Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)

Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phái trên ứng dụng cho các cửa sông ven biển (Luận văn thạc sĩ)

LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Vũ Hồng Hưng, người hướng dẫn, giúp đỡ,vạch định hướng khoa học để tác giả hoàn thành luận văn 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 Hà Nội, ngày tháng Tác giả Bùi Văn Hậu năm 2018 BẢN CAM KẾT Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phía ứng dụng cho cửa sông ven biển ” 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 Văn Hậu MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN BẢN CAM KẾT MỤC LỤC MỞ ĐẦU Tính cấp thiết Đề tài Mục đích Đề tài .9 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ CỬA VAN 11 1.1 Tổng quan mơ hình đập dâng dạng cửa van xây dựng giới Việt Nam 11 1.1.1 Cửa van phẳng tự động trục đứng .11 1.1.2 Cửa van phẳng tự động trục ngang 13 1.1.3 Cửa van phẳng trục 15 1.1.4 Cửa van chữ nhân 20 1.1.5 Cửa van cổng .23 1.1.6 Cửa van trụ xoay 25 1.1.7 Cửa van thùng 27 1.1.8 Cửa van phẳng nhịp lớn 28 1.2 Tổng quan cửa van phao nhịp lớn .31 1.2.1 Hình thức kết cấu cửa van phao 31 1.2.2 Điều kiện tính tốn 33 1.2.3 Phương pháp tính tốn 34 1.3 Khả ứng dụng cửa van phao chữ nhân cho cơng trình cửa sơng ven biển .34 1.4 Đề xuất cải tiến kết cấu cửa van để ứng dụng cho vùng triều 35 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN KẾT CẤU CỬA VAN PHAO CHỮ NHÂN ĐÁP ỨNG YÊU CẦU LÀM VIỆC HAI CHIỀU 36 2.1 Kết cấu cửa van phao chữ nhân có cửa phụ điều tiết .36 2.3 Nghiên cứu cải tiến vật chắn nước đáy cửa 41 2.4 Nghiên cứu giải pháp chống ăn mòn cho cửa van 41 2.4.1 Bản chất q trình ăn mịn 41 2.4.2 Hình thức ăn mòn 42 2.4.3 Biện pháp chống ăn mòn cửa van 44 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỬA VAN PHAO CHỮ NHÂN CHO CƠNG TRÌNH ĐẬP DÂNG NƯỚC HỒNG QUỲNH – THÁI BÌNH 45 3.1 Mục tiêu, nhiệm vụ cơng trình đập dâng nước Hồng Quỳnh 46 3.2 Địa điểm xây dựng 47 3.3 Các giải pháp kiến trúc, xây dựng 49 3.4 Bố trí tổng thể cơng trình 49 3.4.1 Bố trí chi tiết hạng mục cơng trình 49 3.4.2 Các thông số 50 3.5 Lựa chọn phương án kỹ thuật, công nghệ 51 3.5.1 Hạng mục cơng trình thủy cơng 51 3.5.2 Hạng mục khu quản lý 52 3.5.3 Hạng mục khí cửa van thiết bị điều khiển 53 3.5.4 Hệ thống thiết bị điện 53 3.5.5 Hệ thống thiết bị quan trắc 54 3.6 Tải trọng tổ hợp tải trọng tác dụng lên cửa van 54 3.7 Phương pháp phân tích kết cấu cửa van 56 3.8 Mơ hình hóa kết cấu cửa van 56 3.8.1 Sơ đồ tính toán .56 3.8.2 Cơ sở việc xây dựng mơ hình tính tốn 57 3.8.3 Mơ hình tính tốn 62 3.9 Kết tính tốn 64 3.10 Kết luận Chương 70 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Ứng suất cho phép vật liệu cửa van (daN/cm2) 33 Bảng 3.1 Đánh giá cường đợ cấu kiện 68 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cửa van phẳng tự đợng trục đứng 11 