Enter the name of your document LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS TS Trương Đình Dụ người đã có ý tưởng làm cửa van phao Chữ nhân , người đã hướng dẫn, vạch ra những[.]
LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Trương Đình Dụ người có ý tưởng làm cửa van phao Chữ nhân , người hướng dẫn, vạch định hướng khoa học để tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn Th.S Lê Đình Hưng ln quan tâm tạo điều kiện để hồn thiện cơng nghệ cửa van phao chữ nhân điều tiết nước sông hồng sớm đưa vào ứng dụng thực tế Xin cảm ơn Nhà trường, thầy cô giáo Trường Đại học Thủy Lợi, Phòng đào tạo Đại học sau Đại học giúp đỡ thời gian tác giả học tập nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp Trung tâm Cơng trình đồng ven biển & đê điều – Viện Thủy Công - Viện Khoa học Thuỷ lợi Việt Nam người sát cánh tác giả nghiên cứu ứng dụng thành công công nghệ ngăn sông năm qua Cuối tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cha mẹ, anh chị gia đình động viên, tạo điều kiện cho tác giả hồn thành q trình học tập viết luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Tác giả Bùi Quang Lân BẢN CAM KẾT Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân điều tiết nước Sông Hồng mùa khô” Tôi xin cam đoan đề tài luận văn hồn tồn tơi làm Những kết nghiên cứu, thí nghiệm khơng chép từ nguồn thơng tin khác Nếu vi phạm tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm, chịu hình thức kỷ luật Nhà trường Tác giả Bùi Quang Lân MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương NGUYÊN NHÂN GÂY CẠN KIỆT MÙA KHÔ Ở SÔNG HỒNG 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Diễn biến mực nước lưu lượng Hà Nội vào mua khô qua thời kỳ 1.2.1 Mực nước lưu lượng nhỏ Hà Nội trước lúc chưa có cơng trình thượng nguồn 1.2.2 Mực nước lưu lượng nhỏ Hà Nội sau có cơng trình thượng nguồn 10 1.2.3 Mực nước lưu lượng Hà Nội xả nước tăng cường từ hồ thượng nguồn vào mùa khô .11 1.3 Các ngun nhân gây cạn kiệt dịng chảy sơng hồng 15 1.3.1 Ảnh hưởng điều tiết cơng trình hồ chứa thượng nguồn lãnh thổ Việt Nam .16 1.3.2 Ảnh hưởng vận hành hồ thủy điện thượng nguồn Việt Nam chưa nhiệm vụ thiết kế đề 16 1.3.3 Ảnh hưởng điều kiện thời tiết, gây can kiệt nguồn nước 18 1.3.4 Ảnh hưởng hạ thấp đáy sơng tượng xói nước lan truyền khai thác cát tự .19 1.3.5 Ảnh hưởng thảm phủ thực vật suy giảm mạnh 23 1.3.6 Sự phối hợp ngành dùng nước chưa chặt chẽ 23 1.4 Kết luận nguyên nhân cạn kiệt mùa khô sông Hồng 23 1.5 Kết luận chương 25 Chương CÁC LOẠI CỬA VAN ỨNG DỤNG TRONG CƠNG TRÌNH ĐIỀU TIẾT NƯỚC SƠNG HỒNG 26 2.1 Tổng quan loại cơng trình điều tiết 26 2.2 Tổng quan loại cửa van cơng trình điều tiết nước 28 2.2.1 Cửa van clape trục 28 2.2.2 Cửa van phẳng .28 2.2.3 Cửa van cung 29 2.3 Tổng quan loại cửa van cho công trình điều tiết giới 30 2.3.1 Cửa van kéo đứng (cửa van phẳng) 30 2.3.2 