|
BỘ XÂY DỰNG
******
|
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ
NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
********
|
|
Số: 07/2005/QĐ-BXD
|
Hà Nội, ngày 07
tháng 02 năm 2005
|
QUYẾT ĐỊNH
VỀ VIỆC BAN HÀNH TCXDVN 335 : 2004 CÔNG TRÌNH THUỶ ĐIỆN
SƠN LA - TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ KỸ THUẬT
"
BỘ TRƯỞNG BỘ XÂY DỰNG
Căn cứ Nghị định số 36/2003/NĐ-CP ngày
4/4/2003 của Chính phủ quy định chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn và cơ cấu tổ
chức của Bộ Xây dựng;
Xét đề nghị của Vụ trưởng Vụ Khoa học Công nghệ,
QUYẾT ĐỊNH:
Điều 1. Ban
hành kèm theo quyết định này 01 Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam:
TCXDVN 335: 2005 "Công trình thuỷ điện
Sơn La - Tiêu chuẩn thiết kế kỹ thuật"
Điều 2. Quyết
định này có hiệu lực sau 15 ngày, kể từ ngày đăng công báo.
Điều 3. Các
Ông Chánh văn phòng Bộ, Vụ trưởng Vụ Khoa học Công nghệ và Thủ trưởng các đơn
vị có liên quan chịu trách nhiệm thi hành Quyết định này ./.
|
Nơi nhận:
-
Như điều 3
- VP Chính Phủ
- Công báo
- Bộ Tư pháp
- Vụ Pháp chế
- Lưu VP&Vụ KHCN
|
BỘ TRƯỞNG BỘ XÂY
DỰNG
Nguyễn Hồng Quân
|
|
TCXDVN
|
TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG
VIỆT NAM
|
TCXDVN 335 : 2005
CÔNG
TRÌNH THUỶ ĐIỆN SƠN LA TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ KỸ THUẬT
LỜI NÓI ĐẦU
TCXDVN 335 : 2005 “Công trình thuỷ điện Sơn
La – Tiêu chuẩn Thiết kế kỹ thuật” được Bộ Xây dựng ban hành theo Quyết định số
07. ngày .07. tháng.02. năm 2005
CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT
1. Khi trích dẫn các
tài liệu số liệu của Việt Nam
- TCVN :
Tiêu chuẩn Việt Nam
- TCXD :
Tiêu chuẩn xây dựng
- TCXDVN :
Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam
- TCN :
Tiêu chuẩn ngành
- MNDBT :
Mực nước dâng bình thường
- MNGC :
Mực nước gia cường
- MNKT :
Mực nước kiểm tra.
2. Khi trích dẫn các
tài liệu số liệu của Liên Xô cũ và Nga
- CHuÕ : Cтроительные нормы и
правила
: Tiêu
chuẩn xây dựng của Liên Xô cũ và Nga
- ПЗ :
Проектное землетрясение
: Động
đất thiết kế
- МРЗ :
Максимальное расчетное землетрясение
: Động
đất tính toán cực đại.
3. Khi trích dẫn các
tài liệu số liệu của Mỹ và quốc tế
USACE : US Asmy corps
of engineers
: Hiệp
hội các kỹ sư quân đội Mỹ
FERC :
Federal Energy regulatory commission
: Uỷ ban điều
hành năng lượng liên bang (Mỹ)
ASTM : American
Society for testing and materials
: Hiệp
hội thớ nghiệm và vật liệu Mỹ
WMO :
World meteorological organization
: Tổ chức
khí tượng thế giới
EM :
Engineering Manuals
: Hướng
dẫn kỹ thuật
PGA :
Peak ground acceleration
: Gia tốc
nền cực đại
SA : Spectra
of acceleration
: Phổ gia
tốc nền
OBE :
Operating Basic Earthquake
: Động
đất cơ sở vận hành
MCE :
Maximum Credible Earthquake
: Động
đất cực đại tin cậy
PMP :
Probable maximum Precipitation
: Mưa lớn
nhất khả năng
PMF :
Probable maximum Flood
: Lũ lớn
nhất khả năng.
Công trình thuỷ điện
Sơn La - Tiêu chuẩn Thiết kế kỹ thuật
Son La Hydropower
Project - Design Standard for Technical Design
1.
Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này bao
gồm các quy định chủ yếu về khảo sát, nghiên cứu và tính toán an toàn ổn định
công trình chính của Dự án Thuỷ điện Sơn La cần phải được áp dụng khi lập thiết
kế, thẩm định, xét duyệt Thiết kế kỹ thuật Dự án thuỷ điện Sơn La.
2.
Tiêu chuẩn viện dẫn
-
Các
tiêu chuẩn và hướng dẫn thiết kế của nước ngoài áp dụng cho công trình thuỷ
điện Sơn La (phụ lục kèm theo).
-
TCXDVN
285:2002 Công trình thuỷ lợi – Các qui định chủ yếu về thiết kế.
-
TCXD
250 : 2001 Tiêu chuẩn xây dựng áp dụng cho dự án thuỷ điện Sơn La (giai đoạn
nghiên cứu khả thi).
-
TCXDVN
315 : 2004 Công trình thuỷ điện Sơn La – Các qui định chủ yếu về an toàn và ổn
định công trình – Tiêu chuẩn thiết kế công trình tạm: đê quây và kênh dẫn dòng
thi công.
3.
Các qui định chủ yếu về khảo sát địa chất và nghiên cứu tính chất cơ lý đất đá,
vật liệu xây dựng, địa chấn
3.1
Công
tác khảo sát và nghiên cứu địa chất công trình thuỷ điện Sơn La phải được tiến
hành cho tất cả các hạng mục công trình đầu mối, hồ chứa nước, cung cấp đầy đủ
các tài liệu cần thiết để thiết kế nền móng, công trình và tài liệu về vật liệu
xây dựng phục vụ cho công trình.
Công tác khảo sát địa
chất công trình phải phù hợp với qui mô, kết cấu, đặc thù của công trình, phạm
vi ảnh hưởng của công trình và các yêu cầu liên quan khác.
3.2
Phương
pháp về nội dung khảo sát địa chất công trình phải đủ cơ sở để đánh giá điều
kiện địa chất công trình, địa chất thuỷ văn, xác định đầy đủ tính chất cơ lý
các thành tạo đất đá, đáp ứng nội dung yêu cầu của thiết kế.
3.3
Công
tác khảo sát, nghiên cứu địa chất công trình được thực hiện theo 2 hệ thống tiêu
chuẩn phù hợp với yêu cầu tính toán thiết kế
-
Hệ
tiêu chuẩn khảo sát và nghiên cứu của Việt Nam (TCVN, TCXDVN, TCN) và Liên Xô
cũ, Nga
-
Hệ
tiêu chuẩn và hướng dẫn của Mỹ.
3.4
Nghiên
cứu tính chất cơ lý đất đá nền móng công trình, vật liệu xây dựng bằng các thí
nghiệm trong phòng và ngoài hiện trường phải được tiến hành theo đúng tiêu
chuẩn Việt Nam (TCVN, TCXDVN, TCN) tiêu chuẩn Liên Xô cũ, Nga và tiêu chuẩn Mỹ
theo yêu cầu của từng phương pháp áp dụng trong thiết kế.
3.4.1
Các
thí nghiệm trong phòng
-
Các
mẫu đất đá, cốt liệu bê tông và nước theo TCVN và ASTM
-
Đánh
giá phản ứng Alkali của vật liệu đá theo tiêu chuẩn ASTM
-
Đánh
giá khả năng sử dụng phụ gia khoáng cho bê tông, bê tông đầm lăn theo tiêu
chuẩn ASTM
-
Đánh
giá sức chịu tải của bê tông, bê tông lăn theo tiêu chuẩn ASTM
3.4.2
Các
thí nghiệm cơ lý đá hiện trường
-
Thí
nghiệm mô đun đàn hồi và mô đun biến dạng bằng tấm nén theo tiêu chuẩn TCXDVN
80:2002 và Liên Xô cũ Nga
-
Thí
nghiệm tiếp xúc bê tông và đá nền theo tiêu chuẩn Liên Xô cũ, Nga và Mỹ
-
Xác
định mô đun biến dạng và đàn hồi của khối đá bằng phương pháp nén bệ cứng và
mềm theo tiêu chuẩn ASTM
-
Xác
định cường độ kháng nén, kháng cắt của khối đá theo tiêu chuẩn của Liên Xô cũ,
Nga và ASTM
3.4.3 Các chỉ
tiêu cho phép về độ bền của vật liệu và nền được xác định dựa vào kết quả các
thí nghiệm theo các tiêu chuẩn nêu trên và phù hợp với các hệ thống tiêu chuẩn
Liên Xô cũ , Nga, Việt Nam và Mỹ.
3.4.4 Các thí
nghiệm liên quan khác tuỳ thuộc phương pháp áp dụng, sử dụng các tiêu chuẩn của
Việt Nam, Liên Xô cũ, Nga hoặc của Mỹ.