Hình 1.2 Cửa van cống Long Hải – Tiền Giang có một phần mặt hạ lưu .12 Hình 1.3 Cửa van tự động trục đứng cống Luỳnh Huỳnh (Kiên Giang) 12 Hình 1.4 Kích thước bợ phận cửa van cống Luỳnh Huỳnh (Kiên Giang) 13 Hình 1.5 Cửa van phẳng tự động trục ngang 14 Hình 1.6 Mợt loại cửa van phẳng tự động trục ngang kênh 14 Hình 1.7 Cửa van phẳng trục .16 Hình 1.8 Vị trí cửa van đáy 16 Hình 1.9 Cửa van cống đóng nhìn từ phía thượng lưu 16 Hình 1.10 Cửa van nhìn từ bờ phải sơng Tơ Châu 17 Hình 1.11 Bố trí tổng thể cơng trình đập cửa sơng sơng Tơ Châu (đơn vị: mm) 18 Hình 1.12 Mặt cắt ngang kết cấu đáy cống 19 Hình 1.13 Kết cấu trục đáy cửa 20 Hình 1.14 Cửa van chữ nhân hình cung .21 Hình 1.15 Cửa van chữ nhân hình cung .21 Hình 1.16 Cửa van chữ nhân hình cung cơng trình chống lũ Chung Lâu (Trung Quốc) .22 Hình 1.17 Cấu tạo cánh van 23 Hình 1.18 Cửa van cổng Hình 1.19 Cấu tạo cánh cửa 24 Hình 1.20 Cửa van trạng thái đóng Hình 1.21 Cửa van trạng thái mở .24 Hình 1.22 Phương thức đóng mở cửa van 26 Hình 1.23 Cửa van trạng thái mở đóng 26 Hình 1.24 Cửa van trụ xoay cơng trình ngăn sơng Thames Anh 26 Hình 1.25 Cửa van thùng 27 Error! Bookmark not defined Hình 1.26 Cửa van cơng trình phịng lũ Tân Sạp 27 Hình 1.27 Kết cấu giàn có cánh cong mợt chiều 29 Hình 1.28 Kết cấu giàn có cánh cong mợt chiều 29 Hình 1.29 Kết cấu giàn có cánh hạ cong hai chiều 30 Hình 1.30 Cửa van cơng trình sơng Ems 30 Hình 1.31 Cánh cửa đợc lập 31 Hình 1.32 Cánh cửa dạng cửa van chữ nhân 32 Hình 1.33 Mặt cắt ngang cửa 32 Hình 2.1 Các loại cửa van ứng dụng thực tiễn 36 Hình 2.2 Bố trí tổng thể cơng trình .37 Hình 2.3 Mặt cắt ngang kết cấu cửa van 38 Hình 2.4 Nối tiếp hai cánh cửa .40 Hình 2.5 Vật chắn nước đáy cửa 41 Hình 2.6 Bản mặt cửa van cống Lân II – Thái Bình bị ăn mịn hà bám dày đặc 44 Hình 2.7 Cửa van cống Nghi Quang – Nghệ An bị hà bám dày đặc 44 Hình 2.8 Bảo vệ cửa van cống Việt Yên Cổ Tiểu a nốt hy sinh 45 Hình 3.1 Vị trí xây dựng đập Hồng Quỳnh 48 Hình 3.2 Vị trí tuyến xây dựng đập Hồng Quỳnh 48 Hình 3.3 Bố trí tổng thể cơng trình .50 Hình 3.4 Bố trí tổng thể cơng trình .52 Hình 3.5 Cấu tạo một cánh cửa van .57 Hình 3.6 Phần tử SHELL63 62 Hình 3.7 Xây dựng mơ hình hình học kết cấu phao 63 Hình 3.8 Xây dựng mơ hình hình học khung đỡ cánh van 63 Hình 3.9 Kết hợp mơ hình phao khung đỡ cánh van .63 Hình 3.10 Xây dựng mơ hình cánh van clape phao 63 Hình 3.11 Chi tiết bộ phận cánh van clape 63 Hình 3.12 Mơ hình cửa van phao chữ nhân 63 Hình 3.13 Mơ hình phần tử hữu hạn một cánh van 64 Hình 3.14 Mơ hình phần tử hữu hạn tổng thể kết cấu cửa van 64 Hình 3.15 Chuyển vị tổng thể cửa van 64 Hình 3.16 Chuyển vị tổng thể cánh van nhìn từ hạ lưu .64 Hình 3.17 Chuyển vị tổng thể cánh van nhìn từ thượng lưu .65 Hình 3.18 Chuyển vị tổng thể hệ thống phao trụ pin 65 Hình 3.19 Chuyển vị tổng thể hệ thống phao 65 Hình 3.20 Ứng suất S1 phao 65 Hình 3.21 Ứng