Xem mẫu
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8
PHÂN TÍCH ĐỘ TIN CẬY CỦA CỐNG TÂN ĐỆ THUỘC HỆ
THỐNG THỦY LỢI NAM THÁI BÌNH
Nguyễn Lan Hương1, Nguyễn Quang Hùng1
1
Trường Đại học Thủy lợi, e-mail: lanhuong@tlu.edu.vn
1. ĐẶT VẤN ĐỀ 2. XÁC SUẤT AN TOÀN CỦA CỐNG
TÂN ĐỆ
Hiện nay, các công trình thủy lợi ở Việt
Nam chủ yếu được thiết kế theo phương pháp 2.1. Hiện trạng cống Tân Đệ
tất định và phân tích hệ số an toàn. Mức độ an - Cống Tân Đệ là cống lộ thiên cấp I thuộc
toàn của các hệ thống được đánh giá thông qua hệ thống thủy lợi Nam Thái Bình, cống được
các bài toán về thủy lực, ổn định và độ bền, xây dựng tại xã Tân Lập, huyện Vũ Thư, Tỉnh
trong đó các chỉ tiêu kỹ thuật của công trình Thái Bình năm 2006. Cống có nhiệm vụ cung
được mô phỏng qua khả năng tháo, khả năng cấp nước tưới cho 2291ha đất canh tác của
chịu tải của công trình. Hiện nay, nhiều nước huyện Vũ Thư, bổ sung nguồn nước còn thiếu
tiên tiến trên thế giới đã sử dụng phương pháp cho hệ thống Nam Thái Bình, kết hợp lấy phù
thiết kế ngẫu nhiên và các tiêu chuẩn về độ tin sa từ sông Hồng và phục vụ giao thông thủy.
cậy để đánh giá an toàn công trình. Do đó, các Hệ thống cống Tân Đệ gồm 3 phần [1]:
bài toán tiếp cận được với thực tế hơn bởi - Thân cống: Chiều rộng thông nước B =
phương pháp ngẫu nhiên xét được đầy đủ mức 8,5m), chia làm 3 cửa: cửa giữa rộng 5,5m,
độ ảnh hưởng của tính biến đổi ngẫu nhiên của kiểu lộ thiên kết hợp thông thuyền; 2 cửa bên
tính chất các vật liệu xây dựng và đất nền cũng kiểu cống ngầm, kích thước mỗi cửa B x H
như của tải trọng đến trạng thái kết cấu. =(1,5x2,6)m. Cầu giao thông trên cống tải
Phương pháp này ngoài việc tính được độ tin trọng H30-X80.
cậy an toàn cho cả hệ thống còn là tiền đề cho - Tuyến kênh thượng lưu dài 525m, kênh
quá trình phân tích rủi ro sau này. Việt Nam đã đất, mặt cắt hình thang có Bđ = 12m; m = 2.
có nhiều nghiên cứu về độ tin cậy cho công - Tuyến kênh hạ lưu dài 1653m kênh
trình thủy lợi nhưng các ứng dụng lý thuyết đất, mặt cắt hình thang có Bđ=12m; m=2,0,
ngẫu nhiên để tính độ tin cậy cho hệ thống trên kênh có các hệ thống cầu và công trình
cống lộ thiên vẫn chưa được đề cập đầy đủ. Bài trên kênh.
