U
This document was uploaded by user and they confirmed that they have the permission to share it. If you are author or own the copyright of this book, please report to us by using this DMCA report form. Report DMCA
Overview
Download & View U as PDF for free.
More details
- Words: 2,692
- Pages: 7
Hội nghị Khoa học nhân dịp Đại hội Hội Kết cấu và công nghệ xây dựng Việt Nam lần thứ V
Giới thiệu một số hình thức kết cấu đập mới trong xây dựng thuỷ lợi – thuỷ điện PGS.TS. Đỗ Văn Hứa PGS.TS. Nguyễn Chiến Trường Đại học Thủy Lợi 1. Mở đầu ở nước ta có tới 95% số đập tạo hồ chứa thuỷ lợi, thuỷ điện bằng vật liệu địa phương như đập đất, đập đá, đất đá hỗn hợp. Tuy nhiên, trong thời gian gần đây, chúng ta tiếp tục xây dựng các hồ chứa nước lớn, cột nước cao . Vì vậy xu hướng áp dụng các kết cấu đập mới, hiện đại ngày càng nhiều, trong đó có các loại đập đá có bản mặt bê tông, đập bê tông trọng lực, đập vòm … Trong bài này đề cập đến một số vấn đề tính toán kết cấu và công nghệ xây dựng các đập dạng này đã và đang được áp dụng ở Việt Nam. 2. Đập đá có bản mặt bê tông 2.1. Cấu tạo: Về mặt cấu tạo, đập này có hai điểm khác biệt quan trọng so với đập đá truyền thống là: - Sử dụng một bản mặt bằng bê tông cốt thép khá mỏng để chống thấm đặt ở mái thượng lưu đập. - Vật liệu thân đập được phân vùng hợp lý, được lựa chọn theo cấp phối đã tính toán trước và được đầm chặt đảm bảo dung trọng thiết kế. Chính do đặc điểm này, chúng tôi đề nghị không cho gọi loại đập này là đập đá đổ ( như nhiều tài liệu chuyên môn vẫn dùng), mà phải gọi là đập đá đắp có bản mặt bê tông. Loại đập này đã được xây dựng nhiều và được coi là một trong những thành tựu nổi bật trong xây dựng thuỷ lợi ở Trung Quốc trong khoảng 20 năm gần đây ( hiện nay Trung Quốc đang xây dựng đập đá cao nhất thế giới - đập Suibuya cao 232m tương đương tòa nhà cao 65 tầng). ở Việt Nam hiện đang xây dựng đập Tuyên Quang ( cao 92m), đập Rào Quán ( Quảng Trị: 80m), đập Cửa Đạt ( Thanh Hoá - 105m), và nhiều đập khác thuộc loại này cũng đang được thiết kế và xây dựng.
Hình 1 – mặt cắt ngang đập Cửa Đạt ( Thanh Hoá) 2.2. Những vấn đề tính toán kết cấu Vấn đề quan trọng nhất của tính toán kết cấu đập đá có bản mặt bê tông là xác định được trạng thái ứng suất – biến dạng của thân đập để kiểm tra điều kiện bền, 1
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Hội nghị Khoa học nhân dịp Đại hội Hội Kết cấu và công nghệ xây dựng Việt Nam lần thứ V
đặt biệt là ở các vị trí tiếp giáp giữa bản mặt với lớp đệm phía sau. Qua tính toán cũng xác định được vị trí các khe ngang chịu kéo và chịu nén trên bản mặt cũng như trên khe chu vi ( nối tiếp giữa bản mặt và bản chân). Phương pháp được sử dụng phổ biến trong phân tích ứng suất – biến dạng của thân đập và phương pháp phần tử hữu hạn ( PTHH). Khi đó vấn đề mô hình hoá các loại vật liệu thân đập và nền sẽ ảnh hưởng rất lớn đến kết quả tính toán. Trong tính toán hiện nay vẫn thường áp dụng mô hình vật liệu đàn hồi, trong khi thực tế quan hệ giữa ứng suất và biến dạng trong khối đá đắp là phi tuyến. ở các nước tiên tiến cũng đã phát triển các chương trình tính toán theo mô hình phi tuyến ( Ví dụ phần mềm ANSYS). Tuy nhiên khi áp dụng một mô hình vật liệu cho các đập khác nhau thì không tránh