Nghiên cứu ảnh hưởng của vị trí gối bản lề tới lực kéo và trạng thái ứng suất biến dạng của cửa van cung nhịp lớn

LỜI CẢM ƠN Với giúp đỡ phòng Đào tạo Đại học Sau Đại học, Khoa Cơng trình trường Đại học thuỷ lợi, thầy cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp gia đình, đến Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật với đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng vị trí gối lề tới lực kéo trạng thái ứng suất – biến dạng cửa van cung nhịp lớn” hoàn thành Tác giả xin tỏ lòng biết ơn chân thành đến quan đơn vị cá nhân truyền đạt kiến thức, cho phép sử dụng tài liệu cơng bố Đặc biệt tác giả xin tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Vũ Thành Hải người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tận tình cho tác giả trình thực luận văn Với thời gian trình độ cịn hạn chế, luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận bảo đóng góp ý kiến thầy cô giáo, Quý vị quan tâm bạn bè đồng nghiệp Luận văn hồn thành Khoa Cơng trình, Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội, tháng năm 2014 Tác giả luận văn NGUYỄN TẤT THỌ BẢN CAM KẾT Tên là: Nguyễn Tất Thọ Học viên lớp: 19C12 Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Những nội dung kết trình bày luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khoa học Hà Nội, tháng năm 2014 Tác giả luận văn NGUYỄN TẤT THỌ MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN BẢN CAM KẾT MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết Đề tài Mục đích Đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ CỬA VAN HÌNH CUNG 1.1 Khái quát cửa van hình cung 1.1.1 Khái niệm phân loại 1.1.2 Một số nguyên tắc bố trí cấu tạo 1.1.3 Hình thức cửa van thường dùng 1.1.4 Phạm vi ứng dụng 1.2 Bố trí kết cấu xác định kích thước chủ yếu cửa van 10 1.2.1 Cấu tạo chung kết cấu cửa van 10 1.2.2 Chọn sơ hình thức, vị trí kích thước phận cửa van cung 11 1.3 Tính tốn kết cấu cửa van cung 18 1.3.1 Tính tốn cửa van cung theo hệ phẳng 18 1.3.2 Phân tích cửa van theo tốn khơng gian 27 KẾT LUẬN CHƯƠNG 35 CHƯƠNG – PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN VÀ PHẦN MỀM SAP2000 36 2.1 Khái quát phương pháp phần tử hữu hạn 36 2.1.1 Các mơ hình phương pháp phần tử hữu hạn 36 2.1.2 Trình tự giải tốn kết cấu phương pháp phần tử hữu hạn 37 2.2 Phần mềm SAP2000 37 2.2.1 Khái quát phần mềm SAP2000 37 2.2.2 Một số điểm cần ý sử dụng phần mềm SAP2000 phân tích trạng thái ứng suất biến dạng cửa van cung 38 2.2.3 