suất S3 phao 65 Hình 3.22 Ứng suất S1 trụ 66 Hình 3.23 Ứng suất S3 trụ 66 Hình 3.24 Ứng suất S1 phao trụ 66 Hình 3.25 Ứng suất S3 phao trụ 66 Hình 3.26 Ứng suất S1 tổng thể cửa van 66 Hình 3.27 Ứng suất S3 tổng thể cửa van 66 Hình 3.28 Ứng suất S1 điểm đặc biệt phao 67 Hình 3.29 Ứng suất S3 điểm đặc biệt phao 67 Hình 3.30 Ứng suất S3 điểm đặc biệt trụ 67 Hình 3.31 Ứng suất S1 điểm đặc biệt trụ 67 Hình 3.32 Chuyển vị tổng thể cửa van 69 Hình 3.33 Chuyển vị tổng thể cánh van nhìn từ hạ lưu .69 Hình 3.34 Chuyển vị tổng thể cánh van nhìn từ thượng lưu .69 Hình 3.35 Ứng suất S1 mợt cánh cửa van nhìn từ thượng lưu 69 Hình 3.36 Ứng suất S3 mợt cánh cửa van nhìn từ thượng lưu 69 Hình 3.37 Ứng suất S1 mợt vị trí có gắn tời kéo 69 Hình 3.38 Ứng suất S3 mợt vị trí có gắn tời kéo 70 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết Đề tài Những năm gần mực nước hệ thống sông thuộc đồng Bắc Bộ bị hạ thấp một cách rõ rệt Sự thiếu hụt trầm trọng nguồn nước ảnh hưởng không nhỏ đến ngành kinh tế - xã hội Thực trạng không xảy sông vùng đồng Bắc Bộ mà cịn hệ thống sơng ngịi miền Trung Điều phản ánh phương tiện thông tin đại chúng năm trở lại Giải pháp khoa học công nghệ “xây dựng cơng trình điều tiết nước sơng” mợt giải pháp mang tính lợi dụng tổng hợp nguồn nước theo hướng đa mục tiêu nhằm khắc phục tình trạng cạn kiệt nước hệ thống sông Thơng qua phân tích ưu nhược điểm giải pháp có, đề tài “Nghiên cứu kết cấu đập dâng nước sông mùa kiệt dạng cửa van phục vụ tưới chủ động vùng đồng Bắc Bộ” Tổng hợi Xây dựng Việt Nam chủ trì, PGS.TS Vũ Hoàng Hưng thực lần đề xuất mợt dạng đập dâng dạng cửa van đáp ứng yêu cầu dâng nước sông Giải pháp phù hợp cho vị trí sơng có u cầu bề rợng thơng thủy từ 60m ~ 120m Tuy nhiên vị trí xây dựng cơng trình gần cửa sơng ven biển nên ngồi nhiệm vụ dâng nước cịn phải thực nhiệm vụ ngăn triều Vì việc cải tiến kết cấu nghiên cứu tính toán khả chịu lực để đảm bảo yêu cầu việc làm có ý nghĩa khoa học thực tiễn Mục đích Đề tài Nghiên cứu cải tiến kết cấu tính tốn kết cấu đập dâng nước dạng cửa van phao chữ nhân có cửa phụ điều tiết nước trường hợp cửa van làm việc hai chiều Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu  Cách tiếp cận Tổng kết dạng đập dâng dạng cửa van vùng triều, phân tích ưu nhược điểm từ đó làm sở cho việc cải tiến kết cấu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phía ứng dụng cho ngăn cửa sông ven biển  Phương pháp nghiên cứu - Thu thập thông tin, kế thừa nghiên cứu có - Phân tích lý luận lực tác dụng lên đập dâng tính tốn kết cấu cửa van - Sử dụng mơ hình tốn, ứng dụng phần mềm ANSYS Kết đạt - Cải tiến kết cấu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phía - Tính tốn lực tác dụng lên đập dâng nước dạng cửa van phao chữ nhân - Kết tính cho đập Hồng Quỳnh sơng Hóa Lập ma trận độ cứng phần tử dạng công thức để tính ma trận đợ cứng phần tử; Tập hợp ma trận độ cứng thành ma trận đợ cứng tồn kết cấu rời rạc hóa Ma trận phù hợp chặt chẽ với véc tơ chuyển vị nút thứ tự, thành phần kích thước; Xác định véc tơ tải tương đương (lực nút) kết cấu rời rạc hóa tập hợp véc tơ tải phần tử Véc tơ tải tương ứng với véc tơ chuyển vị nút thứ tự thành phần; Dùng điều kiện biên kết cấu để khử tính suy biến ma trận đợ cứng kết cấu lập bước 5; Giải hệ phương trình [K].