1

V i s giúp đ c a phòng
tr

ng

L IC M N
ào t o i h c và Sau

i h c, Khoa Công trình

i h c thu l i, T ng Công ty T v n xây d ng th y l i Vi t Nam -

CTCP, cùng các th y cô giáo, b n bè, đ ng nghi p, đ n nay Lu n v n Th c s k
thu t v i đ tài: “Nghiên c u tr ng thái ng su t và bi n d ng c a đ p bê
tông tr ng l c d

i tác d ng c a t i tr ng đ ng đ t theo mô hình bài toán

không gian” đã đ

c hoàn thành.

Tác gi xin t lòng bi t n chân thành đ n các c quan đ n v và các cá nhân
đã truy n đ t ki n th c, cho phép s d ng tài li u đã công b c ng nh s giúp
đ , t o đi u ki n thu n l i c a lãnh đ o T ng Công ty t v n xây d ng th y l i
Vi t Nam - CTCP cho tác gi trong quá trình h c t p, nghiên c u v a qua.
c bi t tác gi xin đ
ng


M CL C
M

U ............................................................................................................... 4

CH

NG 1 - T NG QUAN V

NG

P BÊ TÔNG TR NG L C VÀ

T....................................................................................................... 6

1.1. T NG QUAN V

P BÊ TÔNG TR NG L C ............................ 6

1.1.1. Tình hình xây d ng đ p bê tông tr ng l c trên th gi i ................. 6
1.1.2. Tình hình xây d ng đ p bê tông tr ng l c

Vi t Nam ................ 10

1.1.3. Các v n đ chung khi thi t k đ p BTTL và BTCT ..................... 14
1.1.4. B trí đ p bê tông tr ng l c trong c m công trình đ u m i ........ 15
1.1.5. Các ph

ng pháp tính toán thi t k ............................................... 17



CH

NG 2 - C

S

LÝ THUY T VÀ PH

NG PHÁP PHÂN TÍCH

NG SU T - BI N D NG ........................................................................... 36
2.1. Các tr

ng h p tính toán.................................................................... 36

2.2. Các ph

ng pháp tính toán ................................................................ 37

2.3. Nh n xét các ph

ng pháp tính toán ng su t bi n d ng ............... 37

2.3.1. Tính theo s c b n v t li u .............................................................. 37
2.3.2. Tính theo lý thuy t đàn h i ............................................................ 38
2.3.3. Tính theo các ph
2.3.4. Tính theo ph

ng pháp khác .................................................. 39


KHÔNG GIAN B NG PH N M M SAP2000 ......................................... 54
3.1. T ng quan v h ch a n

c

ng Mít .............................................. 54

3.1.1. V Trí đ a lý ..................................................................................... 54
3.1.2. Nhi m v c a d án ....................................................................... 54
3.1.3. Các thông s chính ......................................................................... 55
3.1.4. Các ch tiêu tính toán c a đ p và n n ........................................... 57
3.1.5. Tr

ng h p tính toán..................................................................... 57

3.2. Tính toán k t c u đ p theo mô hình bài toán ph ng........................ 58
3.2.1. M t c t tính toán ............................................................................ 58
3.2.2. Các l c tác d ng lên m t c t đ p .................................................. 58
3.2.3. L a ch n ph n m m tính toán ...................................................... 65
3.2.4. Mô hình hóa đ p ............................................................................ 65
3.2.5. K t qu tính toán ............................................................................ 67
3.3. Tính toán ng su t bi n d ng c a đ p ch u tác d ng c a t i tr ng
đ ng đ t theo mô hình bài toán ph ng ..................................................... 71
3.3.1. Ph

ng pháp tính toán ng su t bi n d ng c a đ p ch u t i tr ng

đ ng đ t..................................................................................................... 71
3.3.2. K t qu tính toán ............................................................................ 72

c, do bi n đ i khí

c thì không đ ng đ u theo
c phù h p v i yêu c u dùng

n

c, m t trong nh ng bi n pháp ph bi n và hi u qu nh t là đi u ti t ngu n

n

c b ng h ch a.
Công trình H ch a n

cđ

c xây d ng ngày càng nhi u, càng có quy mô

l n, m t trong nh ng k t c u xây d ng đ t o h ch a là đ p. Theo các th ng kê
v th lo i c a đ p ICOLD - 1986 cho th y đ p đ t chi m 78%, đ p đá đ chi m
5%, đ p bê tông tr ng l c chi m 12%, đ p vòm chi m 4%. Trong s các đ p có
chi u cao l n h n 100m thì tình hình l i khác: đ p đ t ch chi m 30%, đ p bê
tông chi m 38%, đ p vòm chi m 21,5%. i u đó cho th y, đ p bê tông tr ng l c
chi m u th và s d ng r ng rãi khi kích th

c c a đ p l n.

