Một số vấn đề khi sử dụng phương pháp ghép lớp để phân tích ứng suất trong đập bê tông trọng lực theo quá trình xây dựng - ThS. Đỗ Văn Lượng

Đập bê tông trọng lực thường được xây dựng theo từng lớp. Do đó tuổi của các lớp sẽ khác nhau đẫn đến môđun đàn hồi, độ từ biến và nhiệt độ trong các lớp khác nhau cũng khác nhau. Như vậy là trường ứng suất trong thân đập cũng bị ảnh hưởng bởi quá trình xây dựng. Tham khảo nội dung bài viết "Một số vấn đề khi sử dụng phương pháp ghép lớp để phân tích ứng suất trong đập bê tông trọng lực theo quá trình xây dựng" để nắm bắt thông tin chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Một số vấn đề khi sử dụng phương pháp ghép lớp để phân tích ứng suất trong đập bê tông trọng lực theo quá trình xây dựng - ThS. Đỗ Văn LượngMỘT SỐ VẤN ĐỀ KHI SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP GHÉP LỚP ĐỂ PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT TRONG ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC THEO QUÁ TRÌNH XÂY DỰNG Th.S Đỗ Văn Lượng Bộ môn Thi công – Đại học Thủy Lợi TÓM TẮT. Đập bê tông trọng lực thường được xây dựng theo từng lớp. Do đó tuổi của các lớpsẽ khác nhau đẫn đến môđun đàn hồi, độ từ biến và nhiệt độ trong các lớp khác nhau cũngkhác nhau. Như vậy là trường ứng suất trong thân đập cũng bị ảnh hưởng bởi quá trìnhxây dựng. Để phản ánh quá trình xây dựng thì ứng suất trong đập thường được tính toántheo từng lớp. Điều này thì thật là khó khăn, bởi vì trong 1 đập bê tông cao thường cókhoảng 100÷150 lớp. Một phương pháp mới – Phương pháp ghép lớp được giới thiệutrong bài báo này. Đập được chia ra thành vài vùng: ở phần phía trên của đập, ứng suấtđược tính toán theo từng lớp, còn ở phần phía dưới thì một vài lớp được kết hợp thành mộtlớp. Kết quả là số lớp của đập giảm xuống còn khoảng10÷15 lớp, vì vậy việc tính toánđược đơn giản đáng kể mà kết quả tính toán vẫn đảm bảo yêu cầu.1- GIỚI THIỆU CHUNG. Trong quá trình xây dựng đập thì nhiệt độ, trọng lượng bê tông, hình dạng kết cấuđập liên tục thay đổi và có thể có bộ phận đập còn chịu áp lực của nước. Vì vậy quá trìnhxây dựng có ảnh hưởng rất lớn tới sự phân bố ứng suất trong đập bê tông cao. Hiện nay,chúng ta thường dùng phương pháp Phần tử hữu hạn để phân tích trạng thái ứng suất củađập bê tông cao theo quá trình xây dựng. Khi thi công đập theo từng lớp (phân khoảnh kiểu hình trụ) thì tuổi bê tông của cáclớp sẽ khác nhau dẫn đến môđun đàn hồi, độ từ biến của bê tông trong mỗi lớp của đậpcũng khác nhau. Đối với 1 đập bê tông thông thường cao 150m, sẽ có khoảng 100 lớp nếuchiều dày mỗi lớp là 1,5m. Đối với đập bê tông đầm lăn với chiều cao 100m, sẽ có 200 lớpnếu mỗi lớp dày 0,5m. Hơn nữa, số gia thời gian cần thiết để tính toán diễn biến nhiệt độvà ứng suất bằng phương pháp phần tử hữu hạn là từ 1000 ÷ 2000 thời đoạn, để bao trùmtoàn bộ thời kỳ thi công. Vì vậy, sẽ gặp nhiều khó khăn để tính toán nhiệt độ và ứng suấttrong một đập bê tông cao với 100 lớp bằng FEM, đặc biệt đối với bài toán không gian. Phương pháp ghép lớp được trình bày ở đây. Trong phần phía trên của đập (vùngbê tông mới đổ), nhiệt độ và ứng suất được tính toán theo từng lớp. Ở phần phía dưới củađập (vùng bê tông cũ), môđun đàn hồi và độ từ biến của các lớp bê tông khác nhau thì gầnnhư nhau nên vài lớp được kết hợp thành một lớp. Kết quả là số lớp của đập giảm từ 100xuống còn 7 10 lớp, vì vậy việc tính toán bằng FEM đơn giản đi rất nhiều. Nh- vy, tuỉicđa c¸c líp khi ghÐp cÇn ph¶i ®-ỵc xem xÐt qua c¸c bin ®ỉi giíi h¹n cđa m« duyn ®µn hi,® t bin vµ s th¨ng nhiƯt trong bª t«ng.2- KHI CÁC LỚP KẾT HỢP CẦN XÉT ĐẾN SỰ BIẾN ĐỔI CỦA MÔĐUN ĐÀNHỒI (E) VỚI TUỔI CỦA BÊ TÔNG. E( j )  E(i )  1 (1) E(i ) Trong đó : i : Tuổi của lớp bê tông thứ i. j : Tuổi của lớp bê tông thứ j. E() là môđun đàn hồi. Ở đây, 1 được coi là có liên quan đến sự biến đổi của môđun đàn hồi. Nếu các lớp thứ i và thứ j kết hợp thành 1 lớp và giá trị trung bình của môđun đàn hồi được chọn thì sự biến đổi của môđun đàn hồi sẽ không lớn hơn 1/2. Từ (1) ta có : E(τ j )  (1 ε1 )E(τi ) (2) E() có thể được biểu diễn bởi : E() = E0 .f() (3) Trong đó E0 là môđun đàn hồi cuối cùng khi , thay vào công thức (2), ta có : f(j)  (1+1)f(i) (4) Từ nhiều kết quả thực nghiệm người ta đã xác định được f() theo một trong hai công thức (công thức số mũ hoàn chỉnh hoặc công thức hyperbolic), công thức đầu thì phù hợp với bê tông thường còn công thức sau thì phù hợp với bê tông RCC. 2-1. Công thức số mũ: b f   1  exp(aτb )  1  eaτ (5) Trong đó a và b là các hằng số được xác định bằng thực nghiệm. Đối với bê tôngthường: a=0,4; b=0,34. Thay (5) vào (4) nhận được công thức dưới đây : 1  1  a  b b τ j1   In 1 ε1 eaτi  ε1    (6) E() ...