Các bước tính tốn kết cấu cửa van cung SAP2000 44 KẾT LUẬN CHƯƠNG 45 CHƯƠNG - PHÂN TÍCH KẾT CẤU VAN CUNG TRONG CƠNG TRÌNH CHỐNG NGẬP LỤT TP HỒ CHÍ MÌNH 46 3.1 Giới thiệu cơng trình 46 3.1.1 Quy mơ cơng trình 46 3.1.2 Các trường hợp nghiên cứu: 46 3.2 Trường hợp 1: ∆Z = 7.0m 47 3.2.1 Mô tả kết cấu cửa van 47 3.2.2 Mô hình hóa kết cấu cửa van cung phần mềm SAP2000 51 3.2.3 Phân tích kết cấu van cung theo tốn khơng gian 54 3.3 Trường hợp 2: ∆Z = 7.5m 62 3.3.1 Mơ hình hóa kết cấu cửa van 62 3.3.2 Phân tích kết cấu van cung theo tốn không gian 62 3.4 Trường hợp 3: ∆Z = 8.0m 71 3.4.1 Mơ hình hóa kết cấu cửa van 71 3.4.2 Phân tích kết cấu van cung theo tốn khơng gian 71 3.5 Tổng hợp kết tính tốn vẽ đường quan hệ vị trí gối lề lực kéo van, nội lực chuyển vị số phận cửa van tương ứng với vị trí gối lề 77 KẾT LUẬN CHƯƠNG 80 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 - Kết cấu cửa van hình cung hai khung chính, xiên Hình 1.2 - Cửa van mặt Hình 1.3 - Cửa van sâu Hình 1.4 - Sơ đồ cấu tạo cửa van hình cung Hình 1.5 - Gối quay cửa van cung; a) Gối nón cụt; b) Gối lề Hình 1.6 - Gối đỡ bên kiểu bánh xe kiểu trượt Hình 1.7 - Cấu tạo kết cấu vật chắn nước bên đáy van cung Hình 1.8 - Sơ đồ số hình thức bố trí tâm quay cửa van cung Hình 1.9 - Các loại hình thức khung Hình 1.10 - Các hình thức khe van 10 Hình 1.11 - Sơ đồ vị trí khung 12 Hình 1.12 - Kết cấu cửa van hình cung dùng dầm đứng đặt sít 16 Hình 1.13 - Sơ đồ xác định áp lực nước lên dầm 20 Hình 1.14 - Sơ đồ áp lực nước lên cửa van mặt cửa van sâu 21 Hình 1.15 - Sơ đồ tính tốn biểu đồ mơmen uốn khung chân khớp 23 Hình 1.16 - Sơ đồ tính tốn biểu đồ mơmen uốn khung chân ngàm 24 Hình 1.17 - Sơ đồ tính toán nội lực van 26 Hình 1.18 - Sơ đồ xác định cánh tay đòn lực kéo van 26 Hình 1.19 - Điều kiện biên trường hợp cửa van nằm ngưỡng 28 Hình 1.20 - Điều kiện biên trường hợp máy nâng xi lanh thủy lực 29 Hình 1.21 - Điều kiện biên nâng tời dây kéo tiếp tuyến với mặt 29 Hình 1.22 - Điều kiện biên nâng tời phương dây kéo không tiếp tuyến với mặt 30 Hình 1.23 - Sơ đồ kết cấu van cung ứng với trường hợp cửa van mở 31 Hình 2.1 - Hệ tọa độ cục phần tử 41 Hình 2.2 - Trục tọa độ cục phần tử 41 Hình 2.3 - Hệ toạ độ cục phần tử vỏ 42 Hình 2.4 - Quy ước dấu lực dọc mômen xoắn 43 Hình 2.5 - Quy ước dấu lực cắt mơmen uốn 43 Hình 2.6 - Quy ước dấu nội lực vỏ 44 Hình 3.1 – Bố trí tổng thể van cung 47 Hình 3.2 – Kết cấu giàn đứng van cung 48 Hình 3.3 - Vị trí dầm phụ dọc 49 Hình 3.4 - Định