Đang tải... (xem toàn văn)
Hiện nay nước ta đang trong thời kỳ phát triển công nghiệp hoá, hiện đại hoá. Ngành Nông nghiệp và PTNT được Đảng và Nhà nước quan tâm nhằm đảm bảo an ninh lương thực cho đất nước. Tỉnh Bắc Ninh gồm hai hệ thống thuỷ nông là Bắc Đuống và Nam Đuống. Các công trình đầu mối của hai hệ thống này đều được đầu tư xây dựng từ những năm 60 của thế kỷ trước hiện nay nhiều công trình đã bị xuống cấp không đáp ứng được yêu cầu cho nên việc hoàn chỉnh, nâng cấp, cải tạo các công trình để đảm bảo việc cung cấp nước tưới cho sản xuất nông nghiệp và tiêu úng trong mùa mưa bão là hết sức cần thiết. Khi thực hiện hoàn chỉnh một Hệ thống thuỷ nông thì việc đầu tư xây dựng xây dựng mới hoặc Cải tạo, nâng cấp, sửa chữa một trạm bơm đã có phải đảm bảo được yêu cầu về độ bền và ổn định của công trình dưới tác dụng của các loại tải trọng và có hiệu quả kinh tế: + Đối với công trình đầu tư xây dựng mới đảm bảo kết cấu bền dưới tác dụng của tải trọng bên ngoài, phù hợp với các loại thiết bị trên thị trường, tổng mức đầu tư nhỏ nhất và thuận lợi cho quá trình khai thác và sử dụng. + Đối với công trình Cải tạo, nâng cấp, sửa chữa cần đánh giá độ bền của công trình, để tận dụng tối đa công trình đã có nhằm mục đích giảm chi phí đầu tư nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật, phù hợp với các loại thiết bị thay thế. Để xác định được công trình có đảm bảo về độ bền, ổn định trong tính toán kết cấu công trình ngoài việc tính toán sức chịu tải do tải trọng tĩnh gây ra thì việc tính toán tải trọng động do các thiết bị trong quá trình làm việc gây ra đối với kết cấu công trình là hết sức cần thiết để đảm bảo trong mọi điều kiện công trình làm việc an toàn. Việc tính toán độ bền và ổn định của công trình khi xét đến tải trọng động sẽ gặp nhiều khó khăn khi sử dụng các phương pháp tính toán truyền thống. Do vậy phương pháp số càng ngày càng được sử dụng rộng rãi với sự hỗ trợ của máy tính.
1 MỞ ĐẦU Hiện nước ta thời kỳ phát triển cơng nghiệp hố, đại hố Ngành Nông nghiệp PTNT Đảng Nhà nước quan tâm nhằm đảm bảo an ninh lương thực cho đất nước Tỉnh Bắc Ninh gồm hai hệ thống thuỷ nông Bắc Đuống Nam Đuống Các cơng trình đầu mối hai hệ thống đầu tư xây dựng từ năm 60 kỷ trước nhiều cơng trình bị xuống cấp khơng đáp ứng yêu cầu việc hoàn chỉnh, nâng cấp, cải tạo cơng trình để đảm bảo việc cung cấp nước tưới cho sản xuất nông nghiệp tiêu úng mùa mưa bão cần thiết Khi thực hoàn chỉnh Hệ thống thuỷ nơng việc đầu tư xây dựng xây dựng Cải tạo, nâng cấp, sửa chữa trạm bơm có phải đảm bảo yêu cầu độ bền ổn định cơng trình tác dụng loại tải trọng có hiệu kinh tế: + Đối với cơng trình đầu tư xây dựng đảm bảo kết cấu bền tác dụng tải trọng bên ngoài, phù hợp với loại thiết bị thị trường, tổng mức đầu tư nhỏ thuận lợi cho trình khai thác sử dụng + Đối với cơng trình Cải tạo, nâng cấp, sửa chữa cần đánh giá độ bền công trình, để tận dụng tối đa cơng trình có nhằm mục đích giảm chi phí đầu tư đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, phù hợp với loại thiết bị thay Để xác định cơng