Nghiên cứu và tính toán ứng suất trong bê tông khối lớn (solid) bằng phần mềm sap2000 và ansys, ứng dụng vào trụ pin cống thủ bộ

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Luận văn nghiên cứu lý thuyết và thiết lập mô hình tính toán các trụ pin này là tính được ứng suất trong các phần tử khối tương tự tính toán ứng suất trong các đập

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

NGUYỄN VIỆT PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU VÀ TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT TRONG BÊ

TÔNG KHỐI LỚN (SOLID) BẰNG PHẦN MỀM SAP2000 VÀ ANSYS, ỨNG DỤNG VÀO TRỤ PIN

Trang 2

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG – HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Thống

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Trà Thanh Phương

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS Lê Đình Hồng

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Ðại học Bách Khoa, ÐHQG Tp HCM ngày 15 tháng 08 năm 2014

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)

Trang 3

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngày, tháng, năm sinh: 25/12/1985 Nơi sinh: Gia Lai

Chuyên ngành: Xây Dựng Công Trình Thủy Mã số: 60 58 40

I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu và tính toán ứng suất trong bê tông khối lớn(solid)

bằng phần mềm Sap và Ansys, ứng dụng tính toán trụ pin cống Thủ Bộ

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Luận văn nghiên cứu lý thuyết và thiết lập mô hình

tính toán các trụ pin này là tính được ứng suất trong các phần tử khối( tương tự tính toán ứng suất trong các đập bê tông trọng lực) để từ đó nắm bắt được phạm vi phân bố ứng suất kéo, nén Từ đó đề xuất giải pháp về kích thước và cách bố trí thép một cách hợp lý và hiệu quả

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 21/01/2013

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 22/06/2014

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

GVC.TS Nguyễn Minh Tâm

Trang 4

LỜI CẢM ƠN

Trước hết tác giả xin chân thành gửi lời cảm ơn tới PGS TS Nguyễn Thống, Thầy đã hướng dẫn tận tình và tạo mọi điều kiện thuận lợi để giúp đỡ tác giả hoàn thành đề tài này

Tác giả xin đồng cảm ơn các Thầy cô trong bộ môn Kỹ thuật Tài nguyên nước

đã giảng dạy, truyền đạt nhiều kiến thức quý báu cho tôi trong suốt quá trình học tập ở Trường Đại Học Bách Khoa TPHCM

Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn tới cơ quan cũ đã công tác trường đại học thủy lợi đã cung cấp tài liệu cho tác giả hoàn thành luận văn này

Trang 5

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Cống Thủ bộ là một công trình thuộc hệ thống các công trình thủy lợi phục vụ chống ngập úng khu vực Thành phố Hồ Chí Minh, theo quy hoạch đã được Thủ tướng chính phủ phê duyệt ngày 28/10/2008 tại quyết định số 1547/QĐ-TTg Cống Thủ bộ cùng với các công trình khác trong hệ thống công trình thủy lợi thuộc vùng

I Quy hoạch Thủy lợi chống ngập úng khu vực Thành phố Hồ Chí Minh, có nhiệm

vụ chính là kiểm soát triều và lũ, chủ động điều tiết mực nước trên kênh rạch làm tăng khả năng tiêu thoát cho hệ thống tiêu thoát nước đô thị, đảm bảo mục tiêu không cho ngập do triều và cải thiện điều kiện môi trường cho vùng hưởng lợi thuộc địa phận Thành phố Hồ Chí Minh và một phần thuộc các huyện Cần Giuộc

và Cần Đước, tỉnh Long an

Nhiệm vụ của luận văn là tính toán ứng suất trong trụ pin của cống, để biết phạm

vi phân bố ứng suất kéo, nén trong khối bê tông trụ pin từ đó đề xuất phương án để tối ưu về kết cấu và kích thước

Trang 6

SUMMARY OF THESIS

Thu Bo drain is a construction belonging the system irrigation work serving the area against flooding in Ho Chi Minh City, according to the plans already approved by the Prime Minister dated 28/10/2008 Decision No 1547 / QD - TTg Thu Bo drain along with the other works in the irrigation system of Irrigation Region I Planning anti- flooding areas in Ho Chi Minh City , whose main duty is control tidal and flood , actively regulate the water level in the canal for increases the likelihood of drainage for urban areas , ensuring target for tidal flooding and improve environmental conditions for the benefit of the diocese of Ho Chi Minh City and a part Giuoc of the district and should be , Long An province

The task of the thesis is the calculation of stresses in pilaster-drain, to known the range distributed tensile stresses and compression stresses in the concrete from which propose to optimize the structure and size appropriate

Trang 7

LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Tôi xin cam đoan rằng tất cả các kết quả nghiên cứu trong luận văn này là do cá nhân tôi thực hiện trong khóa đào tạo thạc sĩ và chịu hoàn toàn trách nhiệm về lời cam đoan của mình

Trang 8

PHẦN MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Thông tin chung về đề tài: 1

2.1 Tên đề tài: 1

2.2 Mục tiêu của đề tài: 1

2.3 Nội dung thực hiện của đề tài: 2

2.4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 2

3 Ý nghĩa của đề tài: 2

3.1 Tính khoa học: 2

3.2 Tính thực tiễn: 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 3

1.1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC 3

1.1.1.Tổng quan về nghiên cứu trên thế giới 3

1.1.2.Tổng quan về những công trình và nghiên cứu trong nước : 5

1.2 TỔNG QUAN VÀ CHI TIẾT VỀ CÔNG TRÌNH ỨNG DỤNG ĐỂ TÍNH TOÁN 12

1.2.1.Tổng quan về dự án chống ngập thành phố Hồ Chí Minh 12

1.2.1.1 Vị trí địa lý 13

1.2.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực nghiên cứu 14

1.2.1.3 Đặc điểm thổ nhưỡng địa chất 15

1.2.2.Tổng quan và chi tiết về công trình sử dụng tính toán trong luận văn 17

1.2.3.Nhiệm vụ công trình 24

1.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 24

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN MÔ HÌNH TRỤ PIN CỐNG 25

2.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM SAP VÀ ANSYS 25

2.1.1.Cơ sở khoa học : 25

2.1.1.1.Trình tự giải bài toán bằng phương pháp PTHH 25

Trang 9

2.1.1.3 Thiết lập hệ phương trình cơ bản của bài toán 32

2.1.2.Các ứng dụng của phần mềm SAP và ANSYS 33

2.1.2.1 Công năng của phần mềm SAP 2000 34

2.1.2.1 Công năng của phần mềm Ansys 35

2.2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH 36

2.2.1.Mục đích : 36

2.2.2.Xây dựng các mô hình tính cho các tổ hợp tính : 36

2.2.3.Xây dựng mô hình bằng SAP và các lục tác dụng cơ bản 38

2.2.4.Xây dựng mô hình bằng ANSYS và các lục tác dụng cơ bản 63

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN TỪ MÔ HÌNH 78

3.1 CÁC TỔ HỢP TÍNH TOÁN CỦA MÔ HÌNH : 78

3.1.1.Tổ hợp tính toán 1 : 78

3.2 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CỦA MÔ HÌNH : 79

3.2.1.Kết quả tính toán của phần mềm Sap2000 v14 : 79

3.2.2.Kết quả tính toán của phần mềm Ansys : 89

3.3 NHẬN XÉT VỀ KẾT QUẢ : 102

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 108

Trang 10

DANH MỤC BẢNG :

