Luận án tiến sĩ kỹ thuật: Giải pháp giảm ứng suất nhiệt bê tông đầm lăn trong xây dựng thủy lợi thủy điện tại Việt Nam

Nghiên cứu giải pháp giảm ứng suất nhiệt bê tông đầm lăn thủy lợi thủy điện Việt Nam. Đề xuất kỹ thuật hiệu quả, bền vững.

Chuyên ngành

Xây dựng công trình thủy lợi thủy điện

Tác giả

Luan An

Thể loại

Luận án tiến sĩ

Năm xuất bản

Số trang

151

Thời gian đọc

23 phút

Lượt xem

1

Lượt tải

0

Phí lưu trữ

50 Point

Tổng quan nhanh

Chủ đề:
1. Tổng quan kiểm soát nhiệt bê tông đầm lăn thủy điện
Số trang:
151 trang
Trường:
Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam
Chuyên ngành:
Xây dựng công trình thủy lợi thủy điện
Tác giả:
Năm:

Tóm tắt nội dung luận án

I. Tổng quan kiểm soát nhiệt bê tông đầm lăn thủy điện

Bê tông đầm lăn (RCC) là vật liệu chủ đạo trong xây dựng đập thủy lợi và thủy điện hiện đại. Công nghệ này kết hợp ưu điểm của đập đất đá và đập bê tông truyền thống. Tốc độ thi công nhanh giúp rút ngắn tiến độ toàn diện. Chi phí đầu tư giảm đáng kể nhờ tối ưu hóa vật liệu và cơ giới hóa thi công. Tuy nhiên, kết cấu đập là bê tông khối lớn nên việc giải phóng nhiệt diễn ra rất chậm. Quá trình phát nhiệt dẫn đến chênh lệch nhiệt độ lớn giữa bên trong và bề mặt ngoài. Việc kiểm soát nhiệt bê tông khối lớn trở thành yếu tố quyết định chất lượng công trình. Nếu không có giải pháp điều tiết nhiệt hợp lý, kết cấu đập dễ xuất hiện các vết nứt nguy hiểm. Ứng suất kéo sinh ra vượt quá giới hạn kéo của vật liệu sẽ phá hủy tính toàn khối. Nghiên cứu kiểm soát nhiệt độ và giảm ứng suất nhiệt là yêu cầu cấp thiết hàng đầu.

1.1. Khái niệm và đặc tính cơ học của bê tông đầm lăn

Bê tông đầm lăn có độ sụt bằng không và được làm chặt bằng lu rung. Hỗn hợp sử dụng lượng nước thấp và hàm lượng chất kết dính ít hơn bê tông thông thường. Cường độ nén và cường độ kéo của vật liệu phát triển liên tục theo thời gian. Mô đun đàn hồi, biến dạng từ biến và độ co ngót là các chỉ tiêu cơ học cơ bản. Trong kết cấu khối lớn, từ biến đóng vai trò quan trọng giúp giải tỏa một phần ứng suất nhiệt nội sinh. Khả năng kéo dãn giới hạn của vật liệu quyết định mức độ an toàn chống nứt. Việc tính toán chính xác các thông số cơ học theo tuổi bê tông giúp dự báo trạng thái ứng suất chuẩn xác.

1.2. Thách thức kiểm soát nhiệt bê tông khối lớn tại Việt Nam

Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa với nền nhiệt độ cao và biến thiên lớn. Điều kiện thời tiết khắc nghiệt làm tăng nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp bê tông. Nhiệt độ môi trường cao thúc đẩy nhanh quá trình sinh nhiệt và tăng gradient nhiệt trong thân đập. Nhiều công trình thủy điện trọng điểm quy mô lớn đã ứng dụng công nghệ này thành công. Điển hình là đập thủy điện Sơn La, Bản Vẽ, Định Bình và Sông Tranh 2. Quá trình thi công các công trình này đòi hỏi quy trình giám sát nhiệt độ nghiêm ngặt. Việc khống chế nứt do nhiệt bê tông đập cần sự phối hợp đồng bộ giữa thiết kế cấp phối và công nghệ thi công.

II. Cơ chế sinh nhiệt và nứt nhiệt bê tông đầm lăn RCC

Sự tích tụ nhiệt trong khối bê tông bắt nguồn từ phản ứng hóa học giữa xi măng và nước. Quá trình trao đổi nhiệt với môi trường diễn ra qua dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ bề mặt. Do bê tông dẫn nhiệt kém, lượng nhiệt sinh ra tích tụ tạo nên nhiệt độ đỉnh rất cao tại lõi đập. Mặt ngoài đập tiếp xúc không khí nên nguội nhanh hơn nhiều. Gradient nhiệt độ xuất hiện giữa lõi và biên gây ra biến dạng không đồng đều. Vùng trung tâm giãn nở sinh ứng suất nén, trong khi bề mặt ngoài chịu ứng suất kéo. Sự kết hợp giữa điều kiện biên và tốc độ tản nhiệt quyết định độ lớn của ứng suất nhiệt sinh ra trong thân đập.