{} = {F} để tìm véc tơ chuyển vị nút kết cấu rời rạc hóa Xác định nội lực, ứng suất phần tử; 10 Vẽ biểu đồ biểu diễn kết Việc giải toán kết cấu theo phương pháp PTHH có thể thực máy tính thơng qua phần mềm thơng dụng SAP2000, ANSYS, MIDAS… c Giới thiệu phần mềm phân tích kết cấu ANSYS Những năm gần đây, nhờ phát triển cơng cụ tốn học với phát triển nhanh chóng máy tính điện tử, thiết lập hoàn thiện phần mềm cơng nghiệp, sử dụng để giải tốn học vật rắn, học thủy khí, tốn đợng, tốn tuyến tính phi tuyến tính ANSYS mợt phần mềm tính tốn mạnh phát triển ứng dụng rộng rãi giới, khả xử lý mạnh nó cho ta có nhìn, so sánh tổng quan với ứng xử thực tế đối tượng mà nghiên cứu Hiện phần mềm ANSYS Mechanical APDL dần phổ biến Việt Nam sẽ sử dụng nhiều tương lai đặc biệt lĩnh vực xây dựng, khí đợng lực, điện tử ANSYS một nhiều phần mềm tính tốn cơng nghiệp, sử dụng phương pháp Phần tử hữu hạn (FEM) để phân tích tốn vật lý – học, chuyển phương trình vi phân, phương trình đạo hàm riêng từ dạng giải tích dạng số, với việc sử dụng phương pháp rời rạc hóa gần để giải Nhờ ứng dụng phương pháp PTHH, toán kỹ thuật cơ, nhiệt, thủy khí, điện từ sau mơ hình hóa xây dựng mơ hình tốn học cho phép giải chúng với điều kiện biên cụ thể với số bậc tự lớn Trong toán kết cấu (Structural), phần mềm ANSYS dùng để giải toán trường ứng suất - biến dạng, trường nhiệt cho kết cấu Giải tốn dạng tĩnh, dao đợng, cợng hưởng, tốn ổn định, tốn va đập, toán tiếp xúc Các toán giải cho dạng phần tử kết cấu thanh, dầm, 2D 3D, giải toán với vật liệu đàn hồi, đàn hồi phi tuyến, đàn dẻo lý tưởng, dẻo nhớt, đàn nhớt Trước hết, cần chọn kiểu phần tử, phù hợp với toán cần giải ANSYS cung cấp 200 kiểu phần tử khác Mỗi kiểu phần tử, tương ứng với mợt dạng tốn Khi chọn một phần tử, bộ lọc sẽ chọn môđun tính tốn phù hợp, đưa u cầu việc nhập tham số tương ứng để giải Đồng thời việc chọn phần tử, ANSYS yêu cầu chọn dạng tốn riêng cho phần tử Việc tính tốn cịn phụ tḥc vào vật liệu Mỗi tốn cần đưa mơ hình vật liệu, cần xác lập rõ vật liệu đàn hồi hay dẻo, vật liệu tuyến tính hay phi tuyến, với vật liệu, cần nhập đủ thông số vật lý vật liệu ANSYS phần mềm giải toán phươngpháp số, chúng giải mơ hình hình học thực Vì vậy, cần đưa vào mơ tình hình học ANSYS cho phép xây dựng mơ hình hình học 2D 3D, với kích thước thực, hình dáng giản đơn hố hoặc mơ vật thật ANSYS có khả mơ theo mơ hình hình học với điểm, đường, diện tích, mơ hình phần tử hữu hạn với nút phần