zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Kiến trúc - Xây dựng

Điều chỉnh trạng thái ứng suất trong thân đập bê tông trọng lực theo phương pháp phần tử hữu hạn

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết đề xuất sử dụng phương pháp phối hợp phương pháp PTHH và phương pháp SBVL (hay còn gọi là phương pháp ứng suất tương đương phần tử hữu hạn) trong phân tích đập bê tông trọng lực để điều chỉnh lại trạng thái ứng suất trong toàn miền, loại bỏ ứng suất tập trung nhưng vẫn phản ánh được ảnh hưởng của các yếu tố được quy định trong TCVN 9137-2012 đối với trạng thái ứng suất – biến dạng trong thân đập.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Điều chỉnh trạng thái ứng suất trong thân đập bê tông trọng lực theo phương pháp phần tử hữu hạn

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN: 978-604-82-1710-5 ĐIỀU CHỈNH TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT TRONG THÂN ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC THEO PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN Hà Thanh Dương, Nguyễn Quang Hùng, Vũ Hoàng Hưng Đại học Thủy lợi, email: congty3t@gmail.com 1. ĐẶT VẤN ĐỀ lại trạng thái ứng suất trong toàn miền, loại bỏ ứng suất tập trung nhưng vẫn phản ánh Hiện nay phương pháp phần tử hữu hạn được ảnh hưởng của các yếu tố được quy (PTHH) đã trở thành phương pháp phổ biến định trong TCVN 9137-2012[[1]] đối với trạng trong phân tích ứng suất – biến dạng kết cấu thái ứng suất – biến dạng trong thân đập. công trình. Trong phân tích đập trọng lực, phương pháp này ưu điểm hơn phương pháp 2. PHƯƠNG PHÁP ỨNG SUẤT TƯƠNG sức bền vật liệu (SBVL) khi tính toán kết cấu ĐƯƠNG PTHH có hình dạng phức tạp, kết cấu trên nền đàn hồi hoặc phân tích phi tuyến tính kết cấu. 2.1. Nguyên lý tính toán Tuy nhiên do hạn chế của việc mô hình hóa Phương pháp ứng suất tương đương phần kết cấu đập và nền nên phương pháp PTHH tử hữu hạn (Finite Element Equivalent Stress thường cho kết quả ứng suất rất lớn (ứng suất Method) đầu tiên được tác giả người Trung tập trung) tại các vị trí có đột biến về hình Quốc đề xuất khi phân tích ứng suất đập học hoặc kết cấu và có liên quan đến hình vòm[2], [3] sau đó nhiều tác giả đã ứng dụng và thức phần tử và kích thước mạng lưới phần cải tiến phương pháp[4]~[6]. Tư tưởng cơ bản tử. Nếu lấy giá trị ứng suất này làm tiêu của phương pháp là coi ứng suất trên một mặt chuẩn khống chế và đánh giá an toàn ứng cắt ngang nào đó được lấy từ kết quả phân suất sẽ không phản ánh đúng sự làm việc tích PTHH tương đương với nội lực tác dụng thực tế của đập. Nhiều tác giả đã đề xuất lấy trên mặt cắt ngang này. Lợi dụng phương ứng suất điểm lân cận, hoặc lấy giá trị bình pháp SBVL tính toán phân bố lại ứng suất quân miền ứng suất kéo chính; sử dụng trên mặt cắt ngang để loại bỏ ứng suất tập PTHH tự thích ứng với mô hình h hoặc p, sử trung khi tính theo phương pháp PTHH. dụng phần tử có khả năng nứt, hoặc cho nền bị biến dạng dẻo để phân phối lại ứng suất, 2.2. Công thức tính toán giảm ứng suất tập trung. Phương pháp đầu Từ kết quả tính toán phân bố ứng suất theo đơn giản nhưng có nhược điểm là phân bố phương