trình có đảm bảo độ bền, ổn định tính tốn kết cấu cơng trình ngồi việc tính toán sức chịu tải tải trọng tĩnh gây việc tính tốn tải trọng động thiết bị trình làm việc gây kết cấu cơng trình cần thiết để đảm bảo điều kiện cơng trình làm việc an tồn Việc tính tốn độ bền ổn định cơng trình xét đến tải trọng động gặp nhiều khó khăn sử dụng phương pháp tính tốn truyền thống Do phương pháp số ngày sử dụng rộng rãi với hỗ trợ máy tính Hiện tính toán kết cấu sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn phương pháp đem lại tin cậy cao cho nhà quản lý, nhà tư vấn Phương pháp cho kết xác cao, với phát triển không ngừng khoa học cơng nghệ đặc biệt phần mềm tính tốn dựa thuật toán phương pháp phần tử hữu hạn Để hiểu vận dụng phương pháp vào việc tính tốn kết cấu cơng trình nói chung tính tốn độ bền ổn định trạm bơm nói riêng nhu cầu cấp thiết người cán khoa học kỹ thuật Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật với đề tài “Tính tốn độ bền ổn định trạm bơm chịu tác dụng tải trọng tĩnh động phương pháp phần tử hữu hạn”, tác giả nghiên cứu cách tổng quát phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng tính tốn độ bền ổn định nhằm góp phần vào việc lựa chọn giải pháp thiết kế, nâng cấp sửa chữa cơng trình đầu mối trạm bơm với mục đích điều kiện cơng trình nằm giới hạn an toàn cho phép bền ổn định Nhân đây, Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Trường Đại học Thuỷ lợi, Khoa Cơng trình, Phịng Đào tạo đại học sau đại học giúp đỡ để tác giả thực đề tài Tác giả xin chân thành cảm ơn Bộ môn Sức bền – Cơ Kết cấu Trường Đại học Thuỷ lợi Đặc biệt Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Phạm Ngọc Khánh tận tình hướng dẫn tác giả trình thực luận văn Thạc sĩ Hồng Tiến Thắng giáo viên Bộ môn Kết cấu công trình Trường Đại học Thuỷ lợi hướng dẫn thực hiện, sử dụng phần mềm tính tốn Sap2000 Xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo, Lãnh đạo Sở nông nghiệp phát triển nông thôn, Ban Quản lý dự án Sở nông nghiệp phát triển nông thôn Bắc Ninh, đồng nghiệp, bạn bè gia đình tạo điều kiện tốt để tác giả hồn thành khố học luận văn tốt nghiệp Tuy nhiên, thời gian nghiên cứu có hạn khả nghiên cứu nên chắn Luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót, Tác giả mong đóng góp thầy, bạn đồng nghiệp Luận văn hoàn thành Trường Đại học Thuỷ lợi tháng 2/2009 Tác giả ĐẶNG CÔNG HƯỞNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRẠM BƠM [3] Bắc Ninh tỉnh thuộc vùng đồng Bắc Bộ, nằm châu thổ sơng Hồng, phía Bắc giáp tỉnh Bắc Giang, phía Nam giáp tỉnh Hưng Yên, phía Đơng giáp tỉnh Hải Dương, phía Tây giáp Hà Nội Diện tích tự nhiên 80.757ha, diện tích đất canh tác 48.759 Toàn tỉnh chia làm huyện, thị xã thành phố với 86% dân số sống nghề sản xuất nông nghiệp Bắc Ninh bao bọc sông lớn sông Đuống, sông Cầu, sông Cà Lồ sông Thái Bình, cơng tác tưới tiêu chủ yếu động lực, sông Đuống nối liền sông Hồng sơng Thái Bình chia tỉnh Bắc Ninh thành khu vực tưới tiêu bắc sơng Đuống nam sông Đuống Khu vực bắc sông Đuống Cơng ty Khai thác cơng trình thuỷ lợi Bắc Đuống