khỏi sai số. Thực tế tính toán ở nước ta hiện nay là vẫn phụ thuộc vào các bộ thông số về vật liệu được xác định ở nước ngoài. Ngay cả các thông số cơ bản nhất như modun đàn hồi, modun biến dạng cũng thường được tham khảo ở công trình tương tự mà chưa có sự nghiên cứu riêng biệt cho từng công trình. Vì vậy, vấn đề cấp thiết đối với chúng ta hiện nay là cần có tiêu chuẩn quy định cụ thể quy trình thí nghiệm xác định chỉ tiêu cơ lý của các khối đá đắp thân đập. 3. Đập bê tông trọng lực 3.1. Tình hình xây dựng. ở nước ta đập bê tông trọng lực bắt đầu được xây dựng tương đối nhiều trong khoảng gần chục năm gần đây. Đã xây dựng đập Tân Giang cao 39,5m ( Ninh Thuận, 2001).Một số đập đang xây dựng được giới thiệu ở bảng 1 Bảng 1 STT Tên đập 1 Lòng sông 2 Định Bình 3 Plây Krông
Địa điểm Bình Thuận
4
Sơn La Bản Vẽ
Sơn La Nghệ An
A Vương
Quảng Nam
5 6
Bình Định Kon Tum
Hmax (m) 46,0 50,0 75,0 138,1 135,0 100,0 b)
2
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Công nghệ XD BT thường BT đầm lăn BT đầm lăn BT đầm lăn BT đầm lăn BT đầm lăn
Hội nghị Khoa học nhân dịp Đại hội Hội Kết cấu và công nghệ xây dựng Việt Nam lần thứ V
Hình 2: Mặt cắt điển hình một số đập bê tông a. Đập Tân Giang b. Đập Định Bình 3.2. Những vấn đề tính toán kết cấu 3.2.1. Tính toán ổn định và độ bền của đập cùng với nền . Bài toán xét ổn định của đập trên nền đá, hay khi xét mặt trượt trong thân đập (mặt phân cách giữa các lớp đổ) được giải theo phương pháp truyền thống (xét lực chống cắt trên mặt phá hoại) hoặc phương pháp hiện đại – xét sự phá hoại cục bộ dẫn đến mất ổn định tổng thể. Về tiêu chuẩn thiết kế, đối với các công trình quan trọng, hiện nay thường áp dụng đồng thời hai hệ tiêu chuẩn của Việt Nam ( và LB Nga) và Hoa Kỳ. Lưu ý rằng, các số liệu đầu vào ( chỉ tiêu cơ lý của vật liệu, các hệ số tính toán) ở hai hệ tiêu chuẩn đã nêu là khác nhau, đòi hỏi trong khảo sát địa chất và thí nghiệm vật liệu cũng phải cung cấp được các số liệu tương ứng. Thực tế là trong thiết kế nhiều công trình, một số thông số tính toán vẫn phải mượn của công trình tương tự. Bài toán phân tích ứng suất đập và nền được giải bằng phương pháp PTHH, và hiện tại có nhiều phần mềm tính toán đang được ứng dụng. Điều quan trọng khi đó là phải sử dụng đúng tiêu chuẩn để đánh giá tương ứng với mỗi phần mềm. Ngoài ra việc xét đến tải trọng động đất trong phân tích kết cấu là nội dung cần được đặc biệt quan tâm. Trước đây, tải trọng động đất thường được quy về tải trọng tĩnh ( phương pháp giả tĩnh). Ngày nay với sự hỗ trợ của máy tính, các phương pháp phân tích động đã được ứng dụng nhiều. Tuy nhiên trong việc định dạng phổ phản ứng chúng ta vẫn phải tham khảo tài liệu nước ngoài. Chẳng hạn, khi phân tích đập Sơn La đã sử dụng băng gia tốc động đất Lazio ( Italy) xảy ra năm 1984. Sẽ là rất tốt nếu trong thời gian tới chúng ta tập trung nghiên cứu để đưa ra được các đặc trưng của phổ phản ứng cho điều kiện động đất ở Việt Nam. 3.2.2. Phân tích ứng suất nhiệt Đối với đập bê tông khối lớn thì phân tích ứng suất nhiệt là một nội dung quan trọng. Việc phân tích này được phân biệt cho giai đoạn thi công và giai đoạn khai thác. Thực tế cho thấy là với các đập không quá lớn thì ứng suất nhiệt trong giai đoạn khai thác là không đáng