vị dầm phụ dọc 49 Hình 3.5 - Kết cấu mặt dầm phụ dọc 51 Hình 3.6 - Kết cấu dầm đứng, giàn ngang van 52 Hình 3.7 - Kết cấu dầm đứng, giàn ngang van 53 Hình 3.8 - Mơ hình hóa kết cấu van cung 54 Hình 3.9 - Gán lực ma sát vào mơ hình kết cấu van cung 57 Hình 3.10 Mơ hình cửa van trường hợp ∆Z = 7.5m 62 Hình 3.11 – Biểu đồ áp lực nước thượng lưu 63 Hình 3.12 – Phổ màu chuyển vị mặt van 63 Hình 3.13 – Biểu đồ lực dọc van 64 Hình 3.14 – Biểu đồ lực dọc giàn 65 Hình 3.15 – Cánh tay địn trọng lượng thân van 66 Hình 3.16 – Sơ đồ xác định cánh tay đòn lực kéo van 69 Hình 3.17 Kết cấu van trường hợp ∆Z = 8.0m 71 Hình 3.18 – Đường quan hệ ∆Z lực kéo van bắt đầu rời khỏi ngưỡng 78 Hình 3.19 – Đường quan hệ ∆Z lực kéo van mở hoàn toàn 78 Hình 3.20 – Đường quan hệ ∆Z chuyển vị ngang lớn mặt 79 Hình 3.21 – Đường quan hệ ∆Z lực dọc lớn van 79 Hình 3.22 – Đường quan hệ ∆Z momen uốn lớn van 79 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 - Giá trị góc α góc θ 50 Bảng 3.2 - Chuyển vị số nút mặt van 54 Bảng 3.3 - Lực dọc mô men uốn van 55 Bảng 3.4 - Nội lực số phần tử giàn 55 Bảng 3.5 - Phản lực liên kết gối tựa 56 Bảng 3.6 – Lực ma sát vật chắn nước bên FS 57 Bảng 3.7 - Phản lực gối lề (bước lặp 1) 59 Bảng 3.8 - Phản lực gối lề (bước lặp 2) 59 Bảng 3.9 - Phản lực liên kết nút C 60 Bảng 3.10 - Xác định hành trình xy lanh thủy lực 60 Bảng 3.10 - Chuyển vị số nút mặt van 64 Bảng 3.11 - Ứng suất mặt cửa van 64 Bảng 3.12 - Lực dọc mô men uốn van 65 Bảng 3.13 - Nội lực số phần tử giàn 66 Bảng 3.14 - Phản lực liên kết gối tựa 67 Bảng 3.8 - Phản lực gối lề (bước lặp 1) 67 Bảng 3.9 - Phản lực gối lề (bước lặp 2) 68 Bảng 3.10 - Phản lực gối lề (bước lặp 3) 68 Bảng 3.11 - Phản lực liên kết nút C 68 Bảng 3.12 – Xác định hành trình xy lanh thủy lực 69 Bảng 3.21 - Chuyển vị số nút mặt van 72 Bảng 3.22 - Lực dọc mô men uốn van 72 Bảng 3.23 - Nội lực số phần tử giàn 73 Bảng 3.24 - Phản lực liên kết gối tựa 73 Bảng 3.25 - Phản lực gối lề (bước lặp 1) 74 Bảng 3.26 - Phản lực gối lề (bước lặp 2) 74 Bảng 3.27 - Phản lực liên kết nút C 75 Bảng 3.28 - Xác định hành trình xy lanh thủy lực 75 Bảng 3.29 – Tổng hợp kết tính tốn 77 69 Phản lực liên kết nút C lực kéo xy lanh thủy lực, T=2833.03kN - Cánh tay đòn lực kéo van phụ thuộc vào vị trí gối lề (O), vị trí bệ treo xy lanh (F) trụ pin, điểm treo xy lanh (C) cửa van hình 3.16 Hình 3.16 – Sơ đồ xác định cánh tay địn lực kéo van Vậy số liệu tính tốn gồm có tọa độ điểm O, E, F góc mở cửa ϕ Kết tính