122 sổ tay KTTL * Phần 2 - công trình thủy lợi * Tập 2 Ch"ơng 3 Đập vòm Biên soạn: PGS. TS. Phạm Ngọc Quý 3.1. Phân loại và điều kiện xây dựng I. Đặc điểm của đập vòm Đập vòm là một loại đập, trên mặt bằng có dạng vòm. Trên các mặt cắt nằm ngang, đập là những vòng vòm, chân tựa vào bờ, vì vậy các tải trọng hJớng ngang đJợc truyền tới bờ toàn bộ hay một phần (hình 3-1). Hình 3-1. Sơ đồ đập vòm Đập vòm có những đặc điểm sau: 1. Đập vòm có khối lJợng vật liệu nhỏ và giá thành thấp nếu điều kiện cho phép xây dựng. Đập vòm là kết cấu siêu tĩnh chịu nén, nên chiều dày nhỏ. Chiều dày đáy đập so với đập bê tông trọng lực cùng chiều cao, nhỏ hơn 2 á 4 lần, có trJờng hợp tới 4á8 lần. Ví dụ đập vòm Ladzanuan xây dựng năm 1960 (hình 3-2) cao 67m chiều dày đáy 13m, đập Vaint (ý) xây dựng năm 1960 (hình 3-3) cao 266m; chiều dày ở đỉnh 3,9m, ở đáy 23m, khối lJợng bê tông chỉ bằng 18% so với đập bê tông trọng lực. Đập Tolla (Pháp) xây dựng năm 1961 (hình 3-4), cao 88m; chiều dày đập từ 1,5m đến 2,3m. 2. áp lực thấm tác dụng lên đập vòm nhỏ, do đập mỏng, nhJng Gradien thấm lớn. Vì vậy cần chú ý xử lý điều bất lợi này. 3. Đập vòm phát huy đJợc khả năng làm việc của bê tông. ứng suất nén trong đập vòm khoảng 50 á 70 kG/cm 2 . 2a C A A C B - B A - AC - C A A B B A - Đập bê tông và bê tông cốt thép 123 4. Sự thay đổi nhiệt độ, sự co ngót của bê tông đều làm tăng ứng suất kéo trong thân đập vòm. Vì vậy khi xây dựng đập vòm, ngJời ta thJờng chừa lại các khe thẳng đứng, chờ khi nhiệt độ ngoài trời hạ thấp mới lấp kín khe, tạo thành đập vòm liền khối. 5. Yêu cầu về địa chất khá cao để giữ ổn định. Điều kiện địa hình ảnh hJởng rõ nét đến việc lựa chọn đập vòm. 6. Đập vòm là một trong những loại đập làm việc đảm bảo an toàn. Động đất cũng gây ra tác động nguy hiểm, nhJng đập vòm có khả năng chịu đựng tốt lực động đất. 127 18 1 3 3 63,0 0,0 5 A 13 6 0,0 18 4 12 67 65,8 4,5 63,0 Hình 3 -2. Đập vòm Ladzanuan (Liên Xô cũ) 725,5 9 8 1 2 3 2 8 4 5 5 6 7 A 725,5 722,5 A - A 463,9 463,9 a) b) L=128 7 3 2 8 8 , 0 2,43 2,0 Hình 3-3. Đập vòm Vaint (ý) Hình 3-4. Đập vòm Tolla (Pháp) II. Phân loại đập vòm 1. Theo chiều dày tWơng đối của đập H/e o = - Đập vòm mỏng khi b < 0,2. - Đập vòm trọng lực khi b = 0,2 á 0,35. 124 sổ tay KTTL * Phần 2 - công trình thủy lợi * Tập 2 - Đập trọng lực - vòm khi b = 0,35 á 0,65. trong đó: e 0 - chiều dày chân vòm; H - chiều cao vòm. 2. Theo chiều cao đập H - Đập vòm thấp, khi H < 25(m). - Đập vòm trung bình, khi 25 Ê H < 75 (m). - Đập vòm cao, khi H 75 (m). 