2.1. Nguồn nhiệt thủy hóa xi măng và quá trình truyền nhiệt

Nhiệt thủy hóa xi măng là nguồn phát sinh nhiệt chủ yếu trong toàn bộ khối đổ. Lượng nhiệt tỏa ra phụ thuộc vào loại xi măng, thành phần khoáng và hàm lượng sử dụng. Trong giai đoạn đầu, tốc độ tỏa nhiệt diễn ra rất nhanh và đạt đỉnh sau vài ngày thi công. Quá trình truyền nhiệt trong khối bê tông tuân theo định luật Fourier về dẫn nhiệt phi ổn định. Sự trao đổi nhiệt đối lưu tại bề mặt phụ thuộc vào tốc độ gió và chênh lệch nhiệt độ không khí. Bức xạ mặt trời cung cấp thêm năng lượng nhiệt làm tăng nhiệt độ lớp mặt vào ban ngày. Khống chế nguồn nhiệt thủy hóa là bước đầu tiên để giảm ứng suất nhiệt phát sinh.

2.2. Cơ chế gây nứt do nhiệt bê tông đập thủy điện

Nguy cơ nứt do nhiệt bê tông đập xuất hiện khi ứng suất kéo nhiệt vượt quá cường độ kéo cho phép. Nứt bề mặt thường xảy ra sớm do chênh lệch nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài khối đập. Ngược lại, nứt xuyên thân đập xuất hiện muộn hơn trong giai đoạn hạ nhiệt dài hạn. Nền đá cứng ngăn cản sự co ngót thể tích của khối bê tông khi nguội đi. Lực cản ngoài từ nền móng tạo ra ứng suất kéo lớn tại vùng đáy đập. Chênh lệch nhiệt độ giữa các lớp đổ liên tiếp cũng gây tập trung ứng suất tại mặt tiếp giáp. Khống chế vết nứt nhiệt bảo đảm tính chống thấm và độ bền vững lâu dài của công trình thủy điện.

III. Mô phỏng ứng suất nhiệt bê tông đầm lăn bằng ANSYS

Phương pháp phần tử hữu hạn là công cụ hiệu quả nhất để phân tích trường nhiệt độ và ứng suất nhiệt. Việc mô phỏng số phản ánh sát thực tế quá trình thi công đắp lớp tuần tự theo thời gian. Ngôn ngữ lập trình tham số APDL trong phần mềm ANSYS cho phép tự động hóa quy trình tính toán phức tạp. Mô hình hóa chính xác các giai đoạn đắp lớp, sinh nhiệt thủy hóa và thay đổi điều kiện biên khí hậu. Kết quả mô phỏng giúp xác định chính xác vị trí và thời điểm xuất hiện ứng suất kéo nguy hiểm. Từ đó, các kỹ sư chủ động đề xuất biện pháp khống chế nhiệt độ thích hợp.

3.1. Phương pháp phần tử hữu hạn và phần mềm ANSYS APDL

Thuật toán phần tử hữu hạn giải hệ phương trình vi phân truyền nhiệt phi tuyến theo từng bước thời gian. Kỹ thuật kích hoạt phần tử (Element Birth and Death) mô phỏng chính xác tiến độ nâng cao đập theo từng lớp đổ. Ngôn ngữ ANSYS APDL hỗ trợ gán nguồn nhiệt thể tích biến đổi theo hàm nhiệt thủy hóa của chất kết dính. Các điều kiện biên như nhiệt độ môi trường, bức xạ nhiệt và gió được cập nhật linh hoạt. Trường nhiệt độ tính toán được chuyển trực tiếp làm tải trọng đầu vào cho bài toán phân tích ứng suất kết cấu. Mô hình xét đến sự phát triển của mô đun đàn hồi và từ biến bê tông theo tuổi vật liệu.

3.2. Kiểm nghiệm mô hình nhiệt tại công trình đập Sơn La

Công trình thủy điện Sơn La là đối tượng thực nghiệm quan trọng để kiểm chứng độ tin cậy của mô hình số. Mặt cắt đập lớn nhất được thiết lập mô hình 2D và 3D với đầy đủ thông số địa chất và khí hậu thực tế. Dữ liệu quan trắc từ hệ thống nhiệt kế điện trở chôn sẵn trong thân đập cung cấp cơ sở đối chiếu chuẩn xác. Kết quả phân tích bằng ANSYS cho thấy sự trùng khớp cao với số liệu đo đạc thực tế tại hiện trường. Sai số nhiệt độ đỉnh và diễn biến hạ nhiệt nằm trong giới hạn cho phép của tiêu chuẩn kỹ thuật. Kết quả này khẳng định tính đúng đắn của phương pháp mô phỏng số trong thiết kế đập.

