Nghiên cứu giải pháp gia cố trụ biên tràn xả lũ có cửa van cung bằng vật liệu nhựa cốt sợi các bon

B ăGIÁOăD CăVÀă ÀOăT O
TR

NGă

B ăNỌNGăNGHI PăVÀăPTNT
IăH CăTH YăL I

NGUY NăDUYăNH T

NGHIểNăC UăGI IăPHÁPăGIAăC ăTR ăBIÊN TRÀN
X ăL ăCịăC AăVANăCUNGăB NGăV Tă
LI UăNH AăC TăS IăCÁCăBON

LU NăV NăTH CăS

HĨăN I,ăN Mă2015


B ăGIÁOăD CăVÀă ÀOăT O
TR

NGă

B ăNỌNGăNGHI PăVÀăPTNT
IăH CăTH YăL I

NGUY NăDUYăNH T

NGHIểNăC UăGI IăPHÁPăGIAăC ăTR ăBIÊN TRÀN
X ăL ăCịăC AăVANăCUNGăB NGăV Tă

LI UăNH AăC TăS IăCÁCăBON

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y
Mã s : 60580202

NG

IăH

NG D N KHOA H C

1.ăTS.ăV ăHOĨNGăH NG
2. TS. TR NH QUANG MINH

HÀ N I,ăN Mă2015


L I C Mă N
Sauăm
đ vƠăh

i m t tháng nghiên c u, làm vi c kh nătr

ng d n t n tình c a th yăgiáoăh

ngăd

i s đ ng viên, giúp

ng d năTS.ăV ăHoƠngăH ngăvƠăTS.ăTr nh

Quang Minh, lu năv năv iăđ tài "Nghiên c u gi i pháp gia c tr biên tràn x l ă
có c a van cung b ng v t li u nh a c t s i các bon" đƣăhoƠnăthƠnh.
Tác gi xin bày t lòng bi tă năsơuăs căđ n:
Th yă giáoă h

ng d nă TS.ă V ă HoƠngă H ngă vƠă TS.ă Tr nhă Quangă Minhă đƣă t n

tình ch d n,ăgiúpăđ tác gi hoàn thành lu năv nănƠy.
PhòngăđƠoăt oăsauăđ i h c, các th y giáo, cô giáo thu c b môn K t c u công
trình - Khoa Công trình - Tr

ngăđ i h c Th y L iăđƣăgiúpăđ tác gi trong su t quá

trình h c t păc ngănh ăquáătrìnhănghiên c u th c hi n lu năv n.
Toàn th giaăđình,ăng

i thân, b năbèăvƠăđ ng nghi păđƣăquanătơm,ăđ ng viên

giúpăđ tác gi trong su t quá trình h c t p và hoàn thành b n lu năv n.
Thanh Hóa, ngày

tháng

n m 2015

Tác gi lu năv n

Nguy n Duy Nh t

i


L IăCAMă OAN
Tên tôi là: Nguy n Duy Nh t
SinhăngƠyă24ăthángă12ăn mă1990
H c viên l p cao h c 21C11 - K thu t công trình xây d ng - Tr

ngăđ i h c

Th y l i.
Hi năđangăcôngătácăt i Thanh tra huy n Thi u Hóa, t nh Thanh Hóa.
Xină camă đoan:ă

tài "Nghiên c u gi i pháp gia c tr biên tràn x l ăcóă

c a van cung b ng v t li u nh a c t s i các bon" do th yăgiáoăTS.ăV ăHoƠngăH ngă
và th y giáo TS. Tr nhăQuangăMinhăh

ng d n là công trình nghiên c u c a riêng tác

gi . Các k t qu nghiên c u và các k t lu n trong lu nă v nălƠătrungăth c, không sao
chép t b t k m t ngucác nănƠoăvƠăd
ngu n tài li u (n u có) đƣă đ

i b t k hình th c nào. Vi c tham kh o các

c th c hi n trích d n và ghi ngu n tài li u tham kh o

đúngăquyăđ nh.

Tác gi xinăcamăđoanăt t c n i dung trong lu năv năđúngănh ăn i dung trong
đ c

ngă vƠă yêuă c u c a th yă giáoă h

nhi mătr

c H iăđ ng khoa h căvƠătr

ng d n. N u sai tác gi hoàn toàn ch u trách
c pháp lu t.
Thanh Hóa, ngày

tháng

n m 2015

Tác gi lu năv n

Nguy n Duy Nh t

ii


M CL C
DANH M C CÁC HÌNH NH..................................................................................... V
DANH M C B NG BI U ........................................................................................ VIII
M

U ......................................................................................................................... 1

