Bài giảng đập vòm thủy lợi

ĐẬP VÒM



Đặc điểm làm việc của đập vòm
• Dựa vào hai bờ để duy trì ổn định nên đáy
mỏng hơn ĐBTTL bbttl/bđv= 2-8 lần.
• Wt nhỏ, chỉ cần chống thâm cho nền.
• Phát huy được khả năng chịu nén của bê
tông, ƯS nén trong vòm (35 – 50 ) KG/cm2
(90-100) KG/cm2 , ƯSk = (1,1-1,3) KG/cm2
• Nhiệt và co là vấn đề lớn, chia các khe nhiệt.
• Phụ thuộc nhiều vào hình dạng lòng sông


Điều kiện xây dựng đập vòm
• Hình dạng lòng
sông: V, U
• Hệ số hd n=L/H,
n < 3-5 kinh tế
n < 1,5-2 vòm mỏng
Đập Pevơđikadơ n= 7
Mulenribu n= 10
• Địa chất vai đập


Các loại đập vòm
• β < 0,2 đập vòm mỏng, β = 0,2-0,35 dày trung bình,
vom-trọng lực, β = 0,35-0,65
vòm dày hay đập trọng lực.
• Đập vòm thấp

H < 25 m,
Trung bình 25 < H < 75 m
Đập vòm cao
H > 75m
• Chế độ làm việc có tràn mặt, xả đáy
• Đập vòm đá xây, bê tông, bê tông cốt thép
• Hình dạng mặt cắt đứng
• Theo mặt bằng.


Hình dạng mặt cắt ngang

1.
2.
3.
4.
5.
6.

Đ Tin H=180m, e=44.5, β = e/H=
Mori
65 m, e=18, β = 0.277
Ansanhe 75 m, e=11, β = 0.147
Valgalina 92m, e=11,2 β = 0.122
Ozileta 77m , e=10,8 β = 0.144
Abu senâyna H=335m (dự án)

L / H =1.63
2.86
3.07

2.48
2.91


Mặt bằng ở lòng sông chữ U
• Bán kính cong
không đổi, mặt
thượng lưu trụ tròn
thẳng đứng, θ=1250 ,
lòng sông U.
• Đập vòm tâm và bán
kính mặt trong thay
đổi,tâm và bán kính
ngoài không đổi.
phía dưới hẹp


Bố trí mặt bằng lòng sông V và
tuyến dài nhiều dạng địa hình
• Đập vòm góc ở
tâm không đổi, tâm
và bán kính thay
đổi (a).
• Kết hợp đập vòm
(a),với đập bê tông
và đập đất


Tình hình phát triển đập vòm
• Đập vòm xây dựng đầu tiên là đập vòm đá xây:

Vola de Baume thời kì la mã cổ đại, H=12m.
Polte Alto (ý) 1611, H=5m, R=15m.
3 đập Tây ban nha,trong đó Zolia H=38m 1843.
Đập Ber Velli, Pháp cao 15m, 1884.
• Thế kỉ 20 đập vòm đã được xây dựng nhiều ở
Châu Âu.
• Thế giới có 1102 đập vòm, Trung quốc chiếm
46,9% (516đ)
• Nhiều đập vòm có chiều cao 100-300m
( Xuđăng đã thiết kê đập Abu Sênây na
H=335m )


Tình hình phát triển đập vòm
• Đập vòm đã xây dựng cao nhất thế giới,
1958 đập Inguri, Gruzia, H=271m,
β = 0,207. Đập Xiaowan (tiểu loan),
thượng nguồn Mêkông H=292m
• Đập vòm mỏng nhất đ Tola xây dựng
1961 ở Pháp
β = 0,023 – 0,048, n= 1,36
• Đập có n kha lớn, đ Pevedi Kadon, Ý
1950, n = 7,45, H=115 m, β = 0,052



Đập Tiểu loan và đâp Inguri


Đập vòm Nậm chiến-Mường laSơn la

• Đập vòm đầu tiên của
Việt nam
• Đập vòm mỏng cong
hai chiều β = 0,22
H= 135m, 17 khe
ngang


