Sổ tay Kỹ Thuật Thuỷ Lợi -Phần 2-Tập 4 - Chương 1

Chia sẻ: kieuphong21051

Phần 2: Công trình Thuỷ lợi. Tập 4: Cửa van & Thiết bị đống mở. Chương 1: Khái niệm chung về cửa van trong công trình thủy lợi. Cửa van là một bộ phận rất quan trọng trong công trình thủy lợi. Cửa van được lắp đặt vào các khoang của công trình thủy công ở công trình thủy lợi thủy điện. Cửa van cũng có thể đặt ở trên mặt, ở dưới sâu. Nhiệm vụ của cửa van là đóng để giữ nước và mở để tháo nước theo yêu cầu đặt ra cho công trình ...

Bạn đang xem 10 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

Nội dung Text: Sổ tay Kỹ Thuật Thuỷ Lợi -Phần 2-Tập 4 - Chương 1

Bé N«ng nghiÖp vµ Ph¸t triÓn n«ng th«n
viÖn khoa häc thñy lîi




sæ tay kü thuËt thñy lîi
phÇn 2
c«ng tr×nh thñy lîi

tËp 4
Cöa van vµ thiÕt bÞ ®ãng më

· Kh¸i niÖm chung vÒ cöa van
trong c«ng tr×nh thñy lîi
· Thñy lùc cöa van
· Cöa van mÆt
· Cöa van s©u
· ThiÕt bÞ ®ãng më cöa van

biªn so¹n
GS. TS. Tr­¬ng §×nh Dô - PGS. TS. NguyÔn §¨ng C­êng




Nhµ xuÊt b¶n n«ng nghiÖp
Hµ Néi - 2005
2
Môc lôc 5




Môc lôc

Lêi giíi thiÖu 3
Môc lôc 5

Ch­¬ng 1. Kh¸i niÖm chung vÒ Cöa van trong c«ng tr×nh thñy lîi 11
1.1. Vai trß nhiÖm vô cña cöa van 11
1.2. CÊu t¹o cöa van 11
1.3. Ph©n lo¹i cöa van 11
1.4. Chän lo¹i cöa van cho c«ng tr×nh 12
1.4.1. Vïng ven biÓn ®ång b»ng s«ng Cöu Long 12
1.4.2. Vïng ven biÓn Trung Bé 13
1.4.3. Vïng ®ång b»ng B¾c Bé 13
1.4.4. Cöa trªn ®Ëp trµn ë hå chøa vµ ®Ëp d©ng vïng Trung du vµ miÒn nói 13
1.5. Bè trÝ cöa van trong c«ng tr×nh 13
1.5.1. §èi víi cèng hë 13
1.5.2. §èi víi cèng kÝn 14
1.6. Lùc vµ tæ hîp lùc t¸c dông lªn cöa van 14
1.6.1. Lùc t¸c dông 14
1.6.2. Tæ hîp lùc 14
1.7. VËt liÖu lµm cña van 15
1.7.1. ThÐp 15
1.7.2. Gang 18
1.7.3. §ång 18
1.7.4. Cao su 18
1.7.5. VËt liÖu tæng hîp Composite 19
1.7.6. Bª t«ng cèt thÐp 19
1.8. Nh÷ng vÊn ®Ò cÇn l-u ý trong thiÕt kÕ cöa van 19
1.9. Ph-¬ng ph¸p tÝnh to¸n 21
1.9.1. Ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch hÖ kÕt cÊu ph¼ng 22
6 sæ tay KTTL * PhÇn 2 - c«ng tr×nh thñy lîi * TËp 4


1.9.2. Ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch hÖ kÕt cÊu kh«ng gian 28
1.9.3. Mét sè quy ®Þnh trong thiÕt kÕ kÕt cÊu cöa van 35
1.10. Mét sè cöa van ®∙ nghiªn cøu vµ øng dông 35
1.10.1. Cöa van ph¼ng 35
1.10.2. Cöa van cung 36
1.10.3. Cöa van Clape trôc d­íi (cöa sËp) 36
1.10.4. Cöa van Clape trôc trªn 36
1.10.5. Cöa van h×nh qu¹t 36
1.10.6. Cöa van m¸i nhµ 36
1.10.7. Cöa van trô l¨n 36
1.10.8. C¸c kiÓu cöa quay trôc ®øng 36
1.10.9. C¸c kiÓu cöa quay trôc ngang 36
1.10.10. C¸c kiÓu cöa van tù ®éng thñy lùc ®iÒu tiÕt trªn kªnh 36
1.10.11. C¸c kiÓu cöa van ©u tµu 36

