Tài liệu Cửa van phẳng của Công trình thủy lợi

Tài liệu Cửa van phẳng của Công trình thủy lợi Tài liệu Cửa van phẳng của Công trình thủy lợi Tài liệu Cửa van phẳng của Công trình thủy lợi Tài liệu Cửa van phẳng của Công trình thủy lợi Tài liệu Cửa van phẳng của Công trình thủy lợi

55 Chương - cửa van phẳng Chương cửa van phẳng v n Biên soạn: GS TS Trương Đình Dơ 3.1 Cưa van ph¼ng co ld Cưa van ph¼ng hình thức cửa đời sớm loại cửa van sử dụng công trình Thủy lợi đến áp dụng rộng ri cửa van phẳng có kết cấu đơn giản, dễ gia công chế tạo, vận hành thuận lợi Cửa phẳng sử dụng nhiều công trình lấy nước, tiêu nước, đập tràn cần điều tiết lưu lượng, công trình điều tiết kênh Cửa đ áp dụng có chiều rộng từ 0,6 m đến 80 m, thông dụng nhỏ 20m Cửa gỗ, vật liệu tổng hợp, bê tông cốt thép thép Hiện phần lớn làm thép 3.1.1 ưu nh-ợc điểm cửa van phẳng v n a) Ưu điểm - Cã thĨ lµm cưa víi kÝch th­íc lín - Kích thước không gian chiếm theo hướng dòng chảy tương đối nhỏ - Tấm cửa di dời khỏi miệng lỗ, tiện cho việc kiểm tra tu - Dễ sử dụng máy đóng mở kiểu di động w b) Nhược điểm - Yêu cầu đặt máy tương đối cao trụ pin cống tương đối dày w - Rnh cửa có ảnh hưởng tới dòng chảy, cửa cống có cột nước cao đặc biệt bất lợi, dễ xảy tượng khí thực - Số lượng cấu kiện chôn vào bê tông tương đối nhiều w - Lực đóng mở tương đối lớn, chịu ảnh hưởng nhiều lực ma sát, cần phải dùng thiết bị đóng mở có công suất lớn - Khi kéo lên cửa van treo cao, chịu tác dơng cđa giã b∙o 3.1.2 C¸c bé phËn chÝnh cđa cửa van phẳng - Bản mặt thường làm thép có chiều dày không nhỏ 4mm cửa có chiều rộng bé 2m cột nước bé 2m; chiều dày không nhỏ 6mm ®èi víi cưa cã chiỊu réng vµ chiỊu cao cét nước lớn 2m Vùng chua mặn chiều dày mặt lớn 10 mm, dày đến 14mm 56 sổ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập - Dầm ngang dạng đặc B Ê 6m kiểu giàn với B > 6m - Dầm biên - Tấm trượt gắn vào dầm biên bánh xe lăn - Tai kéo - Bánh xe cữ cữ trượt - Gioăng chắn nước .v n 3.1.3 Cấu tạo phận co ld a) Dầm KÕt cÊu dÇm chÝnh th­êng bè trÝ theo h­íng ngang đầu tựa lên dầm biên (ngàm đàn hồi) Với cửa nhỏ dầm nhận áp lực trực tiếp từ mặt dầm phụ đứng truyền vào, dầm phụ ngang Dầm kết cấu theo hai dạng: Dầm đặc dầm kiểu giàn Thông thường kết cấu giàn theo hình (3-1a) chịu áp lực nước chiều theo hình (3-1b) chịu áp lực nước chiều a = 45o H×nh 3-2 w H×nh 3-1 a v n h 1 ( ¸ ) L w w Trong thiết kế dầm bố trí số lượng vị trí để chúng nhận áp lực gần Kết cấu dầm đặc, số lượng dầm Kết cấu kiểu giàn số dầm thường Chú ý: Kết cấu dầm đặc cần khoét lỗ thoát nước để nâng cửa lên nước không đọng lại bụng dầm b) Dầm ngang đáy Được cấu tạo đảm bảo liên kết với chắn nước đáy thuận tiện Vị trí dầm đáy cần tuân theo theo điều kiện góc a > 30o (hình 3-2) Tuân thủ điều kiện tránh tượng dòng xoáy bụng dầm giảm rung động lực đóng mở Nếu kết cấu bó buộc a < 30o bụng dầm cần khoét lỗ đảm bảo tỉ lệ: F lỗ rỗng 20% (F - diƯn tÝch) F bơng dÇm 57 Chương - cửa van phẳng 10 11 co ld v n 12 v n Hình 3-3 Sơ đồ cấu tạo cửa van phẳng 1- chắn; 2- dầm ngang đỉnh; 3- dầm ngang đáy; 4- dầm ngang; 5- dầm phụ ngang; 6- hệ dầm đứng; 7- giằng