IV. Giải pháp vật liệu giảm nhiệt bê tông đầm lăn ở đập

Lựa chọn vật liệu phù hợp là giải pháp căn bản nhất để giảm lượng nhiệt sinh ra từ gốc. Giảm hàm lượng xi măng trên một mét khối bê tông giúp hạ thấp trực tiếp tổng nhiệt thủy hóa. Việc áp dụng xi măng tỏa nhiệt thấp và phụ gia khoáng thay thế xi măng mang lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật vượt trội. Hỗn hợp bê tông đạt yêu cầu cần đảm bảo cường độ thiết kế ở tuổi dài ngày (thường 90 hoặc 180 ngày). Giải pháp cấp phối tối ưu không chỉ làm giảm nhiệt độ đỉnh mà còn làm chậm tốc độ phát nhiệt. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho khối đập tản nhiệt tự nhiên ra môi trường xung quanh.

4.1. Ứng dụng xi măng tỏa nhiệt thấp và tro bay trong bê tông đầm lăn

Tro bay trong bê tông đầm lăn là thành phần thay thế xi măng phổ biến và hiệu quả nhất hiện nay. Tỷ lệ thay thế tro bay có thể đạt từ 30% đến 60% tổng lượng chất kết dính. Xi măng tỏa nhiệt thấp kết hợp tro bay làm giảm đáng kể nhiệt lượng tỏa ra trong giai đoạn đầu. Phản ứng pozzolanic diễn ra chậm giúp kéo dài thời gian phát triển nhiệt độ đỉnh trong thân đập. Nhiệt độ cực đại trong khối bê tông giảm từ 5 đến 10 độ C so với cấp phối thông thường. Ngoài ra, tro bay dạng hạt cầu mịn làm tăng độ dẻo và tính công tác của hỗn hợp đầm lăn.

4.2. Sử dụng phụ gia khoáng pozzolan tối ưu hóa cấp phối

Phụ gia khoáng pozzolan tự nhiên và nhân tạo là nguồn tài nguyên phong phú tại nhiều vùng ở Việt Nam. Việc khai thác nguồn puzolan địa phương giúp giảm giá thành vật liệu và tối ưu hóa tính năng kỹ thuật của bê tông. Phụ gia khoáng tham gia phản ứng với Ca(OH)2 tự do, tạo thành khoáng C-S-H bền vững và đặc chắc. Cấu trúc vi mô của bê tông được cải thiện rõ rệt, tăng khả năng chống thấm và độ bền hóa học. Cấp phối tối ưu hóa giúp giảm độ co ngót khô và tăng khả năng kéo dãn giới hạn của vật liệu. Nhờ đó, nguy cơ hình thành các vết nứt tế vi trong thân đập giảm thiểu đáng kể.

V. Biện pháp thi công giảm ứng suất nhiệt bê tông đập

Biện pháp công nghệ thi công giữ vai trò quyết định trong việc khống chế nhiệt độ thi công thực tế. Quy trình kiểm soát nhiệt bao gồm kiểm soát trước khi trộn, trong khi đổ và bảo dưỡng sau khi đầm nén. Hạ thấp nhiệt độ hỗn hợp bê tông khi ra khỏi trạm trộn giúp duy trì nhiệt độ đỉnh ở mức an toàn. Quản lý chặt chẽ tiến độ rải lớp, chiều dày lớp đổ và thời gian ngắt quãng giữa các lớp đắp. Khi thi công trong mùa nắng nóng, cần áp dụng các biện pháp che chắn và phun sương bảo vệ bề mặt. Kiểm soát tốt chuỗi công nghệ giúp loại bỏ hoàn toàn nguy cơ nứt nhiệt trong thân đập.

5.1. Công nghệ làm lạnh cốt liệu và nước đá trộn bê tông

Làm lạnh cốt liệu là phương pháp hiệu quả nhất để hạ nhiệt độ vật liệu đầu vào trước khi trộn. Cốt liệu thô chiếm tỷ trọng khối lượng lớn nhất nên ảnh hưởng trực tiếp đến nhiệt độ của hỗn hợp. Kỹ thuật tưới nước lạnh hoặc thổi khí lạnh vào silo dự trữ giúp giảm nhiệt độ đá dăm nhanh chóng. Sử dụng nước đá trộn bê tông ở dạng đá vảy hấp thu lượng nhiệt lớn nhờ ẩn nhiệt nóng chảy. Tỷ lệ thay thế nước thường bằng đá vảy có thể lên tới 80% hoặc 100% lượng nước trộn. Nhiệt độ bê tông khi đổ vào khối đập có thể khống chế dưới mức 20 độ C ngay trong mùa hè.