Ch­¬ng 2. Thñy lùc cöa van 37
2.1. Kh¸i niÖm chung 37
2.2. N¨ng lùc x¶ n-íc 37
2.3. ¸p lùc n-íc t¸c dông lªn cöa van 42
2.3.1. Cöa van ph¼ng 42
2.3.2. Cöa van cung 50
2.3.3. Cöa van qu¹t 53
2.3.4. ChÕ ®é thñy lùc khi trµn qua cöa sËp 53

Ch­¬ng 3. cöa van ph¼ng 55
3.1. Cöa van ph¼ng 55
3.1.1. ­u nh­îc ®iÓm cña cöa van ph¼ng 55
3.1.2. C¸c bé phËn chÝnh cña cöa van ph¼ng 55
3.1.3. CÊu t¹o cña c¸c bé phËn chÝnh 56
3.1.4. T¶i träng vµ lùc t¸c dông lªn cöa van ph¼ng 59
3.1.5. C¸c kiÓu cöa van ph¼ng 61
3.1.6. KÕt cÊu phÇn èp ë ng­ìng khe van vµ gio¨ng kÝn n­íc 65
3.2. Cöa van cung 67
Môc lôc 7


3.2.1. ¦u nh­îc ®iÓm cña cöa van cung 67
3.2.2. Nh÷ng kÕt cÊu chÝnh 67
3.2.3. X¸c ®Þnh vÞ trÝ cña dÇm chÝnh 70
3.2.4. C¸c kiÓu cöa van cung 71
3.2.5. X¸c ®Þnh ¸p lùc n­íc tÜnh t¸c dông lªn cöa van cung 73
3.2.6. TÝnh träng l­îng b¶n th©n cöa cung 76
3.2.7. TÝnh lùc n©ng h¹ 76
3.3. Cöa sËp (cöa Clape trôc d­íi) 77
3.3.1. §Æc tÝnh c¬ b¶n 77
3.3.2. Cöa sËp ®iÒu khiÓn b»ng c¬ khÝ 77
3.3.3. Cöa sËp tù ®éng b»ng ®èi träng 79
3.3.4. Cöa Clape phao (gäi t¾t lµ cöa sËp phao) 81
3.4. Cöa Clape trôc trªn 82
3.4.1. CÊu t¹o 82
3.4.2. Nguyªn lý lµm viÖc 82
3.4.3. Ph¹m vi ¸p dông 82
3.5. Cöa qu¹t 83
3.5.1. Ph¹m vi øng dông 83
3.5.2. C¸c lo¹i cöa qu¹t 83
3.5.3. §iÒu kiÖn n©ng vµ h¹ cöa qu¹t 86
3.5.4. KÕt cÊu cöa qu¹t 89
3.5.5. §iÒu khiÓn cöa qu¹t 90
3.6. Cöa van m¸i nhµ 91
3.6.1. Ph¹m vi øng dông 91
3.6.2. C¸c kiÓu cöa van m¸i nhµ 91
3.6.3. Lùc n©ng vµ h¹ cöa m¸i nhµ 92
3.6.4. KÕt cÊu cöa van m¸i nhµ 95
3.6.5. ThiÕt kÕ vµ ®iÒu khiÓn cöa van m¸i nhµ 95
3.7. Cöa van trô l¨n 96
3.7.1. Ph¹m vi sö dông 96
3.7.2. C¸c kiÓu cöa van trô l¨n 97
3.7.3. KÕt cÊu cña cöa van trô l¨n 97
8 sæ tay KTTL * PhÇn 2 - c«ng tr×nh thñy lîi * TËp 4


3.7.4. X¸c ®Þnh träng l­îng b¶n th©n vµ lùc n©ng cöa van trô l¨n 98
3.7.5. M¸y n©ng cöa van trô l¨n 100
3.8. Cöa van giµn quay 100
3.9. Cöa van c¸nh cöa tù ®éng 102
3.9.1. XuÊt xø cöa van c¸nh cöa tù ®éng 102
3.9.2. CÊu t¹o 102
3.9.3. S¬ ®å bè trÝ cöa van c¸nh cöa tù ®éng 104
3.9.4. Nguyªn lý ho¹t ®éng vµ tÝnh lùc ®ãng më 105
3.9.5. ChÕ ®é vËn hµnh cña cöa van c¸nh cöa tù ®éng 109
3.9.6. C¸c bé phËn chÝnh cña cöa van vµ khung chøa van 110
3.10. C¸c kiÓu cöa b¶n lÖch trôc ®øng tù ®éng vµ b¸n tù ®éng 114
3.10.1. CÊu t¹o 114
3.10.2. Nguyªn lý lµm viÖc tù ®éng 115
3.10.3. Ph¹m vi ¸p dông 115
3.11. C¸c kiÓu cöa van trôc ngang 116
3.11.1. Cöa ph©n viªn (mét phÇn t­ h×nh trßn) 116
3.11.2. Cöa van Amil 117
3.11.3. Cöa van cung ®èi träng tù ®éng ®iÒu tiÕt mùc n­íc 119
3.11.4. Cöa van b¶n quay trôc ngang 119
3.12. Cöa ©u tµu 122
3.12.1. C¸c lo¹i cöa ©u 122
3.12.2. Cöa ch÷ nh©n 124