quản lý khai thác, có nhiệm vụ tưới cho 31.127 canh tác tiêu cho 50.690 lưu vực thuộc huyện Từ Sơn, Tiên Du, Yên Phong, Quế Võ ,Thị xã Bắc Ninh (48.170 ha) phần diện tích huyện Đơng Anh- Hà Nội (2.520ha) Hệ thống cơng trình tưới tiêu phục vụ sản xuất gồm 58 trạm bơm, đó: 19 trạm bơm tưới; 22 trạm bơm tưới tiêu kết hợp ; 17 trạm bơm tiêu Tổng công suất thiết kế trạm bơm khu vực Bắc Đuống Q tưới= 39,7m3/s Qtiêu= 173 m3/s Khu vực nam sông Đuống Công ty Khai thác cơng trình thuỷ lợi Nam Đuống quản lý khai thác, có nhiệm vụ tưới cho 21.196 canh tác, tiêu cho 30.806 lưu vực thuộc huyện Gia Bình, Lương Tài, Thuận Thành (27.706ha) phần huyện Gia Lâm TP Hà Nội huyện Mỹ văn tỉnh Hưng Yên (3.100 ha) Hệ thống công trình tưới tiêu phục vụ sản xuất có 24 trạm bơm, đó: trạm bơm tưới; trạm bơm tưới tiêu kết hợp; trạm bơm tiêu Tổng công suất thiết kế trạm bơm khu vực Nam Đuống Qtưới= 36,68m3/s Qtiêu= 91,61 m3/s Ngồi hệ thống cơng trình Cơng ty KTCTTL quản lý, tồn Tỉnh có 305 trạm bơm cục HTX quản lý khai thác sử dụng, nhiệm vụ chủ yếu tưới tiêu cho vùng ngồi bãi sơng, vùng trũng, vùng cao hệ thống cơng trình thuỷ nơng chưa đảm nhiệm Hầu hết trạm bơm xây dựng từ năm 60 kỷ 20 với công nghệ thiết kế, thi cơng quản lý cịn lạc hậu khơng đồng từ cơng trình đầu mối đến hệ thống nội đồng; Công tác tu bảo dưỡng khơng thường xun, thuỷ lợi phí thu khơng đủ chi, với thời gian khai thác vận hành lâu ngày, nên đến hầu hết bị xuống cấp Hiệu tưới, tiêu đạt 50 đến 70% lực thiết kế Công tác tưới tiêu chưa tự động hóa, tưới chưa tiết kiệm nước, tiêu tràn lan chưa tiết kiệm điện Từ đó, chi phí cho tưới tiêu phục vụ sản xuất nông nghiệp cao, doanh nghiệp Thủy nông phục vụ sản xuất nông nghiệp hàng năm sinh lỗ, Nhà nước phải cấp bù kinh phí cho hoạt động thường xuyên 1 GIỚI THIỆU CÁC LOẠI TRẠM BƠM [2] Trạm bơm xây dựng gồm loại chính: + Loại thứ 1: Dùng máy bơm trục đứng trạm có lưu lượng thiết kế lớn, cột nước bơm thấp từ 4-5m Loại thích hợp với trạm bơm dùng để bơm tiêu Kết cấu chịu lực nhà máy có dạng bê tơng liền khối + loại thứ 2: Dùng máy máy bơm ly tâm, trục ngang, trục xiên, loại thích hợp với lưu lượng thiết kế nhỏ hơn, yêu cầu cột nước cao Với khuôn khổ Luận văn, tác giả xin giới thiệu nghiên cứu loại trạm bơm trục đứng 1.1.1 Trạm bơm loại 1: Bao gồm trạm bơm trục đứng dùng điện cao KV, dùng động điện đồng công suất 500KW lắp với máy bơm 32.000m 3/h, điều khiển tự động trạm bơm: Cốc Thành, Cổ Đam, Hữu Bị, Vĩnh Trị, Nam Định 1.1.2 Trạm bơm loại 2: Bao gồm trạm bơm trục đứng dùng điện cao 6KV, dùng động điện khơng đồng cơng suất 300 ÷ 320KW lắp với máy bơm 10.000m 3/h, điều khiển bán tự động trạm bơm: Nhâm Tràng, Như Trác, Trịnh Xá, Linh Cảm, Hiền Lương, Kim Đôi, Tân Chi 1.1.3 Trạm bơm loại 3: Bao gồm trạm bơm dùng điện hạ 380V, lắp với bơm trục đứng lưu lượng 4.000 ÷ 8.000m3/h, cơng suất động 75 ÷ 200KW trạm bơm: Đan Hồi, La Khê, Hồng Vân, Ấp Bắc, Nam Hồng, Văn Lâm, Văn Giang, Mai Xá, Kênh Vàng, Vân Đình, Ngoại Độ 1.1.4 Trạm bơm loại 4: Bao gồm trạm bơm dùng điện hạ 380V, lắp với máy bơm có lưu lượng 1.000 ÷ 