tốn cánh tay địn lực kéo van hành trình xy lanh thủy lực cho bảng 3.20 Bảng 3.20 – Xác định hành trình xy lanh thủy lực 1) Số liệu tính tốn Góc mở tùy chọn Tọa độ gối lề O Tọa độ điểm treo xy lanh C Tọa độ bệ treo xy lanh F Ký hiệu Cơng thức tính Số liệu ϕ(độ/radian) 80 Xo(m) 12 Zo(m) 7.5 Xc(m) 6.25 Zc(m) 11.7 XF(m) 18.2 ZF(m) 15.58 70 2) Tên đại lượng Kết Chiều dài đoạn OC OC(m) OC=SQRT(XCO^2+ZC0^2) 7.12 Chiều dài đoạn OF OF(m) OF=SQRT(XFO^2+ZF0^2) 10.18 Chiều dài đoạn FC CF(m) CF=SQRT(XFC^2+ZFC^2) 12.56 Góc(OC,Ox) θ1=atan(Zco/Xoc) 0.63 36.16 Góc(CF,Ox) θ2=atan(ZFC/XFC) 0.31 18.00 θ(rad/độ) θ=θ1+θ2 0.94 54.16 ρ(m) ρ=OCsinθ 5.77 αο α=90ο −θο Góc θ Cánh tay đòn lực kéo van bắt đầu rời khỏi ngưỡng Góc OC cánh tay địn ρ Tọa độ điểm treo xy lanh C* 35.84 Xc*(m) 15.14 Zc*(m) 13.89 Chiều dài đoạn OC* OC*(m) OC*=SQRT(XC*O^2+ZC*0^2) 7.12 Chiều dài đoạn FC* FC*(m) FC*=SQRT(XC*O^2+ZC*0^2) 3.50 Góc(OC*,Ox) θ1*=atan(ZC*O/XC*O) 1.11 63.86 Góc(C*F,Ox) θ2∗=atan(ZFc*/XFc*) 0.50 28.93 θ∗(rad/độ) θ∗=θ1−θ2 0.61 34.94 ρ∗(m) ρ=OC*sinθ 4.08 Góc OC* cánh tay địn ρ∗ α∗ο α∗=90ο −θ∗ο Hành trình xy lanh thủy lực S(m) S=FC-FC* 9.07 g*(m) g*=gcosϕ 1.75 T*(KN) T*=Gg*/ρ∗ 1359.12 Góc θ∗ Cánh tay địn lực kéo van ρ∗ mở hồn tồn 55.06 Cánh tay địn trọng lượng thân van mở hoàn toàn Lực kéo van mở hoàn toàn 71 3.4 Trường hợp 3: ∆Z = 8.0m 3.4.1 Mơ hình hóa kết cấu cửa van - Các cao trình tính tốn: + Cao trình đỉnh van: +2.82 + Cao trình đáy van: -11.30 + Cao trình gối lề: -3.30 + Tọa độ gối lề: O(12,0,8.0) + Tọa độ điểm treo C tai van: C(6.04,0,11.86) + Tọa độ điểm treo xy lanh thủy lực trụ pin: F(18.2,0,15.58) Hình 3.17 Kết cấu van trường hợp ∆Z = 8.0m 3.4.2 Phân tích kết cấu van cung theo tốn khơng gian 3.4.2.1 Trường hợp 3a: Cửa van nằm ngưỡng - Hiển thị chuyển vị: Chuyển vị số điểm mặt van ứng với tổ hợp tải trọng TH1 cho bảng 3.21 Chuyển vị ngang lớn nút 761 có U1 = 0.079057m 72 Bảng 3.21 - Chuyển vị số nút mặt van TABLE: Joint Displacements Joint OutputCase U1 U2 U3 R1 R2 R3 Text Text m m m Radians Radians Radians 761 th1 0.079057 6.934E-15 -0.010497 5.449E-16 0.004167 2.188E-15 762 th1 0.059765 5.565E-15 -0.005557 1.017E-15 -0.000235 -1.434E-15 763 th1 0.060178 4.513E-15 -0.005701 4.091E-15 0.002414 -9.368E-15 764 th1 0.061907 3.985E-15 -0.006207 -8.215E-15 0.003785 -8.901E-15 - Lực dọc mô men uốn van: Lực dọc P mômen uốn M3 van cho bảng 3.22 Lực dọc lớn P=-3137.06kN mômen uốn lớn M2= -1411.16kNm Bảng 3.22 - Lực dọc mô men uốn van TABLE: Element Forces - Frames Frame Station OutputCase P V2 V3 T M2 M3 Text m Text KN KN KN KN-m KN-m KN-m 113 th1 -3137.06 -34.11 -271.75 108.27 -1411.16 -120.08 113 4.01382 th1 -3130.35 -11.38 -271.75 108.27 -320.41 -28.78 113 8.02763 th1 -3123.65 11.36 -271.75 108.27 770.34 -28.75 114 th1 -2178.57 -44.69 -261.53 -75.42 -1402.00 -145.84 114 4.09481 th1 -2184.79 -21.32 -261.53 -75.42 -331.09 -10.70 114 8.18963 th1 -2191.02 2.05 -261.53 -75.42 739.82 28.75 - Lực dọc mơmen uốn giàn chính: Lực dọc lớn phần tử 1406 dầm có P=3083.69kN mơmen uốn tương ứng M2=654.79kNm M3=43.32kNm Lực dọc cánh hạ giàn lớn P=2160.41kN mô men tương ứng M2=743.04kNm 73 Bảng 3.23 - Nội lực số phần tử giàn TABLE: Element Forces - Frames Giàn Frame P V2 V3 T M2 M3 Text KN KN KN KN-m KN-m KN-m TXGC 1381 -695.58 -5.06 7.46 -2.45 38.12 -5.70 CHGC 1397 2160.41 5.26 108.58 -1.67 743.04 24.90 TXGC 1389 -550.97 -2.42 6.75 1.21 35.37 -1.65 CHGC 1406 3083.69 10.86 76.82 -5.28 654.79 43.32 Trên Dưới - Trọng lượng van: G=3158,18kN cho bảng 3.24 Vị trí trọng tâm van cách gối lề theo phương ngang đoạn g=10.03m Bảng 3.24 - Phản lực liên kết gối tựa TABLE: Joint Reactions Joint OutputCase F1 F2 F3 M1 M2 M3 Text Text KN KN KN KN-m KN-m KN-m 351 DEAD 3.407E-10 -22.953 -224.64 71.0418 73.9089 1303 DEAD 1.858E-10 22.953 -224.64 -71.0418 -73.9089 366 DEAD 0 1803.73 0 838 DEAD 0 1803.73 0 G (KN) = 3158.18 g (m) = 10.03 3.4.2.2 Trường hợp 3b: Cửa van bắt đầu rời khỏi ngưỡng - Gán áp lực nước, lực ma sát FS, FT điều kiện liên kết gối lề xi lanh thủy lực Cho chạy chương trình, ta có kết tính tốn phản lực liên kết gối tựa, phản lực liên kết đơn xy lanh thủy lực lực kéo van Nhưng mômen ma sát FT lại phụ thuộc vào phản lực liên kết gối lề, mà phản lực lại chưa biết, nên cần phải tiến hành giải lặp 74 - Bước lặp 1: Gán FT=0 vào hai gối lề, cho chạy chương trình xuất kết tính tốn phản lực liên kết ứng với tổ hợp tải trọng TH2 (cửa van bắt đầu rời khỏi ngưỡng) sang bảng tính Excel bảng 3.25 Thực hiên phép tính R* FT bảng Excel Bảng 3.25 - Phản lực gối lề (bước lặp 1) TABLE: Joint Reactions Joint OutputCase F1 F2 F3 M1 M2 M3 Text Text KN KN KN KN-m KN-m KN-m 351 th2 -32034.14 3322.82 -10527.55 -85.81 0.00 -8962.87 1303 th2 -32034.14 -3322.82 -10527.55 85.81 0.00 8962.87 R* = 33719.66 Ft = 1615.60 Sau có Rx = F1, Rz = F3, H* = F2 bước lặp 1, tính R* thay vào cơng thức (4-1) tính mơmen cản ma sát trượt sinh gối lề chuẩn bị cho bước lặp có FT=1615.60kNm, gán FT vào mơ hình thực bước