đứng y bằng phương pháp PTHH, ứng suất không thỏa mãn phương trình cân tính toán nội lực tương đương trên một mặt bằng; phương pháp sau phức tạp và có lượng cắt ngang bất kỳ với bề rộng bằng 1 đơn vị: tính toán lớn đặc biệt khi phân tích động. Vì L/2 L/2 vậy bài báo đề xuất sử dụng phương pháp Ny =  σ ydx , M z =  xσ ydx (1) phối hợp phương pháp PTHH và phương -L/2 -L/2 pháp SBVL (hay còn gọi là phương pháp ứng trong đó: N – lực dọc mặt cắt; M – mô men suất tương đương phần tử hữu hạn) trong mặt cắt; L – chiều dài mặt cắt; y - ứng suất phân tích đập bê tông trọng lực để điều chỉnh theo phương đứng tại vị trí x. 68
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN: 978-604-82-1710-5 Với giả thiết ứng suất trên cạnh phần tử là trong khi phân bố ƯSTĐ hoàn toàn chịu nén tuyến tính, từ giá trị ứng suất tại các điểm nút và chênh lệch không nhiều so với ứng suất tính toán nội lực theo công thức dưới đây[7], [8]: theo SBVL. Sự chênh lệch này liên quan đến giả thiết cơ bản của SBVL có tính cứng. Các  iy  iy1  n-1 mặt cắt ngang phía trên đáy đập cũng có quy N y =  li (2a) i=1  2  luật này nhưng càng lên cao độ chênh lệch càng giảm dần. n-1  y  y   y  2y  Mz =  i i1 li  x i  i y iy1  x i1  x i   x o  (2b) Bảng 2. So sánh kết quả tính toán ứng suất i=1  2   3 i  i1     Phương Ứng suất (kN/m2) Chênh lệch % trong đó:  ,  - ứng suất theo phương y i y i 1 pháp TL HL với PP SBVL đứng tại điểm nút có vị trí xi và xi+1; li = xi+1 - SBVL -700,3 -1679,7 - xi; xo – vị trí trung tâm mặt cắt ; n - số điểm PTHH 1642,9 -722,8 +334,6(-57,0) nút trên mặt cắt. ƯSTĐ -690,7 -1651,9 -1,4(-1,65) Dựa vào công thức tính toán ứng suất của Giá trị trong () là chênh lệch ứng suất hạ lưu cấu kiện chịu nén lệch tâm thu được ƯSTĐ (+) Ứng suất tăng ; (-) Ứng suất giảm từ kết quả PTHH: N M  xi  xo  i'y =  (3) L I trong đó: i'y - ƯSTĐ PTHH tại vị trí xi; I - mô men quán tính của mặt cắt đối với xo. 2.3. So sánh kết quả tính toán ứng suất đáy đập theo các phương pháp Tiến hành phân tích đập trọng lực cao H=100m, bề rộng đáy 70m, bề rộng đỉnh 10m; Mực nước thượng lưu 95m. Phạm vi Hình 1. So sánh kết quả tính toán ứng suất nền tính toán lấy về mỗi phía bằng 1,5 lần Kích thước mạng lưới phần tử cũng ảnh chiều cao đập. Kích thước phần tử bằng hưởng đến giá trị ƯSTĐ. Khi kích thước 3,5m. Tham số vật liệu cho ở bảng 1. mạng lưới càng nhỏ, ƯSTĐ khá ổn định Bảng 1. Tham số vật liệu đập và nền (Bảng 3) trong khi kết quả tính toán từ PTHH thay đổi rất lớn đặc biệt tại vị trí chân đập. Tham số E (kN/m2) Poisson  (T/m3) Ngoài ra ƯSTĐ được lấy từ kết quả của Đập 2,65×107 0,173 2,450 phương pháp PTHH nên phương pháp ƯSTĐ Nền Eđ(*) 0,250 2,700 có thể giải quyết được một vài hạn chế của (*) Giả thiết En=Eđ phương pháp SBVL như sự khác nhau giữa đặc trưng cơ học vật liệu đập và nền, sự có Để có cơ sở so sánh với phương pháp mặt của hành lang, sự phân bố bê tông trong SBVL, giả thiết nền tuyệt đối cứng (lấy giá từng vùng, tính không đồng nhất của nền, trị  = 1000). Kết quả tính toán ứng suất theo trình tự thi công… phương đứng trên mặt cắt đáy đập theo 3 Ví dụ như để xem xét ảnh hưởng của độ phương pháp cho ở bảng 2 và hình 1. cứng nền đến phân bố ứng suất khi tính toán Từ kết quả ở bảng 2 và hình 1 cho thấy theo phương pháp ƯSTĐ đã tiến hành thay tính toán theo phương pháp PTHH cho giá trị đổi độ cứng nền (thay đổi ). Từ bảng 4 cho ứng suất cục bộ y tại vị trí chân đập thượng thấy phương pháp ƯSTĐ đã phản ánh được lưu khá lớn bằng 1642,9kN/m2 (chịu kéo) ảnh hưởng của độ cứng nền đến phân bố ứng 69
