ch ng c a lu n v n khái quát tình hình xây d ng đ p bê tông đ m

l n trên th gi i, tình hình xây d ng và ng dông công ngh thi công đ p bê tông

đ m l n Vi t Nam

2 Trong công tác thi t k và thi công đ p bê tông đ m l n còn t n t i nhi u

v n đ ch a đ c gi i quy t m t cách tho đáng Vi c nghiên c u c ng đ bê tông đ m l n trong th i gian thi công nh h ng đ n ng su t bi n d ng c a các b

ph n khác c a công trình nói chung và c a c ng d n dòng nói riêng ch a đ c đ

1) Ph ng pháp ti p c n: T th c ti n các công trình đã và đang thi t k và

thi công, ng d ng các ti n b khoa h c k thu t ti n hành nghiên c u Tr ng thái

ng su t c a c ng d n dòng có xét đ n quá trình c k t c a bê tông RCC

2) Công c đ c s d ng trong nghiên c u: S d ng ph n m m có s n là

ANSYS trên c s ph ng pháp ph n t h u h n đ nghiên c u

3) N i dung nghiên c u: Nghiên c u tr ng thái ng su t-bi n d ng c a c ng

d n dòng có xét đ n quá trình c k t c a bê tông RCC theo th i gian thi công

CH NG 2

T NG QUAN V D N DÒNG THI CÔNG VÀ PH NG PHÁP

NGHIÊN C U NG SU T C NG D N DÒNG 2.1 Ph ng pháp d n dòng th ng dùng và l a ch n ph ng án

D n dòng thi công công trình th y l i th y đi n d a vào tình hình ng n n c

và d n dòng trong th i k thi công khác nhau, phân thành nhi u giai đo n i v i công trình có c t n c cao và v a, có th chia thành ba giai đo n:

(1) Giai đo n đê quai ng n n c (th i k đ u), là th i k sau khi ch n dòng

đ n tr c lúc thân đ p chu n b đi u ki n đ ng n n c

(2) Giai đ an thân đ p ng n n c (th i k gi a), là th i k sau khi thân đ p chu n b đi u ki n ng n n c đ n tr c lúc hoành tri t công trình d n dòng

(3) Giai đo n hoàn thành và tích n c (th i k cu i), là th i k sau khi hoành tri t công trình d n dòng đ n lúc công trình v nh c u đi vào v n hành

i v i công trình có c t n c th p th ng ch có m t ho c hai giai đo n Phân chia các giai đo n trên, trong ph ng án d n dòng có m t l n ch n dòng, ba giai đo n th ng phân bi t rõ ràng; n u phân k d n dòng, các giai đo n không th t

rõ ràng, th ng có tình tr ng các giai đo n ch ng chéo nhau Các ph ng th c tháo

n c và ng n n c c a các giai đo n nên có thi t k quy ho ch chu đáo c n th n, giúp cho ph ng án d n dòng đ c hoàn ch nh

2.1.1 Ph ng th c d n dòng th ng dùng và đi u ki n s d ng

1 ê quai th ng l u 2 ê quai h l u 1 ê quai giai đo n 1 2 ê quai giai đo n 2

3 Công trình d n dòng 4 Tim đ p 3 Nhà máy T 4 Công trình x

Hình 2.1:S đ đê quai ng n dòng m t đ t Hình 2.2: S đ đê quai phân k

(1) Phân k d n dòng

Th ng dùng v i sông mà khu v c h l u và khu v c trung l u, lòng sông

t ng đ i r ng nh t là sông có bãi b i, bãi n i gi a sông, đ o đá ng m

Ví d : Tam Môn Hi p (Trung Qu c), đ p Cát Châu (Trung Qu c) đ u s d ng

đ o đá ng m, bãi n i gi a sông đ làm đê quai d c

(2) D n dòng qua kênh

Kênh đ c đào m t bên b đ d n dòng thi công Th ng khi b có đ a hình thu n l i nh mái d c, d c tho i có dòng sông c , eo núi, sông cong …Vi c thi công đào kênh t ng đ i đ n gi n, có th s d ng c gi i l n, c ng có th s d ng nhân công đ đào Thu n l i cho gia t ng ti n đ thi công, rút ng n th i gian thi công, thông thuy n, ch g …

