Xây dựng bài toán tính nhiệt và ứng suất nhiệt trong đập bê tông trọng lực đầm lăn ở Việt Nam bằng phần mềm ANSYS

KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 50 (9/2015) 9
XÂY DỰNG BÀI TOÁN TÍNH NHIỆT VÀ ỨNG SUẤT NHIỆT 
TRONG ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC ĐẦM LĂN Ở VIỆT NAM 
BẰNG PHẦN MỀM ANSYS 
Lê Quốc Toàn1, Vũ Thanh Te1, Vũ Hoàng Hưng1 
Tóm tắt: Tính toán nhiệt và ứng suất nhiệt trong đập bê tông đầm lăn (RCC) là cơ sở để thiết kế 
cấp phối, xây dựng kế hoạch và biện pháp thi công phù hợp nhằm đảm bảo khống chế nhiệt và ứng 
suất nhiệt trong mức cho phép nhằm hạn chế nứt, thấm do yếu tố nhiệt. Phần mềm ANSYS dạng mở 
được bổ sung các kết quả nghiên cứu về diễn biến các chỉ tiêu cơ lý ban đầu của bê tông đầm lăn 
dựa trên ngôn ngữ thiết kế tham số hóa (APDL) và các mô phỏng sát thực tế thi công đã được mô 
hình hóa trong ANSYS trở thành công cụ hiệu quả để tính toán nhiệt và ứng suất nhiệt trong đập 
RCC ở Việt Nam. 
Từ khóa: RCC dam, ANSYS; nhiệt, ứng suất nhiệt trong đập RCC. 
1. ĐẶT VẤN ĐỀ1 
Cơ sở khoa học và lý thuyết tính toán nhiệt 
trong đập RCC đang được áp dụng tại Việt 
Nam chủ yếu dựa theo kinh nghiệm và các phần 
mềm chuyên dụng của nước ngoài, mức độ phù 
hợp trong điều kiện tại Việt Nam đôi khi ở mức 
hạn chế. 
Bài viết giới thiệu phần mềm phân tích phần 
tử hữu hạn ANSYS dạng mở đã được tác giả 
bổ sung, hoàn thiện trên cơ sở các kết quả 
nghiên cứu về diễn biến các chỉ tiêu cơ lý ban 
đầu của BTĐL và sự mô phỏng quá trình thi 
công lên đập phù hợp thực tế thi công đập 
RCC tại Việt Nam. 
2. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ANSYS 
2.1. Khả năng phân tích nhiệt 
ANSYS là phần mềm phân tích mô phỏng 
công trình dựa trên phương pháp phần tử hữu 
hạn đủ khả năng tiến hành nghiên cứu kết cấu, 
nhiệt, chất lỏng, điện từ, âm thanh, hiện nay 
đã phát triển đến phiên bản 16. Phần mềm 
ANSYS bao gồm nhiều mô đun với các tính 
năng chuyên biệt trong đó: ANSYS/Multiphysics, 
ANSYS/Mechanical, ANSYS/Thermal, ANSYS/ 
FLOTRAN, ANSYS/ED đều có công năng 
phân tích nhiệt. 
Phân tích nhiệt trong ANSYS dựa trên 
phương trình cân bằng nhiệt của nguyên lý bảo 
toàn năng lượng, dùng phương pháp phần tử 
hữu hạn tính toán nhiệt độ tại các điểm nút, 
đồng thời đưa ra tham số vật lý nhiệt khác. 
1 Trường Đại học Thủy lợi. 
Phân tích nhiệt trong ANSYS có thể giải 
quyết đồng thời 3 loại phương thức trao đổi 
nhiệt: truyền dẫn nhiệt, đối lưu nhiệt và bức 
xạ nhiệt. 