lặp thứ 2, cho chạy chương trình kết cho bảng 3.26 Bảng 3.26 - Phản lực gối lề (bước lặp 2) TABLE: Joint Reactions Joint OutputCase F1 F2 F3 M1 M2 M3 Text Text KN KN KN KN-m KN-m KN-m 351 th2 -32034.14 3322.82 -10527.55 -85.81 0.00 -8962.87 1303 th2 -32034.14 -3322.82 -10527.55 85.81 0.00 8962.87 R* = 33719.66 Ft = 1615.60 Kết tính tốn sau bước lặp cho thấy cần bước lặp ta có kết đủ độ xác yêu cầu 75 - Phản lực liên kết nút C lực kéo xy lanh thủy lực, T=2894.61kN Bảng 3.27 - Phản lực liên kết nút C TABLE: Joint Reactions Joint OutputCase CaseType F1 F2 F3 M1 M2 M3 Text Text Text KN KN KN KN-m KN-m KN-m 1405 th2 Combination 0 -2894.61 0 - Cánh tay đòn lực kéo van phụ thuộc vào vị trí gối lề (O), vị trí bệ treo xy lanh (F) trụ pin, điểm treo xy lanh (C) cửa van Vậy số liệu tính tốn gồm có tọa độ điểm O, E, F góc mở cửa ϕ Kết tính tốn cánh tay địn lực kéo van hành trình xy lanh thủy lực cho bảng 3.28 Bảng 3.28 - Xác định hành trình xy lanh thủy lực 1) Số liệu tính tốn Góc mở tùy chọn Tọa độ gối lề O Tọa độ điểm treo xy lanh C Tọa độ bệ treo xy lanh F Ký hiệu Cơng thức tính Số liệu ϕ(độ/radian) 80 Xo(m) 12 Zo(m) Xc(m) 6.04 Zc(m) 11.86 XF(m) 18.2 ZF(m) 15.58 2) Tên đại lượng Kết Chiều dài đoạn OC OC(m) OC=SQRT(XCO^2+ZC0^2) 7.10 Chiều dài đoạn OF OF(m) OF=SQRT(XFO^2+ZF0^2) 9.79 Chiều dài đoạn FC CF(m) CF=SQRT(XFC^2+ZFC^2) 12.72 Góc(OC,Ox) θ1=atan(Zco/Xoc) 0.57 32.95 Góc(CF,Ox) θ2=atan(ZFC/XFC) 0.30 17.02 θ(rad/độ) θ=θ1+θ2 0.87 49.96 ρ(m) ρ=OCsinθ 5.43 Góc θ Cánh tay đòn lực kéo van bắt đầu rời khỏi ngưỡng 76 Góc OC cánh tay địn ρ Tọa độ điểm treo xy lanh C* αο α=90ο −θο 40.04 Xc*(m) 14.77 Zc*(m) 14.54 Chiều dài đoạn OC* OC*(m) OC*=SQRT(XC*O^2+ZC*0^2) 7.10 Chiều dài đoạn FC* FC*(m) FC*=SQRT(XC*O^2+ZC*0^2) 3.58 Góc(OC*,Ox) θ1*=atan(ZC*O/XC*O) 1.17 67.08 Góc(C*F,Ox) θ2∗=atan(ZFc*/XFc*) 0.29 16.88 θ∗(rad/độ) θ∗=θ1−θ2 0.88 50.20 ρ∗(m) ρ=OC*sinθ 5.45 Góc OC* cánh tay địn ρ∗ α∗ο α∗=90ο −θ∗ο Hành trình xy lanh thủy lực S(m) S=FC-FC* 9.13 g*(m) g*=gcosϕ 1.75 T*(KN) T*=Gg*/ρ∗ 1012.42 Góc θ∗ Cánh tay địn lực kéo van ρ∗ mở hồn tồn Cánh tay đòn trọng lượng thân van mở hoàn toàn Lực kéo van mở hoàn toàn 39.80 77 3.5 Tổng hợp kết tính tốn vẽ đường quan hệ vị trí gối lề lực kéo van, nội lực chuyển vị số phận cửa van tương ứng với vị trí gối lề - Kết tính tốn trường hợp gối lề có vị trí khác tổng hợp bảng 3.29 Bảng 3.29 – Tổng hợp kết tính tốn TT Nội dung tính tốn Lực kéo van bắt đầu rời khỏi ngưỡng (KN) Lực kéo van mở hoàn toàn (KN) Trường hợp Trường hợp Trường hợp ∆Z = 7.0m ∆Z = 7.5m ∆Z = 8.0m 2688.80 2833.03 2894.61 2238.42 1359.12 1012.42 0.0792 0.0782 0.0791 3112.88 3123.53 3137.06 1448.98 1426.54 1411.16 Chuyển vị ngang lớn mặt cửa van nằm ngưỡng (m) Lực dọc lớn van cửa van nằm ngưỡng (KN) Momen uốn lớn van cửa van nằm ngưỡng (KNm) 78 - Đường quan hệ vị trí gối lề lực kéo van bắt đầu rời Lực kéo van (KN) khỏi ngưỡng thể hình 3.18 2.950 2.900 2.850 2.800 2.750 2.700 2.650 6,9 7,1 7,2 7,3 7,5 7,4 7,6 7,7 7,8 7,9 8,1 ∆ Z (m) Hình 3.18 – Đường quan hệ ∆Z lực kéo van bắt đầu rời khỏi ngưỡng - Đường quan hệ vị trí gối lề lực kéo van mở hoàn Lực kéo van (KN) toàn thể hình 3.19 2.500,00 2.000,00 1.500,00 1.000,00 500,00 0,00 6,9 7,1 7,2 7,3 7,4 7,5 7,6 7,7 7,8 7,9 8,1 ∆ Z (m) Hình 3.19 – Đường quan hệ ∆Z lực kéo van mở hoàn toàn - Đường quan hệ vị trí gối lề chuyển vị ngang lớn mặt cửa van nằm ngưỡng thể hình 3.20 79 Chuyển vị ngang lớnt mặt (m) 0,10 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 6,9 7,1 7,2 7,3 7,4 7,5 7,6 7,7 7,8 7,9 8,1 ∆ Z (m) Hình 3.20 – Đường quan hệ ∆Z chuyển vị ngang lớn mặt - Đường quan hệ vị trí gối lề lực dọc lớn Lực dọc lớn van (KN) van cửa van nằm ngưỡng thể hình 3.21 3.140 3.135 3.130 3.125 3.120 3.115 3.110 6,9 7,1 7,2 7,3 7,4 7,5 7,6 7,7 7,8 7,9 8,1 ∆ Z (m) Hình 3.21 – Đường quan hệ ∆Z lực dọc lớn van - Đường quan hệ vị trí gối lề momen uốn lớn Momen uốn lớn nhấta van (KN) van cửa van nằm ngưỡng thể hình 3.22 1.460 1.450 1.440 1.430 1.420 1.410 1.400 6,9 7,1 7,2 7,3 7,4 7,5 7,6 7,7 7,8 7,9 8,1 ∆ Z (m) Hình 3.22 – Đường quan hệ ∆Z momen uốn lớn van 80 KẾT LUẬN CHƯƠNG Kết tính tốn chuyển vị nội lực dầm van cửa van cung nhịp lớn trường hợp gối lề có vị trí khác chênh không nhiều Trong trường hợp gối lề có vị trí khác nhau, chuyển vị mặt van thay đổi không đáng kể Trọng lượng thân van trường hợp gối lề có vị trí khác khơng đổi, có cánh tay đòn g trọng lượng thân van tâm quay có thay đổi nhỏ Khi hạ thấp vị trí gối lề so với đáy van (∆Z = 7.0m), hành trình xy lanh thủy lực ngắn hơn, lực kéo van bắt đầu rời khỏi ngưỡng giảm xuống khoảng 5%, lực kéo van mở hoàn toàn tăng lên khoảng 40% Khi nâng cao vị trí gối lề so với đáy van (∆Z = 8.0m), hành trình xy lanh thủy lực dài hơn, lực kéo van bắt đầu rời khỏi ngưỡng tăng lên khoảng 2%, lực kéo van mở hoàn toàn giảm xuống khoảng 26% 81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết luận Qua kết nghiên cứu ảnh hưởng vị trí gối lề tới lực kéo trạng thái ứng suất – biến dạng cửa van cung nhịp lớn trường hợp gối lề có vị trí khác nhau, tác giả rút số kết luận sau: Trường hợp ∆Z = 7.0m: - Ưu điểm: Hành trình xy lanh thủy lực ngắn hơn, lực kéo van bắt đầu rời khỏi ngưỡng nhỏ so với trường hợp ∆Z = 7.5m - Nhược điểm: Lực kéo van mở hoàn toàn lớn nhiều so với trường hợp ∆Z = 7.5m Trường hợp ∆Z = 8.0m: - Ưu điểm: Lực kéo van mở hoàn toàn nhỏ so với trường hợp ∆Z = 7.5m - Nhược điểm: Lực kéo van bắt đầu rời khỏi ngưỡng lớn hành trình xy lanh thủy lực dài so với trường hợp ∆Z = 7.5m Về Nội lực chuyển vị: - Kết tính tốn chuyển vị nội lực trường hợp gối lề có vị trí khác chênh khơng nhiều II Kiến nghị Qua phân tích ưu nhược điểm trường hợp gối lề có vị trí khác nhau, tác giả nhận thấy trường hợp ∆Z = 7.5m có nhiều ưu điểm Vì tác giả đề xuất cơng trình cống Thủ Bộ, nên lựa chọn vị trí gối lề đặt cách đáy van khoảng ∆Z = 7.5m 82 III Những tồn luận văn - Do thời gian làm luận văn có hạn nên luận văn số vấn đề tồn cần nghiên cứu: + Mới tính trường hợp áp lực nước: Với mực nước thượng lưu (+2.20) mực nước hạ lưu (+0.20) + Nghiên cứu nhiều vị trí gối lề để chọn vị trí hợp lý + Chọn kích thước tối ưu cho phần tử phận cửa van 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Xuân Bảo, Phạm Hồng Giang, Vũ Thành Hải, Nguyễn Văn Lệ, năm 1983, Phương pháp phần tử hữu hạn ứng dụng công trình, Nhà xuất Nơng nghiệp, Hà Nội Bộ Xây dựng, năm 2009, Cơng trình thủy lợi – u cầu kỹ thuật thiết kế cửa van, khe van thép TCXDVN 8299-2009, NXB Xây dựng, Hà Nội PGS.TS Vũ Thành Hải, ThS Trương Quốc Bình, ThS Vũ Hồng Hưng, năm 2006, Kết cấu thép, Bộ mơn Kết cấu cơng trình – Trường đại học Thủy Lợi, Nhà xuất Nơng Nghiệp TS Vũ Hồng Hưng, PGS.TS Vũ Thành Hải, PGS.TS Nguyễn Quang Hùng, TS Đào Văn Hưng, TS Cao Văn Mão, ThS Khúc Hồng Vân, năm 2012, SAP2000 phân tích kết cấu cơng trình thủy lợi thủy điện, NXB Xây dựng, Hà Nội ... pháp nghiên cứu Sử dụng phần mềm SAP2000 phân tích trạng thái ứng suất- biến dạng cửa van cung nhịp lớn, xác định trọng lượng thân van lực kéo xy lanh thủy lực vị trí gối lề thay đổi, tìm vị trí. .. dụng cửa van cung đóng mở xy lanh thủy lực Khoang thơng thuyền van cung có bán kính mặt lớn bảo đảm tĩnh khơng giao thơng thủy Vị trí gối lề có ảnh hưởng tới lực kéo van, trạng thái ứng suất- biến. .. buồng âu, dùng van hình cung tốt van phẳng Khơng dùng cửa van hình cung làm cửa van sửa chữa, cửa van bảo hiểm cửa van thi cơng gối tựa cửa van cung cố định Cửa van cung bố trí khe van mặt ngồi