Hình 2 3: Kênh d n dòng thi công - Công trình th y đi n S n La

Hình 2 4: M t c t d c h m d n dòng thi công - Công trình th y đi n Hu i Qu ng

(4) D n dòng qua c ng ng m

Th ng c ng ng m n m trong thân đ p đ t ho c đ t đá h n h p So sánh v i

đ ng h m có u đi m là thi công gi n đ n, t c đ nhanh, giá thành r vv… Ch

c n đ a ch t, đ a hình đ đi u ki n b trí c ng ng m là có th áp d ng

Ví d : C ng d n dòng thi công công trình th y đi n Na Hang - Tuyên Quang, kích th c nx(bxh)= 3x(6,0x6,5)m

Hình 2 5: M t c t ngang c ng d n dòng thi công

(5) D n dòng qua máng

Dùng cho công trình nh , l u l ng không l n l m Ví d công trình Kim Giang thu c H Nam - Trung Qu c, l u l ng l n nh t d n dòng qua máng là 146m3

/s

(6) D n dòng qua c ng đáy (l x sâu trong thân đ p)

Th ng dùng trong phân k d n dòng, đôi khi d n dòng qua kênh làm thêm

c ng x đáy t o thành kênh k t h p c ng x đáy đ d n dòng C ng có khi giai đo n

gi a ho c giai đo n sau khi thi công v t l t ng thêm c ng x đáy

Hình 2 6: M t c t d c tim đ p – Công trình th y đi n Hu i Qu ng

(7) D n dòng qua đ p d ho c khe r ng l c

D n dòng qua đ p xây d đ c dùng r ng rãi, th ng ph i h p v i c ng đáy

ho c các công trình tháo n c khác tr thành ph ng th c d n dòng ch y u vào

th i k gi a và th i k cu i c a thi công v t l c a đ p bê tông Còn d n dòng qua khe r ng l c ít dùng, th ng đ c dùng trong thi công công trình đ p c ng có c t

n c th p.Ví d : Công trình th y đi n S n La: p tràn xây d cao trình 126.00m,

Btràn=98m

Hình 2 7: Hi n tr ng công trình th y đi n S n La mùa l 2009

(8) D n dòng qua nhà máy

Th ng dùng cho tr m th y đi n lòng sông c t n c th p

Ví d : Công trình th y đi n Luông PraB ng (Lào)

Trên đây là các ph ng th c d n dòng th ng dùng C n c vào đi u ki n c th công trình, có th dùng m t lo i, ho c ph i h p vài ph ng th c đ d n dòng Nh

d n dòng qua kênh ho c c ng đáy k t h p v i đ ng h m, l đáy ho c l ch a k t

h p v i kênh d n ho c tr c d n qua khe r ng l c sau d n qua l đáy Ngoài ra b t

k m t l n ch n dòng ho c phân k d n dòng đ u có th dùng đê quai cho n c tràn qua ho c không cho n c tràn qua

2.1.2 Nh ng nhân t nh h ng t i ph ng án d n dòng

Có nhi u nhân t nh h ng t i ch n ph ng án d n dòng, nh ng ch y u có

m y nhân t sau:

có th dùng đê quai cho n c tràn qua đ gi m b t giá thành d n dòng V i dòng sông có l u l ng bình th ng, biên đ mùa l mùa khô không l n, dùng đê quai không cho n c tràn qua có th kéo dài th i gian thi công

tr m th y đi n c t n c th p có th s d ng đê quai ng n n c đ phát đi n, s m thu đ c hi u ích nh công trình Cát Châu – Trung Qu c

(4)Nhân t thi công

Ph ng án d n dòng quan h m t thi t v i t ng ti n đ thi công Ph ng án d n dòng thi công khác nhau thì trình t thi công khác nhau Trình t thi công khác nhau nh h ng t i phân k d n dòng và b trí công trình d n dòng Trình t thi công h p lý không nh h ng t i th i gian h u ích thi công và t ng th i gian thi công Vì v y, khi ch n ph ng án d n dòng c n xét t i trình t và ph ng pháp thi

công, c ng đ và ti n đ thi công, t i b trí thi công và b trí giao thông bên ngoài bên trong công tr ng Hi n nay vi c c gi i hóa thi công phát tri n, máy móc l n