tử Hai dạng mơ hình trao đổi thống với để tính tốn ANSYS phần mềm giải toán phươngpháp phần tử hữu hạn (PTHH), nên sau dựng mơ hình hình học, ANSYS cho phép chia lưới phần tử người sử dụng chọn hoặc tự động chia lưới Số lượng nút phần tử định đến đợ xác tốn, nên cần chia lưới nhỏ tốt Nhưng việc chia nhỏ phần tử phụ thuộc lực phần mềm Nếu sử dụng phiên công nghiệp, số nút phần tử đến số hàng trăm ngàn, phiên Đại học, đến chục ngàn, phiên sinh viên đến hàng ngàn Để giải mợt tốn phần mềm ANSYS, cần đưa vào điều kiện ban đầu điều kiện biên cho mơ hình hình học Các ràng buộc ngoại lực hoặc nội lực (lực, chuyển vị, nhiệt độ, mật độ) đưa vào nút, phần tử mơ hình hình học Sau xác lập điều kiện toán, để giải chúng, ANSYS cho phép chọn dạng toán Khi giải toán phi tuyến, vấn đề đặt hợi tụ tốn ANSYS cho phép xác lập bước lặp để giải toán lặp với đợ xác cao Để theo dõi bước tính, ANSYS cho biểu đồ quan hệ bước lặp đợ hợi tụ Các kết tính tốn ghi lưu vào file liệu Việc xuất liệu tính tốn lưu trữ, ANSYS có hệ hậu xử lý mạnh, cho phép xuất liệu dạng đồ thị, ảnh đồ, để quan sát trường ứng suất biến dạng, đồng thời cho phép xuất kết dạng bảng số Ở phần mềm ANSYS, để xây dựng tham số tính tốn tốn có cách: sử dụng giao diện đồ họa sử dụng phương pháp nhập lệnh Trong luận văn sư dụng phương pháp nhập lệnh để giải toán Phương pháp có ưu điểm dễ dàng thay đổi tham số đầu vào để tính tốn giá trị thay đổi mà không cần phải làm lại bước xây dựng phương pháp dùng giao diện đồ họa Mơ hình hóa cửa van phần tử SHELL63 SHELL63 phần tử vỏ đàn hồi điểm nút có đợ cong đặc tính màng mỏng, mặt phẳng pháp tuyến gán tải trọng Mỗi điểm nút có độ tự do: độ tự chuyển vị theo phương X,Y,Z độ tự góc xoay quanh trục X,Y,Z Phần tử có tính ứng suất cứng hóa biến hình lớn Hình dáng hình học, phương hướng điểm nút, hệ tọa đợ SHELL63 biểu thị hình 3.6 Hình 3.6 Phần tử SHELL63 3.8.3 Mơ hình tính tốn Kết cấu phao tạo thành từ thép liên kết hàn có chiều dày 20mm, phao bố trí hệ giằng vách ngăn đảm bảo đủ độ cứng, ổn định tổng thể ổn định cục bộ Kết cấu khung đỡ cánh van clape tạo thành từ thép dập nguội chiều dày 16mm Để kiểm tra khả chịu lực bợ phận kết cấu, cửa van mơ hình hóa theo sơ đồ không gian phần mềm ANSYS Do cửa van chủ yếu tạo thành từ thép mỏng, sử dụng phần tử vỏ SHELL63 với chiều dày chiều dày bộ phận kết cấu để phân chia mạng lưới phần tử hữu hạn Khi cửa van đặt ngưỡng, đáy cửa van gán chuyển vị theo phương đứng, vị trí trục lề gán ràng buộc chuyển vị thẳng theo phương ngang, cho chuyển vị thẳng theo phương đứng góc xoay quanh trục Y, vị trí mép cửa gán liên kết tiếp xúc đường – đường Quá trình xây dựng mơ hình phần tử hữu hạn kết cấu cửa van thực từ xây dựng mơ hình phao, mơ hình khung đỡ cánh van, cánh van… hình vẽ 3.7 đến 3.14 Hình 3.7 Xây dựng mơ hình hình học kết cấu phao Hình 3.8 Xây dựng mơ hình hình học khung đỡ cánh van Hình 