5.2. Biện pháp làm mát cưỡng bức đập bê tông và dưỡng hộ

Làm mát cưỡng bức đập bê tông bằng hệ thống ống nước lạnh chôn sẵn là giải pháp chủ động xử lý nhiệt. Nước lạnh tuần hoàn liên tục qua mạng lưới đường ống giúp hút bớt nhiệt lượng từ trung tâm khối đổ. Phương pháp này đặc biệt hữu ích tại các khối đập chịu ngàm đáy lớn hoặc thi công liên tục với tốc độ cao. Dưỡng hộ bề mặt bằng bảo ôn cách nhiệt và phun sương ẩm giúp giảm gradient nhiệt độ trong và ngoài. Lớp vật liệu phủ cách nhiệt ngăn chặn hiện tượng sốc nhiệt bề mặt khi thời tiết chuyển lạnh đột ngột. Sự kết hợp các biện pháp giúp công trình đạt độ an toàn tuyệt đối về nhiệt.

Mục lục chi tiết luận án

LỜI CAM ĐOAN
LỜI CÁM ƠN
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
DANH MỤC BẢNG BIỂU
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài luận án
2. Mục đích nghiên cứu
3. Đối tượng nghiên cứu
4. Phạm vi nghiên cứu
5. Phương pháp nghiên cứu
5.1. Phương pháp lý thuyết
5.2. Phương pháp mô hình toán
6. Nội dung nghiên cứu
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài luận án
7.1. Ý nghĩa khoa học
7.2. Ý nghĩa thực tiễn
8. Cấu trúc của luận án
1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG ĐẦM LĂN VÀ NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU
1.1. Bê tông đầm lăn
1.2. Tính năng cơ học của BTĐL
1.2.1. Cường độ kháng nén của BTĐL
1.2.2. Cường độ kháng kéo của BTĐL
1.2.3. Mô đun đàn hồi của BTĐL
1.2.4. Biến dạng của BTĐL
1.2.4.1. Từ biến của BTĐL
1.2.4.2. Co ngót của BTĐL
1.2.5. Giá trị kéo dãn giới hạn của BTĐL
1.3. Tính năng cơ học của BTĐL theo thời gian
1.4. Tình hình xây dựng đập BTĐL trên thế giới và tại Việt Nam
1.4.1. Tình hình xây dựng đập BTĐL trên thế giới
1.4.2. Tình hình xây dựng đập BTĐL tại Việt Nam
1.5. Tình hình nghiên cứu nhiệt và ứng suất nhiệt đập BTĐL
1.5.1. Tình hình nghiên cứu nhiệt và ứng suất nhiệt BTĐL trên thế giới
1.5.2. Tình hình nghiên cứu nhiệt và ứng suất nhiệt BTĐL tại Việt Nam
1.6. Vấn đề nứt do nhiệt đối với đập BTĐL
1.7. Vấn đề cần nghiên cứu đặt ra đối với luận án
1.8. Kết luận chương 1
2. CHƯƠNG 2: NHIỆT VÀ KHỐNG CHẾ ỨNG SUẤT NHIỆT TRONG ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN
2.1. Nguồn phát sinh nhiệt trong BTĐL
2.2. Vấn đề trao đổi nhiệt đối với BTĐL
2.2.1. Trao đổi nhiệt bằng dẫn nhiệt
2.2.2. Trao đổi nhiệt đối lưu
2.2.3. Trao đổi nhiệt bức xạ
2.3. Cơ chế nứt do nhiệt trong bê tông khối lớn
2.3.1. Nứt bề mặt
2.4. Yêu cầu khống chế nhiệt cho đập BTĐL
2.4.1. Chênh lệch nhiệt độ tại đáy đập
2.4.2. Chênh lệch nhiệt độ lớp trên và dưới
2.4.3. Chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài
2.4.4. Ảnh hưởng của chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài
2.4.5. Thực tế khống chế chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài
2.5. Phương pháp giải bài toán nhiệt
2.5.1. Các phương pháp giải bài toán nhiệt
2.5.1.1. Phương pháp giải tích
2.5.1.2. Phương pháp toán tử
2.5.1.3. Phương pháp gần đúng
2.5.2. Lựa chọn phương pháp giải bài toán nhiệt
2.6. Cơ sở tính toán nhiệt và ứng suất nhiệt theo phương pháp phần tử hữu hạn
2.6.1. Xác định trường nhiệt độ
2.6.2. Xác định trường ứng suất
2.7. Kết luận chương 2
3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN NHIỆT VÀ ỨNG SUẤT NHIỆT TRONG ĐẬP BTĐL THEO PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN VÀ ỨNG DỤNG TRONG PHẦN MỀM ANSYS
3.1. Tính toán nhiệt thủy hóa của vật liệu chất kết dính BTĐL
3.2. Tính nhiệt và ứng suất nhiệt đập BTĐL trong quá trình thi công bằng ngôn ngữ lập trình tham số (APDL) trong ANSYS