lo ngại. Còn trong giai đoạn thi công, do bê tông toả nhiệt nhiều khi thuỷ hoá nên việc tính toán ứng suất nhiệt để khống chế kích thước khối đổ và tốc độ thi công là rất quan trọng. Trong phân tích cần phải xét rất cụ thể các đặc trưng toả nhiệt của xi măng và vữa bê tông nói chung, điều kiện về nhiệt độ môi trường khi đổ bê tông … Ví dụ, khi thi công đập Tân Giang và đập Lòng Sông đã tiến hành đo đạc nhiệt độ và tính toán kích thước cập nhật cho từng khối đổ, nên đã không xảy ra sự cố nứt nẻ bê tông trong thời gian thi công. Hiện nay, trong xây dựng đập bê tông đã sử dụng nhiều loại phụ gia khác nhau để giảm khả năng sinh nhiệt. Nguồn phụ gia ở từng vùng cũng rất khác nhau. Vì vậy trong tính toán ứng suất nhiệt nhất thiết phải cập nhật số liệu thí nghiệm vữa bê tông cho từng công trình. 3.3. Công nghệ xây dựng đập bê tông trọng lực Hiện nay đối với các đập có khối lượng lớn, tuyệt đại đa số là sử dụng công nghệ bê tông đầm lăn ( RCC, xem bảng 1). Ưu việt chính của công nghệ này là giảm được lượng dùng xi măng, tăng tốc độ thi công. Điều quan trọng là cần phải có số 3
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Hội nghị Khoa học nhân dịp Đại hội Hội Kết cấu và công nghệ xây dựng Việt Nam lần thứ V
liệu thí nghiệm hiện trường về cấp phối vật liệu, các đặc trưng về toả nhiệt và các chỉ tiêu cơ lý của khối đổ. Cần lưu ý là đối với RCC, độ bền tăng chậm hơn nhiều so với bê tông thường, nên trong tính toán cần xuất phát từ tiến độ thi công cụ thể để tận dụng tối đa khả năng chịu lực của bê tông ở các giai đoạn sau.
4. Kết cấu thép thuỷ lợi Kết cấu thép thuỷ lợi là bộ phận hết sức quan trọng và chiếm khoảng 10% tổng giá thành công trình, nó có mặt trong tất cả các loại công trình thuỷ lợi như các loại cửa van, ống dẫn nước vào nhà máy thuỷ điện, xi phông dẫn nước qua sông…( Hình 1) Kết cấu thép của công trình thủy lợi vừa làm việc trong điều kiện chịu tải trọng nặng, vừa chịu tác dụng ăn mòn rất mạnh trong môi trường nước và đặc biệt ở vùng ven biển. Xi phông Hồng Đại
a/
b/ Đường ống nhà máy thủy điện
Đập Đáy-HN
c/ Hình 1 d/ Các công trình ven biển ngoài chịu ảnh hưởng trực tiếp môi trường chua mặn còn bị ăn mòn vi sinh (Hình 2 ) .. Kết quả là bề mặt kết cấu thép bị ăn mòn lỗ, ăn mòn khe, ăn mòn tiếp xúc… (Hình 3) Sự thay đổi mực nước do thuỷ triều và do đóng mở cửa van làm cho cửa van lúc khô lúc ướt cũng ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ ăn mòn. Qua nghiên cứu đánh giá thực té tuổi thọ của các cửa van vùng nước ngọt có tuổi thọ đạt tới 20 – 25 năm, ở vùng ven biển chỉ khoảng 10 – 12 năm. 4
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Hội nghị Khoa học nhân dịp Đại hội Hội Kết cấu và công nghệ xây dựng Việt Nam lần thứ V
Các loại cửa van ở nước ta khá đa dạng nhưng nhìn chung kích thước ở mức không lớn. Những năm gần đây, cùng với sự phát triển chung ngành thuỷ lợi cũng đang xây dựng các công trình lớn như công trình Cửa đạt (Thanh Hoá) có nhịp tới 11m cao 17m, công trình Tân giang (Ninh Thuận) có kích thước … Đây là những công trình chịu lực rất lớn và phức tạp, mức rủi ro rất cao. ở nước ta do có bão lũ rất lớn, thuỷ triều có quy luật phức tạp nên việc tính toán thiết kế kết cấu cửa van càng phải giả quyết nhiều vấn đề kỹ thuật.