Cửa van FLAP (cửa van CLAPE) 33 2.3.3 Cửa van cao su .38 2.3.4 Cửa van cung 38 2.4 Kết luận chương 40 Chương TÍNH TỐN CỬA VAN PHAO CHỮ NHÂN 41 3.1 Cấu tạo nguyên lý làm việc 41 3.1.1 Cấu tạo 41 3.1.2 Nguyên lý vận hành cửa van phao chữ nhân 42 3.2 Ưu nhược điểm cửa van phao chữ nhân 43 3.3 Điều kiện chìm cửa van nước 43 3.3.1 Điều kiện ổn định cửa van nước .43 3.3.2 Điều kiện chìm cửa van nước 46 3.4 Tính ổn định cửa van phao chữ nhân 46 3.5 Sơ đồ lực tác dụng 47 3.6 Tính tốn lực đóng mở cửa van 48 3.7 Cối quay cửa van thông dụng 50 3.7.1 Cối quay cửa van tự động trục đứng 50 3.7.2 Cối quay cửa van cung .51 3.7.3 Cối quay cửa van Clape 51 3.8 Lựa chọn kết cấu cối quay cho cửa van phao chữ nhân 52 3.8.1 Kết cấu cối quay dạng cầu 53 3.8.2 Kết cấu cối quay dạng bạc trục quay kết hợp với dây mềm 55 3.9 Kết luận chương 58 Chương ỨNG DỤNG CỬA VAN PHAO CHỮ NHÂN CHO ĐẬP ĐIỀU TIẾT KHUYẾN LƯƠNG 59 4.1 Giới thiệu chung cơng trình Khuyến Lương 59 4.1.1 Vị trí địa lý cơng trình Khuyến Lương 59 4.1.2 Nhiệm vụ cơng trình Khuyến Lương .62 4.2 Bố trí tính tốn cửa van phao chữ nhân 63 4.2.1 Thơng số tính tốn thiết kế 63 4.2.2 Mặt bố trí tổng thể cửa van phao chữ nhân .63 4.3 Xác định thông số cửa van phao chữ nhân 64 4.3.1 Xác định cửa van phao theo điều kiện ổn định .64 4.3.2 Điều kiện ổn định cửa van 65 4.3.3 Điều kiện ổn định chìm cửa van .67 4.3.4 Tính tốn lực đóng mở cửa van 67 4.4 Các trường hợp tính tốn ổn định 69 4.4.1 Chính diện mặt cắt cửa van phao chữ nhân .69 4.4.2 Trường hợp tính tốn 70 4.4.3 Sơ đồ tính tốn .70 4.4.4 Phương pháp kiểm tra kết cấu 71 4.5 Tính tốn kết cấu cửa van 71 4.6 Kiểm tra kết tính tốn theo trạng thái giới hạn I 74 4.6.1 Kiểm tra dầm D1 .74 4.6.2 Kiểm tra dầm dầm D3 .75 4.6.3 Tính toán chống dọc D2 76 4.6.4 Tính tốn giằng chéo liên kết 76 4.7 Kiểm tra kết cấu theo trạng thái giới hạn 77 4.7.1 Kiểm tra cho dầm D1 77 4.7.2 Kiểm tra cho dầm D2 77 4.7.3 Kiểm tra cho dầm D3 77 4.8 Tính tốn lựa chọn chiều dày mặt cửa van: 78 4.9 Nhận xét kết luận 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79 KẾT LUẬN 79 KIẾN NGHỊ 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình - 1: Bãi cát cầu Long biên Chương Dương Hình - 2: Biểu đồ q trình xói lịng dẫn sơng hồng 19 Hình - 3: Sơ đồ minh họa đường mặt nước bị xói 20 Hình - 4: Biểu đồ quan hệ Q=f(z) mùa khô trạm Hà Nội 20 Hình - 1: Hình ảnh phận đập trụ đỡ với cửa van phẳng 26 Hình - 2: Sơ đồ đập xà lan điều tiết cố định 27 Hình - 3: Sơ đồ đập xà lan điều tiết thời vụ 27 Hình - 4: Cống đập Thảo Long-Huế 28 Hình - 5: Cống bình triệu – thành phố Hồ Chí Minh 28 Hình - 6: Cống Tân Đệ-Thái Bình 29 Hình - 7: Cống Đồng Quan-Hà Nội 29 Hình - 8: Cống Liên Mạc có khoang B= 10 m 29 Hình - 9: Cống Đa Độ-Hải Phịng 30 Hình - 10: Cống Đị Điểm ngăn mặn 30 Hình - 11: (Spijkenisse, Netherlands, 1996) 31 Hình - 12: Cửa van 80m Cơng trình ngăn triều