Bài giảng Nhà máy thủy điện: Chương IV

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:35

Thêm vào BST

Báo xấu

230
lượt xem 45
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Nhà máy thủy điện: Chương IV - Tính toán ổn định và độ bền của nhà máy thuỷ điện có nội dung trình bày đặc điểm và yêu cầu tính toán ổn định và độ bền nhà máy thủy điện, tính toán thủy điện chống trượt nhà máy thủy điện, ứng suất dưới bản đáy nhà máy, tính toán độ bền chung nhà máy thủy điện, tính toán độ bền cục bộ nhà máy thủy điện.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Nhà máy thủy điện: Chương IV

CHƯƠNG IV. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ ĐỘ BỀN CỦA NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN
4-1. §Æc ®iÓm vµ yªu c Çu tÝnh to ¸n æ n ®Þnh vµ ®é bÒn nhµ m¸y thuû ®iÖn I. Đặc điểm của nhà máy thuỷ điện . • Đặc điểm cơ bản của nhà máy thuỷ điện là có kết cấu hình khối lớn, hình dạng khá phức tạp với nhiều khoảng trống bên trong. • Mỗi loại nhà máy mang đặc thù riêng về mặt kết cấu riêng. • Các thành phần kết cấu còn phụ thuộc việc nối tiếp với các bộ phận xung quanh trong bố trí tổng thể chung của công trình.
4-1. §Æc ®iÓm vµ yªu c Çu tÝnh to ¸n æ n ®Þnh vµ ®é bÒn nhµ m¸y thuû ®iÖn II. Yêu cầu khi tính toán ổn định và độ bền nhà máy thuỷ điện . • Yêu cầu đối với công trình thuỷ điện là toàn bộ nhà máy nói chung và từng phần nói riêng phải đảm bảo đủ ổn định và đủ độ bền dưới tác động của mọi tổ hợp tải trọng tĩnh và tải trọng động trong các giai đoạn xây dựng, vận hành cũng như khi sửa chữa. • Các sơ đồ tính toán ổn định và độ bền của nhà máy phải phản ánh hợp lí các giai đoạn xây dựng nhà máy và phải xét đến trạng thái ứng suất thay đổi khi nhà máy bị lún.
4-1. §Æc ®iÓm vµ yªu c Çu tÝnh to ¸n æ n ®Þnh vµ ®é bÒn nhµ m¸y thuû ®iÖn III. Các tải trọng tác dụng lên nhà máy. 1. Tải trọng thường xuyên. • Trọng lượng công trình và thiết bị, trọng lượng nước trong ống xả và buồng xoắn. • áp lực thủy tĩnh nước thượng và hạ lưu. • áp lực thấm và áp lực đẩy nổi. • áp lực đất đắp và áp lực bùn cát thượng và hạ lưu ( áp lực chủ động). • Tải trọng gây nên do biến dạng lún và nhiệt độ.
4-1. §Æc ®iÓm vµ yªu c Çu tÝnh to ¸n æ n ®Þnh vµ ®é bÒn nhµ m¸y thuû ®iÖn III. Các tải trọng tác dụng lên nhà máy. 2. Tải trọng tạm thời. • Tải trọng do sóng • Tải trọng gió. • Tải trọng động đất.
4-1. §Æc ®iÓm vµ yªu c Çu tÝnh to ¸n æ n ®Þnh vµ ®é bÒn nhµ m¸y thuû ®iÖn IV. Các bước tính toán ổn định và độ bền nhà máy . • Xác định các tải trọng tác dụng và các phản lực tác dụng lên công trình theo các thời kỳ xây dựng và vận hầnh. • Tính toán ổn định chống trượt. • Tính toán độ bền chung của nhà máy: Tính toán ứng suát trong các bộ phận công trình khi xét đến sự biến dạng chung của toàn bộ công trình cùng với nền. • Tính toán độ bền các chi tiết ( cục bộ): Tính ứng suất cục bộ do tải trọng tác động riêng trên từng bộ phận. Ngày nay có thể dùng phương pháp phần tử hữu hạn để tính toán độ bền chung và độ bền cục bộ các chi tiết ( bài toán không gian)