Trong ANSYS phân tích nhiệt được phân 
thành 2 loại: truyền nhiệt ổn định và truyền 
nhiệt không ổn định. Trạng thái truyền nhiệt ổn 
định là trường nhiệt độ của hệ thống thay đổi 
không phụ thuộc vào thời gian; trạng thái truyền 
nhiệt không ổn định là trường nhiệt độ của hệ 
thống thay đổi rõ rệt theo thời gian. 
Quá trình cơ bản phân tích nhiệt trong 
ANSYS bao gồm 5 bước: xây dựng mô hình, 
gán tải trọng, xác nhận bước tải trọng, phân tích 
và xem kết quả. Phân tích nhiệt đập bê tông 
đầm lăn cũng tuân theo 5 bước cơ bản này. 
2.2. Những hạn chế khi phân tích nhiệt, 
ứng suất nhiệt trong đập RCC bằng phần 
mềm ANSYS 
Diễn biến nhiệt độ và ứng suất nhiệt trong 
quá trình thi công bê tông đập RCC là dạng 
truyền nhiệt không ổn định do nhiệt độ, tỉ suất 
dòng nhiệt, điều kiện biên nhiệt cùng với nội 
năng của hệ thống thay đổi theo thời gian. Hay 
nói cách khác nhiệt độ môi trường, quá trình 
nhiệt thủy hóa của xi măng, điều kiện biên nhiệt 
thay đổi rõ rệt theo thời gian. 
Đối với vấn đề truyền nhiệt ổn định có thể 
thực hiện một cách dễ dàng trong phần mềm 
ANSYS bằng cách chỉ định hệ số dẫn nhiệt và 
điều kiện biên nhiệt độ của hệ thống từ đó xác 
định được trường nhiệt độ và gradient nhiệt của 
toàn hệ thống. Tuy nhiên đối với vấn đề truyền 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 50 (9/2015) 10 
nhiệt không ổn định việc thực hiện gặp nhiều 
khó khăn hoặc không thể thực hiện được với 
cách làm thông thường do đồng thời phải xem 
xét khi nhiệt độ môi trường, nhiệt lượng phát 
sinh trong quá trình thủy hóa của xi măng, các 
chỉ tiêu cơ lý của bê tông thay đổi theo thời 
gian, điều kiện biên cũng thay đổi theo thời gian 
trong tính toán toán nhiệt và ứng suất nhiệt 
trong đập RCC. Nếu giải quyết được vấn đề này 
sẽ phản ánh đúng quá trình diễn biến nhiệt và 
ứng suất nhiệt trong thi công đập RCC từ đó 
làm cơ sở cho việc phán đoán nứt để có biện 
pháp phòng ngừa từ giai đoạn thiết kế và trong 
giai đoạn thi công. 
3. TÍNH TOÁN NHIỆT VÀ ỨNG SUẤT 
NHIỆT BẰNG PHẦN MỀM ANSYS 
3.1. Những vấn đề cần bổ sung trong 
tính toán 
Điểm nổi bật của phần mềm ANSYS là có 
thể sử dụng ngôn ngữ tham số hóa thiết kế 
APDL (là một loại của ngôn ngữ lập trình 
FORTRAN) để lập trình xây dựng bài toán tổng 
quát mô phỏng diễn biến nhiệt độ trong quá 
trình thi công theo thời gian thực dựa trên các 
tham số định trước và các kết quả nghiên cứu 
của tác giả về diễn biến các chỉ tiêu cơ lý ban 
đầu của RCC. Để mô phỏng quá trình thi công 
lên đập phù hợp thực tế thi công đập RCC tại 
Việt Nam, tác giả đã tiến hành bổ sung trong 
tính toán nhiệt bằng phần mềm ANSYS: 
(1) Đưa các kết quả nghiên cứu về diễn biến 
các chỉ tiêu cơ lý ban đầu của RCC như cường 
độ nén - thời gian, cường độ kéo - thời gian, 
biến dạng co ngót (BDCN) - thời gian, modul 
đàn hồi - thời gian vào trong phần mềm. 