3.5
Đánh
giá độ nguy hiểm của động đất ở khu vực xây dựng phải dựa trên các nghiên cứu
về tính ổn định của cấu tạo địa chất và phân vùng nhỏ động đất khu vực xây
dựng. Nghiên cứu đánh giá mức độ nguy hiểm của động đất của khu vực xây dựng
công trình phải thực hiện được các yêu cầu sau :
3.5.1
Nghiên
cứu bối cảnh cấu tạo và tính ổn định của khu vực công trình
3.5.2
Vị
trí, đặc trưng khả năng sinh chấn của các đứt gẫy hoạt động trong vùng, đặc
biệt các đứt gẫy Sơn La, Sông Đà, Mường Chùm, Phong Thổ - Nậm Pìa.
3.5.3
Phân
tích nguy hiểm tiềm năng của động đất khu vực công trình, cường độ động đất, cơ
chế giải phóng năng lượng, các đặc trưng giảm chấn động từ nguồn đến vị trí
công trình.
3.5.4
Xác
định các thông số của động đất
Áp dụng các tiêu
chuẩn của Việt Nam, của Liên Xô cũ và của Hội đồng đập lớn quốc tế - Uỷ ban về
lĩnh vực động đất cho thiết kế đập (ICoLD Commitee on Seismic Aspects of Dam
Design).
-
Độ
nguy hiểm của động đất được đánh giá qua động đất cực đại MSMAX, cấp
động đất cực đại Imax (theo thang MSK 64) và gia tốc nền cực đại amax.
-
Độ
nguy hiểm của động đất được đánh giá qua các đặc trưng dao động động đất thiết
kế (trên nền đá gốc) : Gia tốc cực đại PGA, phổ gia tốc nền cực đại SA ứng với
hệ số suy giảm (damping) 5%.
-
Lựa
chọn băng gia tốc và phổ gia tốc trên nền đá cho các cấp động đất tính toán
phải phù hợp với điều kiện địa chất của khu vực và kiến nghị trường hợp bất lợi
nhất để sử dụng tính toán cho công trình.
3.5.5
Nghiên
cứu và vi phân vùng động đất cho các loại nền đất đá theo đặc tính địa chấn,
tuỳ thuộc điều kiện cụ thể có thể điều chỉnh các dao động thích hợp.
4.
Các qui định chủ yếu về công tác nghiên cứu tính toán thuỷ văn, hồ chứa, năng
lượng
3.6
Xác
định các thông số thuỷ văn theo các qui phạm, tiêu chuẩn Việt Nam
(QP.TL.C-6-77), của Liên Xô cũ “Xác định các đặc trưng thuỷ văn tính toán” (CHuP 2.01.14.83) và Hướng dẫn của tổ chức
khí tượng thế giới (WMO).
3.6.1
Dòng
chảy lũ thiết kế
-
Chuỗi
dòng chảy lũ tính toán dài 101 năm từ 1902-2002. Những trị số khôi phục
(1902-1960) theo phương pháp “Tương quan hồi quy có hiệu chỉnh”.
-
Đỉnh
lũ các tần suất tính toán xác định theo phương pháp thống kê, đỉnh lũ tần suất
0,01% có gia tăng an toàn theo qui phạm (không vượt qúa 20% trị số tính toán).
-
Đường
tần suất giải tích là đường cong phân bố xác suất Gamma- ba thông số (Kritski -
Melkel).
3.6.2
Xác
định lũ lớn nhất khả năng PMF theo mưa lớn nhất khả năng PMP dựa vào phân tích
số liệu thực đo các trận mưa lớn nhất trên lưu vực Sông Đà (các năm 1964, 1968,
1969, 1971 và 1996).
-
Phương
pháp tính PMP dựa vào đường tích lũy mưa thời đoạn xây dựng theo số liệu thực
đo của 50 trạm đo mưa trên lưu vực Sông Đà.
-
Diễn
toán PMP về PMF bằng các mô hình toán thuỷ văn : mô hình TANK, SSARR,
NASH-MUSKINGUM để lựa chọn.
3.6.3
Đường
qúa trình lũ thiết kế xây dựng theo lưu lượng thiết kế tổng lượng lũ thiết kế
cùng tần suất.
3.6.4
Dòng
chảy phù sa được xác định theo trạm thuỷ văn Tạ Bú. Lưu lượng phù sa lơ lửng
trung bình nhiều năm theo chuỗi thống kê 1902-2002, đồng bộ với chuỗi dòng
chảy.
Tỉ lệ phù sa di đẩy
trên phù sa lơ lửng là 40% được xác định trên cơ sở cân bằng phù sa từ các số
liệu thực đo diễn biến trong lòng hồ Hoà Bình thời kỳ 1990-2002.
3.7
Xác
định bồi lắng trong hồ chứa theo thời gian vận hành bằng mô hình toán, các
chương trình khác nhau để lựa chọn.
Tính toán bồi lắng hồ
chứa Sơn La trong bậc thang Sông Đà khi có hồ thuỷ điện Lai Châu ở bậc trên.
3.8
Tuổi
thọ của hồ chứa được tính toán theo thời gian dung tích bồi lắng bị lấp đầy
theo tiêu chuẩn TCXDVN 285:2002 là 100 năm.
3.9
Tính
toán điều tiết dòng chảy của hồ chứa theo phương pháp sử dụng biểu đồ điều phối
hồ chứa cho toàn bộ các công trình bậc thang Sông Đà.
-
Tần
suất tính toán mức bảo đảm 95% (lấy theo mức năm. 100 năm sẽ có 5 năm công suất
mùa kiệt nhỏ hơn công suất bảo đảm)
-
Lượng
nước cấp cho hạ du tính toán theo kết quả điều tiết phát điện
3.10
Xác
định hiệu ích công suất thuỷ điện Sơn La bằng phủ biểu đồ và cân bằng công suất
cho năm có tần suất 95%. Xác định hiệu ích năng lượng thuỷ điện Sơn La bằng phủ
biểu đồ và cân bằng năng lượng cho năm có tần suất 50%. Mức tính toán là năm
2015 và năm 2020.
3.11
Phân
tích kinh tế, sử dụng phương pháp nhiệt điện thay thế để lựa chọn thông số công
trình. Hiệu quả kinh tế, tài chính của công trình được tính toán theo các quy
định hiện hành. Tỷ suất chiết khấu trong phân tích kinh tế là 10%.
5.
Tiêu chuẩn thiết kế an toàn ổn định công trình chính
5.1 Các nguyên tắc
qui định chung
5.1.1 Tuyến xây
dựng công trình thuỷ điện Sơn La - tuyến Pa Vinh II đã được Thủ tướng chính phủ
phê duyệt (văn bản số : 92/QĐ-TTg ngày 15 tháng 01 năm 2004) cùng với giải pháp
bố trí công trình chính đập dâng là đập bê tông trọng lực, các công trình xả
lũ, cửa lấy nước, nhà máy thuỷ điện sử dụng kết cấu bê tông và bê tông cốt
thép.
5.1.2 Các công
trình chính của thuỷ điện Sơn La phải được bảo đảm an toàn cao trong các trường
hợp tính toán. Trong trường hợp cắt lũ lớn để bảo đảm an toàn cho thuỷ điện Hoà
Bình ở bậc dưới, chỉ cho phép xả qua các công trình ở tuyến đầu mối lưu lượng
tối đa đảm bảo mực nước lớn nhất ở đập thuỷ điện Hoà Bình không vượt qúa mức
cho phép và phù hợp với Tiêu chuẩn chống lũ hạ du.
5.1.3
Dự
án thuỷ điện Sơn La là Dự án có qui mô lớn là công trình quan trọng Quốc gia.
Để đảm bảo an toàn cho các công trình chính, tiêu chuẩn thiết kế an toàn ổn
định công trình thuộc tuyến áp lực được lập dựa vào các tiêu chuẩn của Việt Nam
Liên Xô cũ, Nga và của Mỹ.
- Việc phân loại và
phân cấp các hạng mục công trình thuỷ điện Sơn La theo chức năng và mức độ quan
trọng của công trình để xây dựng tiêu chuẩn được thực hiện trên cơ sở tiêu
chuẩn Việt Nam, trong đó các hạng mục công trình trên tuyến áp lực được nâng
cấp và xây dựng tiêu chuẩn tính toán riêng.
- Do trong tiêu chuẩn
Việt Nam và tiêu chuẩn của Liên Xô cũ hiện hành không có trường hợp tính toán
với lũ PMF theo thông lệ tiêu chuẩn quốc tế, để đảm bảo an toàn công trình
chính đạt được mức độ an toàn theo các tiêu chuẩn quốc tế hiện hành, tiêu chuẩn
này qui định riêng việc thiết kế, tính toán an toàn ổn định các công trình
chính trên tuyến áp lực trên cơ sở hai hệ thống tiêu chuẩn hướng dẫn sau :
+ Tính toán an toàn
ổn định và độ bền của công trình theo tiêu chuẩn của Việt nam , Liên Xô cũ và
Nga có bổ sung tổ hợp lực tính toán khi có lũ PMF. Việc tính toán được thực
hiện đồng bộ với các chỉ tiêu nền, vật liệu xây dựng, phương pháp tính toán, hệ
số ổn định cho phép của công trình qui định cho hệ thống này.