3.2.1. Giới thiệu về phần mềm ANSYS
3.2.2. Giải bài toán bằng phần mềm ANSYS
3.2.3. Công năng phân tích nhiệt bằng phần mềm ANSYS
3.3. Cơ sở xây dựng bài toán tính nhiệt và ứng suất nhiệt đập BTTL
3.3.1. Sơ đồ khối tính toán nhiệt và ứng suất nhiệt đập BTTL
3.3.2. Xây dựng bài toán tính nhiệt và ứng suất nhiệt đập BTTL
3.3.3. Mô tả kết cấu đập
3.3.4. Mô hình hóa kết cấu đập BTĐL
3.3.5. Xây dựng bài toán tính nhiệt và ứng suất nhiệt trong đập trọng lực BTĐL
3.4. Kiểm nghiệm tính toán nhiệt cho đập BTĐL Sơn La
3.4.1. Giới thiệu công trình
3.4.2. Các chỉ tiêu cơ lý và nhiệt của bê tông và đá nền
3.4.3. Các điều kiện biên về nhiệt
3.4.4. Tiến độ thi công
3.4.5. Kết quả quan trắc nhiệt trong thân đập BTĐL Sơn La
3.4.5.1. Mặt cắt kiểm tra
3.4.5.2. Mô hình tính toán
3.4.5.3. Kết quả tính toán
3.5. Kết luận Chương 3
4. CHƯƠNG 4: BIỆN PHÁP GIẢM NHIỆT VÀ ỨNG SUẤT NHIỆT ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM
4.1. Cơ sở phân vùng nghiên cứu
4.1.1. Điều kiện tự nhiên
4.1.2. Điều kiện nhiệt độ và độ ẩm môi trường
4.1.3. Điều kiện nguồn cung ứng vật liệu PGK
4.2. Phân vùng nghiên cứu
4.3. Các tham số cơ bản dùng cho nghiên cứu
4.3.1. Các tham số đầu vào cố định
4.3.2. Tham số khống chế nứt
4.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ không khí đến ứng suất nhiệt đập BTĐL
4.4.1. Cơ sở nghiên cứu
4.4.2. Khi nhiệt độ không khí xem là nhiệt độ trung bình năm
4.4.3. Khi nhiệt độ không khí thay đổi theo thời gian (ngày)
4.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm không khí đến ứng suất nhiệt đập BTĐL
4.5.1. Cơ sở nghiên cứu
4.5.2. Kết quả tính toán
4.6. Nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần khoáng của vật liệu XM đến ứng suất nhiệt đập BTĐL
4.6.1. Cơ sở nghiên cứu
4.6.2. Kết quả tính toán
4.7. Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đổ bê tông đến ứng suất nhiệt đập BTĐL
4.7.1. Cơ sở nghiên cứu
4.7.2. Kết quả tính toán
4.8. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng PGK đến ứng suất nhiệt đập BTĐL
4.8.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng PGK đến nhiệt và ứng suất nhiệt thân đập BTĐL
4.8.2. Kiến nghị hàm lượng PGK trên tổng lượng chất kết dính cho từng khu vực
4.9. Đề xuất giải pháp giảm ứng suất nhiệt BTĐL hợp lý cho từng khu vực
4.9.1. Cơ sở đề xuất giải pháp hợp lý
4.9.2. Đề xuất giải pháp giảm ứng suất nhiệt hợp lý cho từng khu vực
4.9.2.1. Đối với khu vực miền núi phía Bắc
4.9.2.2. Đối với khu vực Bắc Trung bộ
4.9.2.3. Đối với khu vực Nam Trung bộ và Tây Nguyên
4.10. Kiểm nghiệm tính toán ứng suất nhiệt đập BTĐL Trung Sơn – Thanh Hóa
4.10.1. Giới thiệu công trình
4.10.2. Giới thiệu công trình
4.10.3. Các chỉ tiêu cơ lý và nhiệt của bê tông và đá nền
4.10.4. Các điều kiện biên về nhiệt
4.10.5. Mặt cắt kiểm tra
4.10.6. Kết quả quan trắc nhiệt
4.10.7. Tính toán nhiệt và ứng suất nhiệt đập
4.10.7.1. Mô hình tính toán
4.10.7.2. Kết quả tính toán
4.10.8. Giải pháp giảm ứng suất nhiệt đập BTĐL Trung Sơn
4.11. Kết luận chương 4
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Những đóng góp mới của Luận án
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC I: BẢNG TỔNG HỢP KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM THÀNH PHẦN KHOÁNG CỦA MỘT SỐ LOẠI XI MĂNG ĐIỂN HÌNH
PHỤ LỤC II: CÁC CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN NHIỆT - ỨNG SUẤT NHIỆT
Xem trước tài liệu
Tải đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Luận án tiến sĩ kỹ thuật nghiên cứu giải pháp giảm ứng suất nhiệt của bê tông đầm lăn trong xây dựng công trình thủy lợi thủy điện tại việt nam

Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung

Tải đầy đủ (151 trang)

Trích đoạn nội dung luận án

Tải xuống để đọc toàn bộ

LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận án Nguyễn Minh Việt i LỜI CÁM ƠN Sau thời gian thực hiện, với sự nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ tận tình của các Thầy và các bạn bè đồng nghiệp, Luận án tiến sĩ: “Nghiên cứu giải pháp giảm ứng suất nhiệt của bê tông đầm lăn trong xây dựng công trình thủy lợi thủy điện tại Việt Nam” đã hoàn thành.

Tác giả xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc đến Ban Giám đốc, Trung tâm đào tạo và Hợp tác quốc tế, Ban TCHC Viện Khoa học thủy lợi Việt Nam đã giúp đỡ tạo điều kiện tốt nhất cho NCS trong thời gian thực hiện Luận án. Xin đặc biệt cám ơn sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của PGS. Hoàng Phó Uyên, GS. Phạm Ngọc Khánh.

Các Thầy đã tạo điều kiện tốt nhất cho NCS trong quá trình học tập và hoàn thành Luận án. Tác giả chân thành cám ơn các đồng nghiệp và bạn bè đã nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình học tập và thực hiện Luận án. Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế, chắc chắn Luận án không tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả kính mong các Thầy Cô chỉ bảo, các đồng nghiệp đóng góp ý kiến để tác giả có thể hoàn thiện, tiếp tục nghiên cứu và phát triển đề tài.

Hà Nội, ngày tháng 06 năm 2017 Tác giả luận án Nguyễn Minh Việt ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ. viii DANH MỤC BẢNG BIỂU. xii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .xiv MỞ ĐẦU. Tính cấp thiết của đề tài luận án.

Mục đích nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu.

Phương pháp lý thuyết. Phương pháp mô hình toán. Nội dung nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài luận án.

Ý nghĩa khoa học. Ý nghĩa thực tiễn. Cấu trúc của luận án. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG ĐẦM LĂN VÀ NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU.

Bê tông đầm lăn. Tính năng cơ học của BTĐL. Cường độ kháng nén của BTĐL. Cường độ kháng kéo của BTĐL.

Mô đun đàn hồi của BTĐL. Biến dạng của BTĐL. Từ biến của BTĐL. Co ngót của BTĐL.

Giá trị kéo dãn giới hạn của BTĐL. Tính năng cơ học của BTĐL theo thời gian. Tình hình xây dựng đập BTĐL trên thế giới và tại Việt Nam. Tình hình xây dựng đập BTĐL trên thế giới.

Tình hình xây dựng đập BTĐL tại Việt Nam. Tình hình nghiên cứu nhiệt và ứng suất nhiệt đập BTĐL. Tình hình nghiên cứu nhiệt và ứng suất nhiệt BTĐL trên thế giới. Tình hình nghiên cứu nhiệt và ứng suất nhiệt BTĐL tại Việt Nam.

Vấn đề nứt do nhiệt đối với đập BTĐL. Vấn đề cần nghiên cứu đặt ra đối với luận án. Kết luận chương 1. NHIỆT VÀ KHỐNG CHẾ ỨNG SUẤT NHIỆT TRONG ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN.

Nguồn phát sinh nhiệt trong BTĐL. Vấn đề trao đổi nhiệt đối với BTĐL. Trao đổi nhiệt bằng dẫn nhiệt. Trao đổi nhiệt đối lưu.

Trao đổi nhiệt bức xạ. Cơ chế nứt do nhiệt trong bê tông khối lớn. Nứt bề mặt. Yêu cầu khống chế nhiệt cho đập BTĐL.

Chênh lệch nhiệt độ tại đáy đập. Chênh lệch nhiệt độ lớp trên và dưới. Chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài. Ảnh hưởng của chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài.

Thực tế khống chế chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài. Phương pháp giải bài toán nhiệt. Các phương pháp giải bài toán nhiệt. Phương pháp giải tích.