3. Theo chế độ làm việc - Đập vòm dâng chắn nJớc. - Đập vòm tràn nJớc. Đập vòm Ladzanuan (hình 3 - 2) có 3 khoang tràn nJớc trên đỉnh và hai lỗ xả đáy. ThJờng lJu lJợng đơn vị tràn qua đập vòm chọn là: q = 5 á 20m 3 /s.m. 4. Theo vật liệu xây dựng - Đập vòm đá xây (với chiều cao thấp) - Đập vòm bê tông - Đập vòm bê tông cốt thép. 5. Theo hình dạng mặt cắt đứng (hình 3-5) 7654321 a O O r R O 8 a) b) A Hình 3-5. Các dạng mặt cắt đập vòm - Đập có mặt thJợng lJu thẳng (hình 3-5, b1) - Đập vòm uốn cong một chiều (hình 3-5, b2; b3) - Đập vòm cong hai chiều (hình 3-5, b4; b5; b6) 6. Theo mặt bằng Đập có bán kính ngoài và góc ở tâm không đổi (hình 3-6): bán kính ngoài ở các mặt cắt ngang khác nhau là nhJ nhau, mặt thJợng lJu đập là mặt trụ tròn thẳng đứng, loại này đơn giản, dễ thi công. Khi mặt cắt ngang sông dạng U, nếu dùng loại này thì bán kính mặt cắt trong và góc ở tâm không thay đổi nhiều giữa các mặt cắt ngang khác nhau. A - §Ëp bª t«ng vµ bª t«ng cèt thÐp 125 Ro 9 0 8 18 2 16,72 17 1 20 2,3 110 12 11 8 0 1 0 0 6 0 4 0 2 0 16 2 a =150° O = 5 0 , 9 4 r 2 = 5 9 , 2 4 r 1 3 4 13 14 2 0 4 0 8 0 6 0 1 0 0 H×nh 3-6. §Ëp vßm cã b¸n kÝnh ngoµi vµ gãc ë t©m kh«ng ®æi 2 a = 1 3 3 ° 3 4 ' 180 6.52 12.55 12.19 10.68 140 160 120 10.88 12.00100 80 6.5340 60 9.00 20 5.00 I-I 0 5.00 I I I I I I II-II H×nh 3-7. §Ëp vßm cã gãc t©m kh«ng ®æi 126 sổ tay KTTL * Phần 2 - công trình thủy lợi * Tập 2 Khi mặt cắt ngang sông càng xuống đáy càng thu hẹp nếu giữ tâm vòm không đổi thì góc trung tâm sẽ khá nhỏ không kinh tế. Trong trJờng hợp này nên dùng loại có tâm và bán kính ngoài không đổi, còn tâm và bán kính trong thay đổi từ trên xuống dJới (hình 3-7). Đập vòm có góc trung tâm không đổi (hình 3-7). Trong trJờng hợp này tâm và bán kính sẽ thay đổi theo cao trình đập. Loại này dùng với địa hình lòng sông có dạng chữ V hoặc hình thang. ở hai bờ có kết hợp với các đoạn đập trọng lực. Đập vòm có góc ở tâm và bán kính thay đổi (hình 3-8). Loại này thích ứng với mọi loại mặt cắt lòng sông, dễ đạt đJợc mặt cắt kinh tế. 5.00 17.61 18.56 18.75 16.54 15.00 10.58 13.02 7.46 5.00 180 160 140 120 100 40 20 80 60 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0 60 100 140 180 4 5 6 7 6 9 Hình 3-8. Đập vòm có góc ở tâm và bán kính thay đổi 7. Theo liên kết với nền bờ - Chân vòm ngàm với nền. - Chân vòm có khớp nối theo đJờng chu vi (hình 3-5, b7). - Đập vòm gồm các dỉa có 3 khớp (hình 3-5, b8). III. Điều kiện xây dựng đập vòm Khi xây dựng đập vòm đòi hỏi có những điều kiện sau: 1. Điều kiện địa hình Điều kiện địa hình ảnh hJởng