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

TONG QUAN VE CỬA VAN HÌNH CUNG 1.1. Khái quát về cửa van hình cung [3] [4]

Gối quay của cửa van cung thường dùng là gối kiểu nón cụt (hình 1.5a) và gối bản lề có một trục quay hoặc hai trục quay vuông góc với nhau (hình 1.5b), Gối có hai trục quay cấu tạo tương đối phức tạp nhưng có thẻ. Khi xác định vị trí của khung chính cần xét tới yêu cầu về thủy lực (dòng chảy không va vào dim chính dưới), về cấu tao (bảo đảm cửa van có đủ độ cứng) và về thi công (tiện cho việc phân đoạn). Gian đứng có tác dụng đỡ áp lực nước từ ô dim và chuyển lên dim của khung chính, phân đều tải trọng lên khung chính và chịu các lực ngẫu nhiên không nằm trong mặt phẳng của khung chính.

Với cửa van có lầm chính không lớn thi không cẩn đặt giản chịu trọng lượng, lúc này trọng lượng cửa van do bản mặt chịu và truyền tải trọng lên giàn gối (cảng) hay trụ biên. Phân tổng áp lực này lên các dim chính theo phưng pháp đồ gi trường hợp cửa van có hai khung chính, để hai dim chính chịu áp lực nước bằng nhau thì phương của hai khung chính phải cách đều phương của tổng. Khung chính hình thang cho ở hình 1.15 li khung đối xứng chịu tải trọng đối xứng, nên có thé tính toán cho một nửa khung, trong trường hop này phương trình chính tắc theo phương pháp chuyển vị chỉ có một dn Z; là.

Với gối bản lề có một trục quay, gối bản lễ kiều nón cụt thì tại gối bản 18 các chuyển vị thing và chuyển vị góc bị rằng buộc, chi cho chuyển vị xoay tự do đối với trục quay nằm ngang. Đối với cửa van đóng mở bằng tdi, phần dây cáp hoặc dây xích tiếp xúc với bản mặt, sinh lực ép cục bộ vào bản mat với giả thiết tải trong phân bố đều hướng vào tâm ban mặt và có cường độ w=T/R, gan liên kết đơn theo. Ap lực dây w phụ thuộc vào lực kéo van T, lực kéo T phụ thuộc vào ma sát gối bản lễ, lực ma sát gối bản lễ phụ thuộc vào phản lực gối bản lễ, phan lực gối bản lễ lại phụ thuộc vào áp lực dây w, nên trong trường hợp này cần tiến hành giải lặp cho đến khi phản lực gối bản lề xắp xi bằng nhau sau hai lan lặp liên tiếp.

Sau khi có phản lực gối bản lề tinh lực ma sát Fy (có thể gan Fy vào kết cấu van thông qua. mémen uốn do Fy sinh ra đối với tâm O) và tiễn hành giải lại, do ảnh hưởng của Fr không lớn, nên không cần thiết phải giải lặp nhiều lần.

PHƯƠNG PHAP PHAN TỬ HỮU HAN VA PHAN MEM SAP2000

Xác định ma trận độ cứng K,, K, và vecto tii trọng nút Fe, Fe của các phần tử trong hệ toạ độ địa phương và trong hệ toạ độ tổng thể. Xác định ma trận độ cứng K và veclo tải trọng nút F của kết cấu và đưa vào các điều kiện liên kết của bài toán. Mật số điểm cần chú ý khi sử dụng phần mềm SAP2000 phân tích trạng thái ứng suất và biến dạng cửa van cung.

+ Đối tượng mặt, dùng để mô phỏng tường, bản sản và các cấu kiện thành mỏng khác, cũng có thể mô phỏng vật thể hai chiều (ứng suất phẳng,. biển dạng phẳng, bài toán đối xứng trục). Mô hình dựa trên phin từ hữu hạn này gọi là mô hình phan tích, nó được tạo thành bởi các phan tử truyền thống và điểm nút. Người dùng có thé sử dụng cách chia tự động mạng lưới phần tử hoặc tiến hành phân chia mạng lưới mô hình bằng thủ công để đổi tượng và phan tử là đối xứng.

~ Nhóm là một tập hợp các đối tượng do người dùng tự định nghĩa Đối với mỗi một nhóm phải đặt cho một tên duy nhất, sau đó lựa chọn đối tượng cấu thành nhóm. + Hệ tọa độ cục bộ của điềm nút 123 thông thường đồng nhất với hệ toa độ tổng thé XYZ, cũng là hệ tọa độ vuông góc thuận. + Với phần tử thanh, trục 1 luôn đọc theo thanh, có chiều hướng từ nút i đến nút j, còn trục 2 và 3 nằm dọc theo trục quán tính chính của mặt cắt.

