CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG CỦA CỬA VAN PHẲNG CỐNG MƯƠNG CHUỐI
4.2.3. Trường hợp tính toán
Trong trường hợp khai thác bình thường cửa van phẳng ở trạng thái đóng, đáy van ở cao trình -5.00, đỉnh van ở cao trình +4.50 với mực nước dâng bình thường (MNDBT) +4.00 và mực nước tính toán thượng lưu (MNTL) +4.50, mực nước tính toán hạ lưu (MNHL) +2.50.
Hình 4.7 - Sơ đồ tính toán
4.3. Phân tích kết cấu van phẳng nhịp lớn bằng phần mềm SAP2000 4.3.1. Mô hình hoá kết cấu van phẳng nhịp lớn có cánh hạ giàn chính dạng vòm
4.3.1.1. Kết cấu van phẳng
Kết cấu van phẳng nhịp lớn dùng hai giàn chính, không bố trí thanh cánh thượng mà sử dụng kết cấu bản mặt và dầm phụ ngang làm nhiệm vụ thanh cánh thượng, có cánh hạ giàn chính cong hai chiều (gọi tắt là dạng vòm) được thể hiện trên hình 4.5 và 4.8. Bản mặt bằng thép tấm có chiều dầy 14mm không thay đổi trên suốt chiều cao van. Dầm phụ ngang bằng thép dập hình thang đặt úp vào bản mặt phía thượng lưu, ở phía trên cánh hạ giàn chính trên có 2 dầm phụ ngang, trong khoảng giàn chính trên và giàn chính dưới đặt 6 dầm phụ ngang, phía dưới giàn chính dưới có 2 dầm phụ ngang. Dầm đứng đặt ở phía thượng lưu, có tiết diện chữ T được ghép bằng các thép tấm, có bản cánh đặt về phía thượng lưu, bề rộng bản cánh b=300mm, chiều dày bản cánh t=30mmn, chiều dày bản bụng d=25mm.
Cánh hạ giàn chính dạng vòm có tiết diện ống có đường kính φ=940mm dày
25mm. Cánh hạ của giàn đứng bằng thép ống với đường kính φ=740mm dày 18mm, thanh bụng đứng của giàn đứng bằng thép ống φ=440mm dày 18mm, thanh bụng xiên của giàn đứng bằng thép ống φ=260mm dày 12mm. Trụ biên có tiết diện chữ I có bản cánh rộng 450mm dày 90mm, bản bụng cao 750mm dày 30mm.
Hình 4.8 - Kết cấu van phẳng (TH cánh hạ giàn chính dạng vòm) 4.3.1.2 . Mô hình hoá kết cấu van phẳng
- Bản mặt được mô hình hoá bằng phần tử Shell hình chữ nhật, theo phương đứng có 13 phần tử, theo phương ngang cũng có 24 phần tử, có chiều dầy 14mm.
- Dầm phụ ngang bằng thép dập hình thang đặt úp vào bản mặt phía thượng lưu, được mô hình hoá bằng phần tử Frames. Quay tiết diện dầm phụ ngang quanh trục 1 một góc 90Po Pđể dầm đặt úp vào bản mặt, sau đó dùng chức năng Insection Point chuyển mép ngoài cánh dầm về đường biên của bản mặt.
- Cánh hạ giàn chính dạng vòm, thanh bụng đứng và xiên có tiết diện ống được mô hình hoá bằng phần tử Frames. Giàn đứng bằng thép ống được mô hình hóa bằng phần tử Frames.
- Dầm phụ đứng tiết diện chữ T có chiều cao thay đổi, có bản cánh ở phía thượng lưu. Dầm đứng được mô hình hoá bằng phần tử Shells. Các dầm đứng bố trí cách nhau 5.10m.
- Trụ biên tiết diện chữ I được mô hình hóa bằng phần tử Shells.
- Để khi hiển thị các phần tử thanh của mô hình tính toán theo hình không gian (Extrude View) các thanh không chồng lên nhau tại nút giao nhau giữa thanh đã sử dụng chức năng Insertion Point và chọn đoạn rút ngắn thích hợp theo phương dọc thanh tại 2 đầu thanh và chọn Do not transform Frame Stiffness for Offsets from Centroid (không thay đổi độ cứng của phần tử Frame ở hai đoạn rút ngắn tính từ tâm nút).
Hình 4.9 - Kết cấu giàn đứng có cánh hạ giàn chính dạng vòm
Hình 4.10 – Mô hình hóa kết cầu cửa van phẳng (TH cánh hạ giàn chính dạng vòm)
- Chiều cao cột nước thượng lưu HRtR=9.5m, cường độ áp lực thuỷ tĩnh tại điểm bất kỳ trên bản mặt thượng lưu p(z)= 95-10z(kN/mP2P).
- Chiều cao cột nước hạ lưu HRtR=7.5m, cường độ áp lực thuỷ tĩnh tại điểm bất kỳ trên bản mặt hạ lưu p(z)= 75-10z(kN/mP2P).
- Biểu đồ áp lực thuỷ tĩnh thượng lưu và hạ lưu tác dụng lên nửa phải bản mặt van được biểu thị bằng phổ mầu cho ở hình 4.11.