CH

NGă1:ăT NG QUAN V ..................................................................................... 3

TR BIÊN C A VAN CUNG VÀ V T LI U FRP ..................................................... 3
1.1 M tr van cung.........................................................................................................3
1.1.1ă

căđi m c u t o ................................................................................................ 3

1.1.2 B trí thép cho tr biên....................................................................................... 8
1.2 T ng quan v v t li u FRP ...................................................................................... 14
1.2.1 Khái ni m v v t li u FRP ...............................................................................14
1.2.2 Các lo i v t li u FRP........................................................................................ 15
1.2.3 Thành ph n c u t o v t li u FRP .....................................................................18
1.2.4 Ch t k t dính FRP ............................................................................................ 18
1.2.5 Công ngh thi công v t li u FRP .....................................................................19
1.3 V năđ n t tr biên c a van cung ............................................................................20
1.3.1 Hi năt

ng ........................................................................................................20

1.3.2 Nguyên nhân ....................................................................................................21
1.3.3ă

xu t gi i pháp gia c tr biên .....................................................................22

1.4ă ánhăgiáăkh n ngăch u l c c a tr biên .................................................................22
1.5 K t lu năCh

CH

ngă1...................................................................................................24

NGă2:ăKH N NGăCH U L C C A .............................................................. 25

C U KI N CH U U NăKHIăGIAăC

NG FRP ........................................................ 25

2.1ăC ăs tính toán kh n ngăch u l c c a c u ki năkhiăgiaăc

ng FRP ....................... 25

2.2 Tính toán kh n ngăch u l c c a d m bê tông c tăthépăth

ng............................... 40

2.3 Phân tích tr ng thái ng su t bi n d ng và ki m tra n t cho d m BTCT khi gia
c ng FRP ..................................................................................................................... 47
2.4ă ánhăgiáăhi u qu gia c c u ki n b ng v t li u FRP .............................................52
2.5 K t lu năCh
CH

ngă2...................................................................................................53

NGă3:ă NG D NG V T LI U FRPăGIAăC

NG ........................................54

TR BIÊN TRÀN X L ăCỌNGăTRỊNHăTH Yă I N

VI T NAM ................... 54

3.1 M đ u ..................................................................................................................... 54
3.1.1 Quy mô công trình ........................................................................................... 54
iii


3.1.2ăTr

ng h p tính toán........................................................................................ 54

3.1.3 Quy chu n k thu t .......................................................................................... 55
3.1.4ăPh

ngăphápătínhăvƠăph n m m s d ng ......................................................... 55

3.1.5 Ch tiêuăc ălỦăc a v t li u k t c u dùng trong tính toán ..................................55
3.2 Tính toán, ki m tra kh n ngăch u l c c a k t c u tr biên ....................................56
3.3 Tính toán, ki m tra k t c u tr biên sauăkhiăgiaăc
3.4 K t lu năCh

ng v t li u CFRP ................... 62

ngă3...................................................................................................85

K T LU N VÀ KI N NGH ....................................................................................... 86
1. K t lu n...................................................................................................................... 86
2. Nh ng v năđ còn t n t i........................................................................................... 87

3. Kh n ngăápăd ng c a lu năv năvƠoăth c ti n ........................................................... 87
TÀI LI U THAM KH O ............................................................................................. 89
PH L C ...................................................................................................................... 91

iv


DANH M C CÁC HÌNH NH
Hình 1. 1 C u t o c a van hình cung. .............................................................................4
Hình 1. 2 C a van hình cung trên tràn x l ...................................................................4
Hình 1. 3 Các hình th c tr biên ..................................................................................... 5
Hình 1. 4 Tràn x l ăh C aă

t ậ Thanh Hóa ............................................................... 6

Hình 1. 5 Tràn x l ăh Núi C c ậ Thái Nguyên ............................................................ 6
Hình 1. 6 G iăđ b n l c aăvanăđ t
Hình 1. 7 Tràn x l ăth yăđi nă

h l uătr biên tràn x l ....................................7

i Ninh .........................................................................7

Hình 1. 8 Tràn x l ăth yăđi n Sông Ba ..........................................................................8
Hình 1. 9 Các lo i c tăthépăđi n hình cho tr biên c a van cung....................................8
Hìnhă1.ă10ăS ăđ b tríăthépăđ ng, thép ngang trong tr biên.........................................9
Hình 1. 11 B tríăthépăchoătaiăvanătheoă2ăph

ngăán .................................................... 10

Hình 1. 12 Hình nh b trí thép tai van thép PA2 ......................................................... 10
Hình 1. 13 B trí c t thép ch u kéo c c b c a tr biên t i v trí tai van ...................... 11
Hình 1. 14 Ph m uăđ ng tr c a ng su t max trong tr ...........................................12
Hình 1. 15 B trí c t thép tai van
Hình 1. 16 H th ng v i s iăc

tr bên tràn x l ăSrepok3 ....................................14

ngăđ cao ....................................................................16

Hình 1. 17 FRP t m ch t k tădínhătr
Hìnhă1.ă18ăFRPăđóngăr nătr

c ........................................................................16

c ..................................................................................... 17

