Đầu âu thuyền lμ bộ phận nối tiếp giữa kênh dẫn vμ buồng âu. Kết cấu vμ kiểu đầu âu phụ thuộc vμo công trình dẫn tháo n−ớc, hệ thống của âu vμ điều kiện địa chất đất nền.
Cấu tao chung của đầu âu bao gồm t−ờng bên vμ bản đáy. Th−ờng gặp lμ loại t−ờng vμ
www.vncold.vn
đầu âu giữa (nếu có), ng−ời ta lμm những t−ờng n−ớc đổ. Hiện nay theo điều kiện lμm việc của các cửa van vμ của bản thân của các đầu âu về ph−ơng diện tr−ợt cũng nh− theo áp lực đất, đầu âu của các âu thuyền lớn có kết cấu bằng bê tông cốt thép liên tục.
Tuỳ theo hệ thống cấp n−ớc lμm đầy buồng âu mμ đầu âu có thể chia ra 3 loại cơ bản sau:
- Đầu âu với các đ−ờng hầm dẫn n−ớc đặt trong đầu âu vμ trong t−ờng. - Đầu âu có hệ thống cấp n−ớc trên hay d−ới cửa van.
- Đầu âu không có công trình dẫn n−ớc (lấy n−ớc th−ợng l−u từ bên hông)
ở đầu âu d−ới ng−ời ta dùng loại cửa âu hai cánh vμ đ−ờng hầm vòng ở trong các t−ờng biên.
T−ờng bên lμ loại t−ờng trọng lực đặc hoặc có hμnh lang để dẫn n−ớc (hình 19-21a) hoặc loại có ô rỗng dùng trong điều kiện địa chất xấu (hình 19-21b).
a) b) A A - A
A
Hình 19-21: T−ờng đầu âu thuyền
Cao độ ng−ỡng (Hình 19-22). Việc chọn cao độ ng−ỡng phải đảm bảo cho thuyền
vμo, ra khỏi âu đ−ợc an toμn vμ đảm bảo cho đầu âu liên kết tốt với nền.
Ng−ỡng trên Sμn thân âu Ng−ỡng d−ới Cửa trên Cửa d−ới H Hình 19-22 : Cao độ ng−ỡng.
Khi cột n−ớc th−ợng l−u lớn, để giảm chiều cao của cửa van vμ t−ờng bên, ng−ời ta lμm các ng−ỡng bậc. Nếu địa chất lμ nền đá tốt thì đáy chỉ đổ một lớp bê tông t−ơng đối mỏng vμ có móc thép neo vμo nền đá (hình 19-23a). Nếu địa chất lμ nền đất thì dùng kiểu bậc (hình 19-23b) hoặc kiểu t−ờng chắn đất (hình 19-23c). Nếu đáy đầu âu vμ đáy buồng âu ngang nhau thì có thể xây ng−ỡng để đặt cửa van (hình 19-23d) để đảm bảo giảm bớt đ−ợc chiều cao cửa van vμ đủ chiều sâu vận tải thuỷ.
www.vncold.vn
a) b) c) d)
Hình 19-23: Một số kiểu ng−ỡng đầu âu.
Đầu âu có chiều dμi vμ chiều rộng lệch nhau không nhiều, kích th−ớc bản đáy vμ t−ờng có thể thay đổi, có chỗ dμy vμ chỗ mỏng khác nhau. âu thuyền chịu tác dụng của ngoại lực khá phức tạp, theo nhiều h−ớng khác nhau. Do vậy, thực chất nó lμ một kết cấu không gian. Để đơn giản trong tính toán ta đ−a nó về bμi toán phẳng (tính gần đúng). Nội dung tính toán bao gồm kiểm tra ổn định thấm, tr−ợt, lún vμ lật. Mặt khác cần tính toán đảm bảo c−ờng độ của t−ờng vμ bản đáy âu.