+ Tính toán an toàn
ổn định và độ bền theo các tiêu chuẩn, hướng dẫn của Mỹ. Việc tính toán được
thực hiện đồng bộ với các chỉ tiêu nền, vật liệu xây dựng, phương pháp tính
toán, hệ số ổn định cho phép quy định cho hệ thống này.
Công trình thiết kế
phải đồng thời thoả mãn các yêu cầu của 2 hệ thống nêu trên.
5.1.4 Các hạng mục
nằm ngoài tuyến áp lực được tính toán theo TCXDVN, TCN và tiêu chuẩn của Liên
Xô cũ, Nga cùng các tài liệu hướng dẫn tương ứng.
5.2 Phân loại, phân
cấp công trình chính
5.2.1 Phân loại
công trình chính
Các hạng mục công
trình chính thuỷ điện Sơn La được phân loại theo TCXDVN 285: 2002 là các công
trình lâu dài.
Theo chức năng, tầm
quan trọng và thời gian sử dụng, các hạng mục công trình chính được chia thành
công trình chủ yếu và thứ yếu.
- Công trình chủ yếu
Công trình chủ yếu là
công trình quan trọng nhất trong hệ thống công trình đầu mối, nếu các công
trình này bị hư hỏng hoặc bị phá huỷ sẽ dẫn đến khả năng phát điện bị ngừng trệ
hoặc không bình thường, làm mất khả năng cung cấp nước, gây ra ngập lụt các
vùng dân cư, đô thị, hạ tầng, cơ sở kinh tế .... ở hạ du công trình.
Các hạng mục công
trình đó bao gồm :
1/ Đập trọng lực dâng
nước
2/ Đập tràn xả lũ (xả
sâu, xả mặt)
3/ Cửa lấy nước,
đường dẫn nước, nhà máy thuỷ điện, đường xả nước ra và trạm phân phối điện.
4/ Tường biên, tường
chắn
5/ Kênh dẫn vào, ra
và công trình trên kênh
6/ Công trình gia cố
mái, bờ và chỉnh trị sông liền kề với các công trình chủ yếu.
7/ Các tường phân
dòng thượng hạ lưu.
- Công trình thứ yếu
Công trình thứ yếu là
những hạng mục công trình mà sự hư hỏng của nó không ảnh hưởng đến hoạt động
bình thường của công trình đầu mối và hệ thống, có thể phục hồi trong thời gian
ngắn, các hạng mục công trình này bao gồm :
1/ Tường biên, tường
chắn không nằm trong tuyến áp lực.
2/ Các công trình gia
cố mái bờ nằm ngoài cụm công trình đầu mối.
3/ Nhà quản lý hành
chính.
5.2.2 Phân cấp
công trình
Cấp các công trình
hạng mục thuỷ điện Sơn La (công trình chủ yếu, thứ yếu) được xác định theo
TCXDVN 285:2002. Các công trình nằm trên tuyến áp lực và nhà máy thuỷ điện được
phân cấp theo tiêu chuẩn riêng.
- Cấp các hạng mục
công trình chủ yếu
1/ Các hạng mục công
trình tạo tuyến áp lực, bao gồm :
a.
Đập
dâng nước
b.
Đập
tràn xả lũ (xả sâu, xả mặt)
c.
Cửa
lấy nước
d.
Đường
dẫn nước vào nhà máy thuỷ điện.
Các công trình tuyến
áp lực, được xếp vào cấp đặc biệt, tính toán theo tiêu chuẩn riêng theo quy
định ở điều 5.1.3. Tuỳ theo điều kiện cụ thể, một số hạng mục có thể được tính
toán theo quy định ở điều 5.1.4.
2/ Các hạng mục công
trình nằm ngoài tuyến áp lực
a/ Nhà máy thuỷ điện.
Có công suất 2400MW
thuộc cấp đặc biệt và được tính toán theo quy định ở điều 5.1.4
b/ Các hạng mục khác
-
Kênh
dẫn ra của các công trình tuyến áp lực, công trình trên kênh
-
Tường
biên, tường phân dòng
-
Các
công trình gia cố mái , bờ chỉnh trị sông liền kề tuyến áp lực
-
Trạm
phân phối điện.
Được xếp cấp I.
- Cấp các công trình
thứ yếu
Các công trình thứ
yếu gồm các hạng mục công trình nêu ở mục 5.2.1 theo TCXDVN 285:2002 là cấp
III, do tầm quan trọng đặc biệt của thuỷ điện Sơn La, nâng cấp các công trình
thứ yếu là cấp II.
5.3 Xác định lưu
lượng lũ, mực nước lớn nhất thiết kế và kiểm tra công trình
5.3.1 Các công
trình ở tuyến áp lực thuộc cấp đặc biệt được thiết kế với lưu lượng lũ tần suất
P = 0,01% (có gia tăng DQ theo qui phạm) và
tính toán kiểm tra với lũ PMF.
5.3.2 Lưu lượng
lũ lớn nhất theo tần suất và lưu lượng lũ thiết kế tần suất P=0,01% (có gia
tăng DQ) được xác định theo
CHuP.2.01.14.83. Lũ kiểm
tra PMF được xác định theo WMO N-332-Geneva-SWitzerland 1986.
5.3.3 Mực nước
lớn nhất để thiết kế và kiểm tra các công trình cấp đặc biệt thuỷ điện Sơn La
được xác định từ lưu lượng lũ lớn nhất thiết kế và kiểm tra khi được tháo qua
tất cả các công trình tuyến áp lực có tính đến điều tiết dòng chảy lũ bảo đảm
an toàn cao nhất cho công trình và đồng thời, phải đảm bảo mực nước cho phép
tối đa ở tuyến Đập - Thuỷ điện Hoà Bình ở bậc dưới và phù hợp tiêu chuẩn chống
lũ hạ du.
5.3.4 Các công
trình không thuộc cấp đặc biệt, lưu lượng lũ và mực nước lớn nhất thiết kế và
kiểm tra được xác định theo TCXDVN 285:2002.
5.4 Đặc trưng gió
tính toán
5.4.1 Đặc trưng
gió tính toán trong thời kỳ vận hành làm cơ sở xác định cao trình đỉnh công
trình được lấy như sau :
-
Tương
ứng với mực nước dâng gia cường ở thượng lưu tính toán các yếu tố với gió bình
quân lớn nhất, nhiều năm (không kể hướng)
-
Tương
ứng với mực nước dâng bình thường tính toán các yếu tố với gió lớn nhất tính
toán.
5.4.2 Tần suất
gió lớn nhất tính toán trong thời kỳ xây dựng và vận hành lấy theo cấp công
trình :
Đối với công trình
cấp đặc biệt, cấp I và cấp II : P = 2%
5.5 Tính toán ổn
định và độ bền theo tiêu chuẩn Việt Nam và Liên Xô cũ và Nga
5.5.1 Tiêu chuẩn
về tải trọng và tác động
5.5.1.1 Nguyên tắc
chung
Các tải trọng và tác
động ở công trình thuỷ điện Sơn La được xác định theo các TCXDVN 285:2002, 14
TCN 56-88 và các Tiêu chuẩn của Liên Xô cũ, Nga, CHuP 33-01-2003, CHuP 2-06.06.85, CHuP II-7-81*.
5.5.1.2 Các tải trọng
và tác động để tính toán
1). Các tải trọng
thường xuyên và tạm thời (dài hạn và ngắn hạn)
a). Gồm trọng lượng
của công trình và các thiết bị cố định đặt trên và trong công trình
b). Áp lực nước
tác động trực tiếp lên bề mặt, áp lực thấm trong công trình và nền, áp lực
ngược của nước lên công trình trong điều kiện thiết bị lọc và tiêu nước làm
việc bình thường.
c). Trọng
lượng đất, đá và áp lực bên của nó
d). Áp lực đất
phát sinh do biến dạng nền và kết cấu công trình, do tải trọng bên ngoài khác.
e). Áp lực bùn
cát.
f). Tác dụng
của co ngót và từ biến
g). Tác động
nhiệt độ lên công trình trong thời gian thi công và khai thác của năm có biên
độ dao động nhiệt độ bình quân tháng của không khí là trung bình.
h). Tải trọng
do tàu, thuyền và vật trôi.
i). Tải trọng
do các thiết bị nâng, bốc dỡ, vận chuyển và các máy móc, kết cấu khác (cần
trục, cẩu treo, pa lăngvv...), chất lỏng có xét đến khả năng vượt tải thiết kế.
j). Áp lực sóng xác
định theo tốc độ gió lớn nhất trung bình nhiều năm.
k). Áp lực gió.
l). Áp lực nước va
trong thời kỳ khai thác.
m). Tải trọng động
sinh ra trong đường dẫn có áp và không áp khi dẫn nước ở mực nước dâng bình
thường.
2). Các tải
trọng tạm thời đặc biệt gồm :
a). Tải trọng do
động đất hoặc nổ
b). Áp lực nước thấm
gia tăng khi thiết bị chống thấm và tiêu nước không làm việc bình thường.
c). Tác động do
nhiệt độ trong thời kỳ thi công và khai thác của năm có biên độ dao động nhiệt
độ bình quân tháng của không khí lớn nhất.
d). Áp lực sóng khi
xảy ra tốc độ gió lớn nhất.
e). Áp lực nước va
khi đột ngột cắt toàn bộ phụ tải.
f). Tải trọng động
sinh ra trong đường ống dẫn có áp và không áp khi dẫn nước ở mực nước lớn nhất
g). Áp lực phát sinh
trong mái đất do mực nước sông, hồ bị hạ thấp đột ngột (rút nhanh).
h). Áp lực nước
không bình thường lên công trình và nền (MNGC với lũ P = 0,01%, MNKT với lũ
PMF).