Hình 3 : ăn mòn lỗ
ăn mòn khe
Hình 2: ăn mòn vi sinh
Hiện nay, ở nước ta nhiều phương pháp bảo vệ chống ăn mòn đã được ứng dụng để bảo vệ kết cấu thép thuỷ lợi như sơn phủ, phun kẽm, anôt hy sinh , bọc compôzit. Một số đề xuất nghiên cứu Trong tính toán thiết kế cần phải xét đến sự làm việc không gian của kết cấu, nhất là đối với củă van có kích thước lớn. Đặc biệt đối với các cửa van có cột nước cao, nhịp chịu lực lớn, khi tính toán thiết kế phải tính đến áp lực thuỷ động và phải có biện pháp công trình để giảm biên độ rung khi tháo nước. Cần mạnh dạn nghiên cứu ứng dụng các kết cấu mới : cửa van kiểu vòm, cửa van vùng triều, cửa van tự động đómg mở, cửa van có cửa phụ, cửa van trụ, cửa van lăn, cửa vân khung quay, cửa van di chuyển trên đường goòng, cửa van lấy phù sa..(Hình 4) Cửa van công trình thuỷ lợi thường đạt tới khoảng 400 – 500 kg/m 2 . Vấn đề đặt ra là phải giảm lượng thép để giảm giá thành, giảm lực đóng mở. Vì vậy đã đến lúc phải tính đến vấn đề thiết kế tối u kết cấu hoặc ít ra cũng phải xem xét bài toán bố trí hợp lý vị trí hệ dầm nhằm giảm trọng lượng kết cấu. Nghiên cứu sử dụng vật liệu mới như comppôzit, thép không rỉ, thép bọc cômpzit để chế tạo cửa van, đường ống dẫn nước phù hợp với điều kiện môi trường của mỗi vùng miền. Các kết quả khảo sát cho thấy, kết cấu thép thuỷ lợi làm việc trong môi trường xâm thực mạnh và rất phức tạp. Vì vậy, việc nghiên cứu ứng dụng các lớp phủ phủ kết hợp giữa lớp phủ kim loại và lớp phủ hữu cơ, cũng như kết hợp đồng thời các phương pháp bảo vệ chủ động (vật liệu mới, bảo vệ catôt, ức chế…) 5. Kết luận 5
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Hội nghị Khoa học nhân dịp Đại hội Hội Kết cấu và công nghệ xây dựng Việt Nam lần thứ V
• Trong xây dựng thuỷ lợi – thuỷ điện hiện nay, các dạng đập mới, hiện đại được ứng dụng ngày càng nhiều, nhất là đập đá có bản mặt bê tông và đập trọng lực RCC. • Trong tính toán thiết kế các loại đập này, do tiêu chuẩn của nước ta chưa đầy đủ và đồng bộ, nên đối với các đập quan trọng, cần tham khảo và áp dụng đồng thời tiêu chuẩn của các nước phát triển ( Hoa Kỳ, Nga, Trung Quốc). • Việc nghiên cứu thực tế hiện trường để cập nhật số liệu tính toán kiểm tra là rất quan trọng. • Nhà nước cần có quy định khoản kinh phí duy tu bảo dưỡng công trình.