2.500m3/h, cơng suất động 30 ÷ 60KW 1.2 CÁC BỘ PHẬN CỦA TRẠM BƠM 1.2.1 Nhà trạm bơm: - Nhà trạm dùng đặt máy bơm, động cơ, hệ thống tủ điều khiển, thiết bị nâng hạ phục vụ công tác sửa chữa, vận hành - Bể xả trạm bơm: có dạng gắn liền với nhà trạm tách rời so với nhà trạm 1.2.2 Hệ thống kênh dẫn, kênh xả: - Kênh dẫn dùng để dẫn nước tới buồng hút trạm bơm - Kênh xả dùng để dẫn nước từ bể xả tới lưu vực cần tưới sông tiêu, kênh tiêu 1.2.3 Nhà quản lý: Nhà quản lý để điều hành vận hành trạm bơm 1.2.4 Đường dây cao thế, hạ thế, trạm biến áp: Dùng để cung cấp điện cho nhà trạm bơm, điện tự dùng cho chiếu sáng sinh hoạt cán công nhân viên điều hành, vận hành trạm bơm 1.2.5 Các thiết bị hỗ trợ: Máy vớt rác tự động, thiết bị quan trắc, đo mực nước bể xả, bể hút v.v 1.2.6 Một số hình ảnh trạm trục đứng xây dựng Bắc Ninh số tỉnh lân cận lưu vực đồng Bắc Bộ [2] ♦ Trạm bơm Tân Chi 2: Thuộc huyện Tiên Du, tỉnh Bắc Ninh xây dựng hoàn thành vào năm 1999 từ nguồn vốn tài trợ Nhật Bản Trạm bơm gồm tổ máy bơm hỗn lưu trục đứng ký hiệu 1350VZM Tập đoàn EBARA sản xuất Lưu lượng tổ máy 14.400 m 3/giờ, cột nước bơm 7,3m, tốc độ vịng quay 245v/p, động cơng suất 400kw Đây trạm bơm tiêu lớn tỉnh Bắc Ninh Hình 1.1 Trạm bơm Tân Chi Hình 1.2 Máy bơm lắp đặt trạm bơm Tân Chi ♦ Trạm bơm Đò Leo: thuộc huyện Tứ Kỳ, tỉnh Hải Dương Trạm bơm gồm tổ máy bơm hướng trục trục đứng ký hiệu 900VSM Tập đoàn EBARA sản xuất Lưu lượng tổ máy 8.000 m 3/giờ, cột nước bơm 5m, tốc độ vịng quay 490v/p, động cơng suất 170kw Hình 1.3 Trạm bơm Đị Leo Hình 1.4 Máy bơm lắp đặt trạm bơm Đò Leo ♦ Trạm bơm Đò Leo: thuộc huyện Thạch Thất, Thành phố Hà Nội Trạm bơm gồm tổ máy bơm hướng trục trục đứng ký hiệu 900VSM Tập đoàn EBARA sản xuất Lưu lượng tổ máy 8.400 m 3/giờ, cột nước bơm 5m, tốc độ vòng quay 490v/p, động cơng suất 170kw Hình 1.5 Trạm bơm Phú Thụ Hình 1.6 Máy bơm lắp đặt trạm bơm Phú Thụ ♦ Trạm bơm Hà Thanh: thuộc huyện Hưng Hà, tỉnh Thái Bình Trạm bơm gồm tổ máy bơm hướng trục trục đứng ký hiệu 900VSM Tập đoàn EBARA sản xuất Lưu lượng tổ máy 8.400 m 3/giờ, cột nước bơm 5,31m, tốc độ vòng quay 490v/p, động cơng suất 200kw Hình 1.7 Trạm bơm Hà Thanh Hình 1.8 Máy bơm lắp đặt trạm bơm Hà Thanh 1.3 Một số cố hư hỏng thường gặp: 1.3.1 Đối với cơng trình thuỷ công: 1.3.1.1 Những cố hư hỏng thiết kế: - Trạm bơm đặt xa sông lấy nước gây tốn hàng năm hàng chục triệu đồng để nạo vét kênh dẫn - Chất lượng nước để bơm không đảm bảo nước bị nhiễm mặn, chua phèn, khơng đủ lưu lượng nước để bơm, điển hình trạm bơm vùng triều Hải Phịng, Thái Bình v.v - Cửa lấy nước bị bồi lấp trạm bơm lấy nước ven sông Hồng: - Cửa lấy nước bị treo (mực nước bể hút thấp) - Trạm bơm bị xói lở - Trạm bơn bị treo - Trạm bơm bị ngập - Những nguyên nhân gây ra: + Điều tra khảo sát không kỹ thuỷ văn cơng trình + Tính tốn sai chế độ thuỷ lực sơng ngịi + Thiên nhiên biến đổi bất thường, lạch sông dẫn nước vào thay đổi lớn sau mùa lũ hàng năm 1.3.1.2 Lún nền, gây gãy móng nhà trạm : Nguyên nhân sau gây - Đánh giá sai tình hình địa chất cơng trình - Hầu hết trạm bơm thiết kế không