5.5.1.3 Tổ hợp tải
trọng và trị số tính toán
Khi thiết kế các công
trình phải tính toán theo tổ hợp tải trọng cơ bản và tổ hợp tải trọng đặc biệt.
-
Tổ
hợp tải trọng cơ bản bao gồm các tải trọng và tác động: Thường xuyên, tạm thời
dài hạn, tạm thời ngắn hạn mà các hạng mục đang thiết kế có thể phải tiếp nhận
cùng một lúc.
-
Tổ
hợp tải trọng đặc biệt bao gồm các tải trọng và tác động đã xét trong tổ hợp
tải trọng cơ bản nhưng một hoặc hai trong chúng được thay thế bằng tải trọng
(hoặc tác động) tạm thời đặc biệt. Trường hợp tải trọng cơ bản có xét thêm tải
trọng động đất hoặc nổ cũng xếp vào loại tổ hợp đặc biệt.
1). Công trình cấp
đặc biệt
Các tổ hợp tải trọng
để tính toán ổn định và độ bền công trình và nền như sau:
- Tổ hợp cơ bản : Hồ
chứa ở MNDBT và mực nước hạ lưu thấp nhất
- Tổ hợp đặc biệt 1 :
Hồ chứa ở MNGC và mực nước hạ lưu lớn nhất.
- Tổ hợp đặc biệt 2 :
Hồ chứa ở MNKT khi xả lũ PMF và mực nước hạ lưu lớn nhất.
- Tổ hợp đặc biệt 3 :
Động đất tính toán cực đại (MPầ)khi hồ chứa ở MNDBT và mực nước hạ lưu thấp
nhất.
- Tổ hợp đặc biệt 4 :
Động đất thiết kế (ẽầ) khi hồ chứa ở MNDBT và mực nước hạ lưu thấp nhất, màn
chống thấm và thiết bị tiêu nước bị hỏng.
- Tổ hợp đặc biệt 5 :
Thi công xong và động đất thiết kế (ẽầ).
§
Thành
phần các tải trọng tác động và tính toán gồm :
- Trọng lượng bản
thân đập (G);
- Áp lực
thuỷ tĩnh của nước lên mặt thượng lưu đập với MNDBT – (H1), MNGC - (H2) và
khi xả lũ PMF - (H3).
-
Áp
lực thuỷ tĩnh của nước lên mặt hạ lưu đập với mức nước hạ lưu tối thiểu và
tối đa - (h1 và h2);
- Áp lực
thấm trong thân đập và nền, áp lực ngược lên đáy đập với MNDBT - (Up1), MNGC -
(Up2), khi MNKT - (Up3) và khi màn chống thấm và thiết bị tiêu nước không làm
việc bình thường(Up4).
- Áp lực
của bùn cát lên mặt thượng lưu đập (S).
- Tác
động nhiệt (T) làm giảm nhiệt từ trung bình năm xuống trung bình tháng tháng
lạnh nhất;
- Động
đất thiết kế (ẽầ) và động đất tính toán cực đại (MPầ).
- Áp lực
sóng (W);
- Tải
trọng từ các thiết bị cơ khí và thuỷ lực (L).
- Tải
trọng động lên đập khi xả lũ (F).
Trong tổ
hợp kể trên gồm có tải trọng và tác động theo điều kiện khả năng thực tế hoạt
động đồng thời của chúng ghi trong bảng 5.1
Bảng
5.1. Bảng tổ hợp tải trọng
|
Tổ hợp
tải trọng
|
G
|
H1
|
H2
|
H3
|
h1
|
h2
|
Up1
|
Up2
|
Up3
|
Up4
|
S
|
W
|
T
|
ẽầ
|
MPầ
|
L
|
F
|
|
Cơ bản
|
+
|
+
|
-
|
-
|
+
|
-
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
+
|
+
|
-
|
-
|
+
|
-
|
|
Đặc
biệt 1
|
+
|
-
|
+
|
-
|
-
|
+
|
-
|
+
|
-
|
-
|
+
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
+
|
|
Đặc
biệt 2
|
+
|
-
|
-
|
+
|
-
|
+
|
-
|
-
|
+
|
-
|
+
|
-
|
-
|
-
|
-
|
+
|
+
|
|
Đặc
biệt 3
|
+
|
+
|
-
|
-
|
+
|
-
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
+
|
-
|
|
Đặc
biệt 4
|
+
|
+
|
-
|
-
|
+
|
-
|
-
|
-
|
-
|
+
|
+
|
-
|
-
|
+
|
-
|
+
|
-
|
|
Đặc
biệt 5
|
+
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
+
|
-
|
+
|
-
|
§
Các
trị số tính toán
a). Trọng lượng bản
thân công trình và các chỉ tiêu tính toán của vật liệu lấy theo chỉ tiêu kiến
nghị cụ thể cho từng loại vật liệu.
b). Áp lực thuỷ tĩnh
lên công trình tính theo dung trọng nước gn=1T/m3
c). Áp lực ngược(bao
gồm áp lực thấm và đẩy nổi), trong tính toán lấy hệ số a2=1.0
d). Động đất được
tính với động đất thiết kế (ẽầ), động đất tính toán cực đại MPầ và theo CHuP II-7-81*.
-
Động
đất thiết kế (ẽầ) được đánh giá dựa trên phân tích xác suất nguy hiểm của động
đất với mức chu kỳ lặp lại động đất T = 145-475 năm (tương ứng OBE).
-
Động
đất tính toán cực đại (MPầ) được đánh giá dựa trên phân tích xác định độ nguy
hiểm của động đất cực đại có thể xảy ra, tương ứng mức chu kỳ lặp lại của động
đất T = 10.000 năm (tương ứng MCE).
Động đất cấp 9 (thang
MSK) được tính toán để kiểm tra ổn định công trình theo TCXD 250: 2001.
e). Cao trình đỉnh
các công trình tuyến áp lực
Cao trình đỉnh các
công trình được xác định theo công thức
Ñđđ = Ñmn + d (5.1)
Trong đó:
Ñđđ = Cao trình đỉnh
công trình
Ñmn = Cao trình mực nước
tĩnh
d = Độ vượt cao của
đỉnh công trình trên mực nước tĩnh cần phải tính toán theo 3 trường hợp dưới
đây để chọn cao trình đỉnh công trình lớn nhất.
- Với mực nước dâng
bình thường
d = hs1%
+ Dh + a (5.2)
d = hs1%
+0,4+0,76(J-6) + a (5.3)
- Với mực nước lũ
thiết kế (MNGC)
d = hs1% +
Dh + a (5.4)
- Với mực nước lũ
kiểm tra
d =0,0
Trong đó :
hs1%
= Chiều cao sóng ứng với tần suất 1%
Dh = chiều cao nước dềnh do gió
J = Cấp
động đất (cấp 8)
a = Chiều
cao an toàn lấy bằng 1 m.
2). Các công trình
không thuộc cấp đặc biệt
Được tính toán theo
tiêu chuẩn Việt Nam, Liên Xô cũ, Nga và các tài liệu hướng dẫn.
5.5.2 Các qui
định tính toán chủ yếu
5.5.2.1 Khi tính toán
ổn định, độ bền, ứng suất, biến dạng chung và cục bộ cho các công trình
thuỷ và nền của chúng, phải tiến hành tính toán theo phương pháp trạng thái
giới hạn. Các tính toán cần phải tiến hành theo hai nhóm trạng thái giới hạn.
a). Trạng thái giới
hạn thứ nhất gồm: các tính toán về độ bền và độ ổn định chung của hệ thống công
trình-nền.
b). Trạng thái giới
hạn thứ hai gồm: các tính toán độ bền cục bộ của nền, tính toán về hạn chế
chuyển vị và biến dạng, về sự tạo thành hoặc mở rộng vết nứt và mối nối thi
công.
5.5.2.2 Điều kiện an
toàn ổn định của các công trình
Được xác định theo
TCXDVN 285 : 2002 và CHuP 33-01-2003
Trong
đó :
nc – hệ
số tổ hợp tải trọng
- Khi tính toán theo
trạng thái giới hạn thứ nhất :
nc
= 1,0 đối với tổ hợp tải trọng cơ bản;
= 0,9 đối với
tổ hợp tải trọng đặc biệt không có động đất
= 0,95 đối với
tổ hợp tải trọng đặc biệt có động đất thiết kế (ẽầ)
= 0,85 đối với tổ hợp
tải trọng đặc biệt có động đất tính toán cực đại (MPầ).
= 0,95 đối với tổ hợp
tải trọng trong thời kỳ thi công, sửa chữa.
-
Khi
tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai : nc=1
Ntt – Tải
trọng tính toán tổng quát (lực, mô men, ứng suất), biến dạng hoặc thông số khác
mà nó căn cứ để đánh giá trạng thái giới hạn.
