Bài giảng nhà máy thủy điện chương IV

CHƯƠNG IV.
TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ ĐỘ BỀN
CỦA
NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN


4-1. Đặc điểm và yêu cầu tính toán ổn định và
độ bền nhà máy thuỷ điện

I. c im ca nh mỏy thu in .
c im c bn ca nh mỏy thu in l cú kt cu hỡnh
khi ln, hỡnh dng khỏ phc tp vi nhiu khong trng
bờn trong.
Mi loi nh mỏy mang c thự riờng v mt kt cu riờng.
Cỏc thnh phn kt cu cũn ph thuc vic ni tip vi cỏc
b phn xung quanh trong b trớ tng th chung ca cụng
trỡnh.


4-1. Đặc điểm và yêu cầu tính toán ổn định và
độ bền nhà máy thuỷ điện

II. Yờu cu khi tớnh toỏn n nh v bn nh mỏy
thu in .
Yờu cu i vi cụng trỡnh thu in l ton b nh mỏy
núi chung v tng phn núi riờng phi m bo n nh
v bn di tỏc ng ca mi t hp ti trng tnh
v ti trng ng trong cỏc giai on xõy dng, vn hnh
cng nh khi sa cha.
Cỏc s tớnh toỏn n nh v bn ca nh mỏy phi
phn ỏnh hp lớ cỏc giai on xõy dng nh mỏy v phi

xột n trng thỏi ng sut thay i khi nh mỏy b lỳn.


4-1. Đặc điểm và yêu cầu tính toán ổn định và
độ bền nhà máy thuỷ điện

III. Cỏc ti trng tỏc dng lờn nh mỏy.
1. Ti trng thng xuyờn.
Trng lng cụng trỡnh v thit b, trng lng nc
trong ng x v bung xon.
ỏp lc thy tnh nc thng v h lu.
ỏp lc thm v ỏp lc y ni.
ỏp lc t p v ỏp lc bựn cỏt thng v h lu ( ỏp
lc ch ng).
Ti trng gõy nờn do bin dng lỳn v nhit .


4-1. Đặc điểm và yêu cầu tính toán ổn định và
độ bền nhà máy thuỷ điện

III. Cỏc ti trng tỏc dng lờn nh mỏy.
2. Ti trng tm thi.
Ti trng do súng
Ti trng giú.
Ti trng ng t.


4-1. Đặc điểm và yêu cầu tính toán ổn định và
độ bền nhà máy thuỷ điện

IV. Cỏc bc tớnh toỏn n nh v bn nh mỏy .

Xỏc nh cỏc ti trng tỏc dng v cỏc phn lc tỏc dng lờn cụng
trỡnh theo cỏc thi k xõy dng v vn hnh.
Tớnh toỏn n nh chng trt.
Tớnh toỏn bn chung ca nh mỏy: Tớnh toỏn ng suỏt trong
cỏc b phn cụng trỡnh khi xột n s bin dng chung ca ton
b cụng trỡnh cựng vi nn.
Tớnh toỏn bn cỏc chi tit ( cc b): Tớnh ng sut cc b do
ti trng tỏc ng riờng trờn tng b phn.
Ngy nay cú th dựng phng phỏp phn t hu hn tớnh toỏn
bn chung v bn cc b cỏc chi tit ( bi toỏn khụng gian)


4-2. Tính toán ổn định chống trượt nhà máy
thuỷ điện

I. Cỏc s tớnh toỏn.
Vic tớnh toỏn n nh nh mỏy l da vo lớ thuyt ca
c hc t - nn múng. Mi loi nh mỏy mang c thự
riờng v mt kt cu riờng.
Nh mỏy thy in trờn nn t mt n nh cú th xy ra
tho 3 s :
Trt phng theo mt tip xỳc vi t nn;
Trt hn hp cựng vi mt phn ca t nn;
Trt sõu cựng vi ton b ca khi t nn.


4-2. Tính toán ổn định chống trượt nhà máy
thuỷ điện

I. Cỏc s tớnh toỏn.
Tiờu chun ỏnh giỏ s mt trt phng d theo ch
s mụ hỡnh:
N =

max
K
B

Trong ú:
max- ng sut phỏp ln nht trờn t nn (T/m2)
- Trng lng riờng ca t (T/m3)
B - chiu rng tớnh toỏn ca nh mỏy theo chiu dũng chy (m), khụng tớnh sõn
ph.
K- tr s khụng th nguyờn ph thuc vo gúc ma sỏt trong v lc dớnh ca t
c. i vi cụng trỡnh cp I, II K xỏc nh theo kt qu thớ nghim mụ hỡnh, cũn i
vi cụng trỡnh cp III, IV t nn l t cú th ly K =3, cũn nn cỏt cht thỡ K =1.