Ch­¬ng 4. cöa van s©u 137
4.1. Mét sè vÊn ®Ò cÇn chó ý khi thiÕt kÕ cöa van s©u 137
4.2. Cöa ph¼ng s©u 137
4.2.1. CÊu t¹o 137
4.2.2. T¶i träng vµ lùc t¸c dông lªn cöa 139
4.2.3. Ph¹m vi sö dông 140
4.3. Cöa van cung s©u 140
4.3.1. CÊu t¹o 140
4.3.2. Mét sè tÝnh to¸n c¬ b¶n 142
4.3.3. Ph¹m vi øng dông 144
Môc lôc 9


4.4. Van ®Üa 144
4.4.1. CÊu t¹o 144
4.4.2. T¶i träng vµ lùc t¸c dông 145
4.4.3. TÝnh søc bÒn cña vá vµ ®Üa 146
4.4.4. Ph¹m vi øng dông 147
4.5. Van cÇu 147
4.5.1. CÊu t¹o 147
4.5.2. Ph¹m vi sö dông 148
4.6. Cöa Van h×nh kim 148
4.6.1. CÊu t¹o vµ vËn hµnh 148
4.6.2. Ph¹m vi sö dông 149
4.7. Van c«n 150
4.7.1. CÊu t¹o 150
4.7.2. TÝnh ®é bÒn 150
4.7.3. TÝnh lùc ®ãng më 151
4.7.4. C¸c h×nh thøc bè trÝ vµ ph¹m vi sö dông 151
4.8. Cöa van h×nh trô 151
4.8.1. CÊu t¹o vµ vËn hµnh 151
4.8.2. X¸c ®Þnh øng suÊt vµ æn ®Þnh cña vá h×nh trô 154
4.8.3. TÝnh lùc n©ng h¹ 155
4.8.4. Ph¹m vi ¸p dông 155
4.9. Chän kiÓu cöa van d-íi s©u 155

Ch­¬ng 5. ThiÕt bÞ ®ãng më cöa van 157
5.1. §Æc ®iÓm, cÊu t¹o vµ ph©n lo¹i thiÕt bÞ ®ãng më cöa van 157
5.1.1. §Æc ®iÓm cña thiÕt bÞ cöa van trªn c«ng tr×nh thñy lîi, thñy ®iÖn 157
5.1.2. CÊu t¹o chung cña thiÕt bÞ 157
5.1.3. Ph©n lo¹i vµ ph¹m vi øng dông 158
5.2. M¸y ®ãng më kiÓu vÝt ®ai èc 160
5.2.1. Nguyªn lý m¸y ®ãng më kiÓu vÝt ®ai èc 160
5.2.2. ¦u, nh­îc ®iÓm cña thiÕt bÞ ®ãng më kiÓu vÝt ®ai èc 161
5.2.3. TÝnh to¸n thiÕt bÞ vÝt ®ai èc 162
5.2.4. M¸y ®ãng më kiÓu vÝt dïng cho cöa van s©u 164
10 sæ tay KTTL * PhÇn 2 - c«ng tr×nh thñy lîi * TËp 4


5.3. M¸y ®ãng më kiÓu d©y mÒm 165
5.3.1. KÕt cÊu chung cña m¸y ®ãng më kiÓu d©y mÒm 165
5.3.2. ¦u, nh­îc ®iÓm cña thiÕt bÞ ®ãng më kiÓu d©y mÒm 166
5.3.3. TÝnh to¸n c¸c th«ng sè c¬ b¶n 167
5.4. ThiÕt bÞ ®ãng më b»ng xilanh thñy lùc 173
5.4.1. CÊu t¹o chung vµ nguyªn lý ho¹t ®éng 173
5.4.2. ¦u ®iÓm cña xilanh thñy lùc 175
5.4.3. Nh­îc ®iÓm cña thiÕt bÞ ®ãng më b»ng xilanh thñy lùc 175
5.4.4. TÝnh to¸n c¸c th«ng sè c¬ b¶n thiÕt bÞ ®ãng më xilanh thñy lùc 176
5.5. HÖ thèng ®iÒu khiÓn ®ãng më cöa van 177
5.5.1. Tù ®éng ®iÒu khiÓn, tù ®éng hãa b»ng ®iÖn vµ ®iÖn tö m¸y tÝnh 178
5.5.2. §iÒu khiÓn tõ xa 178
5.5.3. Tù ®éng b»ng thñy lùc 178
Phô lôc. Mét sè thiÕt bÞ ®ãng më cöa van 179