Van di dichuyển trên goòng chuyeªn tren goong
van tam xoay
V an Cek top. Van co khung quay
6
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Hội nghị Khoa học nhân dịp Đại hội Hội Kết cấu và công nghệ xây dựng Việt Nam lần thứ V
Van cæng
Van cung vïng triÒu trôc quay ®øng
Hình 4
7
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Giới thiệu một số hình thức kết cấu đập mới trong xây dựng thuỷ lợi – thuỷ điện PGS.TS. Đỗ Văn Hứa PGS.TS. Nguyễn Chiến Trường Đại học Thủy Lợi 1. Mở đầu ở nước ta có tới 95% số đập tạo hồ chứa thuỷ lợi, thuỷ điện bằng vật liệu địa phương như đập đất, đập đá, đất đá hỗn hợp. Tuy nhiên, trong thời gian gần đây, chúng ta tiếp tục xây dựng các hồ chứa nước lớn, cột nước cao . Vì vậy xu hướng áp dụng các kết cấu đập mới, hiện đại ngày càng nhiều, trong đó có các loại đập đá có bản mặt bê tông, đập bê tông trọng lực, đập vòm … Trong bài này đề cập đến một số vấn đề tính toán kết cấu và công nghệ xây dựng các đập dạng này đã và đang được áp dụng ở Việt Nam. 2. Đập đá có bản mặt bê tông 2.1. Cấu tạo: Về mặt cấu tạo, đập này có hai điểm khác biệt quan trọng so với đập đá truyền thống là: - Sử dụng một bản mặt bằng bê tông cốt thép khá mỏng để chống thấm đặt ở mái thượng lưu đập. - Vật liệu thân đập được phân vùng hợp lý, được lựa chọn theo cấp phối đã tính toán trước và được đầm chặt đảm bảo dung trọng thiết kế. Chính do đặc điểm này, chúng tôi đề nghị không cho gọi loại đập này là đập đá đổ ( như nhiều tài liệu chuyên môn vẫn dùng), mà phải gọi là đập đá đắp có bản mặt bê tông. Loại đập này đã được xây dựng nhiều và được coi là một trong những thành tựu nổi bật trong xây dựng thuỷ lợi ở Trung Quốc trong khoảng 20 năm gần đây ( hiện nay Trung Quốc đang xây dựng đập đá cao nhất thế giới - đập Suibuya cao 232m tương đương tòa nhà cao 65 tầng). ở Việt Nam hiện đang xây dựng đập Tuyên Quang ( cao 92m), đập Rào Quán ( Quảng Trị: 80m), đập Cửa Đạt ( Thanh Hoá - 105m), và nhiều đập khác thuộc loại này cũng đang được thiết kế và xây dựng.
Hình 1 – mặt cắt ngang đập Cửa Đạt ( Thanh Hoá) 2.2. Những vấn đề tính toán kết cấu Vấn đề quan trọng nhất của tính toán kết cấu đập đá có bản mặt bê tông là xác định được trạng thái ứng suất – biến dạng của thân đập để kiểm tra điều kiện bền, 1
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Hội nghị Khoa học nhân dịp Đại hội Hội Kết cấu và công nghệ xây dựng Việt Nam lần thứ V
đặt biệt là ở các vị trí tiếp giáp giữa bản mặt với lớp đệm phía sau. Qua tính toán cũng xác định được vị trí các khe ngang chịu kéo và chịu nén trên bản mặt cũng như trên khe chu vi ( nối tiếp giữa bản mặt và bản chân). Phương pháp được sử dụng phổ biến trong phân tích ứng suất – biến dạng của thân đập và phương pháp phần tử hữu hạn ( PTHH). Khi đó vấn đề mô hình hoá các loại vật liệu thân đập và nền sẽ ảnh hưởng rất lớn đến kết quả tính toán. Trong tính toán hiện nay vẫn thường áp dụng mô hình vật liệu đàn hồi, trong khi thực tế quan hệ giữa ứng suất và biến dạng trong khối đá đắp là phi tuyến. ở các nước tiên tiến cũng đã phát triển các chương trình tính toán theo mô hình phi tuyến ( Ví dụ phần mềm ANSYS). Tuy nhiên khi áp dụng một mô hình vật liệu cho các đập khác nhau thì không tránh khỏi sai số. Thực tế tính toán