Khi thi t k đ p bê tông tr ng l c, ngoài tính toán n đ nh tr

t l t thì c n



5
Vì v y, đ tài này có ý ngh a khoa h c và th c ti n cao trong b i c nh xây
d ng đ p và h ch a c a Vi t nam hi n nay.
II. M c đích c a đ tài
Nghiên c u tr ng thái ng su t và bi n d ng c a đ p bê tông tr ng l c
d

i tác đ ng c a đ ng đ t theo mô hình bài toán không gian. Áp d ng tinh toán

cho công trình c th .
III. Cách ti p c n và ph

ng pháp nghiên c u

- Thu th p thông tin và t ng h p các tài li u nghiên c u đã có
ngoài n

trong và

c có liên quan đ n đ tài này.

- Nghiên c u c s lý thuy t, l a ch n ph

ng pháp tính toán, mô hình tính

toán và ph n m m h p lý đ tính toán phân tích ng su t, bi n d ng.
- Phân tích và đánh giá k t qu
IV. K t qu d ki n đ t đ


T

P BÊ TÔNG TR NG L C

1.1.1. Tình hình xây d ng đ p bê tông tr ng l c trên th gi i
p bê tông tr ng l c là đ p có kh i l
đ nh nh tr ng l
u nh

ng bê tông l n.

p duy trì n

ng c a kh i bê tông đ p.
c đi m c a đ p bê tông tr ng l c:

u đi m:
- Kh n ng ch ng th m và tính b n v ng t t, đ an toàn và tin c y cao khi
phân tích tính toán k t c u.
- Khi v t li u đ a ph

ng không đ m b o các yêu c u v v t li u đ p đ p.

- T c đ thi công nhanh, khi thi công xong bi n d ng không đáng k , công
viêc duy tu, b o d

ng và qu n lý d dàng.

- Có th x l qua đ p v i m t m c đ nh t đ nh.

c tuy d i dào

song l i phân b không đ u theo th i gian và không gian. Vì v y, đ khai thác có
hi u qu ngu n n

c trên, các công trình th y l i b t đ u đ

Cách đây kho ng 4000 n m

c xây d ng.

Ai C p, Trung Qu c đã b t đ u xu t hi n

nh ng công trình th y l i (đ p, kênh m

ng và các công trình đ n gi n khác...).


7
p đ u tiên đ

c xây d ng

trên sông Nile cao 15m, dài 450m có c t là đá đ

và đ t sét.
Theo th ng kê c a H i đ p cao th gi i (ICOLD) tính đ n n m 2000 trên
toàn th gi i có kho ng 45.000 đ p l n. Theo cách phân lo i c a ICOLD thì đ p
có chi u cao H=10 ÷ 15m và có chi u dài L ≥ 500m, Qx
tích W ≥ 1.000.000m3 n

nh ng n m 1950, đ nh cao là n m 1970.
Theo th ng kê đ p

44 n

c c a ICOLD - 1997, s đ p cao 15 ÷ 30m chi m

kho ng 56,2%, cao t 30 ÷ 150m chi m kho ng 23,8% và trên 150m ch chi m có
0,1%.
Các th ng kê v th lo i c a đ p ICOLD - 1986 cho th y đ p đ t chi m
78%, đ p đá đ chi m 5%, đ p bê tông tr ng l c chi m 12%, đ p vòm chi m 4%.
Trong s các đ p có chi u cao l n h n 100m thì tình hình l i khác: đ p đ t ch
chi m 30%, đ p bê tông chi m 38%, đ p vòm chi m 21,5%.

i u đó cho th y,

đ p bê tông tr ng l c ch chi m u th và s d ng r ng rãi khi kích th

cc ađ p

l n.
T nh ng n m 1960 tr l i đây, v i s phát tri n c a khoa h c k thu t, lý
lu n tính toán ngày càng phát tri n và hoàn thi n, kích th
ngày càng h p lý, đ an toàn đ p ngày càng đ

c nâng cao.

c và hình d ng đ p




b

Hình 1.1: M t c t đ p không tràn
+

p tr ng l c tràn n

c:

p có ch c n ng v a ch n dâng n

c, v a cho n

c tràn qua.