đã không ng ng hoàn thi n công tác thi công, đê quai đ t đá đ c làm càng nhi u

và càng cao, quy mô kênh d n càng ngày càng l n, nh tr m th y đi n Y-da-if có lòng sông r ng, có đi u ki n phân k d n dòng đ y nhanh ti n đ thi công và

gi i quy t đ p đ t đá c a đ p hai bên b đã dùng ph ng án d n dòng kênh l n

k t h p l x đáy, kh i l ng đào đ t 22.000.000m3 Thêm n a k thu t thi công công trình ng m phát tri n, m t c t đ ng h m có th làm r t l n Kích th c m t

c t h m d n dòng th y đi n Pu-li-ep c a Liên Xô đ t kích th c 17x22m

2.1 3 Ch n ph ng án d n dòng

Khi ch n ph ng án d n dòng, tùy theo đi u ki n c th công trình, có th n

đ nh m t vài ph ng án, phân tích toàn di n, so sánh, không ch phân tích tr c lúc

d n dòng mà c n phân tích toàn di n gi a và sau khi d n dòng Phân tích ph ng án

d n dòng không ch là đ nh l ng giá thành công trình d n dòng mà c n so sánh toàn di n v kinh t và k thu t nh t ng ti n đ thi công và các yêu c u kinh t

qu c dân khác Ph ng án t i u c a d n dòng th hi n trên m t s m t sau:

(1) Ti n đ thi công toàn b h th ng công trình v i th i gian ng n, giá thành

h ; rút ng n th i gian đ u t ban đ u, phát huy nhanh hi u qu đ u t

(2) Thi công công trình chính an toàn, cân b ng c ng đ thi công, tránh ch ng chéo, b o đ m tính ch đ ng trong thi công

(3) Công trình d n dòng gi n đ n, kh i l ng công trình nh , giá thành h , thi

(4) Th a mãn yêu c u các thành ph n kinh t qu c dân (thông thuy n, ch g ,

n c t i, c p n c, di dân vv…)

Khi ch n ph ng án d n dòng c n đ xu t m t s k t qu sau:

- Ch n l u l ng d n dòng, th i đo n thi công và tiêu chu n d n dòng

- Kh i l ng công trình và giá thành công trình c a các ph ng án

- S đ d n dòng, kích th c và hình th c công trình ng n n c và tháo n c, trình t và ti n đ thi công

- Sau khi ch n đ c s đ d n dòng ti n hành phân tích ng su t bi n d ng c a các b ph n c a công trình d n dòng

Thay th k t c u th c t b ng m t mô hình, dùng đ tính toán bao g m m t s

h u h n ph n t riêng l liên k t v i nhau ch m t s h u h n đi m nút, t i các

đ m nút t n t i các l c t ng tác bi u th tác đ ng qua l i c a các ph n t k nhau Quan ni m nh v y có ngh a là thay bài toán tính h liên t c (h th c t ) có b c t

do vô h n b ng bài toán tính h có b c t do h u h n Ch phân cách gi a các ph n

t h u h n g i là biên c a ph n t h u h n Tùy t ng tr ng h p c th , biên c a các ph n t h u h n có th là các đi m, các đ ng ho c các m t

Trong th c t k t c u là m t môi tr ng liên t c cho nên t i m i đi m trên biên c a m i ph n t đ u có các l c t ng tác gi a các ph n t T i các đi m trên biên, ng l c c ng nh chuy n v đ u ph i th a mãn đi u ki n liên t c khi ta chuy n t ph n t này sang ph n t k c n Trái l i, trong mô hình thay th , k t

c u đ c quan ni m là ch g m m t s ph n t riêng l liên k t v i nhau m t s

đi m nút, cho nên gi a các ph n t lân c n ch có các l c t ng tác đ t t i các đi m nút

D nhiên quan ni m nh v y ch là g n đúng Trong khi thay th k t c u th c

t (h liên t c) b ng m t t p h p ph n t r i r c ch liên k t l i v i nhau các đi m nút Ng i ta th a nh n r ng, n ng l ng bên trong mô hình thay th ph i b ng

n ng l ng trong k t c u th c N u ta xác đ nh đ c chính xác các l c t ng tác

gi a các ph n t lân c n, và n u trên các biên c a các ph n t , đi u ki n liên t c

v l c và v chuy n v đ m b o đ c th a mãn khi ta chuy n t ph n t này sang

ph n t lân c n thì mô hình thay th hoàn toàn gi ng v i k t c u th c t

i v i bài toán v tr ng thái ng su t và bi n d ng c a môi tr ng liên t c, khi s d ng PP PTHH ta c n ph i l n l t gi i quy t các b c nh sau:

a.) Phân tích tr ng thái ng su t và bi n d ng c a m i ph n t h u h n

b.) Phân tích tr ng thái ng su t và bi n d ng c a toàn h g m nhi u ph n t liên k t v i nhau m t s h u h n nút v i m i liên h tuy n tính gi a ng su t và