ở nước ta hiện nay là vẫn phụ thuộc vào các bộ thông số về vật liệu được xác định ở nước ngoài. Ngay cả các thông số cơ bản nhất như modun đàn hồi, modun biến dạng cũng thường được tham khảo ở công trình tương tự mà chưa có sự nghiên cứu riêng biệt cho từng công trình. Vì vậy, vấn đề cấp thiết đối với chúng ta hiện nay là cần có tiêu chuẩn quy định cụ thể quy trình thí nghiệm xác định chỉ tiêu cơ lý của các khối đá đắp thân đập. 3. Đập bê tông trọng lực 3.1. Tình hình xây dựng. ở nước ta đập bê tông trọng lực bắt đầu được xây dựng tương đối nhiều trong khoảng gần chục năm gần đây. Đã xây dựng đập Tân Giang cao 39,5m ( Ninh Thuận, 2001).Một số đập đang xây dựng được giới thiệu ở bảng 1 Bảng 1 STT Tên đập 1 Lòng sông 2 Định Bình 3 Plây Krông
Địa điểm Bình Thuận
4
Sơn La Bản Vẽ
Sơn La Nghệ An
A Vương
Quảng Nam
5 6
Bình Định Kon Tum
Hmax (m) 46,0 50,0 75,0 138,1 135,0 100,0 b)
2
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Công nghệ XD BT thường BT đầm lăn BT đầm lăn BT đầm lăn BT đầm lăn BT đầm lăn
Hội nghị Khoa học nhân dịp Đại hội Hội Kết cấu và công nghệ xây dựng Việt Nam lần thứ V
Hình 2: Mặt cắt điển hình một số đập bê tông a. Đập Tân Giang b. Đập Định Bình 3.2. Những vấn đề tính toán kết cấu 3.2.1. Tính toán ổn định và độ bền của đập cùng với nền . Bài toán xét ổn định của đập trên nền đá, hay khi xét mặt trượt trong thân đập (mặt phân cách giữa các lớp đổ) được giải theo phương pháp truyền thống (xét lực chống cắt trên mặt phá hoại) hoặc phương pháp hiện đại – xét sự phá hoại cục bộ dẫn đến mất ổn định tổng thể. Về tiêu chuẩn thiết kế, đối với các công trình quan trọng, hiện nay thường áp dụng đồng thời hai hệ tiêu chuẩn của Việt Nam ( và LB Nga) và Hoa Kỳ. Lưu ý rằng, các số liệu đầu vào ( chỉ tiêu cơ lý của vật liệu, các hệ số tính toán) ở hai hệ tiêu chuẩn đã nêu là khác nhau, đòi hỏi trong khảo sát địa chất và thí nghiệm vật liệu cũng phải cung cấp được các số liệu tương ứng. Thực tế là trong thiết kế nhiều công trình, một số thông số tính toán vẫn phải mượn của công trình tương tự. Bài toán phân tích ứng suất đập và nền được giải bằng phương pháp PTHH, và hiện tại có nhiều phần mềm tính toán đang được ứng dụng. Điều quan trọng khi đó là phải sử dụng đúng tiêu chuẩn để đánh giá tương ứng với mỗi phần mềm. Ngoài ra việc xét đến tải trọng động đất trong phân tích kết cấu là nội dung cần được đặc biệt quan tâm. Trước đây, tải trọng động đất thường được quy về tải trọng tĩnh ( phương pháp giả tĩnh). Ngày nay với sự hỗ trợ của máy tính, các phương pháp phân tích động đã được ứng dụng nhiều. Tuy nhiên trong việc định dạng phổ phản ứng chúng ta vẫn phải tham khảo tài liệu nước ngoài. Chẳng hạn, khi phân tích đập Sơn La đã sử dụng băng gia tốc động đất Lazio ( Italy) xảy ra năm 1984. Sẽ là rất tốt nếu trong thời gian tới chúng ta tập trung nghiên cứu để đưa ra được các đặc trưng của phổ phản ứng cho điều kiện động đất ở Việt Nam. 3.2.2. Phân tích ứng suất nhiệt Đối với đập bê tông khối lớn thì phân tích ứng suất nhiệt là một nội dung quan trọng. Việc phân tích này được phân biệt cho giai đoạn thi công và giai đoạn khai thác. Thực tế cho thấy là với các đập không quá lớn thì ứng suất nhiệt trong giai đoạn khai thác là không đáng lo ngại. Còn