Hình 1. 19 V t li u FRP d ng thanh..............................................................................17
Hình 1. 20 C u t o v t li u FRP .................................................................................... 18
Hình 1. 21 Thi công v t li u FRP gia c d m nhà ........................................................ 20
Hình 1. 22 Thi công v t li u FRP gia c t

ng ............................................................. 20

Hình 1. 23 Gia c tr biên tràn x l ăb ng v t li u FRP ...............................................24
Hìnhă2.ă1ăTínhătoánăkh ăn ngăch uău năm tăc tăchínhăbhìnhăch ănh t.......................... 28
Hình 2. 2 Thông s hình h c d m BTCT ......................................................................30
Hình 2. 3 Ph n t SOLID65 .......................................................................................... 34
Hình 2. 4 Ph n t SHELL63 ......................................................................................... 40
Hình 2. 5 Mô hình hình h c t ng th d m bê tông c t thép ..........................................42

Hình 2. 6 Mô hình hình h c m t c t d c d m ............................................................... 42
Hình 2. 7 Mô hình hình h c m t c t ngang d m ........................................................... 43
Hình 2. 8 Mô hình ph n t h u h n t ng th d m ........................................................ 43

v


Hình 2. 9 Ph chuy n v c a d mătheoăph

ngăđ ng ................................................... 44

Hình 2. 10 Ph

ng su t kéo l n nh t ...........................................................................45

Hình 2. 11 Ph

ng su t nén l n nh t ...........................................................................45

Hình 2. 12 V trí xu t hi n v t n t nhìn t ph

ngăngang ............................................46

Hình 2. 13 V trí xu t hi n v t n t trong không gian .................................................... 46
Hình 2. 14 Ph măviăgiaăc
Hìnhă2.ă15ăGiaăc

ng v t li u FRP t iăđáyăd m BTCT ...................................47

ng v t li u FRP t iăđ nh d m BTCT ...............................................48

Hình 2. 16 Ph chuy n v th ngăđ ng c a d măBTCTăgiaăc
Hình 2. 17 V trí xu t hi n n tăsauăkhiăgiaăc

ng FRP, TH1 ...............49

ng FRP t iăđáyăd m, TH1 .................... 49

Hình 2. 18 Ph chuy n v th ngăđ ng c a d măBTCTăgiaăc

ng FRP, TH2 ...............50

Hình 2. 19 Ph

ng su t kéo l n nh t, TH2 ..................................................................51

Hình 2. 20 Ph

ng su t nén l n nh t, TH2 ..................................................................51

Hình 2. 21 V trí xu t hi n n tăsauăkhiăgiaăc

ng FRP, TH2........................................52

Hình 3. 1 Mô hình hình h c k t c u tr biên .................................................................57
Hình 3. 2 Mô hình ph n t h u h n k t c u tr biên..................................................... 57
Hình 3. 3 Ph chuy n v theoăph

ngăXă(ph

ngădòngăch y)......................................58

Hình 3. 4 Ph chuy n v theoăph

ngăYă(ph

ngăđ ng) ..............................................58

Hình 3. 5 Ph chuy n v t ng th ..................................................................................59
Hình 3. 6 Ph

ng su tăătheoăph

ngăX ........................................................................59

Hình 3. 7 Ph

ng su tăătheoăph

ngăY ........................................................................60

Hình 3. 8 Ph

ng su t max trong tr biên ................................................................ 60

Hình 3. 9 V trí xu t hi n n t t iăphíaătr

c tai van ...................................................... 61

Hình 3. 10 V trí xu t hi n n t t i phía tr

c tai van phóng to .....................................61

Hình 3. 11 Dán t m FRP t i các v trí c c b có kh n ngăx y ra n t,ăph
Hình 3. 12 Dán t m FRP t i mi n có ng su t kéo l n,ăph

ngăánă1 ....63

ngăánă2 ........................... 63

Hình 3. 13 Mô hình ph n t h u h n,ăph

ngăánă1 ...................................................... 64

Hình 3. 14 Mô hình ph n t h u h n,ăph

ngăánă2 ...................................................... 64

Hình 3. 15 Chuy n v t ng th c a tr biên ...................................................................65
Hình 3. 16 Ph

ng su t max trong tr biên .............................................................. 66

Hình 3. 17 Ph

ng su t min trong tr biên ............................................................... 66