(2) Đưa vào chương trình mô hình toán học 
nhiệt thủy hóa vật liệu xi măng của bê tông đầm 
lăn có xem xét đến ảnh hưởng của phụ gia 
khoáng hoạt tính (tro bay, puzơlan) đối với 
nhiệt thủy hóa vật liệu xi măng. 
(3) Quá trình diễn biến nhiệt độ trong quá 
trình thi công bê tông có xét đến thời gian đổ bê 
tông và thời gian dừng giữa các đợt đổ. 
(4) Thiết lập tiêu chuẩn phá hoại của bê 
tông, khi ứng suất nhiệt tại một vị trí nào đó 
vượt quá khả năng chịu kéo của bê tông, khối 
đổ bê tông tự động hình thành và phát triển nứt 
theo quá trình thay đổi nhiệt độ. 
3.2. Các vấn đề kỹ thuật trong quá trình 
thực hiện 
3.2.1. Lựa chọn mặt cắt tính toán 
Đối với mặt cắt đập bê tông trọng lực thông 
thường được phân chia thành 5 vùng vật liệu, 
nền được phân thành các lớp địa chất nằm 
ngang. Tùy theo từng bài toán cụ thể để lựa 
chọn kích thước tương ứng. Có thể tạm phân 
chia 5 vùng vật liệu trong thân đập như sau: 
Vùng I – Bê tông mặt ngoài đập trên mực 
nước thượng và hạ lưu; 
Vùng II – Bê tông mặt ngoài đập vùng có 
mực nước thượng và hạ lưu thay đổi; 
Vùng III – Bê tông mặt ngoài đập dưới mực 
nước chết; 
Vùng IV – Bê tông đáy đập; 
Vùng V – Bê tông lõi đập. 
3.2.2. Định nghĩa tham số đầu vào của mô hình 
Tham số đầu vào của mô hình bao gồm: các 
mực nước thiết kế (để mô phỏng sự trao đổi 
nhiệt thân đập RCC), các kích thước cơ bản của 
mặt cắt ngang đập và nền, tham số nhiệt của vật 
liệu bê tông đập và nền, tham số nhiệt độ và các 
tham số thi công đập 
Hình 1. Cửa sổ nhập tham số đầu vào 
của mô hình 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 50 (9/2015) 11
3.2.3. Mô phỏng quá trình thi công RCC 
Đổ bê tông là một giai đoạn quan trọng trong 
quá trình thi công bê tông. Các chỉ tiêu cơ lý, 
nhiệt của bê tông được hình thành, phát triển 
ngay sau giai đoạn đổ và đầm nén bê tông; có 
ảnh hưởng mang tính quyết định đến chất lượng 
của bê tông. Những chỉ tiêu cơ lý nhiệt của bê 
tông phụ thuộc chủ yếu vào 02 yếu tố sau: 
(1) Nhiệt lượng phát sinh trong quá trình 
phản ứng thủy hóa; 
(2) Tốc độ thi công bê tông, phương pháp và 
trình tự thi công. 
Hai yếu tố này đã được xử lý thông qua định 
nghĩa các tính năng cơ học, vật lý và hóa học 
trong bê tông thay đổi theo thời gian. Căn cứ 
đặc điểm khí hậu vùng tại khu vực, năng lực thi 
công để lựa chọn bước gia tải hợp lý (đơn vị là 
ngày). Trong mô phỏng quá trình thi công đã 
xem xét thời gian đổ bê tông và thời gian nghỉ 
giãn cách giữa các đợt đổ. 
Theo trình tự thi công thực tế, lấy một lớp đổ 
phân chia thành nhiều phần tử. Xử lí phần tử đổ 
bê tông sử dụng phương pháp “sinh - chết” 
phần tử; tức là “giết chết” phần tử khi chưa đổ, 
kích hoạt nó khi đổ bê tông. 