+ Hệ tọa độ cục bộ 123 của phần tử thanh được mặc định như ở hình 2.2, trường hợp một phan tử thanh có trục 1 cùng phương và chiều với trục. Phương của trục 2 được xác định phụ thuộc vào trục cục bộ 3 và trục tổng thé Z, mặt phẳng 32 là mặt phẳng thẳng đứng, tức là song song với trục. ~ Với phần tử khối trục tọa độ cục bộ 123 của phần tử thông thưởng, giống như hệ tọa độ tổng thé XYZ.

Cũng có thé chỉ định hai véc tơ chuẩn hoặc ba góc để định nghĩa phương chiểu tùy ý hệ tọa độ cục bộ của phần tử khối. Vậy lực doc, lực cắt, mômen xoắn và mômen uốn MB tại đầu j được biểu diễn bằng vector có chiều cùng chiều dương hệ tọa độ cục bộ của dầm, được quy ước là. Phần mềm SAP2000 có đầy đủ các chức năng phân tích kết cấu van cung, nên tác giả có điều kiện để thực hiện nội dung nghiên cứu của mình là xét ảnh hưởng của vị trí gối bản lề tới trạng thái ứng suất và bi.

CHUONG 3 - PHAN TÍCH KET CAU VAN CUNG TRONG CÔNG TRÌNH CHONG NGAP LUT TP. HO CHÍ MÌNH

~ Xác định vị tri dim phụ dọc: Xác định vị trí 14 dim phụ dọc, sau đó dùng chức năng Extrude Points to Lines để mô hình hóa dim phụ đọc. Kết cấu dim đứng, giản ngang, càng van va tai van được hiển thị dưới. Chọn và nhân bản thanh chuyền lực đã gắn lực ma sát Fs sang đầu kia của cửa van.

Cho chạy chương trình, ta có kết quả tính toán các phản lực liên kết tại các gối tựa, phản lực liên kết đơn tại xy lanh thủy lực chính là lực kéo van. Nhưng mômen ma sát Fr lại phụ thuộc vào phản lực liên kết tại gối bản lễ, ma phan. - Hiển thị chuyển vị: Chuyển vị tại một số điểm ở bản mặt van ứng với tổ hợp tai trọng THỊ cho ở bảng 3.21.

~ Gan áp lực nước, lực ma sát Fs, Fy và điều kiện liên kết tại gối bản lễ và xi lanh thủy lực. - Bước lặp 1: Gần F,=0 vào hai géi bản lễ, cho chạy chương trình và xuất kết quả tính toán phản lực liên kết ứng với tổ hợp tải trọng TH2 (cửa van bit đầu rồi khỏi ngưỡng) sang bang tính Excel như ở bảng 3.25. Tổng hợp kết quả tính toán và vẽ đường quan hệ giữa vị trí gối bản lề và lực kéo van, cũng như nội lực và chuyển.

~ Đường quan hệ giữa vị trí gối bản lề va lực kéo van khi bắt đầu rời. ~ Đường quan hệ giữa vị trí gối bản lễ và chuyển vị ngang lớn nhất ở bản mặt khi cửa van nằm trên ngưỡng được thể hiện ở hình 3.20,. Kết qua tinh toán chuyển vị và nội lực dim chính và cảng van cửa van cùng nhịp lớn trong các trường hợp gối bản lề có vị tri khác nhau chênh nhau không nhiều.

Trong các trường hợp gối bản 18 có vị trí khác nhau, chuyển vi ở ban mặt van thay đổi không đáng kế. Khi hạ thấp vị tr gối bản lề so với đáy van (AZ = 7.0m), hành trình của xy lanh thủy lực ngắn hơn, lực kéo van khi bắt đầu rời khỏi ngưỡng giảm xuống khoảng 5%, lực kéo van khi mở hoàn toàn tăng lên khoảng 40%,. Qua kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của vị trí gối bản lễ tới lực kéo và trạng thái ứng suất ~ biển dang của cửa van cung nhịp lớn trong 3 trường hợp gối bản lề có vị trí khác nhau, tác gia rút ra một số kết luận sau;.

~ Kết quả tính toán chuyển vị và nội lực trong các trường hợp gối bản. Qua phân tích ưu nhược điểm của các trường hợp gối bản lễ có vị trí khác nhau, tác giả nhận thấy trường hợp AZ = 7.5m có nhiều ưu điểm nhất Vi vậy tác giả đề xuất đối với công trình cống Thủ Bộ, nên lựa chọn vị trí gối.