4-2. Tính toán ổn định chống trượt nhà máy
thuỷ điện

I. Cỏc s tớnh toỏn.
i vi cụng trỡnh trờn nn t sột do v do mm ngoi
tiờu chun trờn cn tha món yờu cu sau:
ctt
tg tt = tg tt +
0,45

tb

Trong ú: tt; ctt cỏc giỏ tr tớnh toỏn ca gúc ma sỏt trong v ng
sut khỏng ct ca t; tb ng sut trung bỡnh ỏy múng.

i vi nh mỏy thu in thụng thng ch s mụ hỡnh B 3
nờn phn ln ch kim tra theo s trt phng.
max


4-2. Tính toán ổn định chống trượt nhà máy
thuỷ điện

S trt phng:


4-2. Tính toán ổn định chống trượt nhà máy
thuỷ điện

II. Cỏc trng hp tớnh toỏn n nh chng trt
1. Vn hnh bỡnh thng:
Mc nc thng lu l MNDBT, mc nc h lu nh
mỏy ng vi lu lng vn hnh mt t mỏy. Lc tỏc dng
thng ng gm cú: Trng lng kt cu bờ tụng nh mỏy ;
trng lng nc ca cỏc b phn qua nc (bung xon,
ng hỳt, ng dn nc) ; trng lng cỏc thit b ch yu
(tua bin, mỏy phỏt) ; ỏp lc thm y ni. ỏp lc nm ngang
gm cú: ỏp lc nc thng h lu nh mỏy ; ỏp lc t ch
ng thng lu.
-

4-2. Tính toán ổn định chống trượt nhà máy
thuỷ điện

II. Cỏc trng hp tớnh toỏn n nh chng trt
2. Sa cha:
Thng h lu nh mỏy cú ỏp lc nc ; thit b d em
i sa cha ; phn qua nc bm cn ; cỏc ti trng khỏc
ging trng hp 1.
3. X l c bit:
Thng lu MNLSC , h lu mc nc cao nht.
Trong cỏc trng hp trờn trng hp th hai l bt li
nht khi tớnh toỏn n nh chng trt.


4-2. Tính toán ổn định chống trượt nhà máy
thuỷ điện

III. Phng phỏp tớnh toỏn
Tiờu chun ỏnh giỏ n nh n nh chng trt ca nh mỏy thu
in tớnh theo iu kin theo trng thỏi gii hn trt phng:

m
nc N R
kn
Trong ú: N -T hp lc bt li nht ca cỏc lc y trt.
R: kh nng chng trt ca nn;
m- h s iu kin lm vic, ph thuc loi cụng trỡnh v tớnh cht nn, theo quy
phm, m=1 i vi cụng trỡnh bờ tụng trờn nn t, ỏ yu.

nc- h s t hp ti trng. nc=1 vi t hp c bn; 0,9 t hp c bit; 0,95- ti
trng trong thi gian xõy dng.
kn- h s tin cy ph thuc vo cp cụng trỡnh( k=1,25- CT cp I; 1,2- cp II; 1,15
cp III, IV,V.


4-2. Tính toán ổn định chống trượt nhà máy
thuỷ điện

IV. Tớnh toỏn n nh chng trt cho nh mỏy thu in ngang p

S cỏc lc tỏc dng lờn nh mỏy thy in lũng sụng trong tớnh toỏn n
nh chng trt cho trng hp sa cha


4-2. Tính toán ổn định chống trượt nhà máy
thuỷ điện

R = [ ( P U )tg + m1 EnH + BnlC ]
N = (TB + EaB ) TH
Bn - hỡnh chiu ca chiu rng tm ỏy trờn mt nm ngang.
l - chiu di cụng trỡnh ngang chiu dũng chay, trong tớnh toỏn n nh nh
mỏy thu in l thng ly 1 m di hoc chiu di mt on t mỏy.
TB ,TH: ỏp lc nc thng lu v h lu nh mỏy
P=G: trng lng ban thõn nh mỏy, trng lng thit b v trng lng nc.
U=U ( u0: ỏp lc y ni.; u1: ỏp lc thm.
EaB , EaH: ỏp lc ch ng ca t (nu múng chụn sõu)
EnH: ỏp lc b ng t phớa h lu.
m1 =

1
tg 2 (450 + / 2)

thng ly bng 0,7


4-3. øng suÊt d­íi b¶n ®¸y nhµ m¸y

1. Mục đích
•Biểu đồ phản lực nền cần để tính độ lún, độ bền, biến vị
ngang của nhà máy và để đánh giá trạng thái giới hạn của
nền
•Phản lực nền xác định từ điều kiện cân bằng của công
trình


4-3. ứng suất dưới bản đáy nhà máy

2 . Phng phỏp tớnh toỏn:

Vic xỏc nh ng sut phỏp tuyn ca nn lờn tm ỏy nh
mỏy cú th xỏc nh theo phng phỏp nộn lch tõm. Tuy
nhiờn phng phỏp ny cha tớnh ht cỏc nh hng ca c
tinh c lý ca t nn v cng ca tm ỏy cụng trỡnh.
Biu phn lc nn cú th xỏc nh theo 2 gi thit:
nn l mt mụi trng bin dng tuyn tớnh : Theo mụ hỡnh bin
dng tuyn tớnh i vi nn ng cht phn lc nn phõn b theo
ng cong
hoc theo phng phỏp h s nn. Ni dung c bn ca phng
phỏp h s nn - theo gi thit Vincle l ng suỏt phỏp ti cỏc im

tip giỏp vi ỏy múng cụng trỡnh t l thun vi lỳn s ti im
ú: p= kos ( ko h s nn, s- lỳn cụng trỡnh )


4-3. ứng suất dưới bản đáy nhà máy
a. Phng phỏp theo h s nn - theo gi thit Vincle

Tiờu chun Gorlunp - Paxap xỏc nh cng tuyt i :

(1 à12 ) .Eo .b.l 3 10.Eo .l 3
t=
.