bi n d ng

c.) Phân tích tr ng thái ng su t và bi n d ng c a toàn h g m nhi u ph n t

v i m i liên h phi tuy n gi a ng su t và bi n d ng

Tr c khi ti n hành gi i quy t t ng b c tính đó, d i đây s trình bày m t s khái ni m v t a đ , các nguyên lý n ng l ng và khái ni m ma tr n c ng, ma tr n

m m đ c s d ng đ gi i bài toán tr ng thái ng su t và bi n d ng

ng th i đ hi u cách gi i các bài toán phi tuy n, tr c tiên chúng ta hãy tìm

hi u cách gi i các bài toán tuy n tính v ng su t-bi n d ng theo ph ng pháp ph n

t h u h n Trong khuôn kh lu n v n, n i d ng ph ng pháp PTHH trình bày d i đây đ c áp d ng cho ph n t tam giác là lo i ph n t s d ng trong tính toán

2.2.2 Các ph ng trình c b n c a PP PTHH đ gi i bài toán tuy n tính v ng

su t – bi n d ng

2.2.2.1 S đ tính toán

Gi s hàm ng su t và bi n d ng xác đ nh trong mi n S Theo PP PTHH ta

t ng t ng phân chia mi n S ra thành nhi u ph n t hình tam giác ph ng và ch

liên k t v i nhau các đi m nút

a.)

b.)

Hình 2.8: S đ tính toán theo PP PTHH

a) Chia mi n S thành nhi u ph n t b) Ph n t hình tam giác 3 mi n

Xét PTHH hình tam giác b t kì có các đ nh là 1, 2.3, (hình 2.1) trong đó ta l u

ý kí hi u th t các nút theo ng c chi u kim đ ng h và ch u tác d ng c a các

ngo i l c đ t t i các đi m nút là:

[ R ] = [ R1x, R1y, R2x, R2y, R3x, R3y ]

T i các nút phát sinh các vector chuy n v là [ q ] :

[ q ] = [ u1, v1, u2, v2, u3, v3 ]

Trong đó ui,vilà các thành ph n chuy n v c a nút th i theo ph ng các tr c x

N u ta bi t tr c 6 thành ph n chuy n v nút 3 đ nh thì ta c ng có th xác

đ nh đ c chuy n v c a m t đi m b t kì trong tam giác, b i vì ta có th gi thi t

m t cách g n đúng quy lu t bi n đ i các thành ph n chuy n v c a m t đi m b t k

c a ph n t d i d ng bi u th c ph thu c t a đ x, y nh sau :

u = α1 + α2x + α3y

v = α4 + α5x + α6y (2.2)

Ho c : [U ] = [A ] [α ] (2.3) đây : [U ] = [ u, v ]T

u1 = α1 + α3x1 + α5y1

v1 = α2 + α4x1 + α6y1

3 3

2 2

2 2

1 1

1 1

00

10

00

01

00

10

00

01

00

10

00

01

Y X

Y X

Y X

Y X

Y x

Y X

31 23

23

21 31

23

21 31

23

00

0

00

0

21

y x y

x y

x

y y

y

y y

y B

xác đ nh ng su t ta có th vi t đ nh lu t Húc (hooke) trong d ng ma tr n nh sau:

[σ] = [Eε][ ε] (2.10) Trong đó : [σ] = [σx σy σxy]

C C

00

0

0

2 2 1

1 2 1

1 31 1 31 1 23

1 23 1

21 21

2 31

31 23

23 2

21 2 21

31 2 31

23 2 23

3 3

2 2

1 1

y a x

a y

a x a y

a x a

x y

x x

x y

x y

x y

x y

v u

v u

v u

ηµ

ηη

µ

µµ

Trong tr ng h p ph n t hình tam giác, các ph n t c a ma tr n [D] và [E]

không ch a các t a đ bi n đ i x,y Vì v y bi u th c (2.13) có th đ c đ n gi n

nh sau:

[ ]K =h∆[ ] [ ]D T E (2.14) Trong đó : h là b dày c a ph n t h u h n

[ A ] [ q ] = [ R ] (2.16)

Trong đó : [ A,] [ q], [ R ] – L n l t là các ma tr n đ c ng, chuy n v và ma tr n

ng ai l c c a toàn b h (công trình) T đó ta có th xác đ nh d c toàn b các thành ph n chuy n v c a h theo ph ng trình ma tr n sau :

[ q ] = [ A ]-1 [ R ] (2.17)