Bảng 1.1 Phân bố diện tích theo cao độ Bảng1.2: Chỉ tiêu các lớp đất

Trang 11

Hình 1.7: Tuyến đê quy hoạch

Hình 1.8 Vị trí công Thủ bộ thuộc hệ thống chống ngập úng khu vực TPHCM Hình 1.9 Giải pháp kiến trúc đồi với trụ pin và tháp kéo cửa van

Hình 1.10 giải pháp kiến trúc tổng thể cụm công trình

Hình 1.11 Kết cấu đoạn chờ tàu

Hình 1.12 Mặt cắt ngang đoạn đầu âu thuyền

Hình 1.13 Cắt ngang đoạn buồng âu

Hình 1.14 Giải pháp kè mái nghiêng với các Geo –tube chân kè

Hình 1.15 Phối cảnh cầu giao thông

Hình 2.1 Các phần tử cơ bản trong phương pháp PTHH

Hình 2.2 Vật thể đàn hồi

Hình 2.3 Các bước phân tích bài toán kết cấu theo phần mềm SAP 2000 Hình 2.4 Chi tiết trụ pin cống

Hình 2.5 Cách khai báo thông số đầu vào của vật liệu bê tông

Hình 2.6 Cách xây dựng mô hình Solid

Hình 2.7 Cách khai báo phần tử cọc,

Hình 2.8 Khai báo các lực tác dụng lên khối trụ

Hình 2.9 Phần tử shell bên ngoài khối solid

Hình 2.10 Khai báo các giá trị pattern trong mô hình

Hình 2.11 Khai báo giá trị pattern lên các nút trong mô hình

Hình 2.12 Rải áp lực nước từ các nút lên bề mặt phần tử shell

Trang 12

Hình 2.15 Khai báo lực tác dụng của cầu giao thông lên trụ cầu

Hình 2.16 Khai báo lực tác dụng của cửa van lên trụ pin

Hình 2.17 Các tổ hợp tác dụng lên trụ pin

Hình 2.18 Khai báo liên kết cọc với đất nền

Hình 2.19 Mô hình hình học trụ pin cống bằng phần mềm Sap 2000 hoàn thiện Hình 2.20 Mô hình chia lưới trụ pin cống

Hình 2.21 Áp lực nước tác dụng lên trụ pin

Hình 2.22 Áp lực gió tác dụng lên trụ pin

Hình 2.23 Lực tác dụng của cửa van lên trụ pin

Hình 2.24 Lực tác dụng của cầu giao thông lên trụ pin

Hình 2.25 Hình mô tả các thiết lập mô hình trong Ansys

Hình 2.26 Mô hình chia lưới trụ pin cống

Hình 2.27 Các loại tải đặt vào

Hình 2.8 Phương pháp thiết lập các tải có dạng áp suất và moment

Hình 2.29 Tiến hành lựa chọn bề mặt đặt tải

Hình 2.30 Phương pháp thiết lập gối đàn hồi

Hình 2.31 Tạo nút tham chiếu trên lưới

Hình 2.32 Phương pháp thiết lập các tải có dạng lực tập trung tại nút

Hình 2.33 Nhập giá trị và phương tác dụng

Hình 2.34 Các bước tạo áp lực thủy tĩnh

Hình 2.35 Áp lực nước tác dụng lên trụ pin

Hình 2.36 Áp lực gió tác dụng lên trụ pin

Hình 2.37 Lực tác dụng của cửa van lên trụ pin

Hình 2.38 Lực tác dụng của cầu giao thông lên trụ pin

Hình 2.39 Lực tác dụng của khi xét tới trường hợp có va tàu

Hình 3.1 Ứng suất S11 tổ hợp tính toán 1

Trang 13

Hình 3.4 Chuyển vị tổng của trụ pin tổ hợp tính toán 1

Hình 3.5 Chuyển vị theo phương thẳng đứng của trụ pin tổ hợp tính toán 1 Hình 3.6 Ứng suất S11 tổ hợp tính toán 2

Hình 3.10 Chuyển vị theo phương thẳng đứng của trụ pin tổ hợp tính toán 2 Hình 3.11 Ứng suất S11 tổ hợp tính toán 3

Hình 3.15 Chuyển vị theo phương thẳng đứng của trụ pin tổ hợp tính toán 3 Hình 3.16 Ứng suất tương đương tổ hợp tính toán 1

Hình 3.17 Ứng suất theo phương X tổ hợp tính toán 1

Hình 3.18 Ứng suất theo phương Y tổ hợp tính toán 1

Hình 3.19 Ứng suất theo phương Z tổ hợp tính toán 1

Hình 3.20 Một số mặt cắt phân bố phổ ứng suất tổ hợp tính toán 1

Hình 3.25 Ứng suất theo phương Z tổ hợp tính toán 2

Trang 14

Hình 3.34 Chuyển vị theo phương thẳng đứng của trụ pin tổ hợp tính toán 3 Hình 3.35 Biểu đồ so sánh ứng suất Sx của 2 mô hình

Hình 3.36 Biểu đồ so sánh ứng suất Sy của 2 mô hình

Hình 3.37 Biểu đồ so sánh ứng suất Sz của 2 mô hình

Hình 3.38 Moment và lực cắt của trụ cầu

Trang 15

Mục tiêu đầu tư xây dựng:

Cùng với các công trình khác trong hệ thống công trình thủy lợi thuộc vùng I Quy hoạch Thủy lợi chống ngập úng khu vực Thành phố Hồ Chí Minh, Cống Thủ

Bộ có nhiệm vụ kiểm soát triều và lũ, chủ động điều tiết mực nước trên kênh rạch làm tăng khả năng tiêu thoát cho hệ thống tiêu thoát nước đô thị, đảm bảo mục tiêu không cho ngập do triều và cải thiện điều kiện môi trường, cho vùng I

Đảm bảo giao thông thủy qua cống và qua âu truyền trong thời gian không ngăn triều, qua âu thuyền trong thời gian ngăn triều

Kết hợp làm cầu giao thông bộ qua cống

2.Thông tin chung về đề tài:

2.1 Tên đề tài:

 Tên đề tài: Nghiên cứu và tính toán ứng suất trong bê tông khối lớn(solid) bằng

phần mềm Sap và Ansys, ứng dụng tính toán trụ pin cống Thủ Bộ

 Cán bộ hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Thống

 Thời gian thực hiện: từ tháng 01/2013 đến tháng 6/2014

2.2.Mục tiêu của đề tài:

Trang 16

• Nghiên cứu lý thuyết và thiết lập mô hình tính toán ứng suất trong trụ pin cống bằng 02 phần mềm Sap và Ansys

• Đánh giá và phân tích kết quả thu được, đề xuất giải pháp công trình

2.3 Nội dung thực hiện của đề tài:

Nội dung 1: Giới thiệu dự án quy hoạch thủy lợi chống ngập úng khu vực TP.HCM,

sự cần thiết để xây dựng hệ thống thủy lợi phục vụ cho công tác chống ngập thành phố

Nội dung 2: Thiết lập mô hình tính toán cho trụ pin cống Thủ Bộ,

2.4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

- Thu thập tài liệu

- Tìm hiểu về bê tông khối lớn và phương pháp tính toán ứng suất trong bê tông khối lớn, đánh giá phân tích kết quả của ứng suất thu được

- Tìm hiểu và nghiên cứu sử dụng phần mềm SAP 2000 và ANSYS áp dụng vào tính toán ứng suất trong bê tông khối lớn

- Thiết lập mô hình về bê tông khối lớn bằng 02 phần mềm SAP 2000 và ANSYS

- Xuất kết quả từ chương trình và đánh giá phân tích kết quả thu được

3.Ý nghĩa của đề tài:

3.1.Tính khoa học:

Đề tài sẽ ứng dụng công cụ mô hình toán tính toán cho những trụ pin của cống đưa ra ứng suất phân bố trong trụ pin của cống từ đó đề xuất biện pháp hường giải quyết vấn đề cần tính toán

3.2 Tính thực tiễn:

Đề tài sẽ là phương hướng để xử lý và bố trí thép trong trụ pin cống và ứng dụng tương tự cho nhiều cống khác có quy mô và kích thước gần giống, có giá trị thực tiễn cao trong hệ thống chống ngập thành phố và những dự án tương tự

Trang 17

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

1.1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC

1.1.1 Tổng quan về nghiên cứu trên thế giới

Bê tông khối lớn được áp dụng rộng rãi và thông dụng nhất là ở các đập

bê tông trọng lực trong khi đó trụ pin cống còn ít được áp dụng vì vây tác

giả xin giới thiệu về tổng quan sơ bộ bê tông khối lớn ở dạng các đập bê tông trọng lực

Đập trọng lực là một loại hình thức đập cổ xưa nhưng quan trọng, là một loại đập có khối lượng bê tông lớn Đập được duy trì ổn định nhờ trọng lượng của khối bê tông này, mặt cắt đập thường là hình tam giác, thông thường mặt thượng lưu thẳng đứng hoặc hơi nghiêng về phía hạ lưu Đập trọng lực có nhiều ưu điểm, độ an toàn đáng tin cậy, do mặt cắt đập khá lớn, lượng nước thẩm thấu thấp, có thể cho nước lũ tràn qua đỉnh và ít xảy ra sự cố Tính thích ứng của loại đập này với điều kiện địa hình địa chất khá lớn, nên ngoài điều kiện xây dựng đập trên nền đá vẫn có thể xây dựng đập trên nền đất với hình thức mặt cắt đập hợp lý và kết hợp với việc xử lý nền móng phù hợp đập vẫn có thể ổn định và đảm bảo an toàn đập

Các thống kê về thể loại đập của tổ chức đập cao thế giới cho thấy đập đất chiếm 78%, đập đá đổ chiếm 5%, đập bê tông trọng lực chiếm 12%, đập vòm chiếm 4% Nhưng trong số các đập có chiều cao Hđ > 100 m thì tình hình lại khác: đập đất chỉ chiếm 30%, đập bê tông chiếm 38%, đập vòm chiếm 21,5%

Tỷ lệ số lượng đập bê tông được xây dựng ở một số nước trên thê giới như: ở

Mỹ chiếm 34,5%, ở Nhật 83%, ở Ý 51%, ở Tây Ban Nha 85%, ở Pháp 51%, ở Canada 60% [3] vv

Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các lý luận tính toán đập ngày càng phát triển và hoàn thiện, kích thước và hình dạng đập ngày càng hợp lý, độ an toàn đập ngày càng được nâng cao

Trang 18

Hiện nay Trung Quốc là nước có nhiều đập bê tông trọng lực nhất trên thế giới, tính đến năm 2000 đã có 22 đập cao trên 70m đã được xây dựng Phải kể đến những đập như Shuifeng cao 106m, đập Sanmen-xian cao 106m, đập Baozhusi và Manwan cao 132m, Ankang cao 128m Mỹ là nước đứng thứ 2 về

số lượng đập đập bê tông trọng lực được xây dựng như đập Willow Creek cao 52m, đập Upper Stillwater cao 91m, đập Cuchillo Negro cao 50m, đập Hollow cao 74m, đập Oliverhain cao 97m vv…

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thi công nghệ thi công đập bê tông trọng lực cũng phát triển không ngừng Từ những năm 1960 các công trình nghiên cứu về đập bê tông đầm lăn đã bắt đầu Thí nghiệm đầu tiên sử dụng công nghệ bê tông đầm lăn được thực hiện ở Đài Loan vào năm 1963 Đập AlpeGra (H=172m) đã được xây dựng ở Ý Sau đó phương pháp này đã được sử dụng ở Mỹ, Canada, Anh, Pakistan, Nhật, Brazil [3]… Các nhóm nghiên cứu người Mỹ, Nhật đã tiến hành nghiên cứu xây dựng các đập Simajagawa cao 89m, đập bê tông trọng lực Miyagase cao 156m (Nhật Bản) trong hình 1.1 hay đập Itaipu cao 190m của Braxin trong hình 1.2 là những công trình tiêu biểu của đập bê tông trọng lực được xây dựng bằng công nghệ bê tông đầm lăn Công nghệ bê tông đầm lăn cho hiệu quả cao vì thời gian xây dựng công trình nhanh

và đơn giản

Trang 19

Hình 1.1 Hình ảnh đập Miyagase (Nhật Bản)

Hình 1.2 Hình ảnh đập Itaipu (Braxin)

1.1.2 Tổng quan về những công trình và nghiên cứu trong nước :

Hiện nay bê tông khối lớn ở Việt Nam chủ yếu được sử dụng ở các đập bê tông trọng lực, một số công trình tiêu biểu như sau :

Thời kì trước những năm 30 của thế kỷ XX, ở nước ta đã xuất hiện một số đập bê tông trọng lực mới chỉ là những đập thấp có chiều cao khoảng 5m đến 10m, chưa có

Trang 20

những đập lớn Các đập có kết cấu đơn giản, thi công nhanh bằng thủ công, kỹ thuật không phức tạp ngoại trừ đập Đồng Cam tỉnh Phú Yên do đặc điểm thủy văn của sông Đà Rằng Phần lớn công việc thiết kế, chỉ đạo thi công là do các kỹ sư Pháp thực hiện Xi măng nhập từ Châu Âu, cấp phối bê tông chủ yếu dựa vào các kết quả nghiên cứu của nước ngoài, chưa có những giải pháp và công nghệ phù hợp với Việt Nam

Giai đoạn từ năm 1930 đến 1945 người Pháp tiếp tục xây dựng ở nước ta một số đập bê tông trọng lực như đập Đô Lương (Nghệ An), đập Bái Thượng (Thanh Hóa), đập Thác Huống (Thái Nguyên) làm nhiệm vụ dâng nước để cấp nước tưới, một số đập dâng nhỏ khác như đập An Trạch ở Quảng Nam, đập Cẩm Ly ở Quảng Bình… Giai đoạn từ năm 1945 đến 1975, đất nước có chiến tranh nên việc đầu tư xây dựng các công trình thủy lợi cũng bị hạn chế Trong thời kỳ này chưa có đập bê tông trọng lực cao nhưng cũng đã xây dựng một số đập tràn thấp như đập Thác Bà, Cấm Sơn, Đa Nhim… Kỹ thuật và công nghệ xây dựng ở phía bắc chủ yếu của Liên Xô (cũ) và của Trung Quốc, ở phía Nam là của Nhật [3]…

Cho đến nay ở Việt Nam có khoảng 10.000 đập lớn nhỏ các loại (phân bố ở 41/61 tỉnh thành nhưng tập trung chủ yếu ở miền Bắc và miền Trung) trong đó có khoảng 460 đập lớn đứng hàng thứ 16 trong số các nước có nhiều đập cao trên thế giới Tuy nhiên sự phân bổ về loại hình đập lại không đều nhau Trong số các đập

có chiều cao đập nhỏ hơn 100 thì đập vật liệu địa phương chiếm tới hơn 80%, tuy nhiên đối với đập có chiều cao lớn hơn 100 m thì đập bê tông nói chung và đập bê tông trọng lực nói riêng lại chiếm một tỷ lệ đáng kể Hơn nữa, trong những năm gần đây, với tình hình thiếu hụt về sản lượng điện, Việt Nam đã tiến hành xây dựng hàng loạt công trình thủy điện với chiều cao đập tương đối lớn đa phần đều sử dụng hình thức đập bê tông trọng lực như Định Bình (Bình Định) cao 42m, Sê San 3 (Gia Lai) cao 60 m, A Vương (Quảng Nam) cao 80m, Sơn La cao 130m vv

Việt Nam cũng đã và đang áp dụng thành công công nghệ xây dựng đập bê tông đầm lăn Mặc dù đến với công nghệ này tương đối muộn so với một số nước trên thế giới, nhưng trước sự phát triển nhanh chóng của nó đặc biệt là nước láng giềng

Trang 21

Trung Quốc, nước có đặc điểm tự nhiên gần tương tự như Việt Nam, nên có rất nhiều dự án thủy lợi thủy điện lớn đã và đang chuẩn bị được thi công với công nghệ này Từ nay đến năm 2013 nước ta có số đập bê tông đầm lăn lên đến 24 đập Việt Nam trở thành nước xếp hàng thứ 7 về tốc độ phát triển bê tông đầm lăn Các hình

từ 1.3 ÷ 1.6 là hình ảnh các đập đã đang và sẽ được xây dựng trong nước

Nhưng hiện nay trên lãnh thổ Việt Nam, địa hình và địa chất là nền đá thuận lợi cho việc xây dựng đập bê tông trọng lực không còn nhiều nên trong đề tài luận văn này tác giả nghiên cứu một hướng đi mới trong việc thiết kế và xây dựng đập bê tông trọng lực trên nền đất yếu Trên thực tế xây dựng một số công trình ở Việt Nam đặc biệt là ở miền Trung, Tây nguyên và miền Đông Nam Bộ một số nơi tầng

đá gốc nằm khá sâu hoặc đá và các lớp đất yếu xen kẹp nhau Một trong những giải pháp được nghĩ tới là xây dựng đập bê tông trọng lực trên móng cọc nhằm truyền toàn bộ tải trọng của đập xuống nền đá gốc hoặc nền đá ở dưới sâu

Hình 1.3 Đập Lòng Sông- Tỉnh Bình Thuận

Trang 22

Hình 1.4 Đập Định Bình-Tỉnh Bình Định

Đập bê tông trọng lực trên nền đất yếu khác với đập bê tông trọng lực trên nền đá

ở những điểm sau: đập trên nền đất yếu thường có đáy rộng hơn, do sức kháng trượt của nền nhỏ và tải trọng đơn vị cho phép bé Do đó, việc xây dựng các đập cao trên nền đất yếu thường tốn kém và nhiều khi không thể thực hiện được (chiều cao đập thường không vượt quá 40 ÷ 50m) Vì vậy, khi thiết kế loại đập này cần xem xét kỹ các đặc trưng địa kỹ thuật của vật liệu nền Với giải pháp xây dựng đập trên hệ móng cọc thì một số vấn đề khó khăn ở trên có thể được giải quyết phần nào, có thể làm giảm bớt khối lượng vật liệu xây đập bằng cách sử dụng hình thức đập rỗng vì liên kết giữa đập và nền thông qua hệ cọc có thể đảm bảo an toàn cho đập về mặt ổn định cũng như về sức chịu tải của nền Đập tràn của hồ chứa nước Tả Trạch-Thừa Thiên Huế (hình 1.5) và hồ chứa nước Ngàn Trươi-Hà Tĩnh (hình 1.6) là những công trình xây dựng trên nền đất yếu

Trang 23

Hình 1.5 Hồ chứa nước Tả Trạch (Thừa Thiên Huế), tràn là đập BTTL

Hình1.6 Hồ chứa nước Ngàn Trươi (Hà Tĩnh), tràn là đập BTTL.