Tµi liÖu tham kh¶o 182
Ch­¬ng 1 - Kh¸i niÖm chung vÒ cöa van... 11




Ch­¬ng 1

Kh¸i niÖm chung vÒ Cöa van
trong c«ng tr×nh thñy lîi

Biªn so¹n: GS. TS. Tr­¬ng §×nh Dô


1.1. Vai trß nhiÖm vô cña cöa van
Cöa van lµ mét bé phËn rÊt quan träng trong c«ng tr×nh thñy lîi. Cöa van ®­îc l¾p
®Æt vµo c¸c khoang cña c«ng tr×nh thñy c«ng ë c«ng tr×nh thñy lîi thñy ®iÖn. Cöa van
còng cã thÓ ®Æt ë trªn mÆt, ë d­íi s©u. NhiÖm vô cña cöa van lµ ®ãng ®Ó gi÷ n­íc vµ
më ®Ó th¸o n­íc theo yªu cÇu ®Æt ra cho c«ng tr×nh: lÊy n­íc t­íi, cÊp n­íc ph¸t ®iÖn,
tho¸t lò, g¹n triÒu, tiªu óng, ®iÒu tiÕt mùc n­íc, lÊy n­íc mÆn nu«i trång thñy s¶n...
HiÖu qu¶ cña c«ng tr×nh thñy lîi, thñy ®iÖn ®­îc ®¶m b¶o nh­ thiÕt kÕ ®Æt ra khi
cöa van ®­îc vËn hµnh ®¹t ®é tin cËy nh­ quy tr×nh vËn hµnh ®∙ ®Ò ra.
NÕu viÖc vËn hµnh cöa van cã sù cè th× dÉn ®Õn kh«ng nh÷ng tæn h¹i lín cho c«ng
tr×nh thñy lîi, thñy ®iÖn mµ cßn g©y t¸c h¹i cho s¶n xuÊt ®êi sèng cña vïng h¹ du. Mét
sè vô vì ®Ëp g©y thiÖt h¹i lín ë Ên §é, ë Mü lµ do kÑt cöa van ë trµn x¶ lò.

1.2. CÊu t¹o cöa van
- PhÇn chuyÓn ®éng gåm b¶n mÆt, c¸c dÇm phô, c¸c dÇm chÝnh, c¸c b¸nh xe l¨n,
gio¨ng chèng thÊm, phÇn thiÕt bÞ n©ng g¾n víi cöa van.
- PhÇn cè ®Þnh gåm c¸c kÕt cÊu tùa ®Æt ë trô pin, ë ®Ëp trµn, kÕt cÊu chèng thÊm
vµ phÇn thiÕt bÞ n©ng g¾n víi c«ng tr×nh. ViÖc vËn hµnh cöa van cã thÓ nhê vµo m¸y
n©ng c¬, ®iÖn, xilanh thñy lùc hoÆc hoµn toµn lîi dông søc n­íc - th­êng ®­îc gäi lµ
cöa van tù ®éng thñy lùc, hoÆc võa lîi dông søc n­íc võa cã hç trî cña c¬ ®iÖn th× ®­îc
gäi lµ cöa van b¸n tù ®éng thñy lùc. Ngµy nay ë mét sè c«ng tr×nh viÖc vËn hµnh cöa
van ë mét sè n­íc ®∙ ®­îc tù ®éng ho¸ ®iÖn tö, ®iÒu khiÓn tõ xa rÊt hiÖn ®¹i.

1.3. Ph©n lo¹i cöa van
Cöa van cã thÓ ph©n lo¹i theo vÞ trÝ ®Æt: Cöa van trªn mÆt, cöa van d­íi s©u; theo
h×nh d¹ng kÕt cÊu: Cöa van ph¼ng, cöa van cung, cöa van trô, cöa qu¹t, cöa m¸i nhµ,
cöa b¶n quay...; theo h×nh thøc th¸o n­íc qua cöa van: Cöa van n­íc trµn trªn mÆt, cöa
van n­íc ch¶y phÝa d­íi; theo h×nh thøc chuyÓn ®éng: Cöa van chuyÓn ®éng th¼ng lªn
xuèng, cöa ®Èy ngang, cöa quay trôc gi÷a, trôc trªn, trôc d­íi; theo c¸ch ®ãng më cöa
12 sæ tay KTTL * PhÇn 2 - c«ng tr×nh thñy lîi * TËp 4