4-2. TÝnh to ¸n æ n ®Þnh c hè ng tr-ît nhµ m¸y thuû ®iÖn I. Các sơ đồ tính toán. Việc tính toán ổn định nhà máy là dựa vào lí thuyết của cơ học đất - nền móng. Mỗi loại nhà máy mang đặc thù riêng về mặt kết cấu riêng. Nhà máy thủy điện trên nền đất mất ổn định có thể xảy ra thưo 3 sơ đồ: •Trượt phằng theo mặt tiếp xúc với đất nền; •Trượt hỗn hợp cùng với một phần của đất nền; •Trượt sâu cùng với toàn bộ của khối đất nền.
4-2. TÝnh to ¸n æ n ®Þnh c hè ng tr-ît nhµ m¸y thuû ®iÖn I. Các sơ đồ tính toán. Tiêu chuẩn đánh giá sơ đồ mặt trượt phẳng dự theo chỉ số mô hình: σmax Nσ = ≤K Bγ Trong đó: σmax- ứng suất pháp lớn nhất trên đất nền (T/m2) γ - Trọng lượng riêng của đất (T/m3) B - chiều rộng tính toán của nhà máy theo chiều dòng chảy (m), không tính sân phủ. K- trị số không thứ nguyên phụ thuộc vào góc ma sát trong ϕ và lực dính của đất c. Đối với công trình cấp I, II K xác định theo kết qu ả thí nghi ệm mô hình, còn đối với công trình cấp III, IV đất nền là đất có thể l ấy K =3, còn nền cát ch ặt thì K =1.
4-2. TÝnh to ¸n æ n ®Þnh c hè ng tr-ît nhµ m¸y thuû ®iÖn I. Các sơ đồ tính toán. Đối với công trình trên nền đất sét dẻo và dẻo mềm ngoài tiêu chuẩn trên cần thỏa mãn yêu cầu sau: ctt tgψ tt = tgϕ tt + ≥ 0,45 σ tb Trong đó: ϕtt; ctt – các giá trị tính toán của góc ma sát trong và ứng suất kháng cắt của đất; σtb – ứng suất trung bình đáy móng. σ Đối với nhà máy thuỷ điện thông thường chỉ số mô hình Bγ ≤ 3max nên phần lớn chỉ kiểm tra theo sơ đồ trượt phẳng.
4-2. TÝnh to ¸n æ n ®Þnh c hè ng tr-ît nhµ m¸y thuû ®iÖn Sơ đồ trượt phẳng:
4-2. TÝnh to ¸n æ n ®Þnh c hè ng tr-ît nhµ m¸y thuû ®iÖn II. Các trường hợp tính toán ổn định chống trượt 1. Vận hành bình thường: Mực nước thượng lưu là MNDBT, mực nước hạ lưu nhà máy ứng với lưu lượng vận hành một tổ máy. Lực tác dụng thẳng đứng gồm có: Trọng lượng kết cấu bê tông nhà máy ; trọng lượng nước của các bộ phận qua nước (buồng xoắn, ống hút, ống dẫn nước) ; trọng lượng các thiết bị chủ yếu (tua bin, máy phát) ; áp lực thấm đẩy nổi. áp lực nằm ngang gồm có: áp lực nước thượng hạ lưu nhà máy ; áp lực đất chủ động thượng lưu. -
4-2. TÝnh to ¸n æ n ®Þnh c hè ng tr-ît nhµ m¸y thuû ®iÖn II. Các trường hợp tính toán ổn định chống trượt 2. Sửa chữa: Thượng hạ lưu nhà máy có áp lực nước ; thiết bị dỡ đem đi sửa chữa ; phần qua nước bơm cạn ; các tải trọng khác giống trường hợp 1. 3. Xả lũ đặc biệt: Thượng lưu MNLSC , hạ lưu mực nước cao nhất. Trong các trường hợp trên trường hợp thứ hai là bất lợi nhất khi tính toán ổn định chống trượt.