Bê tông khối lớn trong trụ pin cống còn ít được áp dụng ở Việt Nam, chủ

yếu mô hình tính toán cống thường áp dụng phần tử tấm (Shell ), mô hình phần tử solid còn chưa được áp dụng nhiều, mô hình tính toán các công vừa và nhỏ trong nước áp dụng mô hình tính như sau :

Trang 24

Kết quả tính của các cống truyền thống vừa và nhỏ sẽ được xuất ra theo dạng moment như dưới đây, các nghiên cứu và tính toán về ứng suất trong bê tông khối lớn còn chưa có nên thật sự trong quá trình làm luận văn học viên không có nhiều tài liệu để tham khảo

MOMENT THEO PHƯƠNG 2-2

Tường cống

Cọc BTCT

Bản đáy

Trang 25

MOMENT THEO PHƯƠNG 1-1

Trang 26

1.2 TỔNG QUAN VÀ CHI TIẾT VỀ CÔNG TRÌNH ỨNG DỤNG ĐỂ TÍNH TOÁN

1.2.1 Tổng quan về dự án chống ngập thành phố Hồ Chí Minh

Vùng Thành phố Hồ Chí Minh nằm ở khu đất thấp trũng, diện tích có cao độ

<+1 chiếm gần 50% Mực nước đỉnh triều ngày một dâng cao, cao trình đỉnh triều năm 2009 tại Phú An và Nhà Bè đã đạt +1.57m Ngập lụt, ô nhiễm, ách tắc giao thông ngày một nặng nề hơn

Ngập lụt thiệt hại do chúng gây ra như đã phân tích là rất lớn và cản trở lớn sự phát triển kinh tế xã hội của khu vực Thiệt hại do ngập lụt làm hạn chế sự phát triển hằng năm ước tính khoảng từ 5-6% GDP

Hiện trạng công trình ngăn triều, lũ chống ngập, công trình tiêu thoát nước là hạn chế : Chưa ngăn được lũ và thủy triều, còn gây ngập hàng năm Công trình ngăn vùng đô thị chủ yếu là bờ bao nhỏ ven sông rạch, thủy triều lớn là vở, gây ngập lớn

Hiện trạng cống tiêu thoát nước đô thị thiếu, quá tải, thoát nước mưa, sinh hoạt, công nghiệp chung, nên ngập và ô nhiễm nặng nề Kênh mương các cấp không đủ thoát Sự phát triển đô thị san lấp hàng chục ngàn ha đất trũng và kênh rạch (khu chứa) làm cho mực mước dâng cao ngập lụt nặng nề thêm

Sự ảnh hưởng của biến đổi khí hậu toàn cầu đối với TP Hồ Chí Minh là một trong hai thành phố của Việt Nam chịu ảnh hưởng nặng nề nhất Và thiệt hại sẽ càng lớn vì TP Hồ Chí Minh là trung tâm kinh tế lớn nhất của khu vực và cả nước Quyết định 1547/QĐ – TTg ngày 28/10/2008 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Quy hoạch Thủy lợi chống ngập úng vùng TP Hồ Chí Minh Hệ thống đê bao chống ngập và hệ thống 12 cống lớn hỗ trợ vấn đề thoát nước TP Hồ Chí Minh và một phần tỉnh Long An được hình thành

Để hoàn thiện hệ thống ngăn triều, ngăn lũ, hệ thống thoát nước cũng như tìm giải pháp trữ nước, chống ngập một cách có hiệu quả Quy hoạch giai đoạn tiếp theo

là quy hoạch chi tiết tuyến đê, các cống nhỏ, hồ trữ nước Quy hoạch giai đạon này được giới hạn bởi bờ hữu sông Sài Gòn đến bờ tả sông Vàm Cỏ và Vàm Cỏ Đông

Trang 27

Diện tích tự nhiên khu vực 2189,1km2 trong đó TP Hồ Chí Minh 1.355,5km2, tỉnhLong An 833,6km2 Định hướng tuyến đê, cống nhỏ và trữ nước bảo đảm rằng muốn chống ngập cho TP Hồ Chí Minh cần thiết phải ngăn các tác nhân gây ngập Hệ thống 12 cống lớn giải quyết cơ bản các vấn đề ngăn và thoát đầu các sông trục lớn Chi tiết đê cho từng phường, từng đoạn sông, cũng cần được cụ thể hóa để đạt được yêu cầu ngăn lũ, triều và hiệu quả kinh tế xã hội cao Việc thoát nước chống ngập cần có giải pháp căn cơ, ngoài 12 cống lớn cũng cấn đến cống vừa và cống nhỏ, bảo đảm thoát nước triệt để cho từng vùng, từng tiểu vũng Nguyên tắc thoát nước phải tách ra vùng nhỏ, giải pháp dứt điểm cho từng vùng theo phương châm “Rải – Chôn – Tháo” Một khu vực cửa sông, kênh rạch chằng chịt, nhiều ao đầm có đến gần 6% diện tích tự nhiên là mặt nước Dòng chảy khu vực ảnh hưởng mạnh của thủy triều, lưu lượng chảy lớn Việc ngăn triều và trữ mưa trên các dung tích trữ là giải pháp hạ thấp mực nước tích cực nhất Trữ ở đâu vào thời gian nào ? Trữ như thế nào ? Là những vấn đề hết sức quan trọng mà quy hoạch chi tiết khu trữ cần nghiên cứu

Tóm lại quy hoạch chi tiết tuyến đê bao, cống nhỏ dưới đê và các hồ điều tiết nước mưa là giai đoạn tất yếu của vấn đề ngăn lũ, triều cường, thoát nước chống úng ngập cho khu vực TP Hồ Chí Minh Và là bước tiếp theo để bảo đảm hoàn thiện hệ thống chống ngập úng và tiêu thoát nước khu vực TP Hồ Chí Minh

Từ những phân tích trên đây cho thấy việc lập quy hoạch chi tiết tuyến đê bao, cống nhỏ dưới đê và các hồ điều tiết nước mưa phục vụ chống ngập khu vực TP

Hồ Chí Minh là hết sức cần thiết và cấp bách

1.2.1.1 Vị trí địa lý

Khu vực TP Hồ Chí Minh có diện tích 30.404km2 bao gồm TP Hồ Chí Minh, tỉnh Tây Ninh, tỉnh Đồng Nai, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, tỉnh Bình Dương, tỉnh Bình Phước, tỉnh Long An và tỉnh Tiền Giang Dân số hiện tại 22 triệu người

TP Hồ Chí Minh có diện tích tự nhiên 2095km2 gồm 19 quận nội thành (440km2)

và 5 huyện ngoại thành (1655km2)

Khu dự án được giời hạn bờ hữu sông Sài Gòn Nhà Bè đến bờ tả sông Vàm Cỏ –

Trang 28

Vàm Cỏ Đông Gồm 19 quận nội thành, 5 huyện ngoại thành TP Hồ Chí Minh và 4 huyện tỉnh Long An Diện tích tự nhiên 2189,1km2, trong đó TP Hồ Chí Minh 1355,5km2, tỉnh Long An 833,6km2

1.2.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực nghiên cứu

Khu vực dự án nằm ở vùng tiếp giáp giữa vùng gò đồi miền Đông Nam bộ và vùng bưng lầy cửa sông :