chéo; 8- phận tựa phụ; 9- đệm kÝn n­íc; 10- bé phËn ®Ĩ treo; 11- trơc tùa hai bên; 12- phận tựa gối động w w c) Các dầm phụ dọc ngang Sau mặt dầm phụ dọc ngang; kết cấu dầm phụ có dạng đặc thường a chọn thép chữ I, T Khi thiết kế cần bố trí dầm phụ dọc ngang cho n = b ô mặt nằm tỉ lệ < n < a khoảng cách dầm phụ dọc, b khoảng cách dầm phụ ngang w d) Dầm biên Dầm biên nhận áp lực từ dầm chính, dầm ngang đáy đỉnh cộng với phần từ ô mặt truyền vào Kết cấu dầm biên thường có hai dạng: Dạng đặc chữ C, I dạng hộp Kiểu dầm đặc thường dùng cho cửa trượt, cửa bánh xe lăn có trục kiểu công xôn Kiểu dầm hộp bố trí cho cửa có bánh xe nằm hộp, trục bánh xe ngắn kÕt cÊu ch¾c ch¾n 58 sỉ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập 300 150 300 6.2 650 1250 co ld 2600 100 12.87 1250 80 v n 1360 1400 1412 1622 3.13 Hình 3-5 Cửa van phẳng lớp v n Hình 3-4 Cửa van phẳng đơn w w e) Tai kéo Tai kÐo cđa cưa lµ bé phËn nèi cưa víi đầu kéo móc kéo cấu nâng Khi cửa có chiều rộng bé chiều cao nên bố trí điểm kéo cưa (1 tai kÐo) Khi cưa cã chiỊu réng lín chiều cao 1,5 lần nên bố trí hai điểm kéo phía hai dầm biên Những cửa có sức nâng lớn, trục tai kéo có khối lượng lớn (> 50 kg) cạnh chỗ tai cửa nên bố trí giá đỡ trục để thuận tiện lắp ráp tháo dỡ Trong thực tế phận tai kéo có phận treo cửa sử dụng vào việc treo cửa thời gian sửa chữa công trình, thân cửa cấu máy w g) Bộ phận cữ Cữ có tác dụng loại trừ khả mặt đầu cửa (dầm biên đầu trục bánh xe, ) chạm vào bê tông khe cửa cửa bị nghiêng lệch Cữ cấu tạo theo hai hình thức: bánh xe trượt Trong cửa van hoàn chỉnh thường bố trí cữ bên cữ theo hướng ngược dòng chảy Cữ bên bố trí phía tôn bưng phía đối diện với tôn bưng tường ngực số trường hợp cữ bên bố trí lòng dầm biên Cữ ngược theo hướng dòng chảy bố trí dầm biên phần nằm khe Tác dụng loại cữ giảm rung động cửa nâng hạ phần 59 Chương - cửa van phẳng 3.1.4 Tải trọng lực tác dụng lên cửa van phẳng a) áp lực nước tĩnh Công thức xác định áp lực nước P Công thức xác định vị trí đặt áp lùc (Hc) g.H 2t L 2 H t v n Biểu đồ áp lực Hh (2.H t ) Ht + Hh co ld g.(H2t - H2h ).L v n Trong ®ã: Ht - chiỊu cao cét n­íc th­ỵng l­u; Hh - chiỊu cao cột nước hạ lưu; Hc - khoảng cách đặt tổng áp lực P tính từ mặt nước; L - chiều rộng khoang cống b) áp lực nước động (thành phÇn n»m ngang) Xt hiƯn më cưa tõng phÇn; trị số áp lực động bé áp lực thủy tÜnh (do tỉn thÊt cét n­íc ch¶y qua cưa) w Trong tính toán cần nhớ: Khi cửa đóng trị số áp lực động nước không có, ngược lại mở phần trị số áp lực thủy tĩnh Khi tính sơ trị số áp lực động lấy trị số áp lực tĩnh vị trí tương đương w c) áp lực bùn cát l¾ng (3-1) w j Pbc = 0,5.g bc h 2bc tg2 (450 - ).L ; Trong ®ã: hbc - chiều cao lớp bùn cát; j - góc nghiêng tự nhiên bùn cát nước; gbc - trọng lượng riêng bùn cát nước; L - chiều rộng bùn cát tác dụng lên cửa d) Lực hút đáy cửa Pd = Pa b.L , (kg); (3-2) 60 sổ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập Trong đó: Pa = 0,6 kg/cm2; b - chiều rộng phần đáy cửa tiếp xúc vơi ngưỡng; L - chiều dài e) Trọng lượng thân cửa (G) Sơ xác định trọng lượng phần động cửa theo biểu đồ hình 3-6 300 