van: B»ng søc n­íc (tù ®éng thñy lùc vµ b¸n tù ®éng), b»ng thiÕt bÞ c¬ khÝ vµ b»ng ®iÖn;
theo tÝnh chÊt vËt liÖu: Cöa van thÐp, cöa van bª t«ng cèt thÐp, cöa van vËt liÖu tæng hîp.
Ngoµi ra theo nhiÖm vô cã thÓ chia ra: Cöa van vËn hµnh (sö dông cho khai th¸c
c«ng tr×nh); cöa van söa ch÷a (dïng ®Ó thay thÕ khi söa ch÷a cöa van vËn hµnh); cöa
van sù cè (dïng ®Ó xö lý khi cã sù cè x¶y ra); cöa van thi c«ng sö dông trong khi thi
c«ng vµ trong sè ®ã cã thÓ dïng lµm cöa van dù phßng, cöa van söa ch÷a vµ cöa van
sù cè.

1.4. Chän lo¹i cöa van cho c«ng tr×nh
ViÖc chän lo¹i cöa ph¶i c¨n cø vµo tÝnh chÊt, nhiÖm vô vµ ®iÒu kiÖn tù nhiªn n¬i
x©y dùng c«ng tr×nh ®Ó ®¸p øng tèt nhÊt cho nhiÖm vô c«ng tr×nh vµ c«ng t¸c qu¶n lý
khai th¸c.

1.4.1. Vïng ven biÓn ®ång b»ng s«ng Cöu Long
§Æc ®iÓm cña vïng nµy lµ b¸n nhËt triÒu. §a sè c¸c cèng cã nhiÖm vô ng¨n mÆn
gi÷ ngät, thau chua röa phÌn vµ lÊy n­íc triÒu ngät trong mét sè thêi gian, ngoµi ra cã
mét sè cèng l¹i cÇn lÊy mÆn ®Ó phôc vô nu«i trång thuû s¶n khi chuyÓn ®æi c¬ cÊu s¶n
xuÊt. Do vËy cèng lµm viÖc 2 chiÒu: cã thÓ më ®Ó g¹n triÒu tiªu óng vµ còng cã lóc më
ng­îc l¹i ®Ó lÊy triÒu. ë vïng nµy cã thÓ ¸p dông 4 lo¹i cöa sau:

a) Cöa van c¸nh cöa tù ®éng thñy lùc (CVCCT§)
§©y lµ lo¹i cöa van hiÖn ®­îc øng dông réng r∙i nhÊt v× cã nhiÒu ­u ®iÓm h¬n c¸c
lo¹i cöa van kh¸c. Nã ®­îc ®ãng më nhê ¸p lùc n­íc vµ lùc lÖch trôc nªn kh«ng thÓ
dïng cöa van nµy ®Ó ®iÒu tiÕt mùc n­íc.

b) Cöa van cung
Ýt ®­îc sö dông v× viÖc øng dông cöa van cung tù ®éng ®Ó g¹n triÒu tiªu óng ®ßi
hái phøc t¹p, nÕu ®iÒu khiÓn b»ng c¬ ®iÖn th«ng th­êng th× nh©n lùc ph¶i tóc trùc
th­êng xuyªn trong mïa tiªu lò. ë nh÷ng cèng ®ãng më Ýt mçi n¨m mét sè lÇn th× cã
thÓ dïng cöa van cung.

c) Cöa Clape trôc d­íi (cöa van sËp)
ë nh÷ng n¬i cöa van ®­îc ®ãng 5 - 6 th¸ng vµ sau ®ã më liªn tôc 5 - 6 th¸ng th×
cã thÓ ¸p dông lo¹i cöa nµy. V× cã ­u ®iÓm cã thÓ lµm cöa réng 15 ¸ 30 m.

d) Cöa van ph¼ng
Cöa van ph¼ng ®­îc ®ãng më b»ng thiÕt bÞ c¬ khÝ hoÆc c¬ ®iÖn, cã thÓ dïng ë
nh÷ng cèng mçi n¨m chØ më Ýt lÇn nh­ng hiÖn Ýt dïng ë vïng nµy.
Ch­¬ng 1 - Kh¸i niÖm chung vÒ cöa van... 13