R – Sức chịu tải tổng
quát,biến dạng hoặc thông số khác được xác lập theo tiêu chuẩn thiết kế (TCVN,
TCXD, TCXDVN, TCN,).
m – hệ số điều kiện
làm việc: khi mặt trượt đi qua mặt tiếp xúc giữa bê tông và đá hoặc đi trong đá
nền có một phần qua các khe nứt, một phần qua đá nguyên khối lấy m=0,95 các
trường hợp khác còn lại lấy m=1,0.
m – Hệ số điều
kiện làm việc khi tính toán độ bền như sau :
|
Khi tính độ bền
|
Kéo
|
Nén
|
|
Tổ hợp tải trọng
|
Cơ bản
|
Đặc biệt không có
động đất
|
Đặc biệt có động
đất
|
Cơ bản
|
Đặc biệt
|
|
m
|
0,9
|
1,0
|
1,1
|
1,0
|
1,1
|
- Khi tính toán theo
trạng thái giới hạn thứ nhất: kn hệ số tin cậy được xác định theo cấp
công trình :
Cấp đặc biệt kn
=1,30
Công trình cấp I kn
=1,25
Công trình cấp II kn
=1,20
-
Khi
tính toán ổn định cho những mái dốc tự nhiên nằm kề sát công trình khác có hệ
số đảm bảo lớn hơn:
Phải lấy hệ số đảm bảo của mái bằng hệ số đảm bảo của công trình đó nhưng không
vượt quá cấp I.
5.5.2.3
Hệ
số an toàn của công trình tính theo công thức (5.6) xác định theo tiêu
chuẩn TCXDVN 285:2002
K
- hệ số an toàn của công trình.
Bảng
5.2 Bảng hệ số an toàn ổn định cho công trình cấp đặc biệt
|
Tổ
hợp tải trọng
|
Kổnđịnh tính toán theo
|
|
Khe
nứt trong khối nền
|
Tiếp
xúc bê tông - đá và trong khối nền
|
|
Cơ bản
|
1,30
|
1,37
|
|
Đặc
biệt 1 (MNGC)
|
1,17
|
1,23
|
|
Đặc
biệt 2 (PMF)
|
1,17
|
1,23
|
|
Đặc
biệt 3 (MPầ)
|
1,11
|
1,17
|
|
Đặc
biệt 4 (ẽầ)
|
1,24
|
1,3
|
|
Thi công + ẽầ
|
1,18
|
1,24
|
Bảng
5.3 Bảng hệ số an toàn độ bền cho công trình cấp đặc biệt
|
Tổ
hợp tải trọng
|
Kđộbền tính toán theo
|
|
|
kéo
|
nén
|
|
|
|
Cơ bản
|
1,45
|
1,30
|
|
|
Đặc
biệt 1 (MNGC)
|
1,17
|
1,07
|
|
|
Đặc
biệt 2 (PMF)
|
1,17
|
1,07
|
|
|
Đặc
biệt 3 (MPầ)
|
1,01
|
1,01
|
|
|
Đặc
biệt 4 (ẽầ)
|
1,13
|
1,13
|
|
|
Thi công + (ẽầ)
|
1,07
|
1,07
|
|
Ngoài việc tiêu
chuẩn hoá các hệ số ổn định và độ bền, còn hạn chế chiều sâu vùng kéo ở các mặt
cắt nằm ngang của đập và ở mặt tiếp xúc đập với nền đá (khi sử dụng các phương
pháp đàn hồi tuyến tính) :
Bảng 5.4 Bảng chiều
sâu giới hạn vùng kéo dt
( Áp dụng cho thành
phần lực đầy đủ)
|
Mặt cắt
|
Tổ hợp tải trọng và
tác động cơ bản
|
Tổ hợp tải trọng và
tác động đặc biệt
|
|
Không địa chấn
|
Có địa chấn
|
|
Mặt cắt ngang thân
đập
|
dt£[0.500a1 hoặc 0.133bd]
|
đt£0.167bd
|
đt£0.286bd
|
|
Tiếp xúc đập với
nền
|
đt£0.300a2
|
đt£0.083b
|
đt£0.200b
|
Trong đó: a1
– là khoảng cách từ mặt chịu áp đến vị trí thoát nước.
bd – là chiều rộng mặt cắt tính toán.
a2 – là khoảng cách từ mặt chịu áp đến màng
khoan phun.
B – là chiều rộng đập ở mặt cắt tiếp xúc với nền.
Khi có luận chứng một
cách thoả đáng, cho phép thực hiện các tính toán phi tuyến tính có tính đến độ
mở của mặt tiếp xúc đập với nền, nhưng khi đó độ mở của mặt tiếp xúc không được
đến tới màng phun xi măng. Việc tính toán độ bền cục bộ nền đá của đập được
tiến hành theo trạng thái giới hạn 2 (khi đó tất cả các hệ số vượt tải được lấy
bằng 1,0).
Cho phép xác định các
ứng suất nền theo lý thuyết đàn hồi, nhưng phải thoả mãn các điều kiện sau:
Theo khe nứt nền và
theo tiếp xúc với đập:
sj < Rt,j,II,
dj (tg jj,II, Cj,II)
> 1 (5.7)
Theo khối đá nền:
s3 < Rt,m,II,
dm (tg jm,II, Cm,II)
> 1 (5.8)
ở đây, sj – là ứng suất pháp
tuyến trong khe nứt hoặc tiếp xúc.
s3 – là ứng suất chính
trong khối đá nền.
dj và dm – là hệ số độ bền
cục bộ theo khe nứt (tiếp xúc) và trong khối đá
tương ứng.
Nếu sử dụng các phương
pháp đàn hồi phi tuyến tính và trạng thái ứng suất biến dạng của hệ thống “đập
– nền” theo CHuP 2.02.02-85, cho phép
khi không thoả mãn các điều kiện độ bền thứ nhất thì cần phải phân tích chiều
sâu và vị trí của vùng dỡ tải ở nền dưới mặt thượng lưu và đánh giá khả năng
tăng lưu lượng mất nước.
5.5.2.4 Hệ số lệch
tải (n) khi tính toán theo các nhóm trạng thái giới hạn I và II
lấy theo TCXDVN 285: 2002, CHuP
33-01-2003 và các tiêu chuẩn ngành.
5.5.2.5 Tính ổn định
công trình
1). Tính ổn định và
độ bền công trình bê tông
Ổn định chống trượt,
chống lật của công trình được theo TCXDVN 285: 2002, CHuP 33-01-2003, CHuP 2.06.06-85 và CHuP 2.02.02-85*.
Công thức tính toán
tổng quát : [K].F £ R (5.9)
Trong đó : [K]
: hệ số an toàn cho phép
F : lực tác động tổng
quát
R : Khả năng chịu tải
tổng quát
2). Tính ổn định mái
dốc
- Các tính toán
ổn định sườn dốc và mái dốc phải tiến hành đối với các giai đoạn thi công và
vận hành. Các tính toán ổn định đối với mỗi giai đoạn được tiến hành cho 2 tổ
hợp tải trọng:
+ Tổ hợp cơ bản, gồm
trọng lượng bản thân, áp lực nước ngầm và tải trọng từ công trình và thiết bị
(trong trường hợp có chúng).
+ Tổ hợp đặc biệt,
khi bổ sung động đất thiết kế cho tổ hợp tải trọng cơ bản.
Khi tính với tổ
hợp tải trọng đặc biệt, hướng tác dụng của động đất được quy định bất lợi nhất.
Trong các tính toán cho giai đoạn thi công, mức độ địa chấn tính toán của công
trình cần phải giảm xuống một cấp.
5.6 Tính toán ổn
định và độ bền theo các tiêu chuẩn và các hướng dẫn của Mỹ
Việc phân tích ổn
định và độ bền của các công trình trên tuyến áp lực được thực hiện theo hai
phương pháp :
- Phương pháp coi kết
cấu là vật thể cứng: Nhằm xác định các hệ số ổn định chung của kết cấu ứng với
các tổ hợp tải trọng khác nhau.
- Phương pháp phần tử
hữu hạn : Nhằm xác định độ lớn và sự phân bố ứng suất trong thân đập và nền.
5.6.1 Tải trọng
1). Tĩnh tải
Gồm trọng
lượng của công trình và các thiết bị cố định đặt trên và trong công trình
2). Áp lực nước
tác dụng lên thượng, hạ lưu công trình
3). Áp lực
ngược
-
Toàn
bộ chiều sâu nước hạ lưu được đưa vào tính toán áp lực ngược tại điểm chân của
công trình.
-
Áp
lực ngược từ thượng lưu và hạ lưu tác dụng lên bề mặt giữa đập và nền, áp lực
này thay đổi theo thời gian và phụ thuộc vào điều kiện biên, tính thấm nước của
vật liệu. Áp lực này giả thiết là không thay đổi do tải trọng động đất.