3.9 Kết hợp mơ hình phao khung đỡ cánh van Hình 3.10 Xây dựng mơ hình cánh van clape phao Hình 3.11 Chi tiết phận cánh van clape Hình 3.12 Mơ hình cửa van phao chữ nhân Hình 3.13 Mơ hình phần tử hữu hạn cánh van Hình 3.14 Mơ hình phần tử hữu hạn tổng thể kết cấu cửa van 3.9 Kết tính tốn 3.9.1 Tổ hợp lực tính tốn (tổ hợp 1) Cửa van phao vị trí đóng, cánh van clape đóng, mực nước thượng lưu mực nước thiết kế, hạ lưu mực nước thông thuyền thấp a Kết quả tính tốn chuyển vị Hình 3.15 Chuyển vị tổng thể cửa van Hình 3.16 Chuyển vị tổng thể cánh van nhìn từ hạ lưu Hình 3.17 Chuyển vị tổng thể cánh van nhìn từ thượng lưu Hình 3.18 Chuyển vị tổng thể hệ thống phao trụ pin Hình 3.19 Chuyển vị tổng thể hệ thống phao b Kết quả tính tốn ứng suất Hình 3.20 Ứng suất S1 phao Hình 3.21 Ứng suất S3 phao Hình 3.22 Ứng suất S1 trụ Hình 3.23 Ứng suất S3 trụ Hình 3.24 Ứng suất S1 phao trụ Hình 3.25 Ứng suất S3 phao trụ Hình 3.26 Ứng suất chính S1 tổng thể cửa van Hình 3.27 Ứng suất chính S3 tổng thể cửa van Hình 3.28 Ứng suất chính S1 những điểm đặc biệt phao Hình 3.29 Ứng suất chính S3 những điểm đặc biệt phao Hình 3.30 Ứng suất chính S3 những điểm đặc biệt trụ Hình 3.31 Ứng suất chính S1 những điểm đặc biệt trụ c Đánh giá khả chịu lực Thông qua kết tính tốn chuyển vị, ứng suất bợ phận kết cấu cửa van để đánh giá khả chịu lực từ đó điều chỉnh kích thước vị trí bợ phận để có kết cấu hợp lý kỹ thuật kinh tế Hình 3.15 3.31 biểu diễn phổ chuyển vị tổng phổ ứng suất kéo lớn nhất, phổ ứng suất nén lớn bộ phận cửa van ứng với tổ hợp tải trọng cửa van đóng, chênh lệch mực nước thượng hạ lưu lớn (Tổ hợp 1) Mỗi một điểm kết cấu thông thường trạng thái ứng suất phức tạp, vật liệu sử dụng kết cấu vật liệu thép có tính dãn tương đối tốt, ứng suất tương đương xác định theo công thức từ kết phần mềm ANSYS: max  1  2 2  2  3 2  1  3 2 - Đánh giá cường độ Căn vào tính tốn phân tích phần tử hữu hạn kết cấu cửa van, tiến hành đánh giá theo điều kiện cường độ, kết cho bảng 3.1, từ bảng 3.1 nhận thấy cấu kiện thoả mãn u cầu cường đợ, kết cấu an tồn Bảng 3.1 Đánh giá cường độ cấu kiện Cấu kiện Ứng suất lớn daN/cm2 Khả vật liệu daN/cm2 Tiêu chuẩn đánh giá Kết luận max [] Vỏ phao 2095,65 1822 max1,1[] An toàn Vách ngăn 1981,8 1822 []; []; max1,1[] An toàn []; []; max1,1[] An toàn 470,84 1143,33 Khung 1733 600,75 [] 1045 - Đánh giá độ cứng Đối với cấu kiện chịu uốn, vào kết tính tốn đợ võng tiến hành đánh giá độ cứng Căn quy định Quy phạm thiết kế kết cấu thép, tỷ số độ võng tổng thể lớn cửa van công tác chiều dài không vượt 1/600 Chiều dài cửa van 42,5m, độ võng cho phép 0,071m, độ võng lớn cửa van nhịp 0,021m, thoả mãn yêu cầu độ cứng Kết tính tốn thỏa mãn u cầu chuyển vị đợ bền 3.9.2 Tổ hợp lực tính tốn (tổ hợp đặc biệt 1) Cánh van clape mở hoàn toàn, cửa van phao bắt đầu rời khỏi ngưỡng, mực nước thượng hạ lưu ngang mực nước thông thuyền thấp