Ravenswaay 32 Hình - 13: Cơng trình ngăn triều Krimpen Bố trí cửa van 80m 32 Hình - 14: Cửa sập phương án A, đề xuất cơng trình ngăn triều Nieuwe Waterweg 34 Hình - 15: Cửa sập phương án B, đề xuất cơng trình ngăn triều Nieuwe waterweg 35 Hình - 16: Cửa sập đề xuất cơng trình ngăn triều Venice 36 Hình - 17: Cửa sập xây dựng Stamford, USA 36 Hình - 18: Bremen, Germany, 1993 37 Hình - 19: Terling – Rock Falls, Illinois, 2002 37 Hình - 20: (Kampen, Hà lan, 2002) 38 Hình - 21: (Hellevoetsluis, The Netherlands, 1970) 39 Hình - 22: Ems river, Germany 39 Hình - 1: Kết cấu cửa van chữ nhân 41 Hình - 2: Nguyên lý làm việc van phao chữ nhân 42 Hình - 3: Diễn biến tâm tâm ổn định nghiêng 44 Hình - 4: Sơ đồ cửa van 47 Hình - 5: Sơ đồ lực tác dụng cửa van nước 47 Hình - 6: Sơ đồ lực tác dụng cửa van điều tiết 48 Hình - 7: Sơ đồ lực đóng mở cửa van 49 Hình - 8: Cụm cối quay cửa van tự động trục đứng 50 Hình - 9: Cụm cối quay cửa van tự động trục đứng 50 Hình - 10: Kết cấu cối quay cửa van cung 51 Hình - 11: Kết cấu cối quay cửa van Clape 52 Hình - 12: Cơng trình Maeslant - Hà Lan 53 Hình - 13: Mơ hình cối quay cơng trình Maeslant - Hà Lan 54 Hình - 14: Kết cấu chi tiết cụm cối quay 54 Hình - 15: Trọng lượng phận kết cấu 55 Hình - 16: Kết cấu cối quay cửa 56 Hình - 17: Kết cấu gối đỡ trục quay 57 Hình - 18: Kết cấu gối trục trung gian 57 Hình - 19: Kết cấu bạc trục quay dây xích 58 Hình - 20: Chi tiết bạc trục - trục quay 58 Hình - 1: Vị trí tuyến cơng trình 59 Hình - 2: Mặt tổng thể cửa van chữ nhân 63 Hình - 3: Mặt cắt A - A 64 Hình - 4: Diễn biến tâm tâm ổn định nghiêng 65 Hình - 5: Sơ đồ lực đóng mở cửa van 68 Hình - 6: Kết cấu cửa van 69 Hình - 7: Sơ tính kết cấu cửa van 70 Hình - 8: Sơ đồ lực tác dụng 70 Hình - 9: Sơ đồ mơ hình Sap2000 70 Hình - 10: Mơ hình kết cấu cửa van 71 Hình - 11: Mơ hình khung dầm cửa van 72 Hình - 12: Biểu đồ Mômen M11 mặt cửa van 3D 72 Hình - 13: Biểu đồ Mômen M22 mặt cửa van 3D 72 Hình - 14: Biểu đồ Mômen M22 đáy cửa van 72 Hình - 15: Biểu đồ Mơmen M22 Mặt phía thượng lưu 73 Hình - 16: Biểu đồ Mơmen M22 Mặt phía hạ lưu 73 Hình - 17: Biểu đồ Mơmen M33 dầm D1 73 Hình - 18: Biểu đồ Lực dọc dầm D1 D2 73 Hình - 19: Biểu đồ Mơmen M33 dầm D3 74 Hình - 20: Biểu đồ Mơmen M33 dầm D2 74 Hình - 21: Biểu đồ Lực dọc Nmax dầm D3 74 Hình - 22: Biểu đồ Mơmen M33 dầm D3 74 Hình - 23: Biểu đồ lực dọc chống T1 74 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng - 1: Mực nước lưu lượng nhỏ Hà Nội trước lúc chưa có cơng trình thượng nguồn Bảng - 2: Mực nước lưu lượng nhỏ Hà Nội trước lúc chưa có cơng trình thượng nguồn 10 Bảng - 3: Mức nước lưu lượng Hà Nội xả nước tăng cường từ hồ thượng nguồn vào mùa khô 11 Bảng - 1: Cửa van kéo đứng số cơng trình giới 30 Bảng - 2: Dạng kết cấu cửa van áp dụng số cơng trình giới: 33 Bảng - 1: Tổ hợp mực nước tính tốn kiểm tra 63 Bảng - 2: Đặc trưng hình học