v n TC 400 G=f(Q.L ) 07 200 co ld 100 80 60 50 40 30 20 v n 10 w Hình 3-6 Biểu đồ sơ tính trọng lượng cửa G w 1- ứng với cửa bánh xe mặt; 2- ứng với cửa trượt mặt; 3- ứng với cửa bánh xe sâu; 4- ứng với cửa trượt sâu + Hoặc xác định theo c«ng thøc A.R Beredinski: w G = 0, 055.F F + Hoặc theo công thức P.A Ephimôp: G = 0,157.F.4 F (3-3) (3-4) Trong ®ã: F - diƯn tÝch cưa van g) T¶i träng giã (tÝnh phần cửa nằm mặt nước) Pgió = F.q gió , (kg); (3-5) 80000 100000 07 30000 40000 50000 60000 20000 3000 4000 5000 6000 8000 10000 Q.L 2000 800 1000 300 400 500 600 200 80 100 40 50 60 20 10 30 61 Ch­¬ng - cửa van phẳng Trong đó: F - diện tích bề mặt chịu tác dụng gió cửa, (m2); qgió - cường độ áp lực gió khu vực đặt công trình, (qgiã = 25 ¸ 100 kG/m2, th­êng tÝnh to¸n lÊy qgió = 45 kG/m2) 3.1.5 Các kiểu cửa van phẳng a) Cửa phẳng trượt v n (1) Đặc điểm: + Cửa van phẳng loại có trượt cố định vào dầm biên Tấm trượt nhận toàn áp lực ngang nước tác dụng lên cửa để truyền vào khe cửa; nâng hạ cần khắc phục lực ma sát trượt Tấm trượt Hình 3-7 Sơ đồ bè trÝ tÊm tr­ỵt w v n co ld CÊu tạo trượt liên tục nhiều đoạn cố định dầm biên Để giảm nhẹ ma sát lăn người ta làm cấu nhíp trượt (mặt trượt cong) + Vật liệu trượt: cửa nhỏ thường đồng pA 9-4 thép không gỉ 2X13, 1X18H9T; nhiều trường hợp dùng thép thường bên bọc lớp mạ không gỉ Đối với cửa chịu áp lực nước lớn dùng gỗ ép ký hiệu C- chịu tải trọng phân bố từ 500á3000 kG/cm2 + Trị số hệ số ma sát trượt trượt gioăng chắn nước cho bảng 3-1 (2) Tính lực nâng hạ: w - Lực n©ng: T = K1 G + K W.f + Pd ; (3-6) w Trong ®ã: K1 = 1,1; K2 = 1,2; W - tỉng ¸p lùc n­íc t¸c dơng vào cửa; f - trị số hệ số ma sát trượt; Pd - lực hút, xem công thức (3-2); G - trọng lượng thân cửa - Lực hạ: T ' = 0, 9.G - 1, 2.W.f (3-7) 62 sổ tay KTTL * Phần - công trình thủy lỵi * TËp NÕu T’ > cưa tù hạ T < cửa không tự hạ xuống phải ấn xuống cấu máy (3) Phạm vi sử dụng: Cửa trượt hình thức cửa đơn giản loại cửa Kết cấu gọn, khe cửa nhỏ có lợi bố trí công trình cửa trượt áp dụng nhiều công trình kênh Loại Vật liệu ma sát điều kiện công tác Trị số f Lớn Bé 0,5~0,6 0,15 0,35 0,16 0,65 0,3 Theo c­êng ®é nÐn däc: q>2000 kG/cm 0,1~0,11 0,05 - q=2500~2000 kG/cm 0,11~0,12 - q=2000~1500 kG/cm 0,12~0,13 Thép với thép (trạng thái khô ráo) Thép với gang đúc (trạng thái khô ráo) co ld Gỗ với thép (trong nước trong) Ma sát trượt Gỗ ép lớp dính keo thép không gỉ (trong nước trong)(1) Thép với đồng đen (trạng thái khô ráo) 0,3 0,16 Thép với đồng đen (có bôi trơn) 0,25 0,12 Thép với gỗ ép lớp keo (có bôi trơn) 0,16~0,20 0,08 Thép không gỉ gỗ ép lớp keo (có bôi tr¬n) 0,12~0,16 0,05 Cao su víi thÐp 0,65 0,3 Cao su víi thÐp kh«ng gØ 0,5 0,2 v n Ma sát trục đỡ trượt 1.Thép với thép 0,1 Thép với gang đúc 0,1 w Ma sát ngăn nước Ma sát lăn (1) Độ trơn nhẵn bề mặt công tác cấu kiện thí nghiệm: Tấm trượt ẹ6, đường trượt ẹ7 w Ghi chú: v n Bảng 3-1 Hệ số ma sát f w b) Cửa phẳng bánh xe (1) Đặc điểm: + Khác với cửa trượt chỗ bánh xe nhận toàn áp lực cửa truyền lên khe Khi thiết kế thường chọn số lượng bánh xe cửa bố trí để bánh xe chịu lực Kết cấu cửa bánh xe có phức tạp