tính lún, xẩy lún tính kiểm tra, tính lún trạm bơm khơng tính lún bể xả gian phân phối điện phận không xử lý nền, xử lý đệm cát trạm bơm có địa chất xấu - Chưa tính đến ảnh hưởng lớp đất đắp sau tường bên bể xả - Thiết kế biện pháp xử lý không đảm bảo chất lượng - Không xử lý biện pháp tương xứng cố kết phần đất tiếp xúc với phận cơng trình làm phát sinh lực nén tác động vào cơng trình 10 - Thiết kế biện pháp tiêu nước hố móng khơng thích hợp - Thi cơng biện pháp tiêu nước hố móng khơng tốt, làm hỏng móng - Thi cơng biện pháp xử lý chưa đảm bảo chất lượng theo đồ án thiết, độ chối chưa đạt độ chối thiết kế 1.3.1.3 Thấm nước mạnh vào tầng máy bơm Nguyên nhân sau gây ra: - Thiết kế kết cấu phần nước không đảm bảo khả chống thấm - Thiết kế khơng có biện pháp chống thấm phía ngồi thành trạm bơm - Thi công phần nước trạm thực biện pháp chống thấm không đảm bảo chất lượng 1.3.2 Đối với máy bơm thiết bị điện: 1.3.2.1 Những hư hỏng thường xảy máy bơm Các máy bơm thường chế tạo từ năm 60 kỷ trước Các máy bơm nhiều lần đại tu sửa chữa, thay chỗ bánh xe công tác, bạc đỡ, trục bơm thiết bị đóng cắt điện Các thiết bị chi tiết máy thay không đồng bộ, sản xuất nước dẫn đến thường xuyên có cố chi tiết hoạt động bánh xe công tác, gối đỡ, trục bơm, cánh hướng gây tượng gầm rú máy độ rơ chi tiết lớn Tại ổ trục, nước bị rò rỉ lớn, khe hở vành mịn bánh xe cơng tác lớn hiệu suất máy bơm giảm nhiều Mặt khác, động điện sử dụng lâu dẫn đến chất cách điện giòn, bở, dễ gãy nên dẫn đến tình trạng hay xảy cố điện hiệu suất động thấp Các động điện thường xuyên bị cháy cuộn dây hệ thống tủ điều khiển bảo vệ khơng an tồn 1.3.2.2 Hư hỏng hệ thống điều khiển, điện: - Thiết bị đóng cắt cơng nghệ cũ lạc hậu khả cắt dịng kém, độ an tồn điện khơng cao, khả bảo vệ cắt có cố - Hiệu suất sử dụng hệ thống thấp 63 3.7.2.1.Tính dao động cưỡng bức: Sau tính dao động riêng ta tiến hành tính dao động cưỡng Kích chuột vào Lock/ Unlock Model để tiếp tục thực toán Bước 10: Định nghĩa hàm số dao động cưỡng Từ menu Define > Functions > Time History chọn User Function bấm Add New Function Khai báo thơng số sau: 64 Sau nhấn OK để đóng hộp thoại Định nghĩa trường hợp tải trọng tĩnh tải, gán tải trọng tĩnh có giá trị P vào nút số theo chiều ngược chiều trục Z Tiếp tục từ menu nhấn Define > Loads Cases chọn Add new Load Cases 65 Load case name: đặt tên trường hợp tính tốn tải cưỡng bức: HIST1 Tại Analysis Case Type: chọn Time History Time History Motion Type: chọn Periodic Load Applied: Load Patterm; Load Name: Tinhtai Bước 11: Thực giải biểu diễn kết Làm tương tự bước bước ta có lời giải tốn dao động cưỡng 3.7.2.2 Kết tính tốn Kết tính tốn dao động riêng Hình 3.39(a): Biểu đồ mơmen uốn động Hình 3.39(b): Biểu đồ chuyển vị ( Mode 1) ( Mode 1) Hình 3.40(a): Biểu đồ mơmen uốn động Hình 3.40(b): Biểu đồ chuyển vị ( Mode 2) ( Mode 2) Hình 3.41(a): Biểu đồ mơmen uốn động Hình 3.41(b): Biểu đồ chuyển vị ( Mode 3) ( Mode 3) Hình 3.42(a): Biểu đồ mơmen uốn động Hình 3.42(b): Biểu đồ chuyển vị 66 ( Mode 4) ( Mode 4) Hình 3.43(a): Biểu đồ mơmen uốn