Hình 3. 18 V trí xu t hi n n t....................................................................................... 67
Hình 3. 19 V trí m t c t so sánh ................................................................................... 67
Hình 3. 20 So sánh bi uăđ

ng su t t i m t c t 1-1 ..................................................... 68

vi


Hình 3. 21 So sánh bi uăđ

ng su t t i m t c t 2-2 ..................................................... 69

Hình 3. 22 So sánh bi uăđ

ng su t t i m t c t 3-3 ..................................................... 70

Hình 3. 23 So sánh bi uăđ

ng su t t i m t c t 4-4 ..................................................... 71

Hình 3. 24 So sánh bi uăđ

ng su t t i m t c t 5-5 ..................................................... 72

Hình 3. 25 So sánh bi uăđ

ng su t t i m t c t 6-6 ..................................................... 73

Hình 3. 26 So sánh bi uăđ

ng su t t i m t c t 7-7 ..................................................... 74

Hình 3. 27 Chuy n v t ng th c a tr biên ...................................................................75
Hình 3. 28 Ph

ng su t max trong tr biên .............................................................. 76

Hình 3. 29 Ph

ng su t min trong tr biên ............................................................... 76

Hình 3. 30 V trí xu t hi n n t....................................................................................... 77
Hình 3. 31 V trí m t c t so sánh ................................................................................... 77
Hình 3. 32 So sánh bi uăđ

ng su t t i m t c t 1-1 ..................................................... 78

Hình 3. 33 So sánh bi uăđ

ng su t t i m t c t 2-2 ..................................................... 79

Hình 3. 34 So sánh bi uăđ

ng su t t i m t c t 3-3 ..................................................... 80

Hình 3. 35 So sánh bi uăđ

ng su t t i m t c t 4-4 ..................................................... 81

Hình 3. 36 So sánh bi uăđ

ng su t t i m t c t 5-5 ..................................................... 82

Hình 3. 37 So sánh bi uăđ

ng su t t i m t c t 6-6 ..................................................... 83

Hình 3. 38 So sánh bi uăđ

ng su t t i m t c t 7-7 ..................................................... 84

vii


DANH M C B NG BI U
B ng 1. 1 K t qu tính và b trí c t thép khu v c g iăđ trên m t m t c a tr tràn x l ă
Srepok3. ......................................................................................................................... 13
B ng 2. 1 So sánh k t qu tính toán chuy n v theoăph

ngăY ....................................52

B ng 3. 1

ng su t Smax theo m t c t MC 1-1ătr

c và sau khi gia c CFRP ...........68

B ng 3. 2

ng su t Smax theo m t c t MC 2-2ătr

c và sau khi gia c CFRP ...........69

B ng 3. 3

ng su t Smax theo m t c t MC 3-3ătr

c và sau khi gia c CFRP ...........70

B ng 3. 4

ng su t Smax theo m t c t MC 4-4ătr

c và sau khi gia c CFRP ...........71

B ng 3. 5

ng su t Smax theo m t c t MC 5-5ătr

c và sau khi gia c CFRP ...........72

B ng 3. 6

ng su t Smax theo m t c t MC 6-6ătr

c và sau khi gia c CFRP ...........73

B ng 3. 7

ng su t Smax theo m t c t MC 7-7ătr

c và sau khi gia c CFRP ...........74

B ng 3. 8

ng su t Smax theo m t c t MC 1-1ătr

c và sau khi gia c CFRP ...........78

B ng 3. 9

ng su t Smax theo m t c t MC 2-2ătr

c và sau khi gia c CFRP ...........79

B ng 3. 10

ng su t Smax theo m t c t MC 3-3ătr

c và sau khi gia c CFRP .........80

B ng 3. 11

ng su t Smax theo m t c t MC 4-4ătr

c và sau khi gia c CFRP .........81

B ng 3. 12

ng su t Smax theo m t c t MC 5-5ătr

c và sau khi gia c CFRP .........82

B ng 3. 13

ng su t Smax theo m t c t MC 6-6ătr

c và sau khi gia c CFRP .........83

B ng 3. 14

ng su t Smax theo m t c t MC 7-7ătr

c và sau khi gia c CFRP .........84

viii


1

M

U

I. Tính c p thi t c aăđ tài:
Hi n nay tính toán và b trí c t thép cho tr biên đ c bi t là tr biên tràn x l ă
có c a van cung v n là m t v năđ khó vì tr ng thái ch u l c khá ph c t p. Khi tính
toán k t c u tr biên do ch ch u l căđ y l ch tâm t m t phía nên coi làm vi cănh ă
m t c u ki n ch u l c v i n i l c màng và n i l c t m, b m t tr biên phía có c a van
ch y u ch u ng su t kéo nh ngăthayăđ iăth