4). Nhiệt độ
5). Áp lực đất
và áp lực bùn cát
6). Lực động
đất
Được tính toán
với động đất cơ sở vận hành (OBE) và động đất cực đại tin cậy (MCE)
-
Động
đất cơ sở vận hành (OBE) được đánh giá dựa trên phân tích xác suất nguy hiểm
của động đất với mức chu kỳ lặp lại động đất T = 145-475 năm
-
Động
đất cực đại tin cậy (MCE) được đánh giá dựa trên phân tích xác định độ nguy
hiểm của động đất cực đại có thể xẩy ra, tương ứng mức chu kỳ lặp lại của động
đất T = 10.000 năm
7). Áp lực gió
8). Áp suất
khí quyển
9). Áp lực
sóng
10). Phản lực
nền
Tiêu chuẩn tính toán
dựa trên các tiêu chuẩn và tài liệu hướng dẫn sau:
-
Đập
bê tông trọng lực EM 1110-2-2200, (USACE)
-
Hướng
dẫn tính toán các công trình thuỷ công, Chương 3-Đập bê tông trọng lực (FERC).
5.6.2 Các tổ hợp tải
trọng
1). Trường hợp
1-Điều kiện tải trọng bất thường (unusual loading condition-construction).
(a)
Đập
xây dựng xong hoàn toàn
(b) Thượng, hạ
lưu đập không có nước
2). Trường hợp
2-Tổ hợp tải trọng cơ bản-vận hành bình thường (usual loading Combination-
Normal Operation Condition)
(a)
Mực
nước hồ ở MNDBT
(b) Mực nước hạ
lưu thấp nhất
(c) Áp lực
ngược
(d) Áp lực bùn
cát
2a). Trường hợp
2-Tổ hợp tải trọng cơ bản–vận hành bình thường, với trường hợp đập có mái
thượng lưu nghiêng (usual loading Combination-Normal Operation Condition)
(a)
Mực
nước hồ ở MNDBT
(b) Mực nước hạ
lưu thấp nhất
(c) Áp lực
ngược
(d) Áp lực bùn
cát bằng không
3). Trường hợp
3-Tổ hợp tải trọng bất thường (Unusual loading condition )
(a)
Hồ
chứa ở MNDBT
(b) Mực nước hạ
lưu thấp nhất
(c) Áp lực
ngược với hiệu quả của khoan thoát nước 0.0%
(e) Áp lực bùn
cát
4). Trường hợp
4 – Tổ hợp tải trọng đặc biệt – thi công xong có động đất cơ sở vận hành
(extreme loading condition- construction with OBE)
(a)
Động
đất OBE
(b) Gia tốc nền
khi động đất theo phương ngang về phía thượng lưu
(c) Trong hồ
không có nước
(d) Không có áp
lực nước ở thượng và hạ lưu đập
5). Trường hợp
5- Tổ hợp tải trọng bất thường – vận hành bình thường và có động đất cơ sở vận
hành (unusual loading condition- normal operating with OBE)
(a)
Động
đất OBE
(b) Mực nước hồ
ở MNDBT
(c) Mực nước hạ
lưu thấp nhất
(d) Áp lực
ngược ở mức trước khi có động đất
(e) Áp lực bùn
cát
6). Trường hợp
6- Tổ hợp tải trọng đặc biệt – vận hành bình thường với động đất cực đại tin
cậy MCE (extreme loading combination)
Trường hợp này là trường
hợp 2 thêm lực động đất
(a)
Động
đất MCE
(b) Mực nước hồ
chứa ở MNDBT
(c) Mực nước hạ
lưu nhỏ nhất
(d) Áp lực
ngược ở thời điểm trước khi có động đất
(e) Áp lực bùn
cát
7)
Trường
hợp 7- điều kiện tải trọng đặc biệt –lũ lớn nhất khả năng (extrem loading
condition – PMF).
(a)
Hồ
ở mực nước khi có lũ PMF
(b) Tất cả các
cửa van đều mở, mực nước hạ lưu tương ứng khi xả lũ PMF
(c) Áp lực
ngược
(d) Áp lực nước
hạ lưu
(e) Áp lực bùn
cát
8) Trường hợp 8 - điều
kiện tải trọng sau động đất(Post-seismic condition normal loading)
(a)
Mực
nước hồ ở MNDBT
(b) Mực nước hạ
lưu thấp nhất
(c) Áp lực
ngược
(d) Áp lực bùn
cát
5.6.3 Các trị số
tính toán
1). Trọng lượng
bản thân công trình và các chỉ tiêu tính toán của vật liệu lấy theo chỉ tiêu kiến
nghị cho từng loại vật liệu.
2). Áp lực thuỷ tĩnh
lên công trình tính theo dung trọng nước, gn=1T/m3
3). Áp lực ngược
Áp lực ngược trong tất cả các trường hợp tính
toán, tính toán theo tiêu chuẩn USACE trong đó không kể tác dụng giảm cột áp
của màng chống thấm.
4). Lực động đất
Động đất tính với
động đất OBE, động đất MCE. Với động đất MCE không yêu cầu tính toán ổn định
trượt
-
Gia
tốc động đất được lấy theo cả phương ngang và phương thẳng đứng khi tính toán
với phổ phản ứng gia tốc thẳng đứng được lấy bằng 2/3 gia tốc ngang.
-
Tải
trọng động đất được xem như lực quán tính tác động lên đập. Các tải trọng được
chia làm 2 loại: Lực quán tính do gia tốc ngang, đứng của đập, lực thuỷ động do
quán tính của nước và áp lực bùn cát tăng thêm tác động lên đập.
-
Khi
phân tích ổn định tổng thể của đập, lực tác động của động đất được tính theo
phương pháp phổ đơn giản của Fenves và Chopra.
-
Khi
phân tích ứng suất- biến dạng đập, tải trọng động đất được tính toán theo hàm
gia tốc nền biến đổi theo thời gian(acceleration –time history method)
5.6.4 Phân tích
ổn định
1). Tiêu chuẩn ổn
định
Hệ số an toàn cho
phép về trượt và ứng suất cho phép của đập bê tông trọng lực ghi trong bảng
5.5.
Bảng 5.5
|
TH tải trọng
|
Điểm đặt hợp lực ở
đáy
|
Hệ số an toàn tối
thiểu
|
Ứng suất nền
|
Ứng suất trong bê
tông
|
|
nén
|
kéo
|
|
Bình thường
|
1/3 giữa
|
3,0
|
£ cho phép
|
0,3.f’c
|
0
|
|
Không bình thường
|
1/2 giữa
|
1,7
|
£ cho phép
|
0,5.f’c
|
0,6.f’t
|
|
Đặc biệt
|
Trong đáy
|
1,3
|
£1,33.cho
phép
|
0,9.f’c
|
0,9.f’t
|
|
Sau động đất
|
|
1,3
|
|
|
|
(Ứng suất nền
và bê tông được xác định theo điều 3.4)
Ghi chú:
- f’c và f’t
là độ bền khi nén và kéo tương ứng của bê tông với các điều kiện tải trọng
tĩnh.
- Trường hợp sau
động đất :
+ Trên toàn bộ chiều
dài vết nứt T, lực dính C = 0
+ Chiều dài phần còn
lại tồn tại lực dính và ma sát dư
2). Tính toán ổn định
Hệ số an toàn chống
trượt được xác định theo công thức
(5.10)
Trong đó:
Fs = Hệ số an toàn
chống trượt
= Tổng các lực kháng trượt theo
phương pháp tuyến mặt trượt
= Tổng các lực gây trượt theo
phương tiếp tuyến mặt trượt
3). Tính toán áp lực
nền
Áp lực nền p được xác
định theo công thức
§
Trường
hợp tổng quát
p =åV/F ± åV.ey.y/Jx
± åV.ex.x/Jy (5.11)
§
Với
bài toán phẳng
p = åV/B ± 6.Mc/B2 (5.12)
Trong đó:
åV= Tổng các lực thẳng đứng tác lên nền
F = Diện tích đáy
móng
ex,ey,Jx,Jy
= Độ lệch tâm và mô men quán tính chính trung tâm của móng
x,y = Khoảng cách từ điểm
đặt lực đến trọng tâm móng
B = Chiều rộng móng
Mc = Mô
men lấy đối với trọng tâm móng.
5.6.5 Phân tích
ứng suất tĩnh và động
-
Phân
tích ứng suất-biến dạng của đập và nền nhằm xác định cường độ và sự phân bố ứng
suất trong kết cấu theo các điều kiện tải trọng để xác định khả năng đảm bảo
yêu cầu về độ bền của kết cấu.
-
Phân
tích ứng suất của đập và nền được thực hiện bằng phương pháp phần tử hữu hạn
với bài toán 2 chiều hoặc 3 chiều tuỳ thuộc vào từng bộ phận được xem xét.
-
Khi
phân tích ứng suất đập với trường hợp tải trọng động, mô đun đàn hồi động của
vật liệu bằng 1,5 lần mô đun đàn hồi tĩnh (Eđộng=1,5 Etĩnh), cường độ của bê
tông tăng 30% và 50% so với cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo tĩnh tương
ứng của bê tông. Với trường hợp động đất MCE, ứng suất chịu kéo của bê tông
bằng 1,5 x f’t.
-
Trên
cơ sở phân tích ứng suất đập, khi giá trị ứng suất kéo vượt quá cường độ chịu
kéo của bê tông thì sẽ xuất hiện vùng nứt trong bê tông.
6.