9

Hình 1.2: Các hình th c đ p tr ng l c tràn n

c

a.Tràn m t; b. X sâu; c. K t h p tràn m t và x sâu
B ng 1-1: B ng th ng kê s l
STT
1
2
3
4

c
n
4.291
18 CHLB
311
Al-Ba-Ni
Nh t
2.675
19
306
Ru-Ma-Ni
Tây Ban Nha
1.196
20
246
Canada
793
21 Zim-Ba-Buê
213
Thái Lan
Hàn Qu c
765
22
204
Th y iên
Th Nh K
625
23
190
Bulgari

96

* S li u l y t báo (

p và an toàn đ p) c a tác gi Nguy n Ti n

t.


10

1.1.2. Tình hình xây d ng đ p bê tông tr ng l c
Th i kì tr

c nh ng n m 30 c a th k 20,

Vi t Nam
n

c ta đã xu t hi n m t s

đ p bê tông tr ng l c nh ng m i ch là nh ng đ p th p có chi u cao kho ng 5 đ n
10 m, ch a có nh ng đ p l n. Các đ p có k t c u đ n gi n thi công nhanh b ng
ph

ng pháp th công, k thu t không ph c t p ngo i tr đ p

ng Cam, t nh

Phú Yên do đ c đi m th y v n c a sông à R ng. Ph n l n công vi c t thi t k ,

2

Li n S n

Sông Phó áy

3

Bái Th

4

Thác u ng

6
7

ng

ng Cam
ôL

ng

p áy

Qu ng Bình ..

c xây d ng


Sông à R ng – Phú Yên

1925-1929

Sông C - Ngh An

1934-1937

Sông áy – Hà Tây

1934-1937


11
Giai đo n t 1945 đ n 1975, đ t n

c có chi n tranh nên vi c t p trung đ u

t xây d ng các công trình th y l i l n b h n ch . Trong th i kì này ch a có đ p
bê tông tr ng l c cao nh ng c ng đã xây d ng m t s đ p tràn th p nh đ p tràn
th y đi n Thác Bà, đ p tràn th y đi n C m S n,
ngh xây d ng

a Nhim…. K thu t và công

phía B c ch y u c a Liên Xô (c ) và c a Trung Qu c,

phía

nam là công ngh c a Nh t…


h n.
M t trong nh ng k thu t và công ngh m i xây d ng đ p Vi t Nam đang
áp d ng thành công hi n nay là đ p bê tông đ m l n.
S phát tri n c a bê tông đ m l n t i Vi t Nam
Vi t Nam đ n v i công ngh BT L t
gi i, nh ng tr

ng đ i mu n so v i m t s n

c s phát tri n nhanh chóng c a nó và đ c bi t t i n

gi ng Trung Qu c, n

c có đ c đi m t nhiên g n t

công ngh này. T nay đ n n m 2013 n
Vi t Nam tr thành n

cđ

c láng

ng t nh Vi t Nam, nên

có r t nhi u d án th y l i, th y đi n l n đã và đang chu n b đ

c thi công v i

c ta có s đ p BT L lên t i 27 đ p.


ki n hoàn

(m)

thành

Ghi chú

1

PleiKrong

71

KonTum

2007

ang XD

2

nh Bình

54

Bình

2007


5

B c Hà

100

Lào Cai

2008

6

Bình i n

75

Th a

Thiên 2008

Hu
7

C Bi

70

Th a



Chu n b

70

Qu ng Ngãi

2010

Chu n b

ak Rinh

10

ng Kon Tum

2008

ang XD
ang XD

11

Th

12

N


Ngh An

2010

ang XD

c Trong


13

STT

Tên Công trình

16

H a Na

17

Sông Bung 2

18

Chi u

a đi m XD

N md


2010

19

Sông Côn 2

50

Qu ng Nam

2010

Chu n b

20

B n Uôn

85

Thanh Hóa

2011

Chu n b

21

Hu i Qu ng


-

Chu n b

130

Bình Thu n

p bê tông tr ng l c đã và đang xây d ng
mô ngày càng l n.

ang XD

Vi t Nam ngày càng nhi u v i quy

p bê tông c ng nh các công trình th y l i khác đang góp

ph n quan tr ng trong công cu c tr th y và xây d ng đ t n

c.


14

Hình 1.3: C t ngang đo n đ p không tràn (

p S n La)

1.1.3. Các v n đ chung khi thi t k đ p BTTL và BTCT.

t.


15
-

t ít b nén và nén t

ng đ i đ u.