cửa trượt sử dụng rộng ri lực nâng hạ nhỏ (hệ số ma sát lăn nhỏ hệ số ma sát trượt) 63 Chương - cửa van phẳng a) b) Hình 3-8 Sơ họa bánh xe cửa van v n + Cụm bánh xe trục cố định vào cửa theo dạng nằm hộp dầm biên kiểu công xôn Khi bố trí b¸nh xe n»m hép, trơc b¸nh xe sÏ nhá so với kiểu bố trí công xôn + Vật liệu chế tạo: co ld - Với áp lực lên b¸nh xe nhá P < 5T dïng gang x¸m cЧ18.36 cЧ21-40, GOCT1412-70 - Víi P > 5T dïng thÐp 25Л; 45Л + Trơc dïng thÐp 35, 45 GOCT 1050-60, hc thép không gỉ + ổ trục có dạng: Bạc đồng, gỗ ép ổ bi + Hệ số ma sát lăn bánh xe lăn cửa có tính đến làm việc nước: f1 = 0,1 (2) Tính lực nâng hạ: v n + Lực nâng: - Với bánh xe ổ trục bạc T = K1 G + K (Tx + Ty ) + Pa W (f + f r) R - Víi b¸nh xe ỉ trơc b»ng ỉ bi (3-9) w Tx = ± (3-8) w T = K1 G + K (Tx + Ty ) + Pa Tx = ± R W f1 ( + 1) R r1 (3-10) w Trong ®ã: Tx - lùc sinh ma sát cụm bánh xe với đường lăn; Ty - lùc sinh ma s¸t cđa vËt chắn nước với đường trượt; Ty = 2.H cp b.a.f R - b¸n kÝnh b¸nh xe (cm); r - b¸n kính trục (cm); f1 - hệ số ma sát lăn, f1 = 0,1; r1 - bán kính viên bi (cm); (3-11) 64 sỉ tay KTTL * PhÇn - công trình thủy lợi * Tập co ld v n R1 - bán kính vòng ổ lăn (cm); f2 - hệ số ma sát trượt trục bạc (xem bảng 3-1); f - hệ số ma sát trượt gioăng đường trượt (xem bảng 3-1); b - chiều dài gioăng chắn nước chịu tác dơng cđa cét n­íc H (cm); Hcp - cét n­íc trung bình tác dụng vào gioăng (cm); a - chiều rộng mặt gioăng ép vào đường trượt; K1 = 1,1; K2 = 1,2 Hình 3-9 Sơ đồ tính R1, R Hình 3-10 Sơ đồ bố trí khớp điều chỉnh Các kí hiệu xem công thức (3-2) (3-4) + Lực h¹: T ' = 0, 9.G - 1, 2.(Tx + Ty ) ; (3-12) v n (Tx tÝnh theo ®iỊu kiện công thức 3-9 3-10) Nếu T > cửa tự hạ; T < cửa không tự hạ w c) Cửa kiểu Wagon (hình 3-10) Đối với cửa rộng, đầu nước lớn để giảm nhỏ đường kÝnh b¸nh xe, thiÕt kÕ th­êng ¸p dơng kiĨu Wagon w w ưu điểm loại cửa sè b¸nh xe nhiỊu (8, 12 ) nh­ng tiÕp xúc đỉnh bánh xe với đường lăn phận khớp tự điều chỉnh lực tác dụng lên bánh xe bố trí Nhược điểm loại cửa khe cửa rộng sâu đòi hỏi trụ pin dày Lực nâng hạ tính cửa bánh xe d) Cửa lớp Gọi cửa lớp có hai lớp đặt so le chắn khoang thoát nước Mỗi lớp cửa cửa trượt cửa bánh xe hoàn chỉnh (hình 3-5) Cửa loại thường sử dụng âu thuyền sử dụng lớp cửa cửa có chiều cao lớn, lực đóng mở bị hạn chế đòi hỏi phải làm líp Trong ®iỊu kiƯn ®ã dïng cưa líp sÏ hạ thấp cầu công tác, giảm lực đóng mở (trong nước ta điển hình loại cửa cửa van cèng cÇu xe) 124 sỉ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập h) Cửa cung đứng (hình 3-67h) Là loại cửa cung kép xoay xung quanh trục đứng, kết cấu chịu lực khỏe thích dùng âu thuyền sâu đồng thời thích dùng vùng chịu ảnh hưởng thđy triỊu chÞu lùc n­íc chiỊu .v n ViƯc tính toán thiết kế loại cửa phẳng, cửa cung đ trình bày phần tương ứng Dưới chủ yếu sâu nói loại cửa chữ nhân thường hay dùng âu thuyền 3.12.2 Cửa chữ nhân co ld a) Kết cấu phương thức đóng mở Cửa chữ nhân loại hình thức cửa âu thuyền dùng phổ biến Cửa làm việc theo nguyên tắc quay xung quanh trụ đứng đóng tựa vào nhau, tì vào tường đầu âu Góc nghiêng thường dùng q = 200 h0 v n H' o hc H1 