Quá trình tính toán được tiến hành theo trình 
tự phân tích trường vật lý nhiệt sau đó phân tích 
chịu lực của kết cấu. Do đặc điểm của quá trình 
phân tích chỉnh thể, phần tử nhiệt sử dụng 
SOLID70, phần tử kết cấu sử dụng SOLID45, 
hai loại phần tử này cùng được sử dụng. Sau khi 
hoàn thành phân tích nhiệt, lấy phần tử 
SOLID70 chuyển thành phần tử SOLID45. 
4. TÍNH TOÁN NHIỆT VÀ ỨNG SUẤT 
NHIỆT TRONG ĐẬP RCC ĐỐNG NAI 4 
Đập chính công trình thủy điện Đồng Nai 4 
được xác định cấp 1, kết cấu RCC với cao trình 
đỉnh 481m, chiều dài đỉnh 508,8m, chiều rộng 
đỉnh 10m, chiều cao đập 127,5m; hệ số mái dốc 
thượng lưu 0/0,25, mái dốc hạ lưu 0,8. Kết quả 
đo nhiệt thân đập được đơn vị Tư vấn giám sát 
thực hiện, Ban QLDA thủy điện Đồng Nai 4 lưu 
giữ và cung cấp. 
Tính toán nhiệt và ứng suất nhiệt kiểm định 
cho đập RCC Đồng Nai 4 tham khảo số liệu 
thực tế tại công trình và mang tính chất kiểm 
chứng trong giai đoạn thi công đập. 
4.1. Các chỉ tiêu cơ lý của RCC đập Đồng 
Nai 4 
Với cấp phối sử dụng cho đập thủy điện 
Đồng Nai 4, qua thực nghiệm đã xác lập các 
hàm biểu diễn quá trình phát triển của một số 
chỉ tiêu cơ lý của RCC theo thời gian. Cụ thể: 
Sự phát triển cường độ nén: 
Y=2,64ln(x) + 2,24 với R2 = 0,9 
Sự phát triển cường độ kéo: 
Y=0,258ln(x) +0,029 với R2 = 0,9764 
Sự phát triển độ co ngót (co khô): 
Y= 0,0075ln(x)+0,0057 với R2=0,9216 
Giá trị modul đàn hồi tương thích với quy 
luật phát triển cường độ của BTĐL, hàm biểu 
diễn: Y = 0,4823ln(x) + 0,0946 với R2 = 0,9758 
Các hàm biểu diễn sự phát triển các chỉ tiêu 
cơ lý của RCC đập Đồng Nai 4 là các điều kiện 
biên quan trọng trong quá trình tính toán nhiệt 
và ứng suất nhiệt. 
4.2. Các kịch bản thi công 
Cơ sở xây dựng các kịch bản thi công RCC: 
Các kịch bản thi công RCC phải được xây 
dựng sát với thực tế thi công trên công trường. 
Các yếu tố được giả định của kịch bản phải là 
các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến sự phát triển 
của nhiệt và ứng suất nhiệt trong đập RCC. 
Với một cấp phối đã xác định, nhiệt độ của 
khối RCC sau khi đổ, nếu cố định các yếu tố 
như: nhiệt độ môi trường (không khí, nước hồ 
sau khi tích nước); các biện pháp bảo dưỡng, 
khống chế nhiệt độ sau đổ (tưới nước dưỡng 
ẩm, đặt khe co dãn ngang, phân khoảnh đổ...)... 
sẽ phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố: Nhiệt độ 
hỗn hợp RCC, số lớp và chiều dày từng lớp đổ 
trong một đợt đổ, thời gian đợt đổ và nghỉ giãn 
cách giữa các đợt đổ RCC,.... 