báo giới thiệu phương pháp tính độ tin cậy cho
cống lộ thiên Tân Đệ thuộc hệ thống thủy lợi 2.2. Cây sự cố của cống
Nam Thái Bình theo lý thuyết ngẫu nhiên cấp Hàng năm cống Tân Đệ có một số hư
độ II, từ đó phân tích các kết quả về độ tin cậy hỏng nhỏ và được tu bổ sửa chữa và phần
và mức độ ảnh hưởng của các sự cố đến độ tin lớn các hạng mục chính của cống đang vận
cậy chung của hệ thống thông qua việc so sánh hành ổn định. Theo các số liệu quan trắc và
với tiêu chuẩn về độ tin cậy của Nga và Trung các đánh giá về hiện trạng cống, nghiên cứu
Quốc. Để nâng cao độ tin cậy cho cống Tân sẽ thực hiện các đánh giá độ tin cậy của
Đề, nghiên cứu giới thiệu một số giải pháp cống Tân Đệ cho 6 cơ chế sự cố: thân cống
đảm bảo an toàn theo tiêu chuẩn về độ tin cậy bị trượt phẳng; thân cống bị lật quanh trục
cho cống Tân Đệ trong trường hợp cống cần chân khay hạ lưu; nền cống không đủ khả
được nâng cấp sửa chữa hoặc xây mới. năng chịu tải; đáy cống bị xói; cọc dưới đáy
186
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8
cống không đủ khả năng chịu tải và mái Trong đó: chỉ số độ tin cậy; hàm
kênh cửa ra của cống bị trượt sâu. phân bố chuẩn;
2.3. Xây dựng các hàm tin cậy - Các cơ chế sự cố liên kết với nhau theo
cổng “hoặc”, xác suất an toàn của cống Tân
Mỗi cơ chế phá hoại sẽ thiết lập được một Đệ tính theo (8):
hàm tin cậy Z, đây là hàm biểu thị mối quan n
hệ giữa sức chịu tải và tải trọng tác dụng vào
PatCT 1 1 Pati (8)
công trình. i 1
(1) Cống bị trượt phẳng Trong đó: Pi - Xác suất an toàn của từng
Z1 t g d . P Wth Wtt m1Eb cơ chế sự cố tính như (7); n: số cơ chế sự cố
(1) xảy ra với cống lộ thiên.
+ L.B.C (WT E c WH )
(2) Cống bị lật Bảng 1. Độ tin cậy của cống Tân Đệ
Z 2 ( M p + M E B + M w HL M Pn M Pd ) TT Các cơ chế sự cố Pat
(M w TL M w tt +M w th M E c ) 1 Cống bị trượt phẳng 0.99188
52818, 01. bt 346329, 05 (2) 2 Cống bị lật 0.999998
Nền cống không đủ khả năng
3 0.9822
( d 4). 5886 106, 07.tg 2 (45 d ) chịu tải
2 Cọc dưới đáy cống không đủ
33738. L 4 0.99414
khả năng chịu tải
(3) Nền cống ở cuối mũi cọc không đủ khả 5 Xói ngầm ở cửa ra của cống 0.9870
năng chịu tải 6 Mái kênh bị trượt sâu 0.99865
Z 3.1 m.( A. .b B. q D.C TC )
7 ĐTC của cống PatCT 0.95396
G 6e G 6e (3.1)
0,5. (1 ) (1 )
F L F L 2.5. Phân tích kết quả
m m
Z3.2 1, 2.m.( A. .b B. q D.C TC ) - Với các số liệu thu thập được từ hệ thống
cống Tân Đệ, nghiên cứu đã tính được độ tin
G (1 6e ) (3.2)
cậy của cống là Pat = 0.95396 hay chỉ số độ
Fm L
tin cậy 1.69 . Hiện tại, Việt Nam chưa có
(4) Cọc dưới đáy cống không đủ khả năng
các tiêu chuẩn cụ thể về độ tin cậy cho phép
chịu tải
cho công trình thủy lợi, do đó nghiên cứu đã
Z 4.1 Pc Pmax và Z 4.2 Pmin (4)
sử dụng tiêu chuẩn về độ tin cậy của Nga và
P M y * xmax M x * ymax Trung Quốc để so sánh.
Pmax,min (4.1)
n xi 2 yi 2 + Theo tiêu chuẩn của Nga [3]: xác suất an
toàn của cống Tân Đệ lớn hơn xác suất an
(5) Xói ngầm ở cửa ra của cống
toàn cho phép Pat 0.95396 [P] 0.95 , nên có
d n .1 n
thể kết luận: Cống Tân Đệ làm việc an toàn
Z5 H 1 (5) khi tính theo lý thuyết độ tin cậy.
0,5.n .
Ttt . i + Theo tiêu chuẩn về độ tin cậy của Trung
(6) Mái kênh bị trượt sâu Z 6 K 1 (6) Quốc [4], Pat 0.95396 [ P ] 0.99653 hay
1.69 2.7 , cống làm việc không an
2.4. Xác suất an toàn cống
toàn theo các tiêu chuẩn về độ tin cậy nên
- Xác suất an toàn của từng cơ chế sự cố [2] cần có các giải pháp để nâng cao độ tin cậy
Pat P Z 0 (7) cho hệ thống.