Các tiêu chuẩn và hướng dẫn thiết kế của nước ngoài áp dụng cho thuỷ điện Sơn
La (liệt kê danh mục trong phụ lục kèm theo).
PHỤ LỤC
DANH
MỤC CÁC TIÊU CHUẨN VÀ HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỦA NƯỚC NGOÀI ÁP DỤNG CHO THIẾT KẾ
CÔNG TRÌNH CHÍNH THUỶ ĐIỆN SƠN LA
I.
Các
tiêu chuẩn thiết kế và hướng dẫn tính toán của Liên Xô cũ
|
Thứ tự
|
Số hiệu
|
Tên Tiêu chuẩn,
hướng dẫn
|
|
1
|
CHuP 2.01.14.83
|
Определение расчетных гидрологических
характеристик
Xác định các đặc trưng thuỷ văn tính toán
|
|
2
|
CHuP 33-01-2003
|
Гидротехнические сооружения. Основные
положения проектирования
Công trình thuỷ công. Các quy định chủ yếu
về thiết kế
|
|
3
|
CHuP 2.06.06-85
|
Плотины бетонные и железобетонные
Đập bê tông và bê tông cốt thép
|
|
4
|
CHuP 2.02.02-85*
|
Основания гидротехнических сооружений
Nền các công trình thuỷ công
|
|
5
|
CHuP 2.06.08-87
|
Бетонные и железобетонные конструкции
гидротехнических сооружений
Các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép
công trình thuỷ công
|
|
6
|
CHuP 2.06.05-84
|
Плотины из грунтовых материалы
Đập vật liệu địa phương
|
|
7
|
CHuP 3.07.01-85
|
Гидротехнические сооружения речные
Các công trình thuỷ công trên sông
|
|
8
|
CHuP II-7-81*
|
Строительство в сейсмических районах
Xây dựng trong vùng địa chấn
|
|
9
|
CHuP 2.06.04-82*
|
Нагрузки и Воздействия на гидротехнические
сооружения (волновые, ледовые и от судов )
Tải trọng và tác động lên công trình thuỷ
công
|
|
10
|
BCH 02-73
|
Указания по проектированю
противофильтрационных устройств подземного контура бетонных плотин с
трещинами
Hướng dẫn về thiết kế các kết cấu chống
thấm đường viền ngầm của đập bê tông có các khe nứt kiến tạo
|
|
11
|
P.21 - 85
|
Рекомедации по расчету противофильтрионных
завес и фильтрационной прочности оснований грутовых плотин
Hướng dẫn tính toán màng chống thấm và độ
bền thấm của nền đập
|
|
12
|
P.843 – 86
|
Рекомендации по расчету устойчивости
скальных откосов
Hướng dẫn tính toán ổn định mái dốc đá
|
|
Thứ tự
|
Số hiệu
|
Tên Tiêu chuẩn,
hướng dẫn
|
|
13
|
P.38 – 75
|
Рекомендации по учету кавитации при
проектировании водосбросных гидротехнических сооружений
Hướng dẫn tính toán xâm thực khi thiết kế
công trình xả nước
|
|
14
|
P.634 – 75
|
Методические рекомендации по проектированию
оптимальных скальных врезок для сопряжения бетонных плотин со скальным
основанием
Hướng dẫn phương pháp thiết kế tối ưu tiếp
giáp đập bê tông và nền đá
|
|
15
|
P.01 – 73
|
Руководство по полевым исследованиям
сопротивления скальных оснований гидросооружений сдвигу
Hướng dẫn nghiên cứu thực địa sức kháng cắt
đá cứng của nền công trình thuỷ công
|
|
16
|
P.877 – 89
|
Рекомендации по методике определения модуля
деформации скальных грунтов в маввиве с помощью штампов
Hướng dẫn phương pháp xác định mô đun biến
dạng khối đất đá bằng bàn nén
|
|
17
|
P.761 – 82.М., Гидропроект 1982г.
|
Методические рекомендации по определению
физико-механических свойств скальных и полускальных пород
Các kiến nghị phương pháp về xác định tính
chất cơ lý đá cứng và nửa cứng, Viện Thiết kế Thuỷ công, 1982.
|
|
18
|
ГОСТ 21153.1-75*
|
Породы горные. Метод определения коэффициента
крепости по Протодьяконову. М. 1975г.
Phương pháp xác định hệ số kiên cố theo
Protodiakonov, 1975.
|
|
19
|
ГОСТ 12248-96
|
Грунты. Методы лабораторного определения
характеристик прочнoсти и деформируемости. М. 1996г.’
Đất đá. Phương pháp phân tích trong phòng
thí nghiệm các đặc trưng độ bền và biến dạng. M., 1996.
|
|
20
|
ГОСТ 20522-96
|
Грунты. Методы статистической обработки
результатов испытаний. М. 1996г.
Đất đá. Phương pháp chỉnh lý thống kê các
kết quả thí nghiệm. M., 1996.
|
II. Các tiêu chuẩn và
hướng dẫn của Mỹ và quốc tế
|
Thứ tự
|
Số hiệu
|
Tên Tiêu chuẩn,
hướng dẫn
|
|
US ARMY CORPS OF
ENGINEERS (USACE)
Hiệp hội các kỹ sư
quân đội Mỹ
|
|
1
|
EM-1110-2-2200
|
Gravity Dam Design
Thiết kế đập trọng lực
|
|
Thứ tự
|
Số hiệu
|
Tên Tiêu chuẩn,
hướng dẫn
|
|
2
|
EM-1110-2-2006
|
Engineering and Design Roller Compacted
Concrete
Kỹ thuật thiết kế bê tông đầm lăn
|
|
FEDERAL ENERGY REGULATORY COMMISSION (FERC)
Uỷ ban điều hành năng lượng liên bang (Mỹ)
|
|
3
|
Engineering Guidelines for Evaluation of
Hydropower Projects
Các hướng dẫn kỹ thuật để đánh giá công
trình thuỷ điện
-
Chương
3 : Gravity Dams
Đập trọng lực
|
|
AMERICAN CONCRETE
INSTITUTE (ACI)
Viện Nghiên cứu bê
tông Mỹ
|
|
4
|
ACI 207.1R
|
Mass concrete
Bê tông khối
|
|
5
|
ACI 207.5R-99
|
Roller compacted mass concrete
Bê tông đầm lăn
|
|
6
|
ACI 318-02
318R-02
|
Requirements for structural concrete and
commentary
Các yêu cầu đối với bê tông kết cấu
|
|
US ARMY CORPS OF
ENGINEERS (USACE)
Hiệp hội các kỹ sư
quân đội Mỹ
|
|
7
|
CRD-C 124-73
|
Method Of Test For Specific Heat Of
Aggregates, Concrete, And Other Materials
Phương pháp thí nghiệm nhiệt dung riêng cho
cốt liệu dăm, bê tông và các loại vật liệu khác
|
|
8
|
CRD - C 37-73
|
Method Of Test For Thermal Diffusivity Of
Mass Concrete
Phương pháp thí nghiệm khuyếch tán nhiệt
của bê tông khối
|
|
9
|
CRD-C 125-63
|
Method Of Test For Coefficient Of Linear
Thermal Expansion Of Coarse Aggregate (Strain-Gage Method)
Phương pháp thí nghiệm hệ số giãn nở tuyến
tính của cốt liệu thô
|
|
10
|
CRD-C 164-92
|
Standard Test Method for Direct Tensile
Strength of Cylindrical Concrete or Mortar Specimens
Phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn : thí
nghiệm kéo trực tiếp cho bê tông hình trụ hoặc cục mẫu vữa
|
|
11
|
CRD-C 166-92
|
Standard Test Method For Static Modulus Of
Elasicity Of Concrete in Tension
Phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn : mô đun
đàn hồi tĩnh của bê tông khi kéo căng
|
|
Thứ tự
|
Số hiệu
|
Tên Tiêu chuẩn,
hướng dẫn
|
|
12
|
CRD-C 38-73
|
Method of Test for Temperature Rise in
Concrete
Phương pháp thí nghiệm : tăng nhiệt độ ở bê
tông
|
|
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS
(ASTM)
Hiệp hội Mỹ về thí nghiệm và vật liệu
|
|
13
|
ASTM C 31/ C 31M-98
|
Standard Practice For Making And Curing
Concrete Test Specimens In The Field
Phương pháp lấy và bảo dưỡng các mẫu thí
nghiệm bê tông ở hiện trường
|
|
14
|
ASTM C 33-99a
|
Standard Specification For Concrete
Aggregates
Đặc trưng kỹ thuật cốt liệu bê tông
|
|
15
|
ASTM C 39/ C 39M-99
|
Standard Test Method For Compressive
Strength Of Cylindrical Concrete Specimens
Thí nghiệm cường độ kháng nén các mẫu bê
tông hình trụ
|
|
16
|
ASTM C40-99
|
Standard Test Method For Orgnic Impurities
in Fine Aggregate For Concrete
Tạp chất hữu cơ trong cốt liệu mịn dùng cho
bê tông
|
|
17
|
ASTM C 42/ C 42M-99
|
Standard Test Method for Obtaining and
Testing Drilled Cores and Sawed Beams of Concrete
Phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn để lấy
mẫu và thí nghiệm các thỏi nõn khoan và thỏi của bê tông
|
|
18
|
ASTM C 70-94
|
Standard Test Method For Surface Moisture
In Fine Aggregate
Thí nghiệm độ ẩm bề mặt cốt liệu mịn
|
|
19
|
ASTM C 88-99a
|
Standard Test Method For Soundness Of
Aggregate By Use Of Sodium Sulfate Or Magnesium Sulfate
Thí nghiệm độ cứng cốt liệu bằng sử dụng
sunphát natri và sunphát magiê.