a0 g H 'o g H1 a1 N N w P w N 2q q q w Ny N N d P Nx B d Hình 3-68 Kết cấu cửa chữ nhân Có dạng kết cấu cửa chữ nhân: loại dầm đặt ngang, thường dùng âu thuyền có cột nước tương đối cao loại đầm đặt đứng (hình 3-68) thường dùng âu thun cã cét n­íc thÊp 125 co ld hk v n hn H Chương - cửa van phẳng Ln v n bn Hình 3-69 Kết cấu cửa chữ nhân w w w 1- mặt; 2- dầm ngang; 3- dầm đứng; 4- dầm ngang chính; 5- trục quay dưới; 6- neo trên; 7- khớp kín nước Hình 3-70 Sơ đồ thiết bị đóng mở 126 sổ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập Cửa chữ nhân thường có kết cấu thép, có lúc dùng cửa bê tông cốt thép cho âu thuyền loại nhỏ, cột nước thấp vùng triều chịu mặn Cửa gồm có phận: bưng, hệ thống dầm ngang đứng, phận trục quay, phận tựa làm chuẩn thiết bị chắn nước cao su Cửa chữ nhân đóng mở đồng bộ, cần tác dụng vào tai cửa Lực đóng mở tác dụng vào cần có nhiều loại kiểu cần đẩy dạng biên, cần đẩy kiểu cần đẩy kéo xích .v n b) Lực tác dụng phương pháp tính toán - Kích thước tính toán cửa chữ nhân (hình 3-69): Chiều dài tính toán cửa n xác định theo công thức: n = bn + d 2.cos q (3-65) w v n co ld Trong ®ã: bn - chiều rộng thoát nước đầu âu thuyền; d - chiều sâu hốc cửa; q - góc đặt đóng cánh cửa, q = 200 w w Hình 3-71 Sơ đồ mặt bố trí cửa chữ nhân Hình 3-72 Sơ đồ bố trí thiết bị tời 127 v n Chương - cửa van phẳng co ld Hình 3-73 Sơ đồ bố trí thiết bị neo Chiều cao tính toán cửa van xác định với thông số sau (hình 3-68): h c = H1 + a o + h o + a1 (3-66) v n Trong đó: H1 - cột nước làm việc; ao - độ cao gia tăng mặt nước cao nhất, thường lấy ao = 0,3; ho - độ sâu mức nước hạ lưu; a1 - độ cao gia tăng đáy cửa phía hạ lưu Chiều dày bưng thép xác định theo công thức: qa a 2[s] 1+( ) b m0 w d= w w Trong ®ã: mo - hƯ sè kinh nghiƯm, th­êng lÊy b»ng 0,75; a - chiỊu hĐp mặt bưng tính toán; b - chiều dài cửa mặt bưng tính toán; q - áp lực nước phân bè ®Ịu; [s] - øng st cho phÐp cđa vËt liệu d không nên lấy nhỏ 10 lớn 30 mm (1)- Ph-ơng pháp tính toán cửa âu theo kết cấu dầm ngang Các dầm ngang tính toán theo sơ đồ chuyền lực sau: (3-67) 128 sổ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập - áp lực nước tác dụng vào bưng truyền vào dầm ngang phân bố theo tải trọng - Các dầm ngang chịu uốn nén dọc, truyền áp lực vào tường đầu âu qua phận chôn vào công trình Số lượng dầm ngang xác định theo công thức: g.H1 ( H1 + 2h ) gH1 b +1 @ H1 + 2h +1 2.b (3-68) v n n= co ld Trong đó: b- khoảng cách dầm Để bảo đảm lắp ráp hàn, dầm phía b < 1,0 Để đảm bảo độ ổn định vững dầm phía trên, b >1,5 2,0 m H1 - cột nước làm việc; h0 - độ sâu mực nước hạ lưu Chiều cao dầm thường lấy tương ứng với chiều dài chiỊu cao cđa cưa, t = (1/7 ¸ 1/9)c; c - chiều dài cửa Dầm xem đặt điểm tựa chịu lực tác dụng sau (hình 3-74) N 0+N N 0+N N1 N0 l v n M0 w w w (0,8 -1,0) t l M0 N1 N0 (0,12 ¸ 0,15) t (0,8 - 1,0) t 0 Hình 3-74 Sơ đồ lực tính sức bền + Lực phân bố dầm: q = g.H1.b + Lực nén dọc trục dầm: (3-69) 129 Chương - cửa van phẳng No = q. c ; 2tgq (3-70) + ¸p lùc n­íc tác dụng vào đầu dầm: N1 = g.H1 b.t ; (3-71) (3-72) Hình 3-75 Sơ đồ cấu tạo kết cÊu cöa w w w v n co ld M N = N o e1 + N1 e2 ; v n t - chiều dày chịu áp lực nước ®Çu dÇm Lùc N1 th­êng lÊy b»ng 10% No DÇm thường cấu tạo hàn ghép, có kích thước tương ứng hình 3-74 Do cấu tạo sinh mômen uốn lệch tâm dầm: 1- dầm đứng; 2- dầm ngang chính; 3- dầm ngang phụ; 4- dụng âu; 5- đứng đầu; 6- điểm tựa trên; 7- giàn công tác; 8- neo trên; 9- dầm dọc biên; 10- gối tựa trung gian Mômen áp lực nước tác dụng phân bố lên dầm: MP = Mq MN Trong đó: MP - trị số mômen n cđa dÇm, (3-73) 130 sỉ tay KTTL * PhÇn - công trình thủy lợi * Tập q.2c (3-74) Để cho ứng suất phân bố tương đối hợp lý dầm, phía thượng lưu dầm chịu nén, phía hạ lưu dầm chịu kéo, cần xác định đường tâm trung hòa dầm Trong tính toán s¬ bé chän: Mq = b £ 0,5.a (khi b/a 2) ChiỊu réng c¸nh nhá dầm bn thường lấy (20 30)dn; dn - chiều dày cánh nhỏ dầm co ld ứng suất dầm xác định theo công thức: N M P y1 + £ [ s] F J N M p y2 so = [ s] j.F J sn = (3-75) (3-76) Trong ®ã: N - tỉng lùc nÐn däc dÇm, N = N0 + N1; v n sn - ứng suất cánh nhỏ dầm; s0 - ứng suất phía cánh to dầm; j - hệ số ổn định nén dọc trục; y1 y2 - khoảng cách từ tâm trung hòa đến mép cánh dầm; w [s] - ứng suất cho phép vật liệu; J - mômen quán tính tiết diện dầm Cần kiểm tra thêm ứng suất cắt dầm: w t= Q.S Ê [tc] J.dc (3-77) w Trong đó: S - mômen tĩnh tiết diện dầm; dc - chiều dày thân dầm; tc - øng st c¾t cho phÐp cđa vËt liƯu (2)- TÝnh toán lực tác dụng lên gối tựa cửa Muốn thiết kế tốt kết cấu tựa quay cửa van cần xác định lực tác dụng lên Sơ đồ tính toán lực xem hình 3-76 131 Chương - cửa van ph¼ng Tx a h5 Z Ty Cx Cy h4 Qx x Qy y Hình 3-77 Sơ đồ lực không gian co ld Hình 3-76 Sơ đồ lực tác dụng G P v n h2 h6 h1 h3 Qz R C¸c lùc t¸c dơng bao gåm: v n Dh - áp lực chênh lệch nước; G - khối lượng thân cửa van; h - cao độ cửa mặt nước; Pg - áp lực gió cưa van; Pn - ¸p lùc t¸c dơng cđa n­íc Các phản lực bao gồm: C - lực kéo giằng phía trên; Q - phản lực gối tựa dưới; T - lực tác dụng máy đóng mở w Nếu lấy tọa độ không gian Oxyz lực phân giải trục tọa độ hệ thống phương trình cân cửa van (hình 3-77): SX = Cx + Tx + Qx = 0; w SY = Qy + Ty + Cy – P = 0; w SZ = Cz + Qz – G = 0; SMx = 0; Cy.h1 + Ty.h1 – P.h6 = 0; SMy = 0; Cx.h1 + G.h3 + Tx.h1 = 0; (3-78) SMz = 0; Tyh4 + Tx.h5 – P.h3 = 0; (a) Trong ®ã: P = Pg + Pn Víi Tx = T.cosa vµ Ty = T.sina thay vµo phương trình được: T= P.h ; h sin a + h cos a (3-79) 132 sæ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập Giải hệ phương trình tìm ẩn số tìm trị số lực C, Q phương chúng từ thiết kế kết cấu giằng trên, gối tựa thích hợp (3)- Ph-ơng pháp tính toán cửa âu theo kết cấu dầm đứng v n Cửa âu theo kết cấu dầm đứng chịu lực sau: + Tôn bưng truyền lực đến đứng + Thanh đứng gắn liền với hệ thống dầm, truyền phần nhỏ lực lên dầm phần lớn lực xuống dầm + Dầm dầm chịu lực từ dầm ®øng trun ®Õn vµ lµm viƯc tùa víi nh­ vòm điểm tựa, truyền lực đến vách tường âu + Dầm tựa vào ngưỡng truyền lực từ dầm đứng vào ngưỡng Sơ đồ truyền lực hình 3-77 áp lực phân bố mét dài cửa có trị số: P = q.c co ld g.H q= ; Toµn lực tác dụng lên cửa: (3-80) Khoảng cách chia ®Ịu lùc tÝnh tõ ng­ìng cưa: H v n Z= áp lực phân bố mét dài