Khi thiết kế th−ờng tính toán cho tr−ờng hợp sử dụng bình th−ờng (cửa van đóng, chênh lệch mực n−ớc th−ợng vμ hạ l−u lớn) vμ khi tu sửa (trong âu không có n−ớc).
Khi thiết kế sơ bộ có thể tham khảo đề nghị của giáo s− B.Yu. Kalinovich: Đối với loại đầu âu có cửa van chắn n−ớc hình chữ V (hình 19-24):
L L 1 Z 1 x B 2 L 0 Zt 2 x θ
Hình 19-24: Sơ đồ đầu âu có cánh chữ V
Chiều dμi bộ phận cửa vμo: H 3 1 2 1 Lo =( ữ ). , (19- 33) trong đó:
H- chênh lệch cột n−ớc lớn nhất giữa th−ợng l−u vμ hạ l−u, trị số 1/2 dùng cho đầu âu th−ợng vμ trị số 1/3 dùng cho đầu âu hạ.
Hoặc Lo = ( 0,5 ữ 0,7).Ha (19- 34) với Ha- cột n−ớc trong âu.
www.vncold.vn
Chiều dμi phần tựa sau cửa âu:
L2≈ H1. (19 – 35)
ở đây : H1- chiều cao của t−ờng đầu âu kể tới đáy âu.
Để các cửa không đụng chạm tới thuyền bè đi qua thì chiều dμi của tủ chứa trong âu khi mở: L1 = (1,1 ữ 1,2). θ + cos . 2 d Ba (19- 36) trong đó: Ba- chiều rộng của buồng âu
d- chiều rộng của tủ chứa cánh cửa khi mở , d ≈ 0,1.Ba
θ- góc h−ớng ngang của phần tựa (Góc đặt cánh cửa),θ = 20 ữ 22o
Chiều dμy của thμnh tủ (chiều dμy t−ờng tại chỗ đặt cánh cửa):
t = 3.C (19-37)
ở đây C- chiều rộng của đ−ờng hầm dẫn tháo n−ớc. Chiều dμi t−ờng cánh thông th−ờng:
x1≥ m.H1 + 0,5 (19-38) trong đó: m- hệ số mái kênh,m = 1,5 ữ 2,0 .
ở trong âu thuyền, ng−ời ta th−ờng hay dùng những dạng cửa âu sau đây: cửa âu hai cánh; cửa âu đẩy một cánh (ví dụ nh− ở trong các âu thuyền trên công trình đầu mối Kamxki – Liên xô cũ) khi mở âu thuyền ng−ời ta đẩy cửa âu đó vμo buồng chứa lμm ở trong t−ờng biên của đầu âu; cửa van phẳng nâng lên hạ xuống; cửa âu cánh quạt quay xung quanh trục ngang vμ khi mở thì hạ xuống hố lμm ở bản đáy âu của đầu thuyền (hình 19-25).
Cửa âu hai cánh đ−ợc sử dụng rộng rãi ở đầu âu trên, có hệ thống đ−ờng hầm cấp n−ớc
03 3 5 2 h b c a , , ữ
≤ , trong đó hc - chiều cao cửa âu. ở đầu âu giữa vμ đầu âu d−ới, trừ loại âu thuyền kiểu giếng, ng−ời ta chỉ dùng loại cửa âu hai cánh vì nó tiết kiệm đ−ợc kim loại vμ
công suất của các thiết bị điều khiển.
Những cửa âu đẩy đ−ợc dùng ở đầu âu trên vμ đầu âu d−ới khi không có t−ờng n−ớc đổ hoặc lμ chiều cao của t−ờng n−ớc đổ nhỏ, khi chiều rộng buồng âu lớn hơn (25 ữ 30)m, tức lμ 3 4
hb b
c
a ≥ ữ . Những cửa âu phẳng nâng lên hạ xuống đ−ợc dùng ở đầu âu d−ới của âu thuyền kiểu giếng vμ những âu thuyền có cột n−ớc ở buồng âu không lớn lắm. Loại cửa âu