4-2. TÝnh to ¸n æ n ®Þnh c hè ng tr-ît nhµ m¸y thuû ®iÖn III. Phương pháp tính toán Tiêu chuẩn đánh giá ổn định ổn định chống trượt của nhà máy thuỷ điện tính theo điều kiện theo trạng thái giới hạn trượt phẳng: m nc N ≤ R kn Trong đó: N -Tổ hợp lực bất lợi nhất của các lực đẩy trượt. R: khả năng chống trượt của nền; m- hệ số điều kiện làm việc, phụ thuộc loại công trình và tính chất nền, theo quy phạm, m=1 đối với công trình bê tông trên nền đất, đá yếu. nc- hệ số tổ hợp tải trọng. nc=1 với tổ hợp cơ bản; 0,9 – tổ hợp đặc biệt; 0,95- tải trọng trong thời gian xây dựng. kn- hệ số tin cậy phụ thuộc vào cấp công trình( k=1,25- CT cấp I; 1,2- cấp II; 1,15 cấp III, IV,V.
4-2. TÝnh to ¸n æ n ®Þnh c hè ng tr-ît nhµ m¸y thuû ®iÖn IV. Tính toán ổn định chống trượt cho nhà máy thuỷ điện ngang đập Sơ đồ các lực tác dụng lên nhà máy thủy điện lòng sông trong tính toán ổn định chống trượt cho trường hợp sửa chữa
4-2. TÝnh to ¸n æ n ®Þnh c hè ng tr-ît nhµ m¸y thuû ®iÖn R = [ ( P − U )tgϕ + m1 EnH + BnlC ] N = (TB + EaB ) − TH Bn - hình chiếu của chiều rộng tấm đáy trên mặt nằm ngang. l - chiều dài công trình ngang chiều dòng chay, trong tính toán ổn định nhà máy thuỷ điện l thường lấy 1 m dài hoặc chiều dài một đoạn tổ máy. TB ,TH: áp lực nước thượng lưu và hạ lưu nhà máy P=ΣG: trọng lượng ban thân nhà máy, trọng lượng thiết bị và trọng lượng nước. U=ΣU ( u0: áp lực đẩy nổi.; u1: áp lực thấm. EaB , EaH: áp lực chủ động của đất (nếu móng chôn sâu) EnH: áp lực bị động đất phía hạ lưu. 1 m1 = thường lấy bằng 0,7 tg 2 (450 + ϕ / 2)
4-3. ø ng s uÊt d-íi 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. ø ng s uÊt d-íi b¶n ®¸y nhµ m¸y 2 . Phương pháp tính toán: •Việc xác định ứng suất pháp tuyến của nền lên tấm đáy nhà máy có thể xác định theo phương pháp nén lệch tâm. Tuy nhiên phương pháp này chưa tính hết các ảnh hưởng của đặc tinh cơ lý của đất nền và độ cứng của tấm đáy công trình. •Biểu đồ phản lực nền có thể xác định theo 2 giả thiết:  nền là một môi trường biến dạng tuyến tính : Theo mô hình biến dạng tuyến tính đối với nền đồng chất phản lực nền phân bố theo đường cong  hoặc theo phương pháp hệ số nền. Nội dung cơ bản của phương pháp hệ số nền - theo giả thiết Vincle là ứng suát pháp tại các điểm tiếp giáp với đáy móng công trình tỷ lệ thuận với độ lún s tại điểm đó: p= kos ( ko – hệ số nền, s- độ lún công trình )
4-3. ø ng s uÊt d-íi b¶n ®¸y nhµ m¸y a. Phương pháp theo hệ số nền - theo giả thiết Vincle Tiêu chuẩn Gorlunốp - Paxađốp xác định độ cứng tuyệt đối : (1 − µ12 ) π .Eo .b.l 3 10.Eo .l 3 t= . ≈
4-3. ø ng s uÊt d-íi 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. ø ng s uÊt d-íi b¶n ®¸y nhµ m¸y b. Phương pháp theo giả thiết nền là một môi trường biến dạng tuyến tính P ex σ (x) = (1 + 2 2 ) π a2 − x 2 a