1.4.2. Vïng ven biÓn Trung Bé
Cã 2 lo¹i cèng:
- Lo¹i cèng th­êng bÞ ch×m ngËp trong lò chÝnh vô nªn øng dông cöa Clape trôc
d­íi. §ãng më nhÑ vµ khi lò vÒ cöa van n»m s¸t ®¸y. Lo¹i nµy cã thÓ lµm khoang réng
vµ còng cã thÓ øng dông cöa van c¸nh cöa tù ®éng.
- Lo¹i cèng ë cao kh«ng bÞ ch×m ngËp trong lò chÝnh vô vµ gÇn biÓn dÔ bÞ giã b∙o
th× cã thÓ øng dông cöa van cung, van ph¼ng, ®Ó chñ ®éng ®ãng më th¸o lò vµ ®iÒu tiÕt
mùc n­íc.
ë nh÷ng cèng gÇn biÓn chÞu ¶nh h­ëng cña b∙o, nÕu chØ dïng ®¬n thuÇn cöa van
c¸nh cöa tù ®éng th× sÏ kh«ng chñ ®éng ng¨n triÒu d©ng vµ th¸o lò. Bëi v× lo¹i cöa nµy
chØ më c­ìng bøc ®­îc khi chªnh lÖch nhá h¬n 1m. ë nh÷ng cèng nµy hoÆc chØ dïng
cöa van cung, hoÆc võa dïng cöa cung phèi hîp cöa van c¸nh cöa tù ®éng ®Ó khi lò
b×nh th­êng th× g¹n triÒu tiªu óng vµ khi cã b∙o th× thªm mét sè cöa cung ®Ó th¸o lò.

1.4.3. Vïng ®ång b»ng B¾c Bé
a) Vïng ven biÓn chÞu ¶nh h­ëng cña triÒu
§©y lµ n¬i cã chÕ ®é nhËt triÒu, yªu cÇu cÊp n­íc vµ tiªu lò mét c¸ch chñ ®éng.
ë ®©y kh¸c xa víi 2 vïng trªn, c¸c cèng nªn ¸p dông cöa van cung hoÆc cöa van ph¼ng
®Ó ®ãng më bÊt kú lóc nµo theo yªu cÇu khèng chÕ mùc n­íc trong ®ång.

b) Vïng ®ång b»ng kh«ng chÞu ¶nh h­ëng cña thuû triÒu
Cèng ë vïng nµy nªn ¸p dông cöa van cung, cöa van ph¼ng vµ cã thÓ dïng cöa
Clape trôc d­íi ®Ó chñ ®éng ®iÒu tiÕt mùc n­íc trong ®ång bÊt kú thêi ®iÓm nµo.

1.4.4. Cöa trªn ®Ëp trµn ë hå chøa vµ ®Ëp d©ng vïng Trung du vµ miÒn nói
Th­êng ®­îc sö dông phæ biÕn lµ cöa van cung hoÆc cöa van ph¼ng còng cã thÓ
¸p dông cöa van Clape trôc d­íi. ë ®©y còng cã thÓ dïng cöa qu¹t tù ®éng thñy lùc,
khi më n»m trong bông ®Ëp khi ®ãng cöa ®­îc n©ng lªn.

1.4.5. C«ng tr×nh x¶ s©u hoÆc lÊy n­íc d­íi s©u
Th­êng ®­îc sö dông cöa van cung hoÆc cöa van ph¼ng. Nh÷ng cèng nhá lÊy
n­íc s©u cã thÓ dïng van c«n hoÆc van kim.

1.5. Bè trÝ cöa van trong c«ng tr×nh
1.5.1. §èi víi cèng hë
a) Lo¹i kh«ng cã t­êng ngùc
ë nh÷ng c«ng tr×nh n­íc th­îng l­u lu«n lín h¬n h¹ l­u, cöa ®­îc bè trÝ thiªn vÒ
phÝa sau ®Ó t¨ng an toµn cho cèng vÒ lËt tr­ît. ë nh÷ng cèng ng¨n triÒu th­êng cöa van
®Æt ë gi÷a ®Ó ®¶m b¶o ®é æn ®Þnh c¶ hai chiÒu.
14 sæ tay KTTL * PhÇn 2 - c«ng tr×nh thñy lîi * TËp 4


b) Lo¹i cã t­êng ngùc ®Ó gi¶m chiÒu cao cöa van
§èi víi cöa van cung nhÊt thiÕt ph¶i bè trÝ sau t­êng ngùc, cßn cöa van ph¼ng th×
cã thÓ bè trÝ tr­íc hoÆc sau tïy ý.

1.5.2. §èi víi cèng kÝn
Cã thÓ bè trÝ cöa van ë miÖng vµo, ë gi÷a hoÆc ë cuèi cèng.

1.6. Lùc vµ tæ hîp lùc t¸c dông lªn cöa van
1.6.1. Lùc t¸c dông
- ¸p lùc thñy tÜnh.
- ¸p lùc thñy ®éng.
- Träng l­îng b¶n th©n.
- Lùc qu¸n tÝnh.
- ¸p lùc sãng.
- ¸p lùc giã.
- ¸p lùc ch©n kh«ng.
- Lùc va cña tµu thuyÒn, vËt næi.
- ¸p lùc bïn c¸t.
- Lùc ma s¸t.
- Lùc cña thiÕt bÞ ®ãng më.
- Lùc ®éng ®Êt.
- T¶i träng thö.