Xác định nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp RCC 
để làm cơ sở cho việc lựa chọn quy mô và công 
nghệ, thiết bị khống chế nhiệt trong quá trình 
thi công RCC. Nhiệt độ của hỗn hợp RCC tại 
khối đổ phụ thuộc vào nhiệt độ của các thành 
phần vật liệu trong cấp phối, phụ thuộc vào 
nhiệt độ trung bình không khí của từng thời kỳ 
và nhiệt độ gia tăng do quá trình trộn và vận 
chuyển. Để đảm bảo chất lượng và khả năng 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 50 (9/2015) 12 
quản lý chất lượng trong quá trình thi công 
RCC, chỉ xem xét nhiệt độ hỗn hợp RCC tại 
khối đổ đã được xử lý để đảm bảo không vượt 
quá giá trị nêu trong các phương án tính toán. 
Căn cứ cơ sở xây dựng các kịch bản đổ 
RCC, để sát với tình hình thực tế thi công trên 
công trường, giả định 06 kịch bản thi công RCC 
theo Bảng 1. 
Do đặc điểm khí hậu vùng xây dựng công 
trình có nhiệt độ trung bình trong mùa khô lớn 
hơn nhiệt độ trung bình trong mùa mưa từ 10C 
đến 1,70C, nên với từng kịch bản sẽ thực hiện 
tính toán với 2 trường hợp thi công trong mùa 
khô (TH1) và thi công trong mùa mưa (TH2). 
Bảng 1. Các kịch bản thi công RCC kiểm định cho đập Đồng Nai 4 
KB 
Nhiệt độ HHBTĐL 
khi đổ (0C) 
Chiều dày lớp đổ 
sau đầm lèn (cm) 
Số lớp đổ liên 
tục/ ngày 
Ngày nghỉ giãn 
cách mùa khô 
Ngày giãn 
cách mùa mưa 
1 21 30 3 2 4 
2 23 30 3 2 4 
3 25 30 3 2 4 
4 23 30 4 5 5 
5 23 30 5 5 5 
6 21 30 4 2 4 
4.3. Diễn biến trường ứng suất do tải trọng 
thi công 
Trường hợp tính toán: chiều dày mỗi lớp đổ 
sau khi đầm 0,3m, thực hiện đổ 3 lớp liên tục, 
nghỉ giãn cách 2 ~ 4 ngày. Để đơn giản hóa tính 
toán coi một đợt đổ dày 1m, thời gian hoàn 
thành một đợt đổ là từ 1 ~ 4 ngày. Tải trọng xe 
máy thi công trên mặt đập giả định là 5kN/m2. 
Trạng thái ứng suất theo phương đứng SY tại đáy đập trong quá 
trình thi công 
­5000
­4000
­3000
­2000
­1000
0
0 20 40 60 80 100
Khoảng cách (m)
Ứ
ng
 s
uấ
t S
Y
 (k
N
/m
2)
Hình 2. Trạng thái ứng suất theo phương đứng SY tại đáy đập RCC Đồng Nai 4 
Ứng suất tại chân đập thượng và hạ lưu
­20000
­15000
­10000
­5000
0
5000
0 100 200 300 400 500
Thời gian (ngày)
Ứ
ng
 s
uấ
t S
Y
 (k
N
/m
2)
Ứng suất nén cho phép
Ứng suất kéo cho phép
Ứng suất chân đập thượng lưu
Ứng suất chân đập hạ lưu 
Hình 3. Diễn biến ứng suất theo phương đứng SY tại chân thượng và hạ lưu đập 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 50 (9/2015) 13
Có thể thấy rằng ứng suất tại mặt cắt đáy đập 
RCC thủy điện Đồng Nai 4 trong quá trình thi 
công hoàn toàn chịu nén. Khi nâng cao đập, ứng 
suất tại hạ lưu gần như không thay đổi, chủ yếu 
thay đổi ứng suất tại chân đập phía thượng lưu và 
đạt giá trị ứng suất nén lớn nhất. Khi thi công đến 
cao trình đỉnh đập, ứng suất nén lớn nhất tại chân 
đập thượng lưu đạt đến 5.000kN/m2 (5MPa). Tuy 
nhiên giá trị ứng suất nén này vẫn còn nhỏ hơn 
nhiều nhiều ứng suất nén cho phép. Như vậy có 
thể thấy rằng, với chiều cao lên đập 1m/ngày đập 
vẫn đảm bảo an toàn do tải trọng thi công đập. 