thép hình I1500 U400 69 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Tình trạng cạn kiệt hệ thống sông Hồng mùa khô năm vừa qua ngày trầm trọng diễn biến phức tạp Về mùa khô sông Hồng bị hạ thấp mực nước làm cho cống không lấy nước,trạm bơm không lấy nước Để khắc phục phải làm cơng trình dâng nước phải cấp cho đủ nước dâng mực nước lên Có nhiều nguyên nhân khác mà mức nước sông Hồng sau xây dựng công trình Thủy Điện thượng nguồn bị hạ thấp,hồ thượng nguồn không cấp đủ nước.Bên cạnh giảm sút nguồn nước yêu cầu mực nước mùa khơ bị ảnh hưởng nghiêm trọng Sau có hồ chứa lịng sơng bị xói sâu,mực nước lại xuống thấp.Mặt khác tình trạng khai thác cát cách bừa bãi mức độ cho phép làm trầm trọng thêm vấn đề hạ thấp mực nước sông mùa kiệt.Theo khảo sát,hiện sông Hồng tượng hạ thấp mực nước so với trước có hồ Hịa Bình xảy nghiêm trọng,có nơi mực nước hạ xuống tới 2m so với trước Về lâu dài,đối với hệ thống sơng Hồng mùa khơ có hai vấn đề cần phải tìm cách khắc phục tình trạng giảm nguồn nước tình trạng hạ thấp mực nước.Chính muốn dâng nước phải cấp nước đủ dâng mực nước lên.Tháo lũ sông Hồng phạm trù an ninh quốc gia cơng trình điều tiết sông Hồng mùa khô tuyệt đối không mảy may ảnh hưởng đên khả lũ sơng Hồng Qua phân tích nguyên nhân,ưu nhược điểm tác giả chọn giải pháp cửa van phao chữ nhân.Cửa van phao chữ nhân có nhiều ưu điểm trội độ lớn,lắp đặt,vận hành sửa chữa không phức tạp Đề tài luận văn: “Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân điều tiết nước Sông Hồng mùa khô ” nhằm bước hoàn thiện cách mạnh mẽ, sâu rộng hơn, góp phần phục vụ nhu cầu cấp bách thực tế sản xuất có ý nghĩa khoa học thực tiễn cao 67 Ta có: YM = YB + MB = = MB BB1 = φ L2 hn 122 4,5 + = − = 0, 42(m) 12 hn 12 4,5 L2 122 = = 2, 67(m) 12 hn 12 4.5 h 4,5 YB = − n = − = −2, 25(m) 2 Chiều cao tâm ổn định h n Y G >Y B cửa van trạng thái ổn định Khi làm cửa van nghiêng góc ϕ, tâm di chuyển từ B đến B1, lực W qua tâm B1 hướng lên, trọng lượng cửa van qua G hướng xuống, hai lực song song ngược chiều có giá trị tuyệt đối nhau, tạo momen phục hồi (M ph ) đưa xà lan lại vị trí cân M ph = ΣG.GM.sinφ = ΣG.GM.φ=10961,07.1,42.1,427=22210,85(Tm) GM: khoảng cách từ trọng tâm đến tâm ổn định 4.3.3 Điều kiện ổn định chìm cửa van Điều kiện vật chìm G>P Trong đó: G trọng lượng cửa van P Lực đẩy G=10961,07 (T) P=10800 (T) Vậy thỏa mãn điều kiện chìm 4.3.4 Tính tốn lực đóng mở cửa van Lực đóng mở cửa van phao chữ nhân xác định theo công thức sau đây: T= M (T) l Trong đó: T: Lực kéo,đẩy cần thiết để mở,đóng cửa (T) M: Mơ men cản tính tốn đóng mở cửa (Tm) l: Cánh tay đòn từ điểm kéo đến tâm quay (m) 68 Hình - 5: Sơ đồ lực đóng mở cửa van Trị số mơ men cản tính tốn M xác định theo công thức: M=M + M + M + M =675+5,67+10,79+18800=19491,46(Tm) Trong đó: M -Mô men áp lực cột nước thủy tĩnh chênh lệch lúc mở cửa M1 = 0,5.