rất lớn đến hình dạng đập vòm, bố trí công trình và chiều dày đập cũng nhJ khối lJợng vật liệu xây dựng đập. A - Đập bê tông và bê tông cốt thép 127 Điều kiện địa hình của tuyến xây dựng đJợc đặc trJng bằng tỷ số n = H L ; n gọi là hệ số tuyến, L là chiều dài đỉnh đập; H là chiều cao đập. Hệ số tuyến ảnh hJởng quyết định đến tỷ số b = e 0 /H, tức là ảnh hJởng đến chiều dày của đập. Theo kinh nghiệm, nếu n < 2 và lòng khe tam giác có thể chọn vòm có dạng tròn với chiều dày không đổi hoặc dày hơn cục bộ ở chân vòm (khi đó bán kính phải lấy nhỏ nhất và góc ở tim phải là góc cho phép lớn nhất theo điều kiện đảm bảo cho đập tựa đJợc chắc chắn); nếu hệ số tuyến n > 1,5 á 0,2 (tuyến xây dựng hẹp) thì có thể xây dựng đJợc đập vòm; nếu n > 3,5 á 4,0 thì xây dựng đập vòm không kinh tế. Tuy nhiên hiện nay đ có những đập vòm đJợc xây dựng với n=7á11,0. 3 d) g) 6 b) c) a) 5 f) 1 4 2 e) 1 2 3 Hình 3-9. Những điều kiện địa hình khi xây dựng đập vòm Ngoài ra hình dạng mặt cắt tại tuyến xây dựng cũng ảnh hJởng đến điều kiện xây dựng và làm việc của đập. Nếu mặt cắt tuyến xây dựng hình chữ U (hình 3-9a), chiều dài cong của vòm ở đỉnh và ở đáy đập gần bằng nhau, do đó thJờng xây loại đập vòm còn có bán kính vòm không đổi, chiều dày của loại này lớn. Nếu mặt cắt có dạng hình thang (hình 3-9b) hoặc hình tam giác (hình 3-9c) loại đập vòm có bán kính vòm thay đổi, còn góc tâm không thể thay đổi. Mặt cắt tuyến xây dựng thích hợp nhất là chữ V (hình 3-9c), vì tuy áp lực thuỷ tĩnh ở gần đáy lớn, nhJng nhịp vòm lại nhỏ, do đó đập có thể làm mỏng. Nói chung trong xây dựng đập vòm yêu cầu có mặt cắt tuyến sông đối xứng, không có chỗ lồi lõm lớn. Nếu không thoả mn điều kiện trên thì các phần gần hai bờ 1 - 2 và 3 - 4 có thể xây thành khối trọng lực, phần 2 - 3 làm đập vòm (hình 3-9d, e). Còn trJờng hợp (3-9f) xây hai loại đập vòm 1- 2 - 3 - 4 - 5 và 3 - 4 - 6 làm việc độc lập nhau. 128 sổ tay KTTL * Phần 2 - công trình thủy lợi * Tập 2 2. Điều kiện địa chất TrJớc năm 1960, ngJời ta chỉ quan tâm đến ứng suất trong đập vòm. Năm 1959 đập vòm Malpasset (Pháp) cao 66m bị vỡ. Sau nhiều năm khảo sát thực địa, nghiên cứu lý luận và thực tiễn, các nhà khoa học đ chỉ ra: 1.Vùng đá núi vai trái có cấu tạo phân lớp song song với hJớng lực tác dụng từ đập tới (còn vai phải đập tác dụng vuông góc với các lớp đá) vì vậy các lực đẩy của đập tới bờ không đJợc phân đều mà tập trung vào một dải hẹp. 2. Lớp chịu lực nén ép lớn, chặt lại và hệ số thấm bị giảm hàng chục lần, dẫn đến thoát nJớc kém và tăng áp lực thấm. 3. Chân