Áp lực nước thượng lưu
Áp lực nước hạ lưu
Hình 4.11 - Áp lực nước thượng lưu và hạ lưu bằng phổ mầu
4.3.2. Mô hình hoá kết cấu van phẳng nhịp lớn có cánh hạ giàn chính dạng phẳng
4.3.2.1. Kết cấu van phẳng
Kết cấu van phẳng nhịp lớn dùng hai giàn chính, không bố trí thanh cánh thượng mà sử dụng kết cấu bản mặt và dầm phụ ngang làm nhiệm vụ thanh cánh thượng, có cánh hạ giàn chính phẳng được thể hiện trên hình 4.6 và 4.12. Bản mặt bằng thép tấm có chiều dầy 14mm không thay đổi trên
suốt chiều cao van. Dầm phụ ngang bằng thép dập hình thang đặt úp vào bản mặt phía thượng lưu, ở phía trên cánh hạ giàn chính trên có 2 dầm phụ ngang, trong khoảng giàn chính trên và giàn chính dưới đặt 6 dầm phụ ngang, phía dưới giàn chính dưới có 2 dầm phụ ngang. Dầm đứng đặt ở phía thượng lưu, có tiết diện chữ T được ghép bằng các thép tấm, có bản cánh đặt về phía thượng lưu, bề rộng bản cánh b=300mm, chiều dày bản cánh t=30mmn, chiều dày bản bụng d=25mm. Cánh hạ giàn chính dạng phẳng có tiết diện ống có đường kính φ=940mm dày 25mm. Cánh hạ của giàn đứng bằng thép ống với đường kính φ=740mm dày 18mm, thanh bụng đứng của giàn đứng bằng thép ống φ=440mm dày 18mm, thanh bụng xiên của giàn đứng bằng thép ống φ=260mm dày 12mm. Trụ biên có tiết diện chữ I có bản cánh rộng 450mm dày 90mm, bản bụng cao 750mm dày 30mm.
UChú thíchU: Kích thước của các bộ phận của cửa van phẳng có cánh hạ giàn chính dạng vòm và dạng phẳng chọn như nhau.
Hình 4.12 – Kết cấu van phẳng (TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng)
4.3.2.2 . Mô hình hoá kết cấu van phẳng
- Bản mặt được mô hình hoá bằng phần tử Shell hình chữ nhật, theo phương đứng có 13 phần tử, theo phương ngang cũng có 24 phần tử, có chiều dầy 14mm.
- Dầm phụ ngang bằng thép dập hình thang đặt úp vào bản mặt phía thượng lưu, được mô hình hoá bằng phần tử Frames. Quay tiết diện dầm phụ ngang quanh trục 1 một góc 90Po Pđể dầm đặt úp vào bản mặt, sau đó dùng chức năng Insection Point chuyển mép ngoài cánh dầm về đường biên của bản mặt.
- Cánh hạ giàn chính dạng phẳng, thanh bụng đứng và xiên có tiết diện ống được mô hình hoá bằng phần tử Frames. Giàn đứng bằng thép ống được mô hình hóa bằng phần tử Frames.
- Dầm phụ đứng tiết diện chữ T có chiều cao thay đổi, có bản cánh ở phía thượng lưu. Dầm đứng được mô hình hoá bằng phần tử Shells. Các dầm đứng bố trí cách nhau 5.10m.
- Trụ biên tiết diện chữ I được mô hình hóa bằng phần tử Shells.
- Để khi hiển thị các phần tử thanh của mô hình tính toán theo hình không gian (Extrude View) các thanh không chồng lên nhau tại nút giao nhau giữa thanh đã sử dụng chức năng Insertion Point và chọn đoạn rút ngắn thích hợp theo phương dọc thanh tại 2 đầu thanh và chọn Do not transform Frame Stiffness for Offsets from Centroid (không thay đổi độ cứng của phần tử Frame ở hai đoạn rút ngắn tính từ tâm nút).
- UChú thíchU: Mã nút và mã các phần tử của các bộ phận của cửa van phẳng có cánh hạ dạng vòm và dạng phẳng chọn như nhau.
Hình 4.13 - Kết cấu giàn đứng có cánh hạ giàn chính dạng phẳng
Hình 4.14a – Mô hình hóa kết cầu cửa van phẳng nhìn từ hạ lưu (TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng)
Hình 4.14b – Mô hình hóa kết cầu cửa van phẳng nhìn từ thượng lưu (TH cánh hạ giàn chính dạng phẳng)
- Chiều cao cột nước thượng lưu HRtR=9.5m, cường độ áp lực thuỷ tĩnh tại điểm bất kỳ trên bản mặt thượng lưu p(z)= 95-10z(kN/mP2P).
- Chiều cao cột nước hạ lưu HRtR=7.5m, cường độ áp lực thuỷ tĩnh tại điểm bất kỳ trên bản mặt hạ lưu p(z)= 75-10z(kN/mP2P).
- Biểu đồ áp lực thuỷ tĩnh thượng lưu và hạ lưu tác dụng lên nửa trái bản mặt van được biểu thị bằng phổ mầu tương tự như TH cánh hạ giàn chính dạng vòm (hình 4.11).
4.3.3. Kết quả tính toán nội lực và chuyển vị cửa van phẳng trong