Giải gió đồi nằm ở phía Bắc và Đông Bắc, bao gồm một phần phía Bắc huyện Củ Chi từ Bến Được đến Hòa Phú Một phần huyện Hóc Môn, Quận 12, Quận Gò Vấp

và Quận Tân Bình Vùng cao dạng đồi, gò, có cao độ > +2m, diện tích vào khoảng 471km2 Vùng đất này không chịu ảnh hưởng thủy triều

Vùng đồng bằng gồm đại bộ phận các huyện, Quận TP Hồ Chí Minh và tỉnh Long

An Cao độ biến đổi từ (+0.8 ÷ +1,5)m

Vùng thấp trũng, bưng lầy cửa sông Nam Nhà Bè, Cần Giuộc cao độ biến đổi từ (+0,1 ÷ +1,2)m

Bảng 1.1 Phân bố diện tích theo cao độ

Cao độ

(m)

Diện tích (ha)

Phân bố theo vùng Bến Dược,

Láng The

R Tra, Thầy Cai

S Gòn, Nhà Bè

Cần Đước, Cần Duộc

0.5 – 1.0 72526,50 1554.0 29150.00 6210.00 16421.50 1.0 – 2.0 75,954,98 3106.0 9855.98 13450.00 13635.00 2.0 – 5.0 21283,52 2141.0 11475.50 4315.00 1134.00

Trang 29

này không bị ngập triều, song dồn lượng mưa gây ngập cho vùng trũng

Diện tích có cao độ < 1,0m là 107.350 ha (50%) vùng đất này thường xuyên ngập triều, phân bố Nam Bình Chánh, Nhà Bè, Khu vực Thầy Cai – An Hạ, Cần Đước, Cần Giuộc, Ven sông Sài Gòn

Diện tích, kênh rạch, ao đầm vào khoảng 21.621 ha, có khả năng điều tiết phục vụ chống ngập

1.2.1.3 Đặc điểm thổ nhưỡng địa chất

a Thổ nhưỡng

Khu vực Thành phố Hồ Chí Minh gồm các nhóm đất chủ yếu sau đây:

Nhóm 1: Đất xám trên phù sa cổ (ký hiệu (X) phân bố trên vùng gò đối có cao độ > + 2m, phân bố địa phận Củ Chi, Hóc Môn, Quận 12, Gò Vấp … Bắc Bình Chánh, Đức Hòa

…

Nhóm 2: Đất xám trên phù sa cổ (ký hiệu Xg) phân bố ở chân các vùng gò đồi

Củ Chi, Hóc Môn, Quận 12, Bình Tân

Nhóm 3: Đất phèn tiềm tàng nông (ký hiệu SP1) phân bố tập trung Hóc Môn, Bình Chánh, Đức Hòa, Cần Đước, Cần Giuộc

Nhóm 4: Đất phèn tiềm tàng sâu (ký hiệu SP2) phân bố vùng đất thấp, Bình Chánh, Củ Chi, Đức Hòa, Hóc Môn, Quận 12, Gò Vấp

Nhóm 5: Đất phèn hoạt động trung bình (ký hiệu SJ2) phân bố hầu hết khắp vùng

ở cao độ (+0,5 ÷ +2,0)m

Nhóm 6: đất phèn mặn (ký hiệu SM) phân bố chủ yếu vùng hạ lưu Nhà Bè, Quận

7, Cần Đước, Cần Giuộc

b Địa chất

Địa chất trầm tích được mô tả bản đồ số 17 khu vực TP Hồ Chí Minh

Tuyến đê cống nằm ven sông Sài Gòn – Nhà Bè, Vàm Cỏ có cấu tạo địa chất phổ biến như sau:

Lớp 1: Sét lẫn bột, bùn sét hữu cơ, xám đen, trạng thái dẻo chảy, kết cấu kém

Trang 31

TT Chỉ tiêu ĐV Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4

c Địa chất thủy văn

Kainozôi (đệ tứ và Neogen) hình thành trên móng sụt lún trầm tích biến thiên từ 20m – 500m Chia 9 tầng chứa nước:

Tầng trên chủ yếu nguồn nước mưa

Tầng sâu: nước mưa, nước mặt tích lũy từ xa Modyn ngầm 1,1l/s-km2 thuộc loại nhỏ đã khai thác khoảng 37% Nguy cơ hạ thấp mực nước là rất lớn, tốc độ hạ thấp 20cm ÷ 1m/năm, nồng độ mặn tăng lên

1.2.2 Tổng quan và chi tiết về công trình sử dụng tính toán trong luận văn

Cống Thủ bộ dự kiến được xây dựng trên sông Cần giuộc cách cầu Thủ Bộ khoảng 4,7km về phía hạ lưu (phía biển); phía bờ bên trái là xã Đông Thạnh huyện Cần Giuộc; phía bờ bên phải là xã Phước Đông huyện Cần Đước tỉnh Long An

Cống Thủ bộ là một công trình thuộc hệ thống các công trình thủy lợi phục vụ chống ngập úng khu vực Thành phố Hồ Chí Minh, theo quy hoạch đã được Thủ tướng chính phủ phê duyệt ngày 28/10/2008 tại quyết định số 1547/QĐ-TTg Cống Thủ bộ cùng với các công trình khác trong hệ thống công trình thủy lợi thuộc vùng I Quy hoạch Thủy lợi chống ngập úng khu vực Thành phố Hồ Chí Minh, có nhiệm vụ chính là kiểm soát triều và lũ, chủ động điều tiết mực nước trên kênh rạch làm tăng khả năng tiêu thoát cho hệ thống tiêu thoát nước đô thị, đảm bảo mục tiêu không cho ngập do triều và cải thiện điều kiện môi trường cho vùng hưởng lợi thuộc địa phận Thành phố Hồ Chí Minh và một phần thuộc các huyện Cần Giuộc và Cần Đước, tỉnh Long An

Trang 32

Hình 1.8 Vị trí công Thủ bộ thuộc hệ thống chống ngập úng khu vực TPHCM

Mục tiêu đầu tư xây dựng:

Cùng với các công trình khác trong hệ thống công trình thủy lợi thuộc vùng I Quy hoạch Thủy lợi chống ngập úng khu vực Thành phố Hồ Chí Minh, Cống Thủ

Bộ có nhiệm vụ kiểm soát triều và lũ, chủ động điều tiết mực nước trên kênh rạch làm tăng khả năng tiêu thoát cho hệ thống tiêu thoát nước đô thị, đảm bảo mục tiêu không cho ngập do triều và cải thiện điều kiện môi trường, cho vùng I

Nội dung và quy mô đầu tư xây dựng:

Cống có âu thuyền với quy mô đảm bảo yêu cầu ngăn triều, tiêu thoát nước, đảm bảo yêu cầu giao thông thủy với cấp kỹ thuật đường thủy nội địa cấp I và đảm bảo vận tốc dòng chảy lớn nhất qua cống Vmax< 1,5m/s