4.4. Kết quả tính toán trường nhiệt độ 
theo các kịch bản 
Bảng 2. Bảng so sánh kết quả tính toán nhiệt độ theo các kịch bản (0C) 
KB 
TG 
TH KB 1 KB 2 KB 3 KB 4 KB 5 KB 6 
120 
1 30,114 30,691 31,269 
30,491 31,232 
30,673 
2 29,558 30,073 30,589 30,125 
200 
1 33,960 34,318 34,529 
34,565 35,957 
35,050 
2 33,378 33,628 33,879 34,528 
375 
1 38,208 38,272 38,336 
39,843 42,672 
40,425 
2 37,839 37,895 37,951 39,992 
504 
1 39,621 39,642 39,663 
41,892 45,512 
42,333 
2 39,302 39,322 39,342 42,003 
625 
1 40,391 40,399 40,407 
43,031 47,230 
43,419 
2 40,142 40,149 40,157 43,133 
Theo Quy phạm thiết kế đập bê tông trọng 
lực “SD5108-1999” về kiểm soát nhiệt độ các 
đập RCC của Trung Quốc quy định về sai khác 
nhiệt độ cho phép tại móng đập so với trong 
lòng đập RCC theo Bảng 3. 
Bảng 3. Chênh lệch nhiệt cho phép theo chiều 
cao đập và chiều dài khối đổ 
Cao độ 
cách mặt 
móng (H) 
Chiều dài của khối đổ L 
Dưới 30m 30m -70m Trên 70m 
0 ÷ 0,2H 
18 ÷ 
15,50C 
14,5÷120C 12÷100C 
0,2H÷0,4H 19÷170C 16,5÷14,50C 14,5÷120C 
Nhiệt độ khối RCC được chia làm 3 phần 
tương ứng với ba khoảng chiều cao đập 0÷0,2H; 
0,2H÷0,4H và trên 0÷4H (H: chiều cao đập). Ví 
dụ: 230C cho vùng từ đáy đập đến EL385; 240C 
cho vùng từ EL385 đến EL410; 250C cho vùng 
trên EL410. 
Với việc áp dụng tiêu chuẩn khống chế nhiệt 
nêu trên kết quả tính toán nhiệt kịch bản 3,4 &5 
cao vượt mức cho phép. 
4.5. Kết quả tính toán trường ứng suất 
nhiệt theo các kịch bản 
Vùng ứng suất nhiệt lớn nhất trong thân đập 
chủ yếu tập trung trong phạm vi cách đáy đập 
1/3 chiều cao đập. Tại những vị trí này có khả 
năng xuất hiện nứt thẳng góc với bề mặt đập do 
ứng suất kéo theo phương X (phương từ thượng 
lưu về hạ lưu đập). 
Kết quả tính toán có nhận xét sau: 
- Khi nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp bê tông 
bằng 210C: 
+ Thi công đổ 3 lớp liên tục (kịch bản 1), ứng 
suất theo phương ngang (phương X) chủ yếu là 
ứng suất nén, ứng suất kéo theo phương X nhỏ 
trong phạm vi từ 0,18MPa đến 0,79MPa, như 
vậy ta có thể nâng cao tốc độ thi công hơn nữa. 