∆h.lc H n = 0,5.1,5.200.4,5 = 675(Tm) ∆h - Cột nước thủy tĩnh chênh lệch lúc mở cửa lc-Chiều dài tính tốn cửa H n -Chiều cao cửa ngâm nước(m) M -Mơ men qn tính khối nước di chuyển cánh cửa van tạo = M 0,15 = H n lc2 Vbq2 0,15.4,5.200 = 0, 01452 5, 67(Tm) Vbq - Vận tốc bình quân cửa di chuyển (m/s) = V bq ϕ lc = 2.t0 0,348.200 = 0, 0145(m/ s) 2.2400 ϕ -Góc quay cửa(radian) t -Thời gian mở cửa (s) H n - Chiều cao cửa ngâm nước M -Mơ men qn tính cửa khởi động từ vị trí ban đầu G.lc2 10363, 73.2002 = M 0,15 = = 10, 79(Tm) 0,15 t02 24002 69 G- Trọng lượng cửa van (T) M - Mơ men tải trọng gió tính theo công thức = M 0,= 47.H k lc2 q1 0, 47.2,5.200 = 0, 18800(Tm) H k - hiều cao mặt nước cửa (m) q1 -Áp suất tốc độ gió,thường lấy q =40kg/m2 Vậy lực đóng mở cửa van phao chữ nhân = T M 19491, 46 = = 167,89(T) l 116,1 4.4 Các trường hợp tính tốn ổn định Bài tốn ổn định tính tốn: - Tính tốn ổn định cục kết cấu ; - Tính tốn chuyển vị kết cấu 4.4.1 Chính diện mặt cắt cửa van phao chữ nhân Hình - 6: Kết cấu cửa van Bảng - 2: Đặc trưng hình học thép hình I1500 U400 Đặc trưng F hình học (cm2) I1500 U400 Wx Wy rx ry (cm3) (cm3) (cm) (cm) 31764.0 5279.8 835.3 57.27 9.21 642 761 73.4 15.7 3.23 J x (cm4) J y (cm4) 492.0 1613956.0 61.5 15220 70 4.4.2 Trường hợp tính tốn + Tải trọng tác dụng lên cửa van tổ hợp lực bất lợi lực ngang + Đối với trường hợp này, xét tốn cửa van phía thượng lưu MN + 3,50m; phía hạ lưu MN + 2,0 ; cao trình ngưỡng cửa van -4,00m 4.4.3 Sơ đồ tính tốn Mơ làm việc cửa van phao chữ nhân theo mơ hình 3D cho cánh cửa, liện kết mềm van với trụ pin mơ phẳng gối cố định đầu cịn lại cửa van thay liện kết chống để mô làm việc đồng thời hai cánh cửa Hình - 7: Sơ tính kết cấu cửa van Hình - 8: Sơ đồ lực tác dụng Các lực tác dụng lên cửa van + Áp lực thủy tĩnh + Tải trọng thân kết cấu Hình - 9: Sơ đồ mơ hình Sap2000 71 4.4.4 Phương pháp kiểm tra kết cấu Từ sơ đồ kết cấu sơ đồ tải trọng xác định mô men gối Mi lực dọc Ni phần mếm SAP2000 V14 Sau xác định nội lực đối chiếu nội lực phát sinh kết cấu chống với khả chịu lực kết cấu khẳng định kết cấu thép có đảm bảo độ bền hay khơng Ngồi cần xét đến chuyển vị tổng thể dầm so với chuyển vị cho phép hệ kết cấu Nội lực kết cấu thứ I Mi, Ni (T) Độ bền theo điều kiện cường độ kiểm tra theo công thức: σ=i Ni ≤ [σ ]Thep Fi Độ bền theo điều kiện ổn định kiểm tra theo công thức: = σi Ni ≤ [σ ]Thep ϕi Fi Trong đó: φ i – hệ số triết giảm uốn dọc, phụ thuộc vào độ mảnh vành đai Nếu dầm xuất thêm mơ men cần kiểm tra: N M σ i = i + max ≤ [σ ]Thep ϕi Fi Wx 4.5 Tính tốn kết cấu cửa van Hình - 10: Mơ hình kết cấu cửa van 72 Hình - 11: Mơ hình khung dầm cửa van Hình - 12: Biểu đồ Mơmen M11 mặt cửa van 3D Hình - 13: Biểu đồ Mômen M22 mặt cửa van 3D Hình - 14: Biểu đồ Mơmen M22 đáy cửa van 73 Hình - 15: Biểu đồ Mơmen M22 Mặt phía thượng lưu Hình - 16: Biểu đồ Mơmen M22 Mặt phía hạ lưu Hình - 17: Biểu đồ Mơmen M33 dầm D1 Hình - 18: Biểu đồ Lực dọc dầm D1 D2 74 Hình - 19: Biểu đồ Mơmen M33 dầm D3 Hình - 20: Biểu đồ Mơmen M33 dầm D2 Hình - 21: Biểu đồ Lực dọc Nmax dầm D3 Hình - 22: Biểu đồ Mơmen M33 dầm D3 Hình - 23: Biểu đồ lực dọc chống T1 4.6 Kiểm tra kết tính tốn theo trạng thái giới hạn I 4.6.1 Kiểm tra dầm D1 + Nội lực xuất dầm: Để tính tốn thiết kế dầm, ta xét hai trường hợp nội lực: - Lực dọc lớn nhất: N max = 19,17T, mô men tương ứng: M = 82,52T.m, L = 10m 75 - Mômen lớn nhất: M max = 105.33T, lực dọc tương ứng: N = 2,74 T.m, L = 10m - Chọn tiết diện dầm I Wx F (cm2) J x (cm4) J y (cm4) (cm3) W y (cm3) r x (cm) r y (cm) 492.0 1613956.0 31764.0 5279.8 835.3 57.27 9.21 - Kiểm tra toán ứng với tiết diện chọn: Hệ số uốn dọc: φ = 0,403; Vị trí có lực dọc lớn nhất: N max = 19,17(T), mô men tương ứng: M = 82,52(T.m), L = 10m σ max = M σ N 2, + max = 0.638(T/ cm ) ≤ = = 2,10(T / cm ) ϕ F Wx K od 1, 05 Vị trí có mơmen lớn nhất: Mmax= 105,33T, lực dọc tương ứng: N = 2,74 T.m, L2= 10m σ max = M 2, N σ + max = 0, 703(T/ cm ) ≤ = = 2,10(T / cm ) K od 1, 05 ϕ F Wx 4.6.2 Kiểm tra dầm dầm D3 + Nội lực xuất dầm: Để tính tốn thiết kế dầm, ta xét hai trường hợp nội lực: - Lực dọc lớn nhất: N max = 23,98T, mô men tương ứng: M = 12,13T.m, L = 7m - Mômen lớn nhất: M max = 86,84T, lực dọc tương ứng: N = 8,77 T.m, L = m - Chọn tiết diện dầm I1500 : F (cm2); Jx(cm4) Jy(cm4) Wx (cm3) Wy(cm3) rx (cm) ry(cm) 492,0 1613956,0 31764,0 5279,8 835,3 57,27 9,21 - Kiểm tra toán ứng với tiết diện chọn: Hệ số uốn dọc: φ = 0,672; Vị trí có lực dọc lớn nhất: N max= 23,98T, mô men tương ứng: M = 12,13T.m, L1 = 7m 76 σ max = M σ N 2, + max = 0, 2(T/ cm ) ≤ = = 2,10(T / cm ) ϕ F Wx K od 1, 05 Vị trí có mơmen lớn nhất: M max = 86,84T, lực dọc tương ứng: N = 8,77 T.m, L2 = m σ max = M σ N 2, + max = 0, 61(T/ cm ) ≤ = = 2,10(T / cm ) ϕ F Wx K od 1, 05 4.6.3 Tính tốn chống dọc D2 + Khoảng cách chống ngang: L văng chống = 12,0 (m) + Nội lực chống dọc : N = 91,02 (T) + Kiểm tra khả cường độ thép: σ= N σ 2, ≤ = = 2,10(T / cm ) ϕ F K od 1, 05 + Chọn chống có dạng I1500: F = 492,0 (cm2) + Tính tốn dầm chịu uốn dọc: Chiều dài tính tốn: l = 1200 (cm) Hệ số µ phụ thuộc liên kết kết cấu µ = 0,70 Độ mảnh kết cấu: λ y = µl /r y = 116,63 Hệ số uốn dọc φ y = 0,226 + Kiểm tra ứng với I1500: Ứng suất khung chống dọc: Kiểm tra ứng suất: σ=0,8176 (T/cm2) Thỏa mãn điều kiện chọn 4.6.4 Tính tốn giằng chéo liên kết Chiều dài tính tốn: l =13,8 (cm) Hệ số µ phụ thuộc liên kết kết cấu µ= 0,70 Độ mảnh kết cấu: λ y2 =µl /r y2 =114,96 Hệ số uốn dọc φ y1 = 0,182 Diện tích U400 F= 61,5 (cm2) + Kiểm tra khả cường độ thép: σ= Ứng suất giằng liên kết: N 2, σ ≤ = = 2,10(T / cm ) φ F K od 1, 05 σ =1,723 (T/cm2) 77 Kiểm tra ứng suất: Thỏa mãn điều kiện chọn Kiểm tra khả cường độ chịu cắt: τ=Q y Sc/(dJx) = 0,018 (T/cm2) Lực cắt lớn dầm Q = 47,95 (T) Chiều