1.6.2. Tæ hîp lùc
Khi tÝnh to¸n thiÕt kÕ cÇn ph©n ra c¸c tæ hîp lùc ®Ó tÝnh to¸n:
a) Tæ hîp chÝnh
- ¸p lùc thñy tÜnh.
- ¸p lùc thñy ®éng.
- Träng l­îng b¶n th©n.
- Lùc qu¸n tÝnh.
- ¸p lùc sãng.
- ¸p lùc giã.
- ¸p lùc ch©n kh«ng.
- ¸p lùc bïn c¸t.
- Lùc cña thiÕt bÞ ®ãng më.
- Lùc ma s¸t.
Ch­¬ng 1 - Kh¸i niÖm chung vÒ cöa van... 15

b) Tæ hîp ®Æc biÖt
Gåm tæ hîp chÝnh vµ thªm c¸c lùc:
- Lùc n©ng khi cöa bÞ kÑt.
- lùc va cña tµu thuyÒn vµ vËt næi.
- T¶i träng do ®éng ®Êt
- T¶i träng thö.


1.7. VËt liÖu lµm cöa van
1.7.1. ThÐp
a) Ph©n lo¹i thÐp
Theo thµnh phÇn ho¸ häc:
- ThÐp cacbon: l­îng cacbon C < 1,7%. Kh«ng cã c¸c thµnh phÇn hîp kim kh¸c.
Chia ra thÐp cacbon thÊp, l­îng cacbon C tõ 0,09 ¸ 0,22%, lµ thÐp x©y dùng chñ yÕu;
thÐp cacbon võa l­îng cacbon C tõ 0,25 ¸ 0,5% dïng cho chÕ t¹o c¬ khÝ; thÐp cacbon
cao l­îng cacbon C tõ 0,6% lµ thÐp dông cô.
- ThÐp hîp kim, chia ra: thÐp hîp kim thÊp víi tû lÖ c¸c nguyªn tè hîp kim d­íi
2,5% lµ thÐp x©y dùng; thÐp hîp kim võa vµ thÐp hîp kim cao sö dông lµm thÐp dïng
cho chÕ t¹o c¬ khÝ vµ dông cô.

b) Ký hiÖu thÐp
- ThÐp cacbon thÊp: Theo c¸ch ®Æt tªn cña Liªn X« cò thÐp cacbon thÊp cã c¸c sè
hiÖu CT0, BCT2, BCT3, BCT4 theo thø tù tõ Ýt ®Õn nhiÒu cacbon. Ch÷ B lµ chØ nhãm thÐp
®­îc ®¶m b¶o vÒ c¬ tÝnh vµ thµnh phÇn ho¸ häc.
- ThÐp hîp kim thÊp: Theo c¸ch ®Æt tªn cña Liªn X« cò th× hai sè ®Çu chØ phÇn
v¹n cacbon; ch÷ c¸i Nga chØ tªn c¸c thµnh phÇn hîp kim: m¨ng gan G, silic C, cr«m X,
niken H, ®ång Д, vanadi f, bor P, m«lip®en M, titan T, nh«m IO, nit¬ A; con sè sau chØ
l­îng phÇn tr¨m (lµm trßn) khi qu¸ 1%.
16 sæ tay KTTL * PhÇn 2 - c«ng tr×nh thñy lîi * TËp 4


B¶ng 1-1 chiÕm 1 trang
Ch­¬ng 1 - Kh¸i niÖm chung vÒ cöa van... 17

B¶ng 1-2 B¶ng 1-3 chiÕm 1 trang
18 sæ tay KTTL * PhÇn 2 - c«ng tr×nh thñy lîi * TËp 4



1.7.2. Gang
Nh÷ng chi tiÕt cña cöa nh­ b¸nh xe l¨n, b¸nh xe c÷, cèi cöa chÞu ¸p lùc nhá h¬n
60 kG/cm2 cã thÓ dïng gang x¸m vµ gang chèng mµi mßn theo.
B¶ng 1-4. TÝnh n¨ng c¬ häc cña gang
KÐo
§é cøng C¾t
Gang Giíi h¹n ®µn håi Giíi h¹n ph¸ ho¹i §é d·n kÐo ®øt
Brinell kG/mm2
kG/mm2 kG/mm2 %
Gang x¸m 240 - 25 34
Gang rÌn gèc:
- peclit 280 42 - 46 58 - 75 1-2 68
- ferit peclit 200 38 - 44 50 -58 5 - 10 48
- ferit 175 32 - 40 42 - 48 10 - 18 37