ng xuyên c v ph

ngăvƠăgiáătr , vi c

kh ng ch n t t

ngă đ i khóă kh n.ă Th c t cho th y nhi u công trình sau m t th i

gian làm vi căth

ng x y ra hi năt

ng n t b m t tr biên phía ch u kéo d n t i gi m

kh n ngăch u l c c a k t c u. L a ch n gi iăphápăgiaăc

ng k t c uănh ngăkhôngălƠmă

thayăđ i hình d ngăvƠăn ngăl c ch u t i là m t v năđ c n ph i gi i quy t. Gi i pháp s
d ng v t li u nh a c t s i các bon (Cacbon-Fiber-Reinforced-Polymer) đ giaăc
c u ki n ch u ng su tăkéoăđƣăđ

ng

c ng d ng r ng rãi trong công trình xây d ngănh ă

trong gia c d m c u, khung d m nhà dân d ngầđemă l i nhi u hi u qu v c k
thu t và kinh t . Vì v y vi c nghiên c u l a ch n gi i pháp và tính toán gia c tr biên
tràn x l ătrongăcôngătrìnhăth y b ng v t li uăCFRPăcóăỦăngh aăkhoaăh c và th c ti n.
II. M c đích c aăđ tài:
Nghiên c u s d ng t m nh a c t s i dán ngoài vùng bê tông ch uăkéoăđ nâng

cao kh n ngăch u u n c a tr biên tràn x l ăcóăc aăvanăcungăđi u ti t.
III. Cách ti p c n và ph

ng pháp nghiên c u:

Nghiên c u lý thuy t tính toán k t h p s d ng ph n m m chuyên d ngă đ
phơnătíchăđánhăgiáăs c n thi t ph i gia c k t c uăđƣăcóăvƠătính hi u qu sau khi gia c
b ng v t li u nh a c t s i các bon.
IV. K t qu d ki n đ t đ

c:

- Tính toán ki m tra n t c c b vùng ch u kéo trên m t tr biên khi ch u l căđ y
t m t phía c a van.


2

-

xu t gi i pháp s d ng v t li uăCFRPăgiaăc

ng vùng ch u kéoăđ kh ng

ch n t c c b .
- C nă c vƠoă đ că đi m ch u l c c a tr biên,ă xácă đ nh ph m vi gia c t m
CFRP.
- Phân tích kh n ngăch u l c c a k t c uăsauăkhiăgiaăc

ng CFRP.

3

CH

NGă1:ăT NG QUAN V

TR BIÊN C A VAN CUNG VÀ V T LI U FRP
1.1 M tr van cung
1.1.1

c đi m c u t o
C a van hình cung là lo i c a van có b n ch nă n

ch năn

c cong m t tr . Sau t m

c là h th ng d m t a vào càng, chân càng t a vào tr quay g n vào tr biên.

Chuy năđ ng khi nâng ho c h c a van là chuy năđ ng quay.
C a van cung là lo iăđ
l n hay nh ngăn iăc nătháoăn

c áp d ng khá r ng rãi, nh t là khi c a tháo có nh p
c nhanh. V t li u làm c aăvanăth

Khi tr c quay c a c a van trùng v i tâm b n m t ch nă n

ng b ng thép.
c, áp l că n

cs

truy nă quaă cƠngă đ n tr c quay. N u tâm quay n m th pă h nă tơmă b n m t thì áp l c
n

c có tác d ng ép c a van xu ngăng

đi m c aă tr
th

ngălƠmăchoăđáyăkhítăh n,ăítăròăr .ăSongănh

ng h p này là d gây hi nă t

c

ngă rungă đ ng khi m c a van. Vì v y

ng b trí tr c quay trùng v i tâm cung c a m t ch năn

c.

uăđi m c a c a van cung là l c m nh , m nhanh và d dƠng,ăđi u ti tăl uă
l

ng khá t t. Tr biên làm m ngă h nă soă v i c a van ph ng vì khe van nông. Tuy

nhiên tr biên ph iălƠmădƠiăđ đ kíchăth

căđ t càng van. Áp l căn

c tác d ng t p

trung lên tr biên (qua càng van) làm cho ng su t khi phát sinh trong tr biên và vi c
b trí c t thép ch u l c tr nên ph c t p. Nh t là nh ngăn iăvanălƠmăvi c trong đi u
ki n ch u l c hai chi u. V c u t o và l părápăvanăcungăc ngăkhóăkh năvƠăph c t păh nă
c a van ph ng.[3]


4

Hình 1. 1 C u t o c a van hình cung.