Phương pháp toán tử. Phương pháp gần đúng. Lựa chọn phương pháp giải bài toán nhiệt. Cơ sở tính toán nhiệt và ứng suất nhiệt theo phương pháp phần tử hữu hạn.

Xác định trường nhiệt độ. Xác định trường ứng suất. Kết luận chương 2. TÍNH TOÁN NHIỆT VÀ ỨNG SUẤT NHIỆT TRONG ĐẬP BTĐL THEO PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN VÀ ỨNG DỤNG TRONG PHẦN MỀM ANSYS.

Tính toán nhiệt thủy hóa của vật liệu chất kết dính BTĐL. Tính nhiệt và ứng suất nhiệt đập BTĐL trong quá trình thi công bằng ngôn ngữ lập trình tham số (APDL) trong ANSYS. Giới thiệu về phần mềm ANSYS. Giải bài toán bằng phần mềm ANSYS.

Công năng phân tích nhiệt bằng phần mềm ANSYS. Cơ sở xây dựng bài toán tính nhiệt và ứng suất nhiệt đập BTĐL. Sơ đồ khối tính nhiệt và ứng suất nhiệt đập BTTL. Xây dựng bài toán tính nhiệt và ứng suất nhiệt đập BTTL.

Mô tả kết cấu đập. Mô hình hóa kết cấu đập BTĐL. Xây dựng bài toán tính nhiệt và ứng suất nhiệt trong đập trọng lực BTĐL. Kiểm nghiệm tính toán nhiệt cho đập BTĐL Sơn La.

Giới thiệu công trình. Các chỉ tiêu cơ lý và nhiệt của bê tông và đá nền. Các điều kiện biên về nhiệt. Tiến độ thi công.

Kết quả quan trắc nhiệt trong thân đập BTĐL Sơn La. Mặt cắt kiểm tra. Mô hình tính toán. Kết quả tính toán.

Kết luận Chương 3. BIỆN PHÁP GIẢM NHIỆT VÀ ỨNG SUẤT NHIỆT ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM. Cơ sở phân vùng nghiên cứu. Điều kiện tự nhiên.

Điều kiện nhiệt độ và độ ẩm môi trường. Điều kiện nguồn cung ứng vật liệu PGK. Phân vùng nghiên cứu. Các tham số cơ bản dùng cho nghiên cứu.

Các tham số đầu vào cố định. Tham số khống chế nứt. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ không khí đến ứng suất nhiệt đập BTĐL. Cơ sở nghiên cứu.

Khi nhiệt độ không khí xem là nhiệt độ trung bình năm. Khi nhiệt độ không khí thay đổi theo thời gian (ngày). Nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm không khí đến ứng suất nhiệt đập BTĐL. Cơ sở nghiên cứu.

Kết quả tính toán. Nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần khoáng của vật liệu XM đến ứng suất nhiệt đập BTĐL. Cơ sở nghiên cứu. Kết quả tính toán.

Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đổ bê tông đến ứng suất nhiệt đập BTĐL. Cơ sở nghiên cứu. Kết quả tính toán. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng PGK đến ứng suất nhiệt đập BTĐL.

Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng PGK đến nhiệt và ứng suất nhiệt thân đập BTĐL. Kiến nghị hàm lượng PGK trên tổng lượng chất kết dính cho từng khu vực. Đề xuất giải pháp giảm ứng suất nhiệt BTĐL hợp lý cho từng khu vực. Cơ sở đề xuất giải pháp hợp lý.

Đề xuất giải pháp giảm ứng suất nhiệt hợp lý cho từng khu vực. Đối với khu vực miền núi phía Bắc. Đối với khu vực Bắc Trung bộ. Đối với khu vực Nam Trung bộ và Tây Nguyên.

Kiểm nghiệm tính toán ứng suất nhiệt đập BTĐL Trung Sơn – Thanh Hóa. Giới thiệu công trình. Giới thiệu công trình. Các chỉ tiêu cơ lý và nhiệt của bê tông và đá nền.

Các điều kiện biên về nhiệt. Mặt cắt kiểm tra. Kết quả quan trắc nhiệt. Tính toán nhiệt và ứng suất nhiệt đập.

Mô hình tính toán. Kết quả tính toán. Giải pháp giảm ứng suất nhiệt đập BTĐL Trung Sơn. Kết luận chương 4 .108 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.

Những đóng góp mới của Luận án .112 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ. 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 114 PHỤ LỤC I: BẢNG TỔNG HỢP KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM THÀNH PHẦN KHOÁNG CỦA MỘT SỐ LOẠI XI MĂNG ĐIỂN HÌNH. 119 PHỤ LỤC II: CÁC CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN NHIỆT - ỨNG SUẤT NHIỆT.