Hư hỏng và sự cố đập vòm
• Đập vòm MALPASET xây dựng1951-1959
Pháp,H=60m, vòm mỏng cong hai chiều β= 0,13
Lđ = 223m, eđ = 6,78m
Đập bị vỡ năm 1959, mất ổn định do nền.
• Đập vòm KOLNBREIN, Áo,1978-1994,
H= 200, β= 0,185, vòm mỏng cong hai chiều,
bị nứt, chưa thống nhất nguyên nhân gây nứt
( quá mỏng, xử lí làm khối gia cường hạ lưu)



Hư hỏng và sự cố đập vòm
• Nứt đập vòm do động đất (đập vòm
Pacoima Mỹ )
• Bị trượt do đẩy nổi quá lớn ( đập MeihuaTrung quốc đã bị vỡ)


Phân tích ổn định chân vòm
• Xét từng lớp vòm
• Phán đoán mặt trươt
(1) các khe nứt (2).

• Phạm vi xẩy ra mạt
trượt,
lí thuyết (AC,AE)
Thực tế (AO,AE)


Phân tích ổn định chân vòm
• Ha, Va là lực dọc truc vòm và lực cắt,mạt trươt hợp với phương Ha
góc α, phương trình hình chiếu tìm được S và N.
• Mặt trượt hợp với phương thẳng đứng góc ψ (hb), U áp lực thấm,
G1 trọng lượng, Tổng hợp theo quy tắc hình bình hành tìm được Q
song song với mặt trượt, P vuông góc với mặt trượt
• Xét cân bằng giữa các lực chống trượt trên mặt trượt với lực gây
trượt S có hệ số an toàn K


Trượt toàn khối vai đập vòm
• Vai đập vòm hình thành các
mặt trượt
(ít nhất một) cả khối đá bị
trượt về hạ lưu
• Mặt trượt A1& A2 , Các lực
tác dụng: G,P,W,U1 U2
Xét cân bằng với lực gây
trượt S1 & S2 được hệ số an
toàn K
• Một phía bờ bị trượt, đập sẽ
xoay quanh bờ còn lại
Kx = ∑Mcx / ∑ Mx

Các phương pháp phân tích ứng suất đập vòm
1.Phương pháp mô hình vật lý : khó khăn trong kĩ thuật mô
hình ít dùng
2. Mô hình toán
• Phương pháp ống tròn thành mỏng
• Phương pháp vòm phẳng
• Phương pháp dầm – vòm
• Phương pháp lí thuyết vỏ mỏng giải bằng sai phân và
phần tử hữu hạn
3. Mô hình toán kiểm chứng bằng mô hình vật lý


Phương pháp dầm - vòm
• Xét không gian hai chiều,
hướng ngang xét làm
việc của vòm,phương
đứng làm việc của dầm.
• Chuyển vị của một điểm
trên dầm và vòm là như
nhau, phân phối tải trọng
• Nhiều vòm một dầm đỉnh,
tải trọng phân phối theo
phương đứng
• Nhiều vòm và nhiều dầm
phân phối theo huớng
ngang


Phân tích ứng suất đập vòm bằng

phương pháp PTHH
• Sử dụng PTHH phân tíc ưs đập vòm có nhiều
ưu điểm so với phương pháp kết cấu truyền
thống: cho kết quả chính xác hơn đối với những
đập có lỗ xả qua đập, phân tích tối ưu hình dạng
đập vòm hiệu quả hơn phương pháp kết cấu.
• Nhược: Loại hình phần tử, kích thước thước
phần tử ảnh hưởng đến kết quả, tai khu vực sát
nền có hiện tượng tập trung ứng suất ảnh
hưởng đến tính ổn định bài toán, hiện đang
nghiên cứu ứng dụng các tiến bộ PTHH để tính
đập vòm như: “phương pháp đẳng hiệu ứng
suất – 1991 Fu- Zuo- Xin”, Phần tử tự thích
ứng…




Đập NUKUI-NHÂT, H=156M,BTCT