cao lớn d = 50,0 (cm) Mô men tĩnh Sxc =59200,0 (cm3) Mơ men qn tính Jx = 3215189,33 (cm4) Kiểm tra: τ max ≤ [τ]/k od =1,238(T/cm2) Thỏa mãn điều kiện chọn 4.7 Kiểm tra kết cấu theo trạng thái giới hạn 4.7.1 Kiểm tra cho dầm D1 - Chuyển vị tính tốn lớn nhất: δ= 0,63 (cm); - Chuyển vị cho phép dầm: [△]=Ldầm/600 = 1000/600 = 1,67 (cm) - Kiểm tra điều kiện chuyển vị: δ max ≤ [△] : Đảm bảo điều kiện chuyển vị cho phép 4.7.2 Kiểm tra cho dầm D2 - Chuyển vị tính tốn lớn nhất: δ = 1,17 (cm); - Chuyển vị cho phép dầm: [△]=L dầm /600 = 1300/600 = 2,17 (cm) - Kiểm tra điều kiện chuyển vị: Δ max ≤ [△] : Đảm bảo điều kiện chuyển vị cho phép 4.7.3 Kiểm tra cho dầm D3 - Chuyển vị tính toán lớn nhất: δ = 0,29 (cm); - Chuyển vị cho phép dầm: [△]=Ldầm/600 = 700/600 = 1,17 (cm) - Kiểm tra điều kiện chuyển vị: δmax ≤ [△] : Đảm bảo điều kiện chuyển vị cho phép Kết luận: Kết cầu đảm bảo điều kiện ổn định chuyển vị cường độ 78 4.8 Tính toán lựa chọn chiều dày mặt cửa van: Thép sử dụng để làm mặt cửa van tương tự thép sử dụng cho dầm Điều kiện ổn định mặt cửa van: = σ Với Wbm = M ≤ m.Ru W 1.δ bm 6M i ⇒ σ bm ≥ m.Ru Trong đó: M: Là mô men lớn mặt; M =0,304 T.m = 30,3 T.cm m: Là hệ số điều kiện làm việc, m = 0,72 R u = 1.565 ( T/cm2) : Ứng suất pháp chịu uốn δ bm : Là chiều dày mặt tính tốn Điều kiện cấu tạo mặt: δ = 12,7 mm 4.9 Nhận xét kết luận Ở tác giả tiến hành xác định mặt cắt tính tốn gồm mặt cắt mơ hình tính tốn lực cửa van xét tới áp lực nước thượng lưu hạ lưu tác dụng lực lên cửa van.Trong điều kiện thực tế cửa van chịu tác dụng nhiều tải trọng khác như: Áp lực sóng, áp lực gió,….Vì tính tốn đưa mức nhất(bề rộng cửa van, chiều dài cửa van, ).Thực tế xét lực khác vào Tuy nhiên giới hạn luận văn thời gian hạn chế tác giả trình bày kết tính tốn cách 79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Ở chương tác giả trình bày số vấn đề tình trạng cạn kiệt vào mùa khô nguyên nhân gây cạn kiệt Sơng Hồng Qua phân tích tài liệu Q H vào mùa khô nhiều tác giả thống nguyên nhân việc mực nước Sơng Hồng bị cạn kiệt nhà máy thủy điện thượng nguồn không xả lưu lượng thiết kế mà đáy sơng bị hạ thấp tượng xói nước khai khác cát tự Từ nguyên nhân tác giả thấy hướng giải làm đập điều tiết để nâng mực nước sông Hồng lên trước lên để phục vụ cho tưới tiêu,nông nghiệp môi trường sinh thái hợp lý Ở chương tác giả đề xuất giải pháp cơng trình điều tiết nước sơng Hồng đập trụ đỡ đập xà lan có nhiều ưu điểm kết cấu thi công phù hợp với điều kiện sơng Hồng.Cơng trình điều tiết ứng dụng nhiều loại cửa van,nhưng luận văn tác giả nghiên cứu cửa van phao chữ nhân để điều tiết nước sông Hồng mùa khô.Sau tổng quan loại cửa van sử dụng nước giới,tác giả thấy loại cửa van khác có nhiều nhược điểm làm cơng trình điều tiết,chỉ có cửa van phao chữ nhân có nhiều ưu điểm tính khả thi áp dụng vào cống trình điều tiết sơng Hồng sông lớn tương tự