Hình 1. 2 C a van hình cung trên tràn x l


5

Tr biên phơnăđ p thành nhi uăkhoangăđ ti n b trí c a van và c u công tác,
c u giao thông... Thân tr biên dùngăđ đ l c c a c a van, c u giao thông, tháp van,
giàn van và truy n các ngo i l c xu ng b c c.ăHìnhădángăvƠăkíchăth

c tr ph i tho

mãn các yêu c u v thu l c, năđ nh,ăđ b n và các yêu c u v b trí thi t b (khe van,
thi t b đóngăm c a van) và các k t c uăkhácătrênănóă(xƠăm ăc u, tháp van, giàn van).
Chi u cao tr biên đ

c quy tă đ nh b i hình th c c aă vană vƠă máyă đóngă m .

Ngoài ra chi u cao tr biên còn ph thu c vào cao trình c u công tác. Chi u dài tr
biên c năđ m b oăđ b trí c u công tác, c uăgiaoăthông,ămáyăđóngăm ... Hình d ng tr
biên nên thi t k saoăchoăn

c ch yăquaăđ pătrƠnăđ

c thu n dòng.

Các tr biên giápă đ t có th còn có tác d ngă lƠă đ
quanh b , liên k t v i k t c u n i ti p b (t

ng vi n ch ng th m vòng

ng cánh).[3]

Hình 1. 3 Các hình th c tr biên
Hình 1.3 là các hình th c tr biên,ăth
biên kéo dài v phíaăth
đ n kh n ngătrƠnăn
n

c C aă

ng dùng nh t là lo i tr biên b và d. Tr

ngăl uăcóăth dùng lo i a (d thi công), lo i e ít nhăh

ng

cănh ngăthiăcôngăph c t p. Hình 1.4 th hi n tràn x l ăh ch a

t ậThanh Hóa s d ng hình th c tr biên lo i e.

L c tác d ng lên tr biên ch y u áp l că n

c tác d ng vào m t van cung

truy n qua càng van vào g iăđ t trên tr . Tùy thu c hình th căvƠăđ l n c a van hình
cung mà l a ch n b ph n g i b n l khác nhau. Hi nănayăđ i v i c a van hình cung
th

ng s d ng g i b n l có m t tr c quay ho c hai tr c quay vuông góc v i nhau và

g iăđ ki u nón c t[2].


6

Hình 1. 4 Tràn x l ăh C aă

t ậ Thanh Hóa

B phân c đ nh c a g i đ b n l có m t tr c quay ho c hai tr căquayăth
đ

c tì lên b ph n tai van c a tr biên. Các tràn x l ăc a các h ch aăn

và các c ng vùng tri u có c a van hình cung th

ng

c th y l i

ng s d ng hình th c này. Hình 1.5

th hi n tràn x l ăh Núi C c ậ Thái Nguyên s d ngătaiăvanăđ c a van hình cung.

Hình 1. 5 Tràn x l ăh Núi C c ậ Thái Nguyên
t ngă ch u l c c a b ph nă taiă van,ă đ i v i các c a van cung l n, tai van
th

ngăđ

su tătr

căđ y v phía h l uăc a tr biên v i m căđíchăs d ng thêm thanh neo ng

căđ t ngăkh n ngăch u l c c a tai van (xem Hình 1.6). Tràn x l ăcông trình

th yăđi nă

iăNinhăc ng s d ng hình th c g iăđ này (Hình 1.7).


7

Hình 1. 6 G iăđ b n l c aăvanăđ t

h l uătr biên tràn x l

Hình 1. 7 Tràn x l ăth yăđi nă

i Ninh

NgoƠiăraăđ i v i c a van cung l n trong các tràn x l ăcácăh ch aăn
đi n

Vi t Nam hi n nay th

ng s d ng g iăđ ki u nón c tăđ

tr c xoay xuyên qua tr biên, xem Hình 1.8.

c th y

c n i v i nhau b ng


8

Hình 1. 8 Tràn x l ăth yăđi n Sông Ba
1.1.2 B trí thép cho tr biên
i v i tr biên ta c n b trí c tăthép:ătheoăph

ngăngang, ph

ngăđ ng và cho

ph n tai van. V i m i v trí l y n i l c tính toán t iăvùngăđóăđ b trí c t thép[4].

Hình 1. 9 Các lo i c tăthépăđi n hình cho tr biên c a van cung


9

1.1.2.1 B trí thép theo ph
C tă thépă theoă ph

ng ngang và ph
ngă ngang vƠă ph

ng th ng đ ng
ngă đ ng trong tr biên n m phía ngoài

cùng c a tr biên ch y u ch u u n do tác d ng c a mô men t i g i và áp l căn

c khi

l c tác d ng lên hai bên tr biên không cân b ng. Ngoài ra ch u l c nén t c u giao
thông và tr ngăl

ng c a van khi m .