đập có cấu tạo đoạn tầng. Ba lý do trên chính chính là nguyên nhân làm cho vai trái đập bị trJợt và đập bị vỡ sau khi dâng nJớc lên mức cao nhất. Sự cố đập vòm Malpasset đ buộc ngJời ta phải quan tâm đến ổn định của đập và tình hình địa chất ở chân và vai đập vòm. Tuyến xây dựng đập vòm phải có hai bờ đá đủ cJờng độ, chịu đJợc tải trọng truyền tới, đá có hình toàn khối, không bị biến dạng lớn và không bị nJớc xâm thực. Yêu cầu về nền tại đáy đập không chặt chẽ nhJ nền đập bê tông trọng lực, vì tải trọng chủ yếu truyền đến hai bờ, song cũng phải đủ cJờng độ, thoát nJớc và không bị mất ổn định thấm. Trong khảo sát địa chất cần tiến hành khoan, đào thậm chí phải đào đJờng hầm ngang để khảo sát, phán đoán khả năng mất ổn định, phạm vi mất ổn định, mặt trJợt có thể xảy ra. Xác định rõ thế nằm và phân bố của các lớp đá. Xác định các hệ số kháng cắt f, C theo mẫu có kích thJớc tùy thuộc vào số lJợng và độ lớn của các vết nứt trong đá. Đánh giá an toàn ổn định kháng trJợt. Trên cơ sở tài liệu khảo sát địa chất để đánh giá điều kiện địa chất xây dựng đập vòm. Trong thực tế các yêu cầu địa chất khó đạt đJợc hoàn toàn, vì vậy phải có các biện pháp gia cố: - Đào, khoan đJờng hầm ngang xuyên qua vết nứt và đổ bê tông truyền lực. - Khoan phụt vữa bê tông lấp các vết nứt hoặc tạo màng chống thấm. - Đào các hố đáy vết nứt, đổ bê tông tạo nên các chốt nút bê tông nhằm ngăn các mảng đá, đoạn tầng, tạo nên chỉnh thể. - Đào, dọn sạch vết nứt và đổ đầy bê tông thay thế. - Làm tJờng áp vách đá có thép néo dự ứng lực. - Tạo rnh, chân khay cắm vào phần đá tốt v.v Tùy tình hình địa chất cụ thể để chọn và áp dụng một hay nhiều giải pháp nhằm đảm bảo đá hai bờ và ở đáy đập trở thành chỉnh thể đủ cJờng độ và ổn định. 3. Đặc điểm thi công Trong quá trình ngJng kết, nhiệt độ bê tông ban đầu tăng lên, sau đó giảm dần, các khoanh vòm bị co rút lại, trong thân đập sẽ phát sinh ứng suất kéo. Do đó khi thi công không đổ bê tông thành các khoanh vòm theo chiều ngang mà thi công đập vòm A - Đập bê tông và bê tông cốt thép 129 thành nhiều trụ đứng từ đáy lên đỉnh đập. Khi bê tông đ nguội, thể tích đ ổn định, lúc đó mới nối các khe giữa các trụ đứng thành đập vòm liền khối. Trong quá trình thi công các trụ độc lập nhau không có tác dụng vòm, do đó không chịu đJợc tải trọng. Vì vậy nếu đập dâng nJớc là đập vòm thì không thể tranh thủ tích nJớc trong hồ chứa trJớc khi xây dựng đập xong hoàn toàn đJợc. 3.2. Ph-ơng pháp xác định các thông số cơ bản của đập vòm I. Xác định bán kính và góc ở tâm của vòm Theo kinh