Việt Nam Tuy nhiên cửa van Việt Nam giới chưa có nhiều tài liệu chọn nghiên cứu để đưa vào thực tế, tác giả chọn loại cửa van phao chữ nhân để nghiên cứu Chương tác giả trình bày nghiên cứu cửa van phao chữ nhân , giới thiệu sơ đồ cấu tạo,nguyên lý,bố trí, cửa van phao chữ nhân, tính tốn tính tốn ổn định nổi, tính tốn chìm,ổn định kết cấu cửa,quy trình vận hành cửa van phao chữ nhân Chương tác giả sử dụng lý thuyết chương để thiết kế sơ vào cống điều tiết Khuyến Lương sông Hồng 80 Qua phân tích thấy cửa van phao chữ nhân có nhiều tính ưu việt: cửa van làm khoang rộng hơn,nên giảm số trụ pin,phù hợp với điều kiện lũ sơng Hồng điều khiển vận hành dễ dàng, lắp đặt đơn giản, kết cấu hộp chịu lực khỏe Đặc biệt loại cửa van thích hợp cho hỗ trợ điều tiết mùa khơ khơng ảnh hưởng tới lũ mùa mưa KIẾN NGHỊ Do thời gian làm luận văn có hạn phạm vi đề tài rộng nên tác giả chưa thể sâu vào phân tích đầy đủ vấn đề Do tác giả kiến nghị cần tiếp tục nghiên cứu thêm số vấn đề cửa van phao chữ nhân sau: + Nghiên cứu hình thức điều tiết mực nước cho cửa van phao chữ nhân điều tiết cửa điều tiết thân cửa vấn quan trọng cho vận hành cơng trình điều tiết + Nghiên cứu hồn thiện phù hợp tính tốn kết cấu + Nghiên cứu phần cối mềm đặc thù cửa van phao chữ nhân + Nghiên cứu hồn thiện quy trình lắp đặt, vận hành + Nghiên cứu bố trí âu thuyền bên đập có cửa van phao chữ nhân 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Văn Chúng, Thực hành Sap2000, Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh Trương Đình Dụ, Trần Đình Hồ, Trần Văn Thái nnk (2005), công nghệ đập xà lan di động xây dựng cơng trình ngăn sơng vùng triều, tuyển tập khoa học công nghệ thuỷ lợi 20 năm đổi 1986-2005, Bộ NN PTNT GS.TS Trương Đình Dụ,ThS Trương Thúy Hằng,báo”Về nguyên nhân gây cạn kiệt sông Hồng giải pháp khắc phục”số 15 năm 2014,Tạp chí Khoa học cơng nghệ Việt Nam Trương Đình Dụ,Trần Đình Hồ nnk “Cơng trình ngăn sơng lớn vùng ven biển”, năm 2008,Nxb Nơng nghiệp Trương Đình Dụ, Trần Đình Hịa,Thái Quốc Hiền, Trần Văn Thái, Vũ Tiến Thư (2008), “Cơng trình ngăn sơng lớn vùng ven biển” Nhà xuất Nông nghiệp PGS TS Vũ Thành Hải (1984), “Giáo trình kết cấu thép” Bộ mơn Kết cấu cơng trình - Trường đại học Thuỷ lợi, Nhà xuất Nông nghiệp Ths Trương Thu Hằng”Bàn nguyên nhân cạn kiệt vào mùa khô Sông Hồng” 4/2013,tạp chí Tài Ngun Nước Trần Đình Hịa nnk,báo cáo kết nghiên cứu đề tài cấp nhà nước’’ Nghiên cứu giải pháp cơng trình điều tiết sông Hồng mùa kiệt phục vụ phát triển kinh tế đồng Bắc Bộ”Hà Nội 3/2011 Trần Đình Hoà nnk Báo cáo tổng kết khoa học kỹ thuật đề tài “Nghiên cứu công nghệ để thiết kế xây dựng cơng trình ngăn sơng lớn vùng triều”, năm 2008,Hà Nội 10 Gs.Ts Ngơ Trí Viềng, PGS Ts Phạm Ngọc Q nnk - Giáo trình thuỷ cơng tập II -2004 11 TCVN 8298-2009 Cơng trình thủy lợi – Yêu cầu kỹ thuật chế tạo lắp ráp thiết bị khí, kết cấu thép