Hình 1. 10 S ăđ b tríăthépăđ ng, thép ngang trong tr biên
1.1.2.2 B trí thép tai van
K t c uătaiăvanăđóngăvai trò r t quan tr ng b i tai van ph i ch u g nănh ătoàn b
áp l căn

c truy n qua c aăvan,ăđ ng th i khi c a van v n hành áp l căn

ct im i

th iăđi m khác nhau tác d ng lên tai van l i di n bi n ph c t p.
Hi n nay, có 2 cách b trí c t thép tai van:
- M t là b trí c t thép hình r qu t, c tăthépăđ
ng su t chính trong tr biên.ăTr
cácăn

ngăpháiănƠyăđ

c b trí d a theo s phân b

c s d ng r ng rãi trên th gi i b i

că ôngăỂu.ăDuănh p vào Vi tăNamădoăLiênăXôăđƣătr giúp k thu t

trình l n c aăn

cătaătr

căđơy.ăHình th c b trí thép theo hình r qu tăh

các công

ng t iăđi m

ch m là tâm c a tai tr và phù h p v i hình th c g iăđ b n l .

- Hai là b trí c tăthépăsongăsongătheoăh
su tătr

c ho c không có ng su tătr

TơyăỂu,ăđ c bi t là M .ă

c. Ph

căđi m c aăph

ng ch u l c chính c a tr biên, có ng
ngăphápăb trí này ph bi n

cácăn

c

ngăánăb tríănƠyălƠăcácăthanhăthépăđƣăch u


10

m t ph n ng su tătr

c, do v y khi tr biên làm vi c, ph n ng su tănƠyă đ

c gi i

phóng và bù vào ng su t tr biên ph i ch u do t i tr ng.ă i uănƠyăgiúpăt ngăhi u qu

v kinh t vƠăđ ng th iăgiúpăchoăkíchăth

c c u ki n bê tông không quá l n và n ng

n ,ăt ngătínhăth m m cho công trình. Hình th c b trí thép song song phù h p v i g i
đ ki u nón c t và g iăđ b n l đ t

h l uăk t h p làm thanh neo ng su tătr

Hình 1. 11 B tríăthépăchoătaiăvanătheoă2ăph

ngăán [1]

Hình 1. 12 Hình nh b trí thép tai van thép PA2 [20]

c.


11

1.1.2.3 Ph

ng pháp tính toán c t thép tr biên

(a) Tínhătoánătheoăph

ngăphápăđ năgi n[5]

i v i b n thân k t c u tai van, c tă thépă đ

că tínhă toánă nh ă d m công xôn

ch u u n và ch u c t. Di n tích c t thép ch u kéo hình r qu t vùng ch u kéo c c b c a
tr biên có th tính toán g năđúngănh ăsau:

Fa 
trongăđó:ă

N
0,8R a

(1.1)

N ậ l căđ y 1 phía c a c a van vào tr biên
Ra ậ c

ngăđ ch u kéo c a c t thép

B trí c t thép ch u kéo c c b c a tr biên t i v trí tai van đ
hình 1.13.

b

h
N

Hình 1. 13 B trí c t thép ch u kéo c c b c a tr biên t i v trí tai van

c cho

12

(b) S d ngăph

ngăphápăph n t h u h n

Tr biên là k t c u ch u l că t
ph

ngăphápăph n t h u h n th c hi n b ng các ph n m măth

tr ng thái ng su t bi n d ngătrongăcácătr
và b trí c t thép. D a vào ph
phíaă tr
ph

ngă đ i ph c t p, hi nă nayă th

c g i (th

ng s d ng

ngăm iăđ phân tích

ng h p làm vi c khác nhau t đóătínhătoánă

ngăc a ng su t chính kéo

ng n m n m xiên góc v iă ph

khu v c ch u kéo n m

ngă n m ngang và g n trùng v i

ngăc a h p l c tác d ng vào g i c a van)ăđ b trí c t thép.
Ví d tham kh o cách tính toán và b trí c t thép trong tr biên t k t qu tính

toán ng su t c a tràn x l ăSrepok3[6].

Hình 1. 14 Ph m uăđ ng tr c a ng su t max trong tr


13

B ng 1. 1 K t qu tính và b trí c t thép khu v c g iăđ trên m t m t c a tr tràn x l ă
Srepok3.

Ph

ngăb trí c t thép

Ph ngă
ngang

Ph ngă
đ ng

Fa
(cm2)

Chi u dài t i thi u
B trí thép
b trí

32@100 (498,63cm2),
Thép ch u áp
phía trên tr c n măngangăđiă
l că n c tác
qua tâm quay b trí 30
d ng vào c a  thanh,ă phíaă d i b trí 32
van
theo
thanh,ă trongă đóă 12ă thanhă
ph ngăngang
trênă vƠă d i vòng qua ôm
g iăđ

3mă theoă ph ngă
đ ng phía trên và
3,5măphíaăd i tâm
quay. Kéo dài v
phíaă tr c tâm
quay 6m, v phía
sau tâm quay 3m.