Trang 33

Cầu giao thông trên cống tải trọng HL93 và đê bao kết hợp đường quản lý theo tiêu chuẩn đường cấp 4 đồng bằng

Nhà quản lý và trang thiết bị vận hành đáp ứng yêu cầu quản lý theo các mục tiêu đầu tư xây dựng đã đặt ra, với diện tích sử dụng đủ cho cả lắp đặt, vận hành các thiết bị nối điều hành với khu quản lý trung tâm

Địa điểm xây dựng:

Xã Đông Thạnh huyện Cần Giuộc và xã Phước Đông huyện Cần Đước tỉnh Long

An

Diện tích sử dụng

Tổng diện tích sử dụng là 34,58ha, trong đó: Sử dụng đất vĩnh viễn: 18,50 ha và

Sử dụng đất tạm thời: 10,88 ha

Phương án xây dựng (thiết kế cơ sở):

Cống đặt tại lòng sông Cần Giuộc, cách cầu Cần Giuộc khoảng 4,7km về phía kênh Nước Mặn, bao gồm các hạng mục: Cống có âu thuyền, cầu giao thông qua cống, đê bao kết hợp đường quản lý, khu quản lý Các bộ phận chính của cống (trụ pin, dầm ngưỡng) và âu được xây dựng tại chỗ trong khung vây

Cống:

Bằng BTCT M30(28), gồm 4 khoang rộng 40m và khoang âu rộng 14,6m, giao thông thủy qua hai khoang giữa và âu; cao trình ngưỡng (-6,50), cao trình đỉnh trụ pin (+4,00) Trên trụ pin là tháp kéo cửa van Có trụ chống va trước trụ pin các khoang thông thuyền Gia cố nền trụ pin bằng móng cọc, suốt dưới đáy cống (trụ pin, dầm ngưỡng) và âu có hàng cừ chống thấm Cao trình đáy kênh dẫn thượng hạ lưu (-7,50), đáy và mái được gia cố đến cao trình (-2,50) bằng thảm BT M25(28) và (hoặc) rọ đá dưới có lớp vải địa kỹ thuật; bờ gia cố bằng cừ BTCT dự ứng lực, mặt bằng trên phạm vi gia cố bờ và trong phạm vi bảo vệ công trình thủy lợi được kiến tạo cảnh quan vườn hoa

Trang 34

Âu thuyền được bố trí ở bờ trái (phía huyện Cần Giuộc), gồm đoạn lai dắt thuyền vào âu (kết hợp neo thuyền trong thời gian chờ) đoạn chuyển tiếp vào âu, đoạn đầu

âu và đoạn buồng âu Đoạn buồng âu nằm phía kênh Nước Mặn, dài 120m

Cửa cống dạng cửa van phẳng kéo đứng, cửa âu dạng cửa van phẳng chữ nhân, đóng mở bằng xi lanh thủy lực, gồm 04 bộ cửa cống và 02 bộ cửa âu Cao trình đỉnh cửa (+3,50)m

Hình 1.9 Giải pháp kiến trúc đồi với trụ pin và tháp kéo cửa van

Hình 1.10 giải pháp kiến trúc tổng thể cụm công trình.

Dưới đây trình bày một số mặt cắt tiêu biểu cho các thành phần của âu thuyền

Trang 35

Cọc thép Þ1219x18mm

Cọc vuông 20x20cm.

Cầu thép đi bộ

Kết cấu chống va

+3.00

Vữa lót dày 3cm.

Bê tông lót dày 10cm.

Cát đắp K>=0.9

Lát gạch con sâu dày 6cm.

Vải địa kỹ thuật

m = 2.0

m = 2.0-2.50

GT750M - 6.3m/50.5m/L4F20 Cát đắp K>=0.9

-1.00

Hình 1.11 Kết cấu đoạn chờ tàu

i = 2%

MẶT CẮT 2 - 2 (TỶ LỆ: 1/200)

Phòng đặt thiết bị

Bản đáy trụ cống -6.50

C C

Cừ chống thấm AZ14.

Hình 1.12 Mặt cắt ngang đoạn đầu âu thuyền

Trang 36

-6.40 +3.00

-7.90

Cát đắp K>=0.9

Lát gạch con sâu dày 6cm. Lát gạch con sâu dày 6cm.

Sàn BTCT dày 8cm

Rãnh thu nước

Cát đắp K>=0.9

Đệm va tàu Đệm va tàu

Trụ đèn chiếu sáng.

Trụ đèn chiếu sáng

Lan can Lan can Phạm vi công viên

MẶT CẮT 2 - 2 (TỶ LỆ: 1/200)

BT bịt đáy dày 200 ÷ 350cm.

BTCT buồng âu dày 150cm

C C

-7.50

Rọ đá bọc PVC dày 100cm

Vải địa kỹ thuật

Lát gạch con sâu dày 6cm.

Đá hộc.

Hình 1.13 Cắt ngang đoạn buồng âu

1

2

Hình 1.14 giải pháp kè mái nghiêng với các Geo-tubes chân kè

Cầu giao thơng và Đê bao kết hợp đường quản lý:

Cầu giao thơng trên cống nằm trước tháp kéo van (phía cầu Thủ Bộ), tải trọng HL93, nối thẳng hai đầu cầu với đê bao kết hợp đường quản lý; chiều rộng mặt cầu 11,2m (7,5m + 2x1,85m), cao trình đáy dầm cầu các khoang thơng thủy (+13,30) Trên cầu cĩ hệ thống chiếu sáng và đèn trang trí, dưới kết hợp đỡ các đường ống kỹ thuật (điện, nước, cáp quang …)

Đê bao kết hợp đường quản lý: đi cặp theo đường điện 3 pha 22 KV hiện hữu từ Quốc lộ 50 đến cột điện 26- Phước Đơng thì bẻ gĩc, đi theo phương tim cầu giao

Trang 37

thông qua cống gặp tuyến đường Hương lộ 12 (thuộc xã Đông Thạnh, huyện Cần Giuộc) thì kết thúc Tổng chiều dài L = 9.969m

Cao trình đỉnh đê (+3,15), mặt rộng 12m, trải BT nhựa asphal gia cố mặt đường rộng 7,5m, có hệ thống cọc tiêu và hệ thống tiêu thoát nước

Hình1.15 Phối cảnh cầu giao thông

Nguyên tắc vận hành cơ bản của cống Thủ bộ có thể nêu ra như sau:

Trong mùa khô: Cửa cống chỉ được đóng trong các kỳ triều cường (thông thường trong 2 tuần đầu tháng và giữa tháng âm lịch) khi mực nước trên sông vượt qua cao trình +1,00m và mở ngay khi triều rút mực nước phía biển bắt đầu thấp hơn mực nước phía thành phố Trong thời gian triều kém trong tháng không có nguy cơ ngập nước do triều nên các cửa cống được mở hoàn toàn,cửa van cống được vận hành cưỡng bức bằng các xi lanh thủy lực