<1
2
3
(1 à 0 ) 4..E1.J
E1.h
hoc theo chiu di quy i =l/L<1,72
à1, E1: h s poat xụng v mụduyn n hi ca vt liu lm cụng trỡnh.
à0, E0: h s poat xụng v mụduyn n hi ca nn t.
l,h,b: chiu di, cao v rng ca dm (i vi bi toỏn phng b =1m)
J: mụ men quỏn tớnh.
L: c trng n hi ca dm.

L =3

2 E1J(1 à02 )
E1
3

h
bE o (1 à12 )
bo E o


4-3. øng suÊt d­íi b¶n ®¸y nhµ m¸y
a. Phương pháp theo hệ số nền - theo giả thiết Vincle

Theo phương pháp hệ số nền, nếu hệ số nền k0=const và tính chất của đất
nền trong phạm vi công trình không thay đổi, biểu đồ phản lực nền dưới
công trình tuyệt đối cứng phân bố theo đường thẳng và xác định theo
công thức nén lệch tâm:

P My
Mx
σ ( x, y ) = k o s = − ±
x±
y
F
Jy
Jx


4-3. øng suÊt d­íi b¶n ®¸y nhµ m¸y
b. Phương pháp theo giả thiết nền là một môi trường biến dạng tuyến
tính

σ (x)

P

ex
=
(1 + 2 2 )
a
π a2 − x2


4-4. Tính toán độ bền chung nhà máy thuỷ điện

1. Xu hng hin nay tớnh toỏn bn nh mỏy thu in

- Tớnh toỏn bn chung:
Trong bc tớnh toỏn bn chung xỏc nh ng lc trong cỏc phn
t ca nh mỏy do bin dng chung ca nh mỏy cựng lm vic vi
nn. bn chung tớnh theo hai phng: ngang chiu dũng chy (dc
theo nh mỏy) v theo chiu dũng chy (ngang nh mỏy).

- Tớnh toỏn bn cc b
Trong bc tớnh toỏn bn cc b xột s lm vic riờng r ca tng
phn t nh mỏy di ti trng ti ch. ng sut trong cỏc phn t l
tng ng sut trong bc tớnh toỏn bn chung v bn cc b.


4-4. Tính toán độ bền nhà máy thuỷ điện

2. Tớnh bn chung theo phng nm ngang chiu
dũng chy (dc nh mỏy)
cng nh mỏy theo phng ngang chiu dũng chy do kớch thc tm ỏy,

tng ỏp lc v cỏc sn quyt nh. i vi nh mỏy lũng sụng cú th cú hai s
tớnh toỏn:
a. Xem nh mỏy nh mt dm
nm trờn nn n hi cú
cng khụng i v bng
cng nh nht ca tit din ct
ngang.
S tớnh toỏn bn
chung theo phng
ngang chiu dũng chy
nh l mt dm trờn nn
n hi.
dựng cho cỏc nh mỏy
thu in khụng kt hp


4-4. TÝnh to¸n ®é bÒn chung nhµ m¸y thuû ®iÖn

2. Tính độ bền chung theo phương nằm ngang chiều
dòng chảy (dọc nhà máy)
b. Xem nhà máy nhà máy như một khung phẳng hoặc một hệ khung phẳng song
song cùng làm việc


4-4. Tính toán độ bền chung nhà máy thuỷ điện

3. Tớnh bn chung theo phng song song dũng vi
chy (ngang nh mỏy)
S tớnh toỏn
bn chung theo phng

dũng chy nh l mt khung
phng:
a) S tỏch mt phn t
dm tnh nh;
b) S tỏch phn t tớnh
nh mt khung vi cỏc gúc
tuyt i cng.


4-5. Tính toán độ bền cục bộ nhà máy thuỷ điện

4.5.1. Khỏi quỏt chung

bn cc b ca cỏc phn t nh mỏy tớnh toỏn vi cỏc ti
trng tỏc ng trc tip lờn cỏc phn t ú cỏc phn t ca nh
mỏy cú th tớnh nh cỏc dm, khung, cỏc tm cú ngm khỏc
nhau
Thng phi tớnh toỏn bn cc b cho cỏc phn t ca
nh mỏy thu in nh: b mỏy phỏt in, bung xon tua bin,
ng hỳt, ca ly nc..vv..