Thép ch u áp
l că n c tác
d ng vào c a 54.22
van

theo
ph ngăđ ng

22@200 (117,84cm )

3mă theoă ph ngă
ngang phía trái và
phía ph i tâm quay

Thép ch u áp
l că
n c
ho c áp l c
đ t tác d ng
vuông góc v i
m t tr

32@200 (249.32cm )

3mă theoă ph ngă
ngang phía trái và
phía ph i tâm quay

2

2

Ghi chú:
+ B trí t i thi u 30 thanh thép ngang vòng qua g i và kéo xiên xu ng phía d
v phía th

i

ng l u m t góc 30o.

+ Ngoài thép ch u l c ghi trong b ng c n thi t b trí thép c u t o ch ng ép d p
bê tông

m t ti p xúc gi a

m t sau và m t trên c a g i.

đ g i và tr . S d ng 2 l p l

i thép 12@100 ôm sát


14

Hình 1. 15 B trí c t thép tai van

tr bên tràn x l Srepok3

1.2 T ng quan v v t li u FRP
1.2.1 Khái ni m v v t li u FRP
Fibre Reinforced Polymerr (FRP) là m t v t li u composite bao g m c t s i
c

ngăđ cao (s i carbon, s i Kenvlar ho c s i th y tinh) k t h p v i ch t k t dính.

Khiănóiăđ n FRP chúng ta ph iăxemăxétăđóălƠăv t li u Composite bao g m c ch t k t
dính và s i làm vi căđ ng th i ch khôngăđ

c xét riêng s i và ch t k t dính.

uăđi m n i b t c a v t li u FRP là có tr ngăl
đ c a v t li u FRP có th cao g p 4 l n c

ng nh ,ăc

ngăđ caoă(c

ng

ngăđ thép). Có th s d ngăt ngăc

ng

s c kháng c a nh ng c u ki n ch u u n, ch u c t; d m, c t, sàn ch u u n,ă nénă đ ng


15

th i t 10%ăđ nă160%.ăT ngăc
t i tr ngăđ ng. Không b

ngăđ d o cho k t c uăd

i tác d ng c a t i tr ng l p,

nămònăvƠăh n ch quá trìnhă nămònăchoăk t c u. Không phá

ho i k t c u hi n h u và d dàng l păđ t. Gi m th i gian ng ng khai thác công trình
trong quá trình thi công l păđ t FRP. Thi công không c n thi t b thi công n ng,ăđ c
bi t. Có th thiăcôngăn iădi n tích nh , h p. Có th áp d ng t i nh ng v tríăcóăđ
cao ho căn

m

c.[12]

1.2.2 Các lo i v t li u FRP
H th ng v t li u FRP ch y u bao g m h th ngădánă
th ng t m ch t o s n. H th ng v t li u FRP có th đ

t (h th ng v i) và h

c phân lo i d a trên cách th c

v n chuy n đ nă đ aă đi m xây d ng và l pă đ t. H th ng v t li uă FRPă nênă đ
ch n d a trên lo i k t c u c nă t ngă c

cl a

ng kh n ngă ch u l c (k t c u thép, k t c u

BTCT...)[13]
1.2.2.1 H th ng FRP dán
H v t li uăFRPădánă
ho c các lo i v iăđ

t
t g m các t m s i khô theo m tăh

ng

c ngâm t m v i m t lo iăkeoăđƣăbƣoăhòaăt iă đ aăđi m thi công.

Ch t k t dính bão hòa, cùng v i l p ch t k t dính lót và v aăt
th ng v t li u FRP v i b m t c a k t c u. H th ngădánă
ch t

ng ho căhaiăh

ngăthíchăđ liên k t h

t bão hòa và đóngăr n t i

ngăt nh ăbêătôngăđúcăt i ch . Có 3 lo i ph bi n c a h th ngădánă

tănh ă

sau:
- T m s i ho c v iăkhôăđ năh

ng. Các s i ch y ch y u theo m tăh

ng trên

m t ph ng.

- T m s iăđaăh
nh tăhaiăh

ng khô mà các s iăđ

căđ nhăh

ng theo ít

ng trên m t m t ph ng.

- Bó s iă khôă đ
khôngăđ

ng ho c v iăđaăh

c cu n ho c thi công b ng máy trên b m t bê tông. Bó s i

c ngâm t m v i keo trong su t quá trình th c hi n cu n.[13]