dầm trên: qd = q - qt (3-81) Pd = P - Pt (3-82) w w Lùc t¸c dơng đứng: P1 = q b1 b1 - khoảng cách đứng Trị số mômen uốn đứng: w M ằ 0,128.P1.h1 (3-83) h1 - chiều cao đứng Tính toán dầm loại cửa âu dùng công thức đ dùng cửa âu có dầm ngang độ võng dầm không nên lấy vượt trị số 1/500 Các trị số lực giằng Rt phản lực gối tựa Rd xác định theo phương pháp tính cửa âu kết cấu dầm ngang Trong tính toán cửa âu theo kết cấu dầm đứng cần ý bố trí tính toán dầm chéo để đảm bảo ổn định cho kết cấu cửa 133 Chương - cửa van phẳng (4)- Tính toán lực đóng mở Lực đóng mở cửa chữ nhân xác định theo công thức sau đây: T= M ; Ht P Hc (3-84) Hình 3-78 Sơ ®å tÝnh lùc ®ãng më v n Trong ®ã: T - lực kéo, đẩy cần thiết để mở, đóng cửa (T); M - mômen cản tính toán đóng mở cửa (T.m); - cánh tay đòn từ điểm kéo đến tâm quay (m) co ld Trị số mômen cản tính toán M xác định theo công thức: M = M1 + M2 + M3 + M4 + M5 Trong đó: M1 - mômen cản ma sát gối tựa gối tựa dưới, M1 = 0,5.f ( C.d1 + 0,5G.d2 ) ; v n f - hƯ sè ma s¸t, f = 0,4 ¸ 0,5; C - lùc kÐo ë gi»ng gèi tùa trªn (T); d1 - đường kính trục gối tựa (m); G - trọng lượng cửa van (T); d2 - đường kính ngõng gối tựa (m); M2 - mômen áp lực cđa cét n­íc thđy tÜnh chªnh lƯch lóc më cưa, M2 = 0,5Dh.c.Hn Dh - cét n­íc thđy tÜnh chªnh lƯch lóc më cưa, th­êng lÊy 0,2m tèi ®a 0,4m; w c - chiều dài tính toán cửa (m); w w Hn - chiỊu cao cđa cưa ng©m nước (m); M3 - mômen quán tính khối nước di chuyển cánh cửa van tạo ra, M = 0,15.H n 2c Vbq ; Vbq- vận tốc bình quân cửa di chuyển (m/s); j. c Vbq = ; 2.t o j - gãc quay cđa cưa (radian); to - thêi gian më cưa (s); M4 - mômen quán tính cửa khởi động từ vị trí ban đầu, M = 0,15 G.2c t 2o ; 134 sỉ tay KTTL * PhÇn - công trình thủy lợi * Tập M5 - mômen tải trọng gió, tính theo công thức: M = 0, 47.H K 2c q1 ; Hk - chiều cao mặt nước cửa (m); q1 - ¸p st cđa tèc ®é giã, th­êng lÊy q1 = 40kg/m2 70 20° v n co ld v n c) Kết cấu gối tựa cửa chữ nhân Cửa chữ nhân nói chung đóng mở cửa quay quanh gối tựa gối tựa Khi làm việc (chắn nước thượng lưu) gối tựa gối tựa chịu phận áp lực nước trọng lượng thân cửa, gối tựa trung gian truyền toàn áp lực nước vào bên tường âu đảm bảo cho cánh cửa làm việc trạng thái vòm khớp Các gối tựa trung gian bố trí tương ứng với vị trí tâm dầm ngang Hình 3-79 3-80 rõ kết cấu gối tựa có ngõng hình cầu bố trí lệch tâm e để đóng mở nhẹ Ngõng hình cầu bệ tựa tính toán theo sơ đồ (hình 3-81) theo công thức hệ phương trình (3-78) Gối tựa cố định hệ thống giằng giữ cho cửa đứng vững quay ổn định đóng kín mở hoàn toàn cửa âu w w w a) b) Hình 3-79 Sơ đồ cấu tạo gối cửa Hình 3-79a rõ hệ thống giằng đơn giản tăng có êcu điều chỉnh lắp ráp ban đầu Loại làm việc không tốt lắm, dùng cửa van loại nhỏ không quan trọng Trong những năm gần người ứng dụng rộng ri loại giằng có khớp kiểu tam giác hình 3-79b hình 3-80 H×nh 3-80 chØ râ mét kÕt cÊu gi»ng ë mét cửa âu tương đối lớn Khi cửa quay chốt 7, không đường thẳng mà thành góc có tâm chốt làm cho đóng mở cửa quay nhẹ nhàng Hình 3-81 rõ kÕt cÊu gèi tùa trung gian cđa cưa ©u trun kiểu chữ nhân đại 135 Chương - cưa van ph¼ng A-A 12 10 