CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG 01/4/2018

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KẾT CẤU MỚI CHO ĐẬP BÊ TÔNG
TRỌNG LỰC NHẰM GIẢM HIỆN TƯỢNG TẬP TRUNG ỨNG SUẤT
TRONG THỜI KỲ KHAI THÁC
RESEARCHING NEW TYPE STRUCTURES OF CONCRETE GRAVITY DAM
FOR REDUCING STRESS CONCENTRATION DURING WORKING TIME
NGUYỄN HOÀNG
Khoa Công trình, Trường ĐHHH Việt Nam
Tóm tắt
Trong bài báo này, tác giả đề xuất giải pháp kết cấu mới cho đập bê tông trọng lực nhằm
giảm hiện tượng tập trung ứng suất trên mặt cắt ngang của đập bê tông trong thời gian làm
việc. Tác giả đã dùng phương pháp phần tử hữu hạn để áp dụng tính toán, xác định trạng
thái ứng suất - biến dạng của kết cấu đề xuất, qua đó so sánh với kết cấu được sử dụng
nhiều hiện nay, để từ đó rút ra kết luận.
Từ khóa: Đập bê tông, ứng suất, tập trung, kết cấu, mặt cắt, khai thác.
Abstract
In this paper author proposed new type structure of concrete gravity dam for reducing
stress concentration of cross section’s dam during working time. Author also used method
element finite to calculating stress- strain state of new type structure. These results are
used compare with stress- strain state of structure, which is popular using for concrete
gravity dam.
Keywords: Gravity dam, stress- strain, stress concentration, structure, cross-section, working time.
1. Đặt vấn đề
Lựa chọn mặt cắt hợp lý cho các đập bê tông, bê tông trọng lực luôn là một trong những vấn
đề hàng đầu của các nhà thiết kế. Theo [1] mặt cắt được cho là hợp lý hiện nay của các đập bê tông
là mặt cắt có mái dốc thượng lưu một phần là thẳng đứng, một phần có mái dốc 1:0,2 hoặc 1:0,3
như Hình 1.

Vùng ứng suất tập trung


và R=30m về phía thượng lưu. Để đánh giá hiệu quả của kết cấu này so với kết cấu thông thường
được đề cập tới ở mục 1, tác giả áp dụng tính toán và phân tích ứng suất cho 2 loại kết cấu nói trên
trong điều kiện chỉ chịu các tải trọng tĩnh (áp lực thủy tĩnh, áp lực thấm) bằng phương pháp phần tử
hữu hạn và được mô hình hóa bởi phần mềm ANSYS [4]. Các thông số hình học cơ bản của kết
câu như sau: chiều cao đập 46,3m; chiều rộng đỉnh bằng 7m; mái dốc phía thượng lưu là 1:0,3; phía
hạ lưu là 1:0,75. Phía mái thượng lưu là lớp bê tông RCC loại 1 có modul đàn hồi E= 42GPa [3]; bê
tông thân đập là bê tông đầm lăn RCC loại 2 có modul đàn hồi là E RCC= 29GPa [3]; nền đá được
xem xét tính toán là loại nền đá ít nứt nẻ có module đàn hồi trung bình E nền= 30GPa [3].

Hình 2. Mặt cắt ngang đập bê tông trọng lực được đề xuất

Mô hình toán và lưới phần tử hữu hạn được như Hình 3.

a)
b)
Hình 3. Lưới phần tử hữu hạn của kết cấu tính toán
a- Kết cấu được đề cập ở mục 1
b- Kết cấu được đề xuất bởi tác giả

40

Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải

Số 54 - 4/2018


CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG 01/4/2018
Điều kiện biên của bài toán được sử dụng cho phần tính toán này gồm: Điều kiện biên về tải
trọng và điều kiện biên về chuyển vị. Điều kiện biên về tải trọng bao gồm: Áp lực thủy tĩnh phía
thượng lưu ứng với chiều cao mức nước trước đập là H=42,93m và áp lực thấm dưới đáy đập được

=
1,45MPa

σkéo
=
1,81MP
a
σkéo max = 2,12MPa

σkéo max = 1,72MPa

a)

b)

Hình 6. Trường ứng suất phía thượng lưu đập
a- Kết cấu được đề cập ở mục 1; b- Kết cấu được đề xuất bởi tác giả

Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải

Số 54 - 4/2018

41


CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG 01/4/2018

σnén max = 0,59MPa

a)

Symposium on Roller Compacted Concrete Dams, Madrid, Spain (17-19, November 2003) pp. 345-350.
[4] Кent L. LawrenceАNSYS Workbench Tutorial Release 11. Schroff Development Corporation. 2007. 236 p.
[5] Nguyễn Chiến, Nguyễn Duy Hưng, Mặt cắt của đập bê tông trọng lực xây dựng trong vùng có
động đất, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Thủy lợi và Môi trường, 09/2015, trang 30-36.
[6] Hongyuan ZHANG, Tatsuo OHMACHI- Seismic cracking and strengthening of concrete gravity
dams. 12WCEE2000- 1410 pp.1-8.
Ngày nhận bài:
15/03/2018
Ngày nhận bản sửa: 01/04/2018
Ngày duyệt đăng:
03/04/2018

42

Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải

Số 54 - 4/2018