- Phân tích mức ảnh hưởng của các cơ chế
sự cố đến an toàn cống hình 1:
187
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8
+ Các cơ chế sự cố: Nền cống không đủ đến độ tin cậy của cống khi thiết kế mới hoặc
khả năng chịu tải (39.32%), xói ngầm dưới cần nâng cấp, sửa chữa hệ thống đầu mối.
đáy cống (28.72%) và cống bị trượt phẳng - Bố trí các thiết bị quan trắc, đo đạc để:
(17.94%) có ảnh hưởng nhiều nhất đến độ tin phát hiện sớm các nguy cơ sự cố xảy ra với
cậy của cống. Do đó, khi cần nâng cấp độ tin cống; đo các liệt số liệu đủ dài về các BNN.
cậy của cống hoặc trong các quá trình sửa - Bảo dưỡng sửa chữa định kỳ các thiết bị
chữa định kỳ cống cần quan tâm nhiều hơn của cống nghiêm túc, thường xuyên, tuân thủ
đến các cơ chế sự cố này. các nguyên tắc kỹ thuật.
+ Các cơ chế còn lại có ảnh hưởng không - Tổ chức quản lý vận hành để không xảy
đáng kể đến an toàn của cống. ra các hoạt động như: Nổ mìn gây chấn động
đến cống; Vận tải qua công trình bằng các xe
có tải trọng lớn vượt tải trọng cho phép.
- Đào tạo đội ngũ cán bộ quản lý vận hành
có hiểu biết về kỹ thuật máy móc thiết bị
thủy lợi và hiểu rõ quy trình vận hành cống.
4. KẾT LUẬN
Hình 1. Ảnh hưởng của các cơ chế sự cố
đến độ tin cậy của cống Tân Đệ Nghiên cứu đã giới thiệu một phương pháp
đánh giá độ tin cậy cho cống lộ thiên Tân Đệ
- Phân tích ảnh hưởng của các biến ngẫu – Thái Bình theo lý thuyết ngẫu nhiên cấp độ
nhiên (BNN) đến độ tin cậy của từng cơ chế II. Sử dụng các tiêu chuẩn về độ tin cậy của
sự cố hình 2 và 3. Nga và Trung Quốc để so sánh và có các
+ Độ rỗng của nền (n) và chênh lệch cột nhận xét định hướng về các nguyên nhân gây
nước thượng và hạ lưu cống (H) có ảnh ra sự cố cống, phân tích ảnh hưởng của các
hưởng lớn nhất đến sự cố xói tại cửa ra cống, biến ngẫu nhiên đến các cơ chế sự cố của
các BNN còn lại: T, , có ảnh hưởng nhỏ cống. Trên cơ sở đó đề xuất một số giải pháp
hơn nhiều. an toàn để nâng cao độ tin cậy của cống khi
+ Dung trọng của bê tông, chiều dài đáy cần thiết phải tu sửa, nâng cấp hoặc thiết kế
cống và lực dính đơn vị của đất nền là 3 mới hệ thống cống lộ thiên.
BNN có ảnh hưởng chủ yếu đến cơ chế trượt
phẳng thân cống, chiếm 95%. Các BNN còn 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
lại có ảnh hưởng không đáng kể. [1] Báo cáo: Nâng cấp sửa chữa hệ thống thủy
lợi Nam Thái Bình.
[2] Nguyễn Văn Mạo, Nguyễn Hữu Bảo, Nguyễn
Lan Hương, Cơ sở tính độ tin cậy an toàn
đập, Nhà xuất bản Xây Dựng, năm 2014.
[3] "Основные положения расчета
причальных сооружений на надежность,"
Hình 2. Ảnh hưởng của Hình 3. Ảnh hưởng М. В/О “Мортехинформреклама”, РД 31-
các BNN đến sự cố của các biến ngẫu 31-35-85, 1986.
trượt phẳng thân cống nhiên đến sự cố xói [4] Tiêu chuẩn thống nhất để thiết kế độ tin cậy
ngầm dưới đáy cống kết cấu công trình" Bộ Xây Dựng nước
Cộng Hòa Nhân Dân Trung Hoa, Tiêu
3. CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ chuẩn nhà nước cộng hòa nhân dân Trung
TIN CẬY CHO CỐNG TÂN ĐỆ Hoa, JB 50153 – 92, 1992.
- Phân bổ độ tin cậy và trọng số thích hợp
cho những cơ chế sự cố có ảnh hưởng lớn
188
nguon tai.lieu . vn