nghiệm tính toán, góc tâm nằm trong phạm vi 2a 0 = 150 á180 0 thì khối lJợng vật liệu xây dựng đập nhỏ nhất, và thJờng lấy trong khoảng 125 á140 0 . Theo Buxinét ảnh hJởng truyền lực của chân vòm vào bờ nằm trong phạm vi góc 30 0 , do đó không nên giảm góc tâm nhiều quá. Góc tâm ở các vòm tại đáy đập có khi chọn trong khoảng 70 á 90 0 . Nếu căn cứ vào các độ cao khác nhau của thân đập để chọn góc tâm và bán kính vòm thích đáng thì có thể cải thiện đJợc trạng thái ứng suất trong thân đập, giảm đJợc chiều dày của đập, do đó thJờng chia ra: 1. Đập có bán kính ngoài không đổi và góc tâm không đổi có mặt thJợng lJu thẳng đứng, mặt hạ lJu dốc (hình 3-6). Tâm của vòm tròn ở các cao trình khác nhau đều cùng nằm trên một đJờng thẳng. Vì bán kính ngoài không đổi nên bán kính trong của vòm càng xuống gần đáy đập càng giảm dần. 2. Đập có góc tâm không đổi và bán kính vòm không đổi. Loại đập này bảo đảm chọn đJợc góc tâm 2a 0 lớn cho tất cả các khoanh vòm theo chiều đứng của đập (hình 3-7). 3. Đập có góc tâm thay đổi và bán kính thay đổi thJờng đJợc xây dựng ở các tuyến có mặt cắt chữ V và có trạng thái ứng suất tốt tránh đJợc các khuyết điểm của các loại đập trên (hình 3 - 8). 4. Đập vòm cong hai chiều, trên bình diện là vòm cong, mặt khác mặt cắt dọc cũng có dạng cong theo cung tròn hoặc theo dạng Parabôn. II. Xác định cao trình đỉnh đập Với đập vòm không tràn, đỉnh đập xác định đủ cao để không cho nJớc tràn qua đỉnh đập. Cao trình đỉnh đập Z đđ đJợc xác định nhJ xác định cao trình đỉnh đập bê tông lực. Nghĩa là chọn giá trị lớn trong hai gia trị tính theo công thức (3 - 1), (3 - 2) và cao hơn mực nJớc lũ kiểm tra: Z đđ = MNDBT + h s + D h +a (3 - 1) Z đđ = MNLTK + h s + D h' + a' (3 - 2) trong đó: 130 sổ tay KTTL * Phần 2 - công trình thủy lợi * Tập 2 MNDBT - mực nJớc dâng bình thJờng; MNLTK - mực nJớc lũ thiết kế; h s - độ cao dềnh lớn nhất của sóng khi gặp mái đập ứng với tốc độ gió lớn nhất thiết kế; h s - độ cao dềnh lớn nhất của sóng khi gặp mái đập ứng với tốc độ gió lớn nhất trung bình; D h, D h' - độ dềnh mặt nJớc do gió ứng với tốc độ gió lớn nhất thiết kế và tốc độ gió lớn nhất trung bình; a, a' - độ cao an toàn. III. Bề rộng của đập Bề rộng của đập đJợc xác định tùy thuộc vào yêu cầu giao thông, thi công, quản lý, khai thác, sửa chữa, du lịch, chiều cao đập, cấu tạo đỉnh đập. Nếu làm đJờng giao thông thì theo yêu cầu cấp đJờng, còn lại có thể chọn từ 5á10 (m) bằng cách mở rộng đỉnh vòm hợp lý (do chiều dày của đỉnh vòm thJờng nhỏ). IV. Chiều dày thân đập Trong thiết kế sơ bộ chọn chiều dày thân đập e 0 có thể đJợc xác định nhờ quan hệ giữa b = 0 e H với n = L H (hình 3-10). Chọn n, hay từ chiều cao đập (H), chiều dài đỉnh đập (L) tính ra hệ số tuyến n. Tra quan hệ b với n (hình 3-10) trong phạm vi giữa hai đJờng giới hạn ta có b, từ đó e o = b.H. 41 69 61 64 59 18 7 36 32 17 28 20 20 35 16 0 1 0,10 8 1 2 855 2 34 3 49 12 40 30 53 58 20 43 65 59 56 42 47 44 46 31 13 0,30 0,20 0,40 20 15 5 51 2 19 21 10 33 67 24 4 38 9 25 6 50 3 26 14 65 54 6 66 56 48 n= 7 L H III 60 63 11 54 37 I 35 39 60 57 61 e H b = o 29 22 62 II 23 Hình 3-10. Quan hệ b = H e 0 với n = H L I- đJờng cong trong bình; II- đJờng cong giới hạn trên; III- đJờng cong giới hạn dJới. A - Đập bê tông và bê tông cốt thép 131 3.3. tính toán c-ờng độ đập vòm I. Lực tác dụng 1. áp lực thuỷ tĩnh Thành phần nằm ngang của áp lực thuỷ tĩnh tác dụng theo hJớng đJờng kính. Đó là tải trọng chủ yếu phải xét đến khi tính toán đập vòm. Nếu mặt thJợng lJu xiên thì xét đến thành phần thẳng đứng của áp lực thuỷ tĩnh tác dụng lên phần tJờng công xôn. 2. Trọng l"ợng bản thân Đập vòm có tiết diện mỏng, trọng lJợng bản thân nhỏ, nhất là đối với những đập vòm mỏng, sự ổn định của công trình do điều kiện truyền lực vào hai bờ quyết định. Vì vậy khi tính toán không kể đến trọng lJợng bản thân đập. Riêng đối với đập vòm trọng lực vì trọng lJợng bản thân lớn nên phải xét đến khi tính toán. 3. áp lực thấm Đối với đập vòm mỏng và đập vòm thông thJờng chiều rộng đáy đập bé nên áp lực thấm tác dụng lên công trình nhỏ không cần xét đến trong tính toán. 4. Lực do nhiệt độ thay đổi Đập vòm là một kết cấu siêu tĩnh, tiết diện mỏng, do đó khi có sự thay đổi nhiệt độ bên ngoài và co gin của bê tông trong quá trình thi công đều phát sinh ứng suất nhiệt trong thân đập. Vì vậy khi tính toán đập vòm cần phải xét đến lực do nhiệt độ thay đổi gây ra. Các tr-ờng hợp phát sinh ra lực do nhiệt độ thay đổi - Sự thay đổi nhiệt độ khi nối khe và nhiệt độ bình quân từng mùa. Trong thi công khi nhiệt độ bê tông trong các trụ đứng đạt đến trị số ổn định, thì bắt đầu nối các khe giữa các trụ đứng. Sau đó nhiệt độ trong thân đập sẽ biến đổi tùy theo sự thay đổi có tính chất chu kỳ của nJớc phía thJợng lJu và nhiệt độ khí trời phía hạ lJu. ảnh hJởng đó trong từng mùa có tác dụng sâu vào trong thân đập tới 3 á 6(m) gây ra biến dạng co gin của bê tông và vì đập gắn chặt vào hai bờ nên trong thân đập sẽ phát sinh ứng suất nén hoặc kéo. ThJờng nối khe đập khi nhiệt độ của các trụ bê tông thân đập đạt đến nhiệt độ bình quân năm (đôi khi