-

t không b hoà tan, không thay đ i đ ch t, không b tr

ng n khi g p

c.

n

Các đi u ki n khi ch n ki u đ p
a ch t n n

-

- Chi u cao c t n
- Ph

c


- B trí m t b ng và k t c u đ p ph i th a mãn các đi u ki n thi công, qu n
lý, v n hành, s a ch a, đ m b o m quan.
p ph i có tính hi n đ i, áp d ng các công ngh thi t k , thi công và qu n

-

lý tiên ti n phù h p v i đi u ki n t i ch và xu h
ph

ng phát tri n c a đ a

ng.

- Giá thành đ p ph i h p lý, phù h p v i nhi m v c a nó và v i các đi u
ki n t i n i xây d ng.
1.1.4. B trí đ p bê tông tr ng l c trong c m công trình đ u m i
Trong c m công trình đ u m i th

ng có đ p dâng, đ p tràn và các công

trình khác đ th a mãn đi u ki n khai thác công trình và b o v môi tr
l yn

c, nhà máy th y đi n, âu thuy n, công trình ph c v du l ch...).

ng (c ng


16
V i đ p bê tông trên n n đá th

r ng di n tràn n

ng công trình. Trong tr

c thì m i làm tuy n đ p cong l i lên th

ng h p c n m

ng l u, c ng có th

ch n tuy n đ p gãy khúc khi ph i né tránh các vùng có đ a ch t y u c c b .
- B trí đ p tràn ph i phù h p v i đi u ki n tháo l u l
ph

ng thi công và

ng pháp thi công.
- Khi trên cùng m t tuy n có b trí nhi u h ng m c khác nhau (đ p tràn,

nhà máy th y đi n, âu thuy n...) c n ph i phân tích đ ch n v trí đ t thích h p


17
cho t ng h ng m c đ gi m nh
vi c bình th

nh h

ng c a vi c tháo l qua tràn đ n s làm



c, áp l c th m. Trong công tác

thi t k , tính toán đ l a ch n đ a ra m t c t tho mãn đ
i u ki n n đ nh:
an toàn ch ng tr

p không b m t an toàn v

t tính v i m t tr

c ba đi u ki n sau đây:
n đ nh ch ng tr

t, h s

t ti p xúc gi a đ p và n n m t c t không nh

h n tr s cho phép.
i u ki n ng su t: Kh ng ch không đ xu t hi n ng su t kéo
th

mép

ng l u ho c có xu t hi n ng su t kéo nh ng ph i nh h n tr s cho phép,

ng su t nén

mép h l u không đ



c ti n hành tính theo tr ng thái gi i h n th nh t


18
nc .N ≤

Trong đó: N và R t

m
.R
K

(1.1)

ng ng là các tr s tính toán c a các đ ng l c t ng

quát và kh n ng ch u t i t ng quát c a công trình (có th là mômen, l c ho c ng
su t).
b. Tính toán đ b n, n đ nh c a đ p và n n đ p theo h s an toàn
- H s an toàn tr
- Các đ p đ

tc ađ p
c xây d ng trên n n đá:

p tr

t theo hình th c tr


- H s an toàn v c

cl

(1.2)

gl

ng đ

H s an toàn v c
nh t:

∑M
∑M

K=

ng đ c a đ p đ

c tính theo tr ng thái gi i h n th

σ tt
σ

(1.3)

1.1.5.3. Các t h p t i tr ng tính toán
a. Các l c tác d ng lên đ p bê tông tr ng l c
- Tr ng l

w
w
m

/W

w

g

g

w

w
b

a
g

p

p

Hình 1.5: S đ l c tác d ng lên đ p bê tông tr ng l c
b) Các t h p l c dùng trong tính toán
-T h pl cc b n
T h p l c c b n bao g m các tr ng l
d ng lên đ p, nh tr ng l
n


- Áp l c th m khi thi t b ch ng th m ho c thi t b thoát n
vi c bình th
th

c dâng gia
c không làm

ng (thay th cho áp l c th m khi các thi t b này làm vi c bình

ng).

1.2. T NG QUAN V

NG

T

1.2.1. Gi i thi u chung v đ ng đ t
ng đ t là m t hi n t
ng

ng thiên nhiên gây ra r t nhi u th m h a cho con

i và các công trình xây d ng. Trong su t chi u dài phát tri n nhân lo i, đ

b o v sinh m ng c a mình và tài s n v t ch t xã h i, con ng

i đã có r t nhi u


Trung tâm c a các chuy n đ ng đ a ch n, n i phát ra n ng l
thuy t, đ

ng v m t lý

c quy v m t đi m g i là ch n tiêu. Hình chi u c a ch n tiêu lên b

m t qu đ t đ

c g i là ch n tâm. Kho ng cách t ch n tiêu đ n ch n tâm đ

c

g i là đ sâu ch n tiêu (H). Kho ng cách t ch n tiêu và ch n tâm đ n đi m quan
tr c đ

cg it

ng ng là tiêu c ho c kho ng cách ch n tiêu (R) và tâm c ho c

kho ng cách ch n tâm (L).