a Kết quả tính tốn chuyển vị Hình 3.32 Chuyển vị tổng thể cửa van Hình 3.33 Chuyển vị tổng thể cánh van nhìn từ hạ lưu Hình 3.34 Chuyển vị tổng thể cánh van nhìn từ thượng lưu Hình 3.35 Ứng suất chính S1 cánh cửa van nhìn từ thượng lưu Hình 3.36 Ứng suất chính S3 cánh cửa van nhìn từ thượng lưu Hình 3.37 Ứng suất chính S1 vị trí có gắn tời kéo Hình 3.38 Ứng suất S3 vị trí có gắn tời kéo b Đánh giá khả chịu lực Hình 3.32 3.37 biểu diễn phổ chuyển vị tổng phổ ứng suất kéo lớn nhất, phổ ứng suất nén lớn bộ phận cửa van ứng với tổ hợp tải trọng đặc biệt Kết tính tốn thỏa mãn yêu cầu chuyển vị độ bền 3.10 Kết luận Chương Trong Chương thực mợt ví dụ tính tốn kiểm tra đợ bền cho cửa van cơng trình Hồng Quỳnh làm việc hai chiều theo mơ hình khơng gian phần mềm ANSYS với tổ hợp tải trọng bất lợi Kết cho thấy cửa van đảm bảo điều kiện cường độ chuyển vị KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Những năm gần mực nước hệ thống sông thuộc đồng Bắc Bộ bị hạ thấp một cách rõ rệt Sự thiếu hụt trầm trọng nguồn nước ảnh hưởng không nhỏ đến ngành kinh tế - xã hội Thực trạng không xảy sông vùng đồng Bắc Bộ mà cịn hệ thống sơng ngịi miền Trung Điều phản ánh phương tiện thông tin đại chúng năm trở lại Giải pháp khoa học công nghệ “xây dựng cơng trình điều tiết nước sơng” mợt giải pháp mang tính lợi dụng tổng hợp nguồn nước theo hướng đa mục tiêu nhằm khắc phục tình trạng cạn kiệt nước hệ thống sông Thơng qua phân tích ưu nhược điểm giải pháp có, đề tài “Nghiên cứu kết cấu đập dâng nước sông mùa kiệt dạng cửa van phục vụ tưới chủ động vùng đồng Bắc Bộ” Tổng hợi Xây dựng Việt Nam chủ trì, PGS.TS Vũ Hoàng Hưng thực lần đề xuất mợt dạng đập dâng dạng cửa van đáp ứng yêu cầu dâng nước sông Giải pháp phù hợp cho vị trí sơng có u cầu bề rợng thơng thủy từ 60m ~ 120m Tuy nhiên cửa van làm việc mợt chiều, vị trí xây dựng cơng trình gần cửa sơng ven biển nên ngồi nhiệm vụ dâng nước cịn phải thực nhiệm vụ ngăn triều không đáp ứng yêu cầu ngăn mặn: Do kết cấu bợ phận khóa tiếp giáp cánh van nên cửa van làm việc chiều ngăn nước phía thượng lưu, cịn mực nước hạ lưu dâng cao áp lực nước phía hạ lưu lớn nên sẽ làm cho cánh van bị đẩy phía thượng lưu Mặt khác phần đáy cánh van trước có nhiệm vụ chắn nước phía thượng lưu nên phía hạ lưu khơng thiết kế kín hồn toàn đó mực nước hạ lưu lớn thượng lưu chênh lệch áp lực nước nên nước mặn chui qua cánh van để xâm nhập vào đất liền Cửa van làm việc điều kiện nước mặn khả xâm thực mạnh nên tuổi thọ cửa van không dài Như để thực nhiệm vụ giữ dâng nước phía thượng lưu ngăn nước mặn xâm nhập sâu vào đất liền cẩn phải có số cải tiến mặt kết cấu để khắc phục nhược điểm nêu Luận văn đề xuất cải tiến: - Cải tiến bộ phận nối tiếp hai cánh cửa để đảm bảo cửa van làm việc hai chiều - Bổ sung vật chắn nước đáy cửa - Đề xuất biện pháp chống ăn mòn cho cửa van Luận văn thực mợt ví dụ tính tốn