|
|
20
|
ASTM C 127-88
|
Standard Test Method For Specific Gravity
and Absorption of Coarse Aggregate
Thí nghiệm tỉ trọng và độ thấm hút của cốt
liệu thô
|
|
21
|
ASTM C 128-97
|
Standard Test Method for Spesific Gravity
and Absorption of Fine Aggregate
Thí nghiệm tỉ trọng và độ thấm hút của cốt
liệu mịn.
|
|
22
|
ASTM C 131-96
|
Standard Test Method For Resistance To
Degradation Of Small Size Coarse Aggregate By Abrasion And Impact In The Los Angeles Machine
Thí nghiệm sức kháng mòn của cốt liệu thô
kích thước nhỏ bằng máy Los Angeles
|
|
Thứ tự
|
Số hiệu
|
Tên Tiêu chuẩn,
hướng dẫn
|
|
23
|
ASTM C 227-97a
|
Standard Test Method for Potential Alkali
Reactivity of Cement-Aggregate Combinations (Mortar-Bar Method)
Phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn với phản
ứng alkali tiềm tàng của cốt liệu xi măng (phương pháp Mortar – Bar)
|
|
24
|
ASTM C 289-94
|
Standard Test Method for Potential Alkali -
Silica Reactivity of Aggregates (Chemical Method)
Phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn với phản
ứng alkali-silic tiềm tàng của cốt liệu (phương pháp hoá học)
|
|
25
|
ASTM C 311-98b
|
Standard Test Method For Sampling And
Testing Fly Ash Or Natural Pozzolans For Use As A Mineral Admixture In
Portland-Cement Concrete
Các phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn đối
với việc lấy mẫu và thí nghiệm tro bay hoặc Pozzolan thiên nhiên để sử dụng
như phụ gia khoáng trong bê tông xi măng pooc lăng.
|
|
26
|
ASTM C 496-96
|
Standard Test Method for Splitting Tensile
Strength of Cylindrical Concrete Specimens
Phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn cường độ
kéo cắt tách của mẫu bê tông hình trụ
|
|
27
|
ASTM C 618-99
|
Standard Specification For Coal Fly Ash And
Raw Or Calcined Natural Pozzolan For Use As A Mineral Admixture In Concrete
Đặc trưng kỹ thuật tiêu chuẩn của tro bay
than và Pozzolan thiên nhiên tinh chế hoặc đã nung để sử dụng như phụ gia
khoáng trong bê tông
|
|
28
|
ASTM C 1170-91
|
Standard Test Methods for Determining
Consistency and Density of Roller – Compacted Concrety Using a Vibrating
Table
Phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn để xác
định tính đặc chắc và dung trọng của bê tông đầm lăn sử dụng bàn rung
|
|
29
|
ASTM C 295-98
|
Standard Guide For Petrographic Examination
Of Aggregates For Concrete
Tiêu chuẩn hướng dẫn thí nghiệm thạch học
của cốt liệu cho bê tông
|
|
30
|
ASTM C 29/ C 29M-97
|
Standard Test Methods for Bulk Density
(“Unit Weight”) And Voids in Aggregate
Phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn : dung
trọng khối (đơn vị trọng lực) và độ rỗng trong cốt liệu
|
|
31
|
ASTM C87-83
|
Standard Test Methods For Effect Of Organic
Impurities In Fine Aggregate On Strength Of Mortar
Phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn : ảnh
hưởng của tạp chất hữu cơ trong mạt đá đến cường độ vữa
|
|
|
|
|
|
Thứ tự
|
Số hiệu
|
Tên Tiêu chuẩn,
hướng dẫn
|
|
32
|
ASTM C 136-96a
|
Standard Test Methods for Sieve Analysis of
Fine and Coarse Aggregates
Thí nghiệm sàng : phân tích sàng cốt liệu
hạt mịn và thô
|
|
33
|
ASTM C 142-97
|
Standard Test Methods for Clay Lumps And
Friable Particles in Aggregates
Phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn : sét cục
và hạt bở rời trong cốt liệu
|
|
34
|
ASTM C 123-98
|
Standard Test Methods for Lightweight
Particies in Aggregate
Phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn : các hạt
bụi trong cốt liệu
|
|
35
|
ASTM D 4791-99
|
Standard Test Method for Flat Particles,
Elongated Particles Or Flat And Elongated Particles In Coarse Aggregate
Phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn: các hạt
hình kim, dẹt hoặc các hạt dẹt hình kim trong cốt liệu thô
|
|
36
|
ASTM D 3398-97
|
Standard Test Methods For Index Of
Aggregate Particle Shape And Texture
Phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn : Hệ số
về hình dạng hạt cốt liệu và cấu trúc
|
|
37
|
ASTM C 535-96
|
Standard Test Methods For Resistance To
Degradation Of Large-Size Coarse Aggregate By Abrasion And Impact In The Los Angeles Machine
Phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn : sự
kháng tan rã của cốt liệu thô hạt to bằng thí nghiệm mài mòn và bằng phương
pháp Los Angeles
|
|
38
|
ASTM C 403/ C
403M-99
|
Standard Test Methods for Time of setting
of Concrete Mixtures by Penetration Resistance
Thời gian ninh kết của hỗn hợp trộn bê tông
qua phương pháp xâm nhập
|
|
39
|
ASTM C 469-94
|
Standard Test Methods for Static Modulus of
Elasticity and Poisson’s Ratio of Concrete in Compression
Phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn : mô đun
tĩnh đàn hồi và hệ số Poát xông của bê tông khi nén
|
|
40
|
ASTM D 2938-95
|
Standard Test Methods for Unconfined
Compressive Strength of Intact Rock Core Specimens
Phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn : cường
độ nén 1 trục ở mẫu nõn của đá nguyên khối
|
|
41
|
ASTM D 5731-95
|
Standard Test Methods for Determination of
the Point Load Stength Index of Rock
Phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn : xác
định hệ số cường độ tải trọng điểm của đá
|
|
Thứ tự
|
Số hiệu
|
Tên Tiêu chuẩn,
hướng dẫn
|
|
42
|
ASTM D 3967-95a
|
Standard Test Methods for Spitting Tensile
of Intact Rock Core Specimens
Thí nghiệm tiêu chuẩn : Xác định sức chống
kéo của mẫu nõn đá theo phương pháp nén tách.
|
|
43
|
ASTM D 4554-90
|
Standard Test Methods For In Situ
Determination of Direct Shear Strength of Rock Discontinuities
Phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn : xác
định tại chỗ cường độ cắt trực tiếp của các gián đoạn đá
|
|
44
|
ASTM C43-99
|
Standard Terminology of Structural Clay
Products
Thuật ngữ chuẩn của các sản phẩm có cấu
trúc sét
|
|
45
|
ASTM D 4394-84
|
Standard Test Methods for Determining the
in Situ Modulus of Deformation of Rock Mass Using the Rigid Plate Loading
Method
Phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn : xác
định mô đun biến dạng của khối đá bằng phương pháp bệ cứng (thí nghiệm cơ
địa)
|
|
46
|
ASTM D 4395-84
|
Standard Test Methods for Determining the
In Situ Modulus of Deformation of Rock Mass Using the Flexible Plate Loading
Method
Phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn : xác
định mô đun biến dạng của khối đá bằng phương pháp gia tải bệ chịu uốn
|
|
47
|
ASTM D 4555-90
|
(Reapproved 1995) Standard Test Method for
Determining Deformability and Strength of Weak Rock by an In Situ Uniaxial
Compressive Test.
(được thông qua lại năm 1995). Phương pháp
thí nghiệm tiêu chuẩn cho xác định biến dạng và cường độ của đá yếu qua thí
nghiệm nén một trục cơ địa.
|
|
ICOLD Commitee on Seismic Aspects of Dam
Design
Hội đồng đập lớn quốc tế - Uỷ ban về lĩnh
vực động đất cho thiết kế đập
|
|
48
|
QUESTION83
BUILETIN 72
|
Seismic Aspects of Dam
Động đất của đập
Selecting Seismic parameters for large dams
Lựa chọn các thông số động đất để thiết kế
đập lớn
|
|
WORLD METEOROLOGICAL ORGANNIZATION (WMO)
Tổ chức khí tượng thế giới
|
|
49
|
WMO.N-332
(Geneva-Switzerland 1986)
|
Manual for extimation of probable maximum
precipitation
Hướng dẫn đánh giá xác định mưa lớn nhất
khả năng
|
|
50
|
WMO.N-168
(Geneva-Switzerland 1983)
|
Guide to Hydrological practices
Hướng dẫn quy trình tính toán thuỷ văn
|
|
|
|
|
|