21

Hình 1-6: V trí phát sinh đ ng đ t
Tùy thu c vào đ sâu c a ch n tiêu (H) mà đ ng đ t có th đ
các lo i sau:

-

T nh ng n m 60 c a th k XX, các nhà đ a ch t và đ a ch n h c đã đ a ra
thuy t ki n t o m ng hay còn g i là thuy t trôi d t các l c đ a đ gi i thích cho
ngu n g c c a các tr n đ ng đ t xu t hi n trên th gi i. Theo thuy t này, lúc đ u
các l c đ a g n li n v i nhau đ

c g i là Panagea, sau đó cách đây kho ng ch ng

200 tri u n m chúng tách ra thành nhi u m ng c ng di chuy n ch m t
v i nhau trên m t l p dung nham

ng đ i so

d ng th l ng, nhi t đ cao đ có hình d ng

nh ngày nay.
Các thành t u khoa h c k thu t, đ c bi t là m ng l

i đ a ch n k và quan

tr c đ a ch t trên th gi i đã ch ng minh tính đúng đ n c a thuy t ki n t o m ng.
Do đó trong vòng 10 n m ti p theo, lý thuy t này đã đ
nh n m t cách r ng rãi và đ

c gi i khoa h c ch p

c xem là m t trong nh ng thành t u khoa h c l n

nh t c a nhân lo i trong th k XX.



gi i thu c lo i này là đ t g y San Andreas
chi u dài 300 km và tr

California (Hoa K ).

t ngang 6.4m, t ng gây ra tr n đ ng đ t

t g y này có
San Francisco

n m 1906 và nhi u tr n đ ng đ t ti p theo sau đó.
a s các đ t g y đ

c v trên các b n đ đ a ch t là không ho t đ ng. Tuy

v y, đôi khi t i m t đ t g y tr

c đó đ

c xem là không ho t đ ng l i th y trên

n n đ t xu t hi n các v t n t m i trong th i gian đ ng đ t.
ng đ t phát sinh t các ngu n g c khác

c.

- S giãn n trong l p v đá c ng c a qu đ t
đ sâu trong v qu đ t kho ng 5km áp l c đ a t nh (do tr ng l
l p đ t đá phía trên gây ra) đúng b ng c
ch a n t


c gây ra b i các v n hóa h c ho c h t

nhân. Khi m t v n h t nhân ng m x y ra, m t n ng l

ng r t l n đ

c gi i

phóng. Trong nhi u th p k qua, các v n h t nhân ng m trong lòng đ t

nhi u

bãi th trên th gi i đã gây ra các tr n đ ng đ t m nh (đ t t i đ l n 7 đ


23
Richter). Các sóng đ a ch n phát sinh t các v n này truy n đi và đ

c các đ a

ch n k ghi l i đã ch ng minh cho k t lu n trên.
ng đ t do ho t đ ng c a núi l a

-

Tuy t

ng đ i hi m, nh ng các tr n đ ng đ t c ng có th phát sinh t ho t


đ t m nh. Các tr n đ ng đ t này có th đ t t i đ l n 6 đ Richter. Cho t i nay
ng
n

i ta đã ghi nh n đ

c trên 70 tr n đ ng đ t

nhi u n i trên th gi i do tích

c vào các h ch a nhân t o b ng cách dùng đ p ng n sông.
Ông Fan Xiao, K s tr

áp l c n

ng C c

a ch t và Khoáng s n T Xuyên, cho r ng

c kh ng l trong h ch a nhân t o c a đ p Zipingpu đã đè lên các rãnh

n t đ a ch t, có th là m t yêu t gây ra tr n đ ng đ t kh ng khi p h i tháng
5/2008

T Xuyên, Trung Qu c.


24

Hình 1.7:

1.2.1.3.

c khôi ph c.

Bi u đ đ ng đ t

Bi u đ ghi l i qu đ o chuy n đ ng n n theo th i gian đ

c g i là bi u đ

đ ng đ t. Bi u đ đ ng đ t là các tài li u quan tr ng đ đánh giá tính ch t c a m t
tr n đ ng đ t, đ ng th i là s li u đ suy các thông s quan tr ng trong thi t k
kháng ch n cho công trình xây d ng.

Hình 1.10: Bi u đ đ ng đ t