B¶ng 1-5. C­êng ®é tÝnh to¸n cña khèi ®óc b»ng gang x¸m ( GOCT 1412 - 79)

C­êng ®é tÝnh to¸n MPa cña khèi ®óc b»ng gang x¸m
Tr¹ng th¸i øng suÊt
CЧ 15 CЧ 20 CЧ 25 CЧ 30
KÐo ®óng t©m vµ kÐo khi uèn 55 65 85 100
NÐn ®óng t©m vµ nÐn khi uèn 160 200 230 250
Tr­ît 40 50 65 75
Ðp mÆt tú ®Çu 240 300 340 370


1.7.3. §ång
Dïng ®Ó lµm b¹c trôc b¸nh xe, trôc quay cña cöa hoÆc ®­êng tr­ît dïng ®ång víi
[s] = 150 kG/cm2 cã dÇu b«i tr¬n vµ [s] = 140 kG/cm2 kh«ng ®­îc b«i tr¬n.

1.7.4. Cao su
Dïng lµm gio¨ng ch¾n n­íc cña cao su Sao vµng Hµ Néi c¸c chØ tiªu cÇn ®¹t:
- Giíi h¹n æn ®Þnh khi dËt ®øt: 180 kG/cm2
- §é d∙n dµi t­¬ng ®èi kh«ng bÐ h¬n 5 lÇn
- §é d∙n dµi d­ kh«ng lín h¬n: 40%
- Søc kh¸ng r¹n nøt kh«ng bÐ h¬n: 70 kG/cm2.
- §é cøng theo Shore kh«ng bÐ h¬n: 60
- §é ®µn håi: 45 ¸ 65%.
Cao su dïng lµm cöa van: HiÖn nay ®∙ s¶n xuÊt trong n­íc.
Ch­¬ng 1 - Kh¸i niÖm chung vÒ cöa van... 19

1.7.5. VËt liÖu tæng hîp Composite
HiÖn t¹i cöa van b»ng thÐp bäc composite ®∙ ®­îc øng dông kh¸ phæ biÕn vµ cöa
van hoµn toµn b»ng vËt liÖu composite còng ®∙ ®­îc øng dông nhiÒu cho vïng ven biÓn
n¬i cã chªnh lÖch cét n­íc thÊp nh­ng ch­a tæng kÕt vµ ch­a cã h­íng dÉn thiÕt kÕ.
TÝnh chÊt c¬ lý cña vËt liÖu composite nh­ sau:
- øng suÊt kÐo Rk = 2700j = 675 kG/cm2
- øng suÊt nÐn Rn =1600j + 670 = 1070 kG/cm2
- øng suÊt uèn Ru = 6500j - 525 = 1100 kG/cm2
Trong ®ã: j = 0,25.

1.7.6. Bª t«ng cèt thÐp
Cöa van b»ng bª t«ng cèt thÐp d¹ng vá máng ®­îc øng dông lµm cöa van tù ®éng
ë mét sè c«ng tr×nh vïng ven biÓn cã kÕt qu¶ tèt; m¸c bª t«ng ³ 300 cã dïng phô gia
hãa dÎo nªn bª t«ng ®¹t chÊt l­îng cao.

1.8. Nh÷ng vÊn ®Ò cÇn l-u ý trong thiÕt kÕ cöa van
1.8.1. Ph¶i chän lo¹i cöa van phï hîp víi tÝnh chÊt vµ nhiÖm vô c«ng tr×nh ®Ó ®¸p øng
®­îc yªu cÇu ®Æt ra trong qu¶n lý khai th¸c, phï hîp víi ®iÒu kiÖn chÕ t¹o l¾p ®Æt, vËn
hµnh, söa ch÷a b¶o d­ìng thay thÕ vµ phï hîp kh¶ n¨ng ®Çu t­ kinh tÕ kü thuËt. §iÒu
cÇn chó ý nhÊt khi chän lo¹i cöa van lµ ®é tin cËy trong vËn hµnh ®ãng më ®Ó thùc hiÖn
nhiÖm vô ®iÒu tiÕt mùc n­íc l­u l­îng do yªu cÇu s¶n xuÊt ®Ò ra.
1.8.2. TÝnh to¸n cöa van c¶ vÒ ®é bÒn vµ æn ®Þnh ®èi víi nh÷ng lùc vµ t¶i träng c¬ b¶n
t¸c dông ®ång thêi vµ kiÓm tra øng suÊt khi cã sù t¸c dông cña c¸c t¶i träng ®Æc biÖt vµ
tæ hîp cña chóng víi nh÷ng lùc c¬ b¶n. Th­êng ®­îc tÝnh theo tr¹