động Hình 3.43(b): Biểu đồ chuyển vị ( Mode 5) ( Mode 5) Hình 3.44(a): Biểu đồ mơmen uốn động Hình 3.44(b): Biểu đồ chuyển vị ( Mode 6) ( Mode 6) Hình 3.45(a): Biểu đồ mơmen uốn động Hình 3.45(b): Biểu đồ chuyển vị ( Mode 6) ( Mode 6) Hình 3.46(a): Biểu đồ mơmen uốn động Hình 3.46(b): Biểu đồ chuyển vị ( Mode 7) ( Mode 7) Hình 3.47(a): Biểu đồ mơmen uốn động Hình 3.47(b): Biểu đồ chuyển vị ( Mode 8) ( Mode 8) Hình 3.48(a): Biểu đồ mơmen uốn động Hình 3.48(b): Biểu đồ chuyển vị ( Mode 9) ( Mode 9) 67 Hình 3.49(a): Biểu đồ mơmen uốn động Hình 3.49(b): Biểu đồ chuyển vị ( Mode 10) ( Mode 10) Bảng 3.1: Kết tính tốn chuyển vị góc xoay nút TABLE: Joint Displacements Joint StepNum U1 Text Unitless m 1 10 -0.015336 2 0.210529 0.006256 0.000359 0.001725 0.000328 -0.007523 0.021942 -0.321818 10 -0.14999 -0.391063 -0.028412 3 0.000602 0.001112 0.000746 0.392095 0.000461 -0.0006 0.00039 10 0.000053 4 4 4 U2 m U3 m 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0.000492 0.001877 -0.013398 -0.120478 0.037313 0.00049 -0.38644 0.074507 0.014954 0.000465 -0.001306 0.001175 -0.01528 -0.500383 0.167698 -0.00033 0.166937 -0.029058 -0.00494 -0.000146 0 0 0 0 R1 Radians R2 Radians 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0.004054 0.025405 0.080887 -0.023564 0.020956 0.001763 -0.081083 0.046551 -0.031089 -0.019825 -0.026074 -0.022566 -0.029432 -0.051653 -0.038015 0.042954 0.041848 -0.012447 0.045048 0.012303 0 0 0 0 68 4 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 7 7 7 7 7 10 10 10 10 0 -0.015337 0.21074 0.000754 0.001185 -0.000524 -0.000288 0.0069 -0.017885 0.260203 -0.263858 -0.391063 -0.02841 -0.000004895 0.001212 0.000457 -0.392095 -0.000345 0.00072 -0.00033 0.000089 -0.015342 0.211835 0.00329 0.000997 0.000578 -0.000035 0.002262 -0.00134 0.041031 0.210706 *Kết tính tốn dao động cưỡng 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.000491 -0.001785 -0.017555 0.0414 0.115406 0.000548 0.077039 0.40052 0.025401 -0.001634 0.001305 -0.001081 -0.020064 0.167366 0.503438 -0.00037 -0.033337 -0.156307 -0.008293 0.0003 -0.000595 0.004902 -0.301229 0.005888 -0.016694 0.000222 0.005009 -0.00971 -0.003643 0.000344 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0.004058 0.02598 -0.090554 -0.002963 -0.038186 -0.001603 -0.002633 -0.118798 0.017191 -0.028958 -0.026072 -0.022793 0.032012 -0.059052 -0.016789 -0.042986 0.012287 0.050865 -0.036905 0.028214 0.001455 -0.009732 -0.020309 -0.028638 -0.022262 -0.000036 -0.077925 -0.081288 -0.002132 0.011138 69 Hình 3.50: Biểu đồ bao mơ men uốn động Hình 3.51(a): Biểu đồ mơmen thời Hình 3.51(b): Biểu đồ chuyển vị điểm t=0,0252s thời điểm t=0,0252s 70 71 Hình 3.54: Đồ thị biểu diễn dao động cưỡng nút theo thời gian 72 Bảng 3.2: Kết tính chuyển vị góc xoay hệ dao động cưỡng TABLE: Joint Displacements Joint OutputCase CaseType Text Text Text HIST1 LinModHist HIST1 LinModHist HIST1 LinModHist HIST1 LinModHist HIST1 LinModHist HIST1 LinModHist HIST1 LinModHist HIST1 LinModHist HIST1 LinModHist HIST1 LinModHist HIST1 LinModHist HIST1 LinModHist