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN: 978-604-82-1710-5 suất trong thân đập. Khi độ cứng nền càng toán ƯSTĐ đã loại bỏ được vùng ứng suất lớn, kết quả tính toán ứng suất sẽ tiệm cận cục bộ tại chân đập. đến kết quả tính toán theo SBVL. Bảng 3. So sánh kết quả tính toán khi kích thước mạng lưới phần tử thay đổi Ứng suất y Mạng Nội lực (kN/m2) lưới N(kN) M(kNm) TL HL 3,5m -81993 -392479 -690 -1652 1,75m -82644 -396971 -694 -1667 0,825m -82971 -398389 -697 -1673 Bảng 4. Ảnh hưởng của độ cứng nền Hệ số độ cứng Ứng suất y (kN/m2) TT nền  TL HL 1 1000 -690,7 -1651,9 a) b) 2 1 -687,8 -1654,9 Hình 2. Kết quả tính toán ứng suất đập 3 0,01 -683,1 -1659,5 4. KẾT LUẬN 3. ĐIỀU CHỈNH TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT ĐẬP TRỌNG LỰC BẰNG ANSYS Kết quả tính toán ƯSTĐ đã loại bỏ được hiện tượng tập trung ứng suất tại vị trí góc Bản thân phần mềm ANSYS không có mô đập trọng lực khi tính toán theo phương pháp đun phân tích ƯSTĐ. Thông thường sau khi PTHH, ứng suất thu được khá ổn định và đã phân tích ứng suất đập trọng lực theo phương cơ bản giải quyết vấn đề ứng suất chân đập pháp PTHH, tiến hành xuất ứng suất tại các thay đổi khi mạng lưới phần tử thay đổi. Kiến mặt cắt ngang, sau đó sử dụng công thức (2) nghị trong phân tích độ bền đập bê tông trọng tính toán ra nội lực mặt cắt và sử dụng công lực cần bổ sung tính toán ƯSTĐ. thức (3) để xác định ƯSTĐ tại các mặt cắt. Việc làm này mất khá nhiều thời gian và khó 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO phân vùng ứng suất cục bộ trên toàn bộ mặt [1] Tiêu chuẩn Việt Nam, Công trình thủy lợi – cắt ngang đập. Bài báo thông qua ngôn ngữ Thiết kế đập bê tông và bê tông cốt thép, TCVN APDL, tiến hành lập trình tính toán để tự 9137-2012. động xuất ƯSTĐ tại các điểm nút trên mặt [2] 朱伯芳 (1988), 国际拱坝学术讨论会 cắt từ đó vẽ đường đẳng trị từ các điểm ứng 综述,水利发电, 1988, 8, 49-52. suất này. Kết quả tính toán cho dưới dạng [3] 博作新 (1989), 有限元法在拱坝设计中的 bảng biểu, phổ màu, hoặc đường đẳng trị trên 应用, 河海大学学报, 1991, 2, 8-15. toàn bộ mặt cắt ngang. [4] 李同春, 温召旺 (2002), 拱坝应力分析中 Ví dụ với mặt cắt đập cho ở mục 2 và tham 的有限元内力法, 水力发电学报, 79(4): 18- số vật liệu cho ở bảng 1 khi En = 8,23×106 24. [5] 李同春，章杭惠 (2004), 改进的拱坝等 kN/m2, tiến hành phân tích ƯSTĐ y trên 效应力分析方法, 河海大学学报, 31(1), mặt cắt ngang đập trọng lực. Kết quả tính 104-107. toán cho ở hình 2 dưới dạng đường đẳng trị [6] 李同春, 陈会芳, 章杭惠, 王仁坤 (2004), trong hai trường hợp tính toán theo phương 网格尺寸对拱坝等效应力分析的影响, pháp PTHH (hình 2a) và phương pháp ƯSTĐ 水利学报, 9, 83-87. (hình 2b). Từ hình 2 cho thấy sau khi tính 70

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2438 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright ©2025 TaiLieu.VN. All rights reserved.