kiểm tra đợ bền cho cửa van cơng trình Hồng Quỳnh làm việc hai chiều theo mơ hình khơng gian phần mềm ANSYS với tổ hợp tải trọng bất lợi Kết cho thấy cửa van đảm bảo điều kiện cường độ chuyển vị Tuy nhiên kết cấu đập dâng nước dạng cửa van đề xuất cịn mợt số hạn chế: - Chỉ áp dụng cho sông không rộng - Giao thông thủy không yêu cầu lớn liên tục, ý đến giao thông địa phương Nhiều vấn đề kỹ thuật chưa giải đề tài hy vọng sở lập dự án xây dựng cơng trình cụ thể TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] GS.TS Trương Đình Dụ (2006), “Tình trạng cạn kiệt nước hệ thống sông Hồng kiến nghị giải pháp khắc phục” Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam GS.TS Lê Kim Truyền (2007), “Nghiên cứu sở khoa học thực tiễn điều hành cấp nước mùa cạn cho đồng sông Hồng” Đề tài khoa học cấp Nhà nước PGS.TS Trần Đình Hịa (2007-2010), “Nghiên cứu giải pháp cơng trình điều tiết mực nước sông Hồng mùa kiệt phục vụ chống hạn, phát triển kinh tế vùng đồng Bắc Bộ” Đề tài khoa học cấp Nhà nước Dự án sông Hồng Seoul – Hàn Quốc (2007), “Quy hoạch phát triển bản khu vực sông Hồng đoạn qua Hà Nội” TS Tơ Trung Nghĩa, “Quy trình vận hành liên hồ chứa bậc thang sông Đà, sông Lô điều tiết nước mùa khô cho hạ du sông Hồng – Thái Bình” Lê Văn Hùng, “Phân tích diễn biến lưu lượng mực nước sông Hồng mùa kiệt” GS.TS Trần Đình Dụ (2006), “Giải pháp xây dựng cơng trình dâng nước sơng Hồng để điều tiết nguồn nước phục vụ sản xuất KT – XH” KS Phan Đình Đại (2010), “Dự án cơng trình điều tiết Sơng Hồng phục vụ quy hoạch tổng thể vùng Hà Nội” PGS.TS Trần Đình Hịa (2011), “Nghiên cứu giải pháp cơng trình điều tiết mực nước hệ thớng sơng Hồng mùa kiệt phục vụ chống hạn, phát triển kinh tế vùng đồng Bắc Bộ” TS Nguyễn Hữu Huế (2013), “Nghiên cứu lựa chọn tuyến hình thức cơng trình điều tiết lấy nước tự chảy cho sơng Đáy, Nhuệ sông Tô Lịch” Đỗ Văn Hứa nnk Báo cáo kết Điều tra 2004 Dự án “Điều tra khảo sát ăn mòn kim loại cửa van hệ thớng cơng trình thủy lợi (vùng Đồng sông Cửu Long”, Hà Nội, 2004 [12] Đỗ Văn Hứa nnk Báo cáo kết Điều tra 2003 Dự án “Điều tra khảo sát ăn mòn kim loại cửa van hệ thớng cơng trình thủy lợi (vùng Đồng sơng Hồng”, Hà Nợi, 2003 [13] Đỗ Văn Hứa, Vũ Hồng Hưng Cửa van thiết bị đóng mở công trình thủy lợi thủy điện, NXB KH KT, Hà Nội, 2003 ... Tên đề tài luận văn: ? ?Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phía ứng dụng cho cửa sơng ven biển ” Tôi xin cam đoan đề tài luận văn tơi hồn tồn tơi làm Những kết nghiên cứu, thí nghiệm... đó làm sở cho việc cải tiến kết cấu cửa van phao chữ nhân có cửa điều tiết phía ứng dụng cho ngăn cửa sông ven biển  Phương pháp nghiên cứu - Thu thập thông tin, kế thừa nghiên cứu có - Phân... KẾT CẤU CỬA VAN PHAO CHỮ NHÂN ĐÁP ỨNG YÊU CẦU LÀM VIỆC HAI CHIỀU 36 2.1 Kết cấu cửa van phao chữ nhân có cửa phụ điều tiết .36 2.3 Nghiên cứu cải tiến vật chắn nước đáy cửa