HIST1 LinModHist HIST1 LinModHist StepType Text Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min U1 mm 0 0.000256 -0.000256 0.000111 -0.000111 0 0.000261 -0.000261 0.000111 -0.000111 0.000258 -0.000257 U2 mm U3 mm 0 0 0 0 0 0 0 R1 Radians 0 0 0.000029 -0.000029 0.00003 -0.000029 0 0 0.000034 -0.000034 0.000036 -0.000035 0.000653 -0.000652 R2 Radians 0 1.482E-07 -1.483E-07 4.669E-08 -4.639E-08 0 2.223E-07 -2.216E-07 9.128E-08 -9.166E-08 3.389E-08 -3.389E-08 3.7.2.3 Phân tích kết tính tốn Sau tính tốn ta có chuyển vị U3 chuyển vị nút theo phương thẳng đứng Sức bền vật liệu chuyển vị y t chuyển vị tĩnh máy phát gây Do ta tính tần số dao động riêng hệ là: ω= g 9,81 = = 128, 4(1/ s ) yt 0.000595 Ta thấy yt lớn tần số dao động riêng hệ nhỏ Ta Ω 61, 75 = = 0, 48 ω 128, 40 Kiểm tra độ võng: Độ võng cho phép bêtông cốt thép là: [1] f l = 350 - Chuyển vị lớn xuất nút số (vị trí đặt máy) Chuyển vị tĩnh tải gây nút 7: u3 = 8,714x10-4 m Chuyển vị lớn tải trọng động gây ra: u3d = 6,53 x10-7 m 73 Tổng chuyển vị nút số 7: u = 8720,53 x10-7 m f f = 0, 00014 < l l = 350 = 0, 00286 Kết tính tốn cho thấy nhà máy bơm Trịnh Xá làm việc an toàn Như nhà thiết kế chọn loại máy bơm có cơng suất an tồn Với Kết tính tốn cho thấy nhà máy bơm Trịnh Xá thay máy chọn máy bơm có số vịng quay lớn để mang lại hiệu kinh tế cao mà đảm bảo an tồn cho cơng trình Khi tỷ số Ω = tức tần số dao động riêng hệ với tần số ω lực kích thích ( ω=Ω) xảy tượng cộng hưởng lúc biên độ dao động hệ vô lớn Ω= πn = 128, 40 ⇒ n = 1227 (vòng/phút) 30 Tức số vòng quay máy bơm 1227 vịng/phút xảy tượng cộng hưởng Thực tế tần số lực kích thích gần với tần số dao động riêng hệ biên độ dao động hệ tăng lên rõ rệt tạo thành miền cộng hưởng Nếu tượng cộng hưởng xảy thiệt hại vơ lớn nên mục đích người thiết kế phải tính tốn để cơng trình tránh miền cộng hưởng Để tránh tượng cộng hưởng tần số lực kích thích phải khác xa tần số dao động tự hệ Để thực điều người ta thường làm tăng hay giảm tỷ số Ω/ω + Nếu Ω/ω gần đạt đến người ta cần làm giảm tỷ số Muốn giảm tỷ số ta giảm số vịng quay máy bơm làm tăng độ cứng cơng trình 74 + Nếu Ω/ω lớn người ta cần làm tăng tỷ số Muốn tăng tỷ số ta tăng số vịng quay máy bơm làm giảm độ cứng công trình Tuy nhiên đóng mở máy tần số lực kích thích tăng giảm dần thời điểm tần số lực kích thích trùng với tần số riêng lúc cần làm cho tần số lực kích thích thay đổi nhanh chóng để tượng cộng hưởng khơng kịp xảy Trường hợp cơng trình phải làm việc miền cộng hưởng ta phải tìm giải pháp để tiêu tán lượng sử dụng giảm chấn KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Qua thời gian nghiên cứu, tìm tịi học hỏi Tác giả hồn thành luận văn thạc sĩ kỹ thuật với mục tiêu đề nên Luận văn có đóng góp : Bước đầu nêu tổng quan trạm bơm, hư hỏng thường gặp trạm bơm trình khai thác vận hành Biết phương pháp tính độ bền ổn định trình bày sở lý thuyết, nêu ưu điểm hạn chế phương pháp, từ nêu nhiều ưu điểm bật phương pháp tính tốn đại cho kết xác cao với nhiều điện kiện biên khác Giới thiệu vận dụng chương trình tính tốn đại phần mềm