Trong mùa mưa: nguyên tắc vận hành tương tự như mùa khô nhưng được điều chỉnh cho phù hợp với yếu tố mưa trong khu vực dự án Mùa mưa bắt đầu từ tháng

5 cho đến tháng 10 hàng năm nhưng lượng mưa lớn, các trận mưa có vũ lượng cao thường tập trung vào tháng 9 và tháng 10 Vì vậy trong những tháng từ tháng 5 đến tháng 8, trừ những trận mưa lớn thì cửa cống có thể vận hành tương tự cơ chế vận hành mùa khô Các tháng 9 và 10, khi triều cường các cửa cống có thể được đóng khi mực nước còn chưa tới cao trình +1,00m Tính toán trong quy hoạch và giai đoạn lập dự án bằng mô hình MIKE (Viện KHTLMN) cho thấy có thể đóng cống khi mực nước lên tới cao trình +0,60m Mực nước vận hành này có thể được điều

Trang 38

chỉnh trong thời gian đưa công trình vào vận hành một cách linh hoạt nhằm phát huy hiệu quả công trình Khi triều rút cửa cống cũng sẽ được mở ngay khi mực nước phía biển rút ngang mực nước phía thành phố Thời gian triều kém thì cần căn

cứ tình mưa mà quyết định có cần đóng cửa cống hay không

Cửa cống có thể được đóng trong trường hợp các hồ chứa thượng lưu xả lũ để ngăn cản lượng nước lũ từ thượng lưu có thể xâm nhập gây ngập cho khu vực dự án.Việc vận hành đóng/mở cửa các cống trong hệ thống sẽ được quyết định trên cơ sở phân tích bài toán thủy lực trên mô hình tổng thể có sự tham chiếu các yếu tố khí tượng, thủy văn dự báo có thể chính xác trước vài giờ

Trong thời gian cửa cống mở thì các phương tiện giao thông thủy được lưu thông qua 2 khoang giữa của cống, mỗi khoang rộng 40m, lưu thông 1 chiều Trong thời gian cửa cống đóng làm nhiệm vụ ngăn triều các phương tiện thủy sẽ được lưu thông qua âu thuyền nằm bên bờ trái (phía huyện Cần giuộc) của cống

1.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Từ nghiên cứu tổng quan cho thấy sự phức tạp của mạng lưới các công trình trong hệ thống chống ngập ngoài ra chế độ thủy lực hệ thống này còn chịu tác động mạnh của các yếu tố như mưa, triều và lũ của các khu vực sông lân cân Do đó để góp phần làm giảm thiểu tình trạng ngập lụt trong lưu vực cần nghiên cứu phối hợp vận hành đồng bộ các công trình là điều rất cần thiết Vì vậy việc nghiên cứu và xây dựng các công trình trong tổng dự án là quan trọng vì vậy việc nghiên cứu 01 công trình có tính đại diện cho các công trình trong khu vực là nhu cầu cấp thiết trong toàn bô dự án

Trang 39

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN MÔ HÌNH TRỤ PIN CỐNG 2.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM SAP VÀ ANSYS

2.1.1 Cơ sở khoa học :

Phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) ra đời vào cuối những năm 50 nhưng rất

ít được sử dụng vì công cụ toán còn chưa phát triển Vào cuối những năm 60, phương pháp PTHH đặc biệt phát triển nhờ vào sự phát triển nhanh chóng và sử dụng rộng rãi của máy tính điện tử Đến nay có thể nói rằng phương pháp PTHH được coi là phương pháp có hiệu quả nhất để giải các bài toán cơ học vật rắn nói riêng và các bài toán cơ học môi trường liên tục nói chung như các bài toán thủy khí lực học, bài toán về từ trường và điện trường

Một trong những ưu điểm nổi bật của phương pháp PTHH là dễ dàng lập chương trình để giải trên máy tính, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tự động hóa tính toán hàng loạt kết cấu với những kích thước, hình dạng, mô hình vật liệu và điều kiện biên khác nhau

Phương pháp PTHH cũng thuộc loại bài toán biến phân, song nó khác với các phương pháp biến phân cổ điển như phương pháp Ritz, phương pháp Galerkin… ở chỗ nó không tìm dạng hàm xấp xỉ của hàm cần tìm trong toàn miền nghiên cứu mà chỉ trong từng miền con thuộc miền nghiên cứu đó Điều này đặc biệt thuận lợi đối với những bài toán mà miền nghiên cứu gồm nhiều miền con có những đặc tính cơ

lý khác nhau, ví dụ như bài toán phân tích ứng suất trong đập, trong nền không đồng chất, bài toán thấm qua đập vật liệu địa phương …

2.1.1.1.Trình tự giải bài toán bằng phương pháp PTHH

1 Chia miền tính toán thành nhiều các miền con gọi tắt là các phần tử Các

phần tử này được nối với nhau bởi một số hữu hạn các điểm nút Các điểm nút này

có thể là đỉnh các phần tử, cũng có thể là một số điểm được quy ước trên mặt (cạnh) của phần tử

Các phần tử thường được sử dụng là các phần tử dạng thanh, dạng phẳng, dạng khối như trên hình 2.1

Trang 40

2 Trong phạm vi của mỗi phần tử giả thiết một dạng phân bố xác định nào đó

của hàm cần tìm, có thể là: Hàm chuyển vị, hàm ứng suất, cũng có thể là cả hàm chuyển vị và cả hàm ứng suất

Thông thường giả thiết các hàm này là những đa thức nguyên mà các hệ số của đa thức này gọi là các thông số Trong phương pháp PTHH, các thông số này được biểu diễn qua các trị số của hàm và có thể là cả các trị số của các đạo hàm của

nó tại các điểm nút của phần tử

Ví dụ: Nếu hàm cần tìm là hàm chuyển vị thì các hệ số của hàm xấp xỉ sẽ được

xác định qua các chuyển vị và các đạo hàm của các chuyển vị ở các nút của phần tử Tùy theo ý nghĩa của hàm xấp xỉ mà trong các bài toán kết cấu ta thường chia thành 3 loại mô hình:

a Mô hình tương thích: Ứng với mô hình này ta biểu diễn gần đúng dạng

phân bố của chuyển vị trong phần tử Hệ phương trình cơ bản của bài toán sử dụng

mô hình này được thiết lập trên cơ sở nguyên lý biến phân Lagrange

b Mô hình cân bằng: Ứng với mô hình này ta biểu diễn gần đúng dạng phân

bố của ứng suất hay nội lực trong phần tử Hệ phương trình cơ bản của bài toán sử dụng mô hình này được thiết lập trên cơ sở nguyên lý biến phân Castigliano

Định dạng
Số trang	127
Dung lượng	13,06 MB