trong giai đoạn thi công, do bê tông toả nhiệt nhiều khi thuỷ hoá nên việc tính toán ứng suất nhiệt để khống chế kích thước khối đổ và tốc độ thi công là rất quan trọng. Trong phân tích cần phải xét rất cụ thể các đặc trưng toả nhiệt của xi măng và vữa bê tông nói chung, điều kiện về nhiệt độ môi trường khi đổ bê tông … Ví dụ, khi thi công đập Tân Giang và đập Lòng Sông đã tiến hành đo đạc nhiệt độ và tính toán kích thước cập nhật cho từng khối đổ, nên đã không xảy ra sự cố nứt nẻ bê tông trong thời gian thi công. Hiện nay, trong xây dựng đập bê tông đã sử dụng nhiều loại phụ gia khác nhau để giảm khả năng sinh nhiệt. Nguồn phụ gia ở từng vùng cũng rất khác nhau. Vì vậy trong tính toán ứng suất nhiệt nhất thiết phải cập nhật số liệu thí nghiệm vữa bê tông cho từng công trình. 3.3. Công nghệ xây dựng đập bê tông trọng lực Hiện nay đối với các đập có khối lượng lớn, tuyệt đại đa số là sử dụng công nghệ bê tông đầm lăn ( RCC, xem bảng 1). Ưu việt chính của công nghệ này là giảm được lượng dùng xi măng, tăng tốc độ thi công. Điều quan trọng là cần phải có số 3
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Hội nghị Khoa học nhân dịp Đại hội Hội Kết cấu và công nghệ xây dựng Việt Nam lần thứ V
liệu thí nghiệm hiện trường về cấp phối vật liệu, các đặc trưng về toả nhiệt và các chỉ tiêu cơ lý của khối đổ. Cần lưu ý là đối với RCC, độ bền tăng chậm hơn nhiều so với bê tông thường, nên trong tính toán cần xuất phát từ tiến độ thi công cụ thể để tận dụng tối đa khả năng chịu lực của bê tông ở các giai đoạn sau.
4. Kết cấu thép thuỷ lợi Kết cấu thép thuỷ lợi là bộ phận hết sức quan trọng và chiếm khoảng 10% tổng giá thành công trình, nó có mặt trong tất cả các loại công trình thuỷ lợi như các loại cửa van, ống dẫn nước vào nhà máy thuỷ điện, xi phông dẫn nước qua sông…( Hình 1) Kết cấu thép của công trình thủy lợi vừa làm việc trong điều kiện chịu tải trọng nặng, vừa chịu tác dụng ăn mòn rất mạnh trong môi trường nước và đặc biệt ở vùng ven biển. Xi phông Hồng Đại
a/
b/ Đường ống nhà máy thủy điện
Đập Đáy-HN
c/ Hình 1 d/ Các công trình ven biển ngoài chịu ảnh hưởng trực tiếp môi trường chua mặn còn bị ăn mòn vi sinh (Hình 2 ) .. Kết quả là bề mặt kết cấu thép bị ăn mòn lỗ, ăn mòn khe, ăn mòn tiếp xúc… (Hình 3) Sự thay đổi mực nước do thuỷ triều và do đóng mở cửa van làm cho cửa van lúc khô lúc ướt cũng ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ ăn mòn. Qua nghiên cứu đánh giá thực té tuổi thọ của các cửa van vùng nước ngọt có tuổi thọ đạt tới 20 – 25 năm, ở vùng ven biển chỉ khoảng 10 – 12 năm. 4
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Hội nghị Khoa học nhân dịp Đại hội Hội Kết cấu và công nghệ xây dựng Việt Nam lần thứ V
Các loại cửa van ở nước ta khá đa dạng nhưng nhìn chung kích thước ở mức không lớn. Những năm gần đây, cùng với sự phát triển chung ngành thuỷ lợi cũng đang xây dựng các công trình lớn như công trình Cửa đạt (Thanh Hoá) có nhịp tới 11m cao 17m, công trình Tân giang (Ninh Thuận) có kích thước … Đây là những công trình chịu lực rất lớn và phức tạp, mức rủi ro rất cao. ở nước ta do có bão lũ rất lớn, thuỷ triều có quy luật phức tạp nên việc tính toán thiết kế kết cấu cửa van càng phải giả quyết nhiều vấn đề kỹ thuật.