2000 12 10 A A co ld 1500 v n 11 11 w w w v n H×nh 3-80 H×nh 3-81 136 sỉ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * TËp A-A 40 500 950 B B F 1800 v n A B-B 90 10 40 co ld 41 60 61 75 61 A 75 w w w v n H×nh 3-82 H×nh 3-83 Hình 3-84 137 Chương - cửa van phẳng Chương 55 cửa van phẳng 55 3.1 Cửa van phẳng 55 v n 3.1.1 ưu nhược điểm cửa van phẳng 55 3.1.2 Các phận cửa van phẳng 55 3.1.3 Cấu tạo phận 56 3.1.4 Tải trọng lực tác dụng lên cửa van phẳng 59 3.1.5 Các kiểu cửa van phẳng 61 3.1.6 KÕt cÊu phÇn èp ë ng­ìng khe van gioăng kín nước 65 3.2 Cửa van cung 67 co ld 3.2.1 Ưu nhược điểm cửa van cung 67 3.2.2 Những kết cấu 67 3.2.3 Xác định vị trí dầm 70 3.2.4 Các kiểu cửa van cung 71 3.2.5 Xác định áp lực nước tĩnh tác dụng lên cửa van cung 73 3.2.6 Tính trọng lượng thân cửa cung 76 3.2.7 Tính lực nâng h¹ 76 v n 3.3 Cưa sËp (cưa Clape trơc dưới) 77 3.3.1 Đặc tính 77 3.3.2 Cửa sập điều khiển khí 77 3.3.3 Cửa sập tù ®éng b»ng ®èi träng 79 3.3.4 Cưa Clape phao (gọi tắt cửa sập phao) 81 w 3.4 Cửa Clape trục (hình 3-30) 82 w 3.4.1 Cấu tạo 82 3.4.2 Nguyên lý làm việc 82 3.4.3 Phạm vi ¸p dơng 82 3.5 Cưa qu¹t 83 w 3.5.1 Ph¹m vi ứng dụng 83 3.5.2 Các loại cửa quạt 83 3.5.3 Điều kiện nâng hạ cửa quạt 86 3.5.4 Kết cấu cửa quạt 89 3.5.5 Điều khiển cửa quạt 90 3.6 Cửa van mái nhà 91 3.6.1 Phạm vi ứng dụng 91 3.6.2 Các kiểu cửa van mái nhà 91 138 sổ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập 3.6.3 Lực nâng hạ cửa mái nhà 92 3.6.4 Kết cấu cửa van mái nhà 95 3.6.5 Thiết kế điều khiển cửa van mái nhà 95 3.7 Cửa van trụ lăn 96 3.8 Cửa van giàn quay 100 3.9 Cửa van cánh cửa tự động (cvcctđ) 102 v n 3.7.1 Phạm vi sử dụng 96 3.7.2 Các kiểu cửa van trụ lăn 97 3.7.3 Kết cấu cửa van trụ lăn 97 3.7.4 Xác định trọng lượng thân lực nâng cửa van trụ lăn 98 3.7.5 Máy nâng cửa van trụ lăn 100 co ld 3.9.1 Xuất xứ cửa van cánh cửa tự động 102 3.9.2 Cấu tạo 102 3.9.3 Sơ đồ bố trí cửa van cánh cửa tự động 104 3.9.4 Nguyên lý hoạt động tính lực đóng mở 105 3.9.5 Chế độ vận hành cửa van cánh cửa tự động 109 3.9.6 Các phận cửa van khung chứa van 110 3.10 Các kiểu cửa lệch trục đứng tự động bán tự động 114 v n 3.10.1 Cấu tạo 114 3.10.2 Nguyên lý làm việc tự động 115 3.10.3 Phạm vi ¸p dơng 115 3.11 C¸c kiĨu cưa van trơc ngang 116 w 3.11.1 Cửa phân viên (một phần tư hình trßn) 116 3.11.2 Cưa van Amil 117 3.11.3 Cưa van cung ®èi träng tù ®éng ®iỊu tiÕt mùc n­íc 119 3.11.4 Cưa van b¶n quay trơc ngang 119 w 3.12 Cửa âu tàu 122 w 3.12.1 Các loại cửa âu 122 3.12.2 Cửa chữ nhân 124 ... Cấu tạo Cửa van loại có dạng giống cánh cửa nên gọi cửa van cánh cửa Nếu làm thép cửa van cánh cửa mặt có liên kết dầm chịu lực gần cửa van phẳng 103 Chương - cửa van phẳng 10 +3.30 Cửa tự động... căng cửa MNmax MNTL Hình 3-42 Cửa van trụ lăn 97 Chương - cửa van phẳng d=10 co ld R3000 Hình 3-43 Cửa van trụ lăn có chắn 2150 750 v n R1752 2450 3.7.2 Các kiểu cửa van trụ lăn Hình 3-44 Cửa van. .. Phần - công trình thủy lợi * Tập v n Cửa van mái nhà loại cửa van ®ãng më b»ng thđy lùc cã nhiỊu ­u ®iĨm làm việc với độ tin cậy cao thiết kế thi công xác Sáu cửa van mái nhà đập Đáy cửa có kích