nối khe khi nhiệt độ bê tông các trụ đứng đạt đến nhiệt độ bình quân thấp nhất trong năm). Nếu lấy nhiệt độ khi nối khe làm chuẩn thì khi nhiệt độ bên ngoài tăng, bê tông thân đập sẽ gin nở, đỉnh vòm sẽ chuyển vị về phía thJợng lJu và khi nhiệt độ bên ngoài hạ thấp, sẽ tJơng đJơng với tác dụng của áp lực thuỷ tĩnh về phía hạ lJu; mặt thJợng lJu đập sẽ bị kéo không có lợi cho trạng thái ứng suất trong thân đập. Khi thiết kế sơ bộ, sự tăng và hạ nhiệt độ lớn nhất tại các cao trình của thân đập so với nhiệt độ khi nối khe có thể tính theo công thức kinh nghiệm sau: [...]... ; f2v = f2r, fiv = fir , fnv = fnr Như vậy có một hệ thống n phương trình để xác định ẩn số p1v, p2v, , piv, pvn: v v v v j1 (p 1 ) = y 1 [(p 1 - p 1 )(p 2 - p 2 ), , (p i - p iv ), , (p n - p n )] ỹ v v v v ù j 2 (p 2 ) = y 2 [(p 1 - p 1 )(p 2 - p 2 ), , (p i - p iv ), , (p n - p n )]ù ý ù v v v v v ù j n (p n ) = y n [(p 1 - p 1 )(p 2 - p 2 ), , (p i - p i ), , (p n - p n )]ỵ (3 - 39 )... (3 - 23 ) 2a o sin a o s s (3 - 22 ) ử ữ ứ (3 - 24 ) 139 A - Đập bê tông và bê tông cốt thép e (chiều dày tương đối của vòm) Mô men M và lực dọc N sinh ra tại mặt cắt bất kỳ của vòm tính theo công thức: M = M 0 + M e + Ne y (3 - 25 ) N = N0 + Ne.y (3 - 26 ) v= ứng suất tại mép biên của mặt cắt tính theo công thức: s= N M F W (3 - 27 ) trong đó: F - tiết diện mặt cắt tính toán (F = e); e2 ); 6 Mo, No -. .. vật liệu và mô men quán tính J không đổi nên: s yo = ũ y' ds o s (3 - 17) ũ ds o Từ hình (3 - 17), ta có: y' = r0cosa - r0cosa0= r0(cosa - cosa o ) ds = r0da Nên công thức (3 - 17) tính ra được: ổ sin a o ử yo = r0 ỗ ỗ a - cos a o ữ ữ o ố ứ (3 - 18) 138 sổ tay KTTL * Phần 2 - công trình thủy lợi * Tập 2 Từ phương trình ( 2- 15), trong trường hợp này, ta có: X1 = M e = X 2 = Ne = - D1p (3 - 19) d11 D2p... dày chân vòm lớn thì có thể làm thành nhiều cấp (hình 3 -2 8 ) b) Hình 3 -2 8 Nối tiếp chân vòm với bờ đá a) r r 2 r 1 r 3 a) Chân vòm mỏng; b) Chân vòm dày A - Đập bê tông và bê tông cốt thép 151 Chương 3 Đập vòm 122 3. 1 Phân loại và điều kiện xây dựng 122 I Đặc điểm của đập vòm II Phân loại đập vòm III Điều kiện xây dựng đập vòm 122 1 23 126 3 .2 Ph-ơng pháp xác định các thông số cơ bản của đập vòm I Xác... 5 85 90 0,05 0,1 0,15 0 ,2 0 ,25 0 ,3 0 ,35 = e 0,4 l Hình 3- 1 8 Biểu đồ tính ứng suất pháp s'h tại chân vòm phía hạ lưu do áp lực nước p = 1 gây ra 3 ao 2 1 90 85 80 75 70 0 -1 65 -2 60 -3 55 -4 50 -5 45 0,1 0 ,2 0 ,3 0,4 = e Hình 3- 1 9 Biểu đồ tính ứng suất pháp s't tại chân vòm phía thượng lưu do áp lực nước