Hình 3 : ăn mòn lỗ
ăn mòn khe
Hình 2: ăn mòn vi sinh
Hiện nay, ở nước ta nhiều phương pháp bảo vệ chống ăn mòn đã được ứng dụng để bảo vệ kết cấu thép thuỷ lợi như sơn phủ, phun kẽm, anôt hy sinh , bọc compôzit. Một số đề xuất nghiên cứu Trong tính toán thiết kế cần phải xét đến sự làm việc không gian của kết cấu, nhất là đối với củă van có kích thước lớn. Đặc biệt đối với các cửa van có cột nước cao, nhịp chịu lực lớn, khi tính toán thiết kế phải tính đến áp lực thuỷ động và phải có biện pháp công trình để giảm biên độ rung khi tháo nước. Cần mạnh dạn nghiên cứu ứng dụng các kết cấu mới : cửa van kiểu vòm, cửa van vùng triều, cửa van tự động đómg mở, cửa van có cửa phụ, cửa van trụ, cửa van lăn, cửa vân khung quay, cửa van di chuyển trên đường goòng, cửa van lấy phù sa..(Hình 4) Cửa van công trình thuỷ lợi thường đạt tới khoảng 400 – 500 kg/m 2 . Vấn đề đặt ra là phải giảm lượng thép để giảm giá thành, giảm lực đóng mở. Vì vậy đã đến lúc phải tính đến vấn đề thiết kế tối u kết cấu hoặc ít ra cũng phải xem xét bài toán bố trí hợp lý vị trí hệ dầm nhằm giảm trọng lượng kết cấu. Nghiên cứu sử dụng vật liệu mới như comppôzit, thép không rỉ, thép bọc cômpzit để chế tạo cửa van, đường ống dẫn nước phù hợp với điều kiện môi trường của mỗi vùng miền. Các kết quả khảo sát cho thấy, kết cấu thép thuỷ lợi làm việc trong môi trường xâm thực mạnh và rất phức tạp. Vì vậy, việc nghiên cứu ứng dụng các lớp phủ phủ kết hợp giữa lớp phủ kim loại và lớp phủ hữu cơ, cũng như kết hợp đồng thời các phương pháp bảo vệ chủ động (vật liệu mới, bảo vệ catôt, ức chế…) 5. Kết luận 5
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Hội nghị Khoa học nhân dịp Đại hội Hội Kết cấu và công nghệ xây dựng Việt Nam lần thứ V
• Trong xây dựng thuỷ lợi – thuỷ điện hiện nay, các dạng đập mới, hiện đại được ứng dụng ngày càng nhiều, nhất là đập đá có bản mặt bê tông và đập trọng lực RCC. • Trong tính toán thiết kế các loại đập này, do tiêu chuẩn của nước ta chưa đầy đủ và đồng bộ, nên đối với các đập quan trọng, cần tham khảo và áp dụng đồng thời tiêu chuẩn của các nước phát triển ( Hoa Kỳ, Nga, Trung Quốc). • Việc nghiên cứu thực tế hiện trường để cập nhật số liệu tính toán kiểm tra là rất quan trọng. • Nhà nước cần có quy định khoản kinh phí duy tu bảo dưỡng công trình.
Van di dichuyển trên goòng chuyeªn tren goong
van tam xoay
V an Cek top. Van co khung quay
6
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Hội nghị Khoa học nhân dịp Đại hội Hội Kết cấu và công nghệ xây dựng Việt Nam lần thứ V
Van cæng
Van cung vïng triÒu trôc quay ®øng
Hình 4
7
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