Tuy nhiên để giảm nhiệt độ ban đầu của vữa 
BTĐL xuống 210C cần phải thực hiện nhiều biện 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 50 (9/2015) 14 
pháp như trộn khí nitơ, thay thế một phần nước 
trộn bằng nước đá, làm lạnh các cốt liệu trước 
khi đổ. Chi phí để làm giảm nhiệt độ ban đầu của 
vữa BTĐL bằng các biện pháp nêu trên là rất tốn 
kém (để giảm thấp nhiệt độ của hỗn hợp BTĐL 
xuống 400C cần phải giảm nhiệt độ của nước trộn 
từ 210C xuống 100C; để giảm thấp nhiệt độ của 
hỗn hợp BTĐL xuống 30C cần phải giảm nhiệt 
độ cát và đá xuống 50C) trong khi thời gian thi 
công không giảm. Như vậy sẽ làm tăng chi phí, 
giảm hiệu quả đầu tư của công trình. 
+ Khi nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp bê tông 
bằng 210C, thi công đổ 4 lớp liên tục (kịch bản 
6), ứng suất kéo theo phương X lớn nhất đạt lần 
lượt là 1,87MPa vượt mức cho phép, bê tông 
không đảm bảo khả năng chịu kéo và sẽ xuất 
hiện vết nứt xuyên theo phương vuông góc với 
mặt bằng đập. 
- Khi nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp bê tông 
bằng 230C: 
+ Nếu thi công đổ 3 lớp liên tục (kịch bản 2) 
ứng suất kéo theo phương X nằm trong phạm 
vi cho phép, bê tông vẫn đảm bảo khả năng 
chịu kéo. 
+ Nếu thi công đổ 4 hoặc 5 lớp liên tục 
(kịch bản 4&5) sẽ rút ngắn được ít nhất 8-10% 
thời gian thi công so với phương án 1; tuy 
nhiên ứng suất kéo theo phương X sẽ đạt từ 
5,95Mpa đến 8,49MPa vượt mức cho phép, bê 
tông không đảm bảo khả năng chịu kéo và sẽ 
xuất hiện vết nứt xuyên theo phương vuông 
góc với mặt bằng đập. 
- Khi nhiệt độ ban đầu của vữa bê tông bằng 
250C, mặc dù thi công đổ chỉ với 3 lớp liên tục 
(Kịch bản 3) nhưng ứng suất kéo theo phương 
X lớn nhất đạt trên 1,80MPa, bê tông xuất hiện 
vết nứt xuyên theo phương vuông góc với mặt 
bằng đập. 
Bảng 4. Bảng so sánh kết quả tính toán ứng suất nhiệt theo các kịch bản 
Kịch 
bản 
Ngày 
Ứng suất chính nguy hiểm 
Rk theo tuổi 
BT (MPa) 
Hệ 
số an toàn 
K 
Hệ số 
an toàn 
cho phép Ứng suất chính S1 (MPa) Tuổi bê tông-ngày 
1 150 0,79 135 1,29 1,63 
1,26 
2 150 0,97 135 1,29 1,33 
3 150 1,80 135 1,29 0,72 
4 180 8,49 150 1,32 0,16 
5 180 5,95 150 1,32 0,22 
6 150 1,87 120 1,26 0,67 
Số đo nhiệt độ thực tế tại cao trình 370,59 m 
đập RCC Đồng Nai 4 từ ngày 17/9/2009 đến 
ngày 28/02/2010: Nhiệt độ cao nhất xuất hiện 
tại 3 điểm đo D42040, D42041, D42042 vào 
ngày 25 và 27/01/2010 là 38,400C cao hơn 
0,020C so với nhiệt độ tính toán. Như vậy kết 
quả tính toán tương đối chính xác. 