p=1 gây ra l 141 A - Đập bê tông và bê tông cốt thép Từ biểu đồ hình ( 3- 1 9) ta thấy luôn luôn có... 10) Gọi N là phản lực ở chân vòm, từ tam giác lực (hình 3 - 16) ta suy ra: R = 2Nsina0 (3 - 11) 136 sổ tay KTTL * Phần 2 - công trình thủy lợi * Tập 2 90 a o - 90 a o R P= g h 90 a o - N n 90 -a o t da l N dd r r r a o e R ao ao N l Hình 3- 1 6 Sơ đồ tính toán ứng suất đập vòm theo phương pháp ống tròn thành mỏng Kết hợp công thức (3 - 10) và (3 - 11), ta có: N = prn Như vậy ứng suất trong tiết diện vòm... a ù d 22 = ũ + ds EJ ũ EJ ù o o ỵ Từ các phương trình (3 - 19); (3 - 20 ); (3 - 21 ), suy ra: s s Mo ds ds; d11 = ũ o EJ o EJ D1p = ũ s Me = ũ M o ds o s s =- o Ne = ũ M ds o ũ ds s o s F M o yds + ũ N o cos ads Jũ o o = s F 2 2 ũ y ds + ũ cos ads Jo o s F M o yds + ũ N o cos ads Jũ o o ổ 12k 4 k5 + ỗ 2 3 ố v sin a o sin a o trong đó: 1 2 sin 2 a o k 4 = sin a o + a o + 2 a0 1 sin 2 a o + a o ; 2 = rosinao... a) Mặt tr-ợt tính toán A C 1 R 2 O E 1 2 D B Hình 3- 1 1 Khe nứt và ảnh hưởng ổn định trượt Hình 3- 12 Khả năng mặt trượt chân vòm 1- khả năng mặt trượt; 2- khe nứt Hình 3- 1 3 Khả năng mặt trượt và khe nứt 133 A - Đập bê tông và bê tông cốt thép Mặt trượt tính toán thường là khe nứt, đoạn tầng Vì vậy muốn chọn mặt trượt tính toán hợp lý cần nắm vững tình hình nứt nẻ, đoạn tầng, ví dụ như hình 3- 1 1, tuy... sin a o (3 - 12) (3 - 13) (3 - 14) trong đó: [s]n - ứng suất nén cho phép của bê tông thân đập, thường lấy khoảng 10 á 20 kg/cm2 (càng tính cho các vòm dưới sâu, trị số này lấy càng nhỏ); - chiều dài của một nửa nhịp vòm (tính với mép ngoài) p ổ ử Cũng từ công thức (3 - 14) ta sẽ tính được thể tích của vòm ỗ V = 2a 0 Re ữ và 180 ố ứ 0 xác định được vòm có thể tích nhỏ nhất khi 2a0 = 133 34 ' Trong... khoảng 1 2 (m) Thân đập cũng bố trí hành lang để đi lại kiểm tra và tập trung nước ở nền các thiết bị thoát nước bố trí sau các màng xi măng chống thấm và tập chung nước vào hành lang 3 Khe đập Trong đập vòm thường có hai loại khe: Khe chu vi và khe thi công (hình 3 -2 5 ) 1 ,35 1,04 1 3 2 1 ,3 1.48 1,0 0.9 4 0,6 1.0 3, 0 0.8 4,1 1 1 .3 2 Hình 3 -2 5 Khe trong đập vòm Hình 3 -2 6 Các khe thi công của đập vòm 1- khe . 41 69 61 64 59 18 7 36 32 17 28 20 20 35 16 0 1 0,10 8 1 2 855 2 34 3 49 12 40 30 53 58 20 43 65 59 56 42 47 44 46 31 13 0 ,30 0 ,20 0,40 20 15 5 51 2 19 21 10 33 67 24 4 38 9 25 6 50 3 26 14 65 54. 1 - 2 và 3 - 4 có thể xây thành khối trọng lực, phần 2 - 3 làm đập vòm (hình 3- 9 d, e). Còn trJờng hợp ( 3- 9 f) xây hai loại đập vòm 1- 2 - 3 - 4 - 5 và 3