121 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1. Đập BTĐL được xây dựng trên thế giới tính đến năm 2009 [50]. Ứng suất nhiệt tại bề mặt khối bê tông. Biến dạng do nhiệt độ & ứng suất do nền kiềm chế của khối bê tông.

Chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài khối đập. Các phương pháp chính để giải bài toán nhiệt. Phần tử phẳng sử dụng trong tính toán nhiệt. Phần tử và chuyển vị nút của phần tử tứ giác và tam giác.

Hệ số ảnh hưởng của hàm lượng C3A + C3S đến nhiệt thủy hóa của XM. Phần tử sử dụng cho phân tích nhiệt - ứng suất (PLANE55 – PLANE182). Điều kiện biên nhiệt. Sơ đồ khối tính toán nhiệt và ứng suất nhiệt đập BTĐL.

Mặt cắt ngang đập trọng lực BTĐL. Sự phát triển cường độ kháng nén, kéo theo thời gian của BTĐL Sơn La. Sự phát triển mô đun đàn hồi theo thời gian của BTĐL Sơn La. Tiến độ thi công đập.

Nhiệt độ quan trắc tại cao trình +114,0 m. Mặt cắt tính toán. Mô hình hình học đập và nền. Mô hình PTHH đập làm việc đồng thời với nền.

Trường nhiệt độ lớn nhất trong thân đập. Diễn biến nhiệt độ tại cao trình +114,0 m theo thời gian. Trường ứng suất chính lớn nhất trong thân đập. Ứng suất chính lớn nhất tại mặt thượng và hạ lưu đập.

So sánh nhiệt độ tính toán và thực đo tại cao trình +114,0 m. Các đập lớn đã, đang và sẽ xây dựng ở Việt Nam. Diễn biến nhiệt độ khu vực miền núi phía Bắc. Diễn biến nhiệt độ khu vực Bắc Trung bộ.

Diễn biến nhiệt độ khu vực Nam Trung bộ và Tây Nguyên. Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí đến nhiệt độ tại biên khối đổ. Ảnh hưởng của độ ẩm không khí đến tỏa nhiệt đối lưu bê tông - không khí 74 Hình 4. Ảnh hưởng của thành phần khoáng XM đến nhiệt thủy hóa BTĐL.

Biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng khoáng C3A + C3S của XM và nhiệt độ lớn nhất trong thân đập. Biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng khoáng C3A + C3S của XM với ứng suất chính lớn nhất tại mép biên thượng lưu đập tại các cao độ so với đáy đập. Biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng khoáng C3A + C3S của XM với ứng suất chính lớn nhất tại mép biên hạ lưu đập tại các cao độ so với đáy đập .

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Trích dẫn luận án này

Nguyễn Minh Việt (2017). Giảm ứng suất nhiệt bê tông đầm lăn trong xây dựng thủy lợi thủy điện [Luận án tiến sĩ, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam]. LuanAn.net. https://luanan.net/ky-thuat-giao-thong-van-tai/luan-an-tien-si-ky-thuat-nghien-cuu-giai-phap-giam-ung-suat-nhiet-cua-be-tong-dam-lan-trong-xay-dung-cong-trinh-thuy-loi-thuy-dien-tai-viet-nam

Câu hỏi thường gặp

Luận án "Giảm ứng suất nhiệt bê tông đầm lăn trong xây dựng thủy lợi thủy điện" nghiên cứu về vấn đề gì?

Nghiên cứu giải pháp giảm ứng suất nhiệt bê tông đầm lăn thủy lợi thủy điện Việt Nam. Đề xuất kỹ thuật hiệu quả, bền vững.

Luận án "Giảm ứng suất nhiệt bê tông đầm lăn trong xây dựng thủy lợi thủy điện" được bảo vệ tại trường nào?

Luận án này được bảo vệ tại Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam. Năm bảo vệ: 2017.

Luận án "Giảm ứng suất nhiệt bê tông đầm lăn trong xây dựng thủy lợi thủy điện" thuộc chuyên ngành gì?

Luận án "Giảm ứng suất nhiệt bê tông đầm lăn trong xây dựng thủy lợi thủy điện" thuộc chuyên ngành Xây dựng công trình thủy lợi thủy điện. Danh mục: Kỹ Thuật Giao Thông Vận Tải.

Luận án "Giảm ứng suất nhiệt bê tông đầm lăn trong xây dựng thủy lợi thủy điện" có bao nhiêu trang?

Luận án "Giảm ứng suất nhiệt bê tông đầm lăn trong xây dựng thủy lợi thủy điện" có 151 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.

Cách tải luận án "Giảm ứng suất nhiệt bê tông đầm lăn trong xây dựng thủy lợi thủy điện" về máy như thế nào?

Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.

Luận án liên quan

Chia sẻ tài liệu: Facebook Twitter