tính tốn độ bền ổn định dựa thuật toán phương pháp phần tử hữu hạn Giới thiệu tổng quan phần mềm SAP2000 phần mềm đại với trợ giúp máy tính cho kết có độ tin cậy cao sử dụng rộng rãi toàn giới 75 Ứng dụng phần mềm SAP2000 vào tính tốn độ bền ổn định cho cơng trình Trạm bơm Trịnh Xá, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh chịu tác dụng tải trọng tĩnh động Căn kết tính tốn, so sánh với quy phạm hành kết luận giải pháp cải tạo, nâng cấp cơng trình có an tồn kết cấu, thiết bị khí có phù hợp khơng Với kết đạt nêu trên, Luận văn thực đầy đủ yêu cầu theo đề cương đặt Tuy nhiên với thời gian nghiên cứu có hạn nên bên cạnh kết đạt Luận văn cịn có tồn chưa giải sau: - Tác giả nghiên cứu giải toán phẳng, chưa nghiên cứu tốn khơng gian - Tác giả mơ hình hố nhà trạm khung phẳng chưa đề cấp đến ảnh hưởng sàn - Tác giả chưa có điều kiện nghiên cứu tốn hệ có nhiều bậc tự - Tác giả chưa đề cập đến tải trọng động trình máy vận hành tác dụng phần nước xả qua ống xả tác động lên Tác giả cho đề tài nghiên cứu phù hợp với thực tế xây dựng cơng trình trạm bơm cải tạo, nâng cấp Tác giả hy vọng thời gian tới có điều kiện để tiếp tục nghiên cứu sâu đề tài đóng góp kết có tính thuyết phục 76 Trong khuôn khổ luận văn Thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng cơng trình thuỷ, tác giả giới thiệu cách tính tốn độ bền ổn định tải trọng tĩnh động nói chung áp dụng cụ thể cho cơng trình trạm bơm cụ thể phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng phần mềm tính tốn đại Tác giả hy vọng luận văn tài liệu tham khảo cách tính tốn độ bền ổn định tải trọng tĩnh động phần mềm SAP2000 cho nhà quản lý, tư vấn giai đoạn đầu tư xây dựng cơng trình nói chung cơng trình ngành Nơng nghiệp PTNT nói riêng TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ Xây dựng (2005), Tiêu chuẩn thiết kế bêtông cốt thép 356: 2005 Các tài liệu thông số kỹ thuật Công ty TNHH EBARA Việt Nam Các tài liệu có liên quan đến Luận văn thu thập từ đồng nghiệp, ngành nông nghiệp PTNT mạng Internet Công ty Xây dựng Chuyển giao công nghệ Thuỷ lợi (2007): Thuyết minh chung, phụ lục tính tốn, vẽ Cải tạo nâng cấp trạm bơm Trịnh Xá, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh Phạm Ngọc Khánh (2006), Sức bền vật liệu, NXB từ điển Bách Khoa 77 Cao Văn Mão (2005), Nghiên cứu trạng thái ứng suất biến dạng khung phẳng có nút cứng liên kết nửa cứng, Luận án tiến sĩ kỹ thuật Phạm Viết Ngọc (2005), Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Nguyễn Hồng Sơn (2006), Phân tích khung thép phẳng liên kết nửa cứng phi tuyến có kể đến tính dẻo vật liệu, Luận án tiến sĩ kỹ thuật Lý Trường Thành (2007), Cơ học kết cấu, NXB Xây dựng 10 Lều Thọ Trình (1974), ổn định động lực học cơng trình, NXB Đại học trung học chuyên nghiệp 11 Bùi Đức Vinh - Đại học Bách khoa TPHCM (2003), Phân tích thiết kế kết cấu phần mềm SAP2000, NXB Thống kê Tiếng Anh 12 Megson, T.H.G (1996), Structural and Stress Analysis, Butterworth Heinmann 13 Mario Paz, William Leigh (2004), Structure Dynamic, Kluwer Academic Pulishers, Boston United State