5. KẾT LUẬN 
Phần mềm ANSYS sau bổ sung hoàn thiện 
đã đáp ứng được các yêu cầu: 
Sử dụng ngôn ngữ thiết kế tham số hóa 
APDL (là một loại của ngôn ngữ lập trình 
FORTRAN trên nền phần mềm ANSYS) để lập 
trình xây dựng bài toán thi công đập RCC dựa 
trên các tham số định trước; 
Mô phỏng mặt cắt ngang đập sát với mặt cắt 
thực tế (phân vùng vật liệu, hành lang thoát 
nước, nền nhiều lớp); 
Tính toán nhiệt và ứng suất nhiệt của đập 
RCC có xét đến quá trình diễn biến các chỉ tiêu 
cơ lý của RCC thể hiện qua các quan hệ phi 
tuyến tính của bê tông như: cường độ nén - thời 
gian, cường độ kéo - thời gian, BDCN-thời gian, 
modul đàn hồi - thời gian (được biểu diễn qua 
các hàm biến đổi của các chỉ tiêu cơ lý). 
ANSYS sử dụng mô hình toán học nhiệt thủy 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 50 (9/2015) 15
hóa vật liệu xi măng của bê tông đầm lăn có 
xem xét đến ảnh hưởng của phụ gia khoáng (tro 
bay, puzơlan) đối với nhiệt thủy hóa vật liệu xi 
măng; 
Xem xét đến thời gian đổ bê tông và thời 
gian nghỉ giữa các đợt đổ; 
Có khả năng vẽ đường quá trình phát triển 
vết nứt khi ứng suất kéo vượt quá khả năng chịu 
kéo của bê tông. Dễ dàng tính toán kiểm tra với 
các mặt cắt đập tương tự; 
Kết quả tính toán đã giúp xác định kịch bản 
thi công hợp lý với các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật 
cụ thể đó là: nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp RCC, 
chiều dày lớp đổ, tốc độ đổ RCC (số lớp đổ 
trong một đợt đổ) và thời gian nghỉ giãn cách 
giữa các đợt đổ RCC. Kết quả tính toán đã được 
khẳng định độ tin cậy cao qua so sánh và đối 
chiếu với kết quả quan trắc tại hiện trường. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
ACF, JCI, CVA (2011), Hướng dẫn kiểm soát nứt trong BTKL, Phiên bản dịch tiếng Việt 2008, 
Hà Nội. 
Phương Khôn Hà (2003), Tính năng, kết cấu và vật liệu của bê tông đầm lăn, NXB Đại học Vũ Hán 
Trung Quốc, dịch: Tống Văn Hăng, Đặng Dũng. 
Vũ Hoàng Hưng, Nguyễn Quang Hùng (2011), ANSYS Phân tích kết cấu công trình Thủy lợi Thủy 
điện, NXB Xây Dựng, Hà Nội. 
Đỗ Văn Lượng (2008), Nghiên cứu sự phát triển nhiệt độ và ứng suất nhiệt để ứng dụng vào công 
nghệ thi công đập bê tông trọng lực ở Việt Nam, Luận án tiến sỹ kỹ thuật. 
Vũ Thanh Te, Dương Đức Tiến (2013), "Công nghệ xây dựng công trình bê tông nâng cao", Tập 
bài giảng - Bộ môn Công nghệ và Quản lý xây dựng - Khoa Công trình Trường Đại học Thủy lợi. 
Tủ sách thi công công trình Thủy lợi Thủy điện (1990), Bê tông đầm lăn khối lớn, NXB Thủy lợi 
Thủy điện. 
Abstract: 
ADDITIONAL PROPERTIES TO PERFECT TEMPERATURE 
AND SOFTWARE ANSYS THERMAL STRESSES OF THE RCC DAM IN VIETNAM 
Calculating heat and thermal stresses in in RCC dam is the basis for the mix design, planning and 
construction measures appropriate to ensure controlled temperature and thermal stresses in the 
permit limiting cracking, permeability by heating elements. ANSYS open additional form 
completion based on the design language parameterization (APDL) and realistic simulation of the 
construction was modeled in ANSYS become effective tools to calculate and apply heat thermal 
performance of the RCC dam in Vietnam. 
Keywords: RCC dam; ANSYS; thermal, thermal stress in RCC dam. 
BBT nhận bài: 05/8/2015 
Phản biện xong: 24/8/2015