Nói chung ma tr n A có th là m t ma tr n suy bi n ( không có ma tr n ngh ch

đ o Tuy nhiên sau khi đ a các đi u ki n biên vào thì [A] s là m t ma tr n không suy bi n và (2 17) là m t h ph ng trình có các nghi m th c xác đ nh

Khi s d ng ph ng pháp PTHH hình tam giác ph ng đ gi i bài toán ph ng v

tr ng thái ng su t – bi n d ng theo lý thuy t đàn h i, c n l u ý r ng m c đ chính xác c a k t qu tính toán ph thu c vào gi thi t ban đ u v quy lu t bi n đ i c a các thành ph n chuy n v theo các t a đ x, y

U = α1 + α2x + α3y

Trong bi u th c trên ta đã gi thi t là m i liên h gi a chuy n v U và t a đ x, y

có quan h b c nh t N u s d ng gi thi t quy lu t bi n đ i gi a chuy n v và to

đ x, y t i m t đi m b t k , không ph i là b c nh t, mà theo m t quy lu t cao h n,

ch ng h n quy lu t đa th c b c 2 d ng :

U = α1 + α2x + α3y + α4xy + α5x2 + α6y2

thì ta s có đ c k t q a chính xác h n ng nhiên n u gi thi t nh v y thì s

l ng to đ khái quát c n ph i xác đ nh s nhi u lên, kh i l ng tính toán s l n

Mu n tìm các to đ khái quát y thì ta ph i ho c cho bi t thêm thông tin v các giá

tr đ o hàm c a các thành ph n chuy n v t i các đi m nút c a ph n t hình tam giác ph ng, ho c cho bi t thêm giá tr c a các thành ph n chuy n v t i m t s nút

b sung

D án Nhà máy th y đi n ng Nai 2 là b c thang th 3 trên sông ng Nai, do Công ty C ph n th y đi n Trung Nam (Trung Nam Power) là ch đ u t

D án n m trên đ a bàn 8 xã thu c hai huy n c a t nh Lâm ng g m: Tân Th ng, Tân Châu, Tân Ngh a, inh L c, Gia Hi p thu c huy n Di Linh; Tân Thanh, Liên

Hà và an Ph ng thu c huy n Lâm Hà Khu v c xây d ng công trình n m trên

đ a ph n các xã Tân Thanh – huy n Lâm Hà và xã Tân Th ng – huy n Di Linh

Nhi m v chính c a nó là khai thác th y n ng sông ng Nai đ phát lên

l i đi n qu c gia v i công su t l p máy 70 MW và đi n l ng trung bình n m là 263,8 tri u kWh Các nhi m v khác g m k t h p đi u ti t n c cho h l u, h th p

m c n c l , và giúp c i thi n môi tr ng t nhiên và môi tr ng sinh thái cho khu

v c Ngoài ra nó t o đi u ki n cho vi c phát tri n c s h t ng, cung c p vi c làm

và ngu n thu ngân sách cho đ a ph ng

Quy mô công trình nh sau: Ph ng án ki n ngh là ph ng án đ p dâng

b ng bê tông tr ng l c đ m l n (RCC) ph n lòng sông và m t ph n 2 vai b k t

h p v i đ p v t li u đ a ph ng n i ti p v i hai vai b Công trình có tuy n g n vuông góc v i sông t nhiên lòng sông và b trái nh ng ngo t v phía th ng l u

45 đ t m t c t vào t i b t i vai ph i Nhà máy th y đi n sau đ p, có công su t

l p máy 70MW, g m 2 t máy Hình th c d n dòng là c ng d n dòng

3.1.2 p dâng b ng bê tông đ m l n RCC

p dâng bê tông b trái dài 175,37 m, đ p dâng b ph i dài 153,66 m Ph n lòng sông c a đ p đ c đ t trên đá IIA T i hai vai b do chi u sâu l p IIA là quá

l n nên chân đ p đ c đ t trên đá IB p đ c chia thành các đ n nguyên có chi u r ng thay đ i t 22,32 t i 27,5 m

p bê tông dâng n c có d ng tr ng l c, đ nh đ p cao đ ∇684,20 m

r ng 8 m, mái th ng l u đ p th ng đ ng Mái h l u đ p có đ d c m = 0,73 xu t phát t mép th ng l u đ nh đ p thu n tiên cho vi c thi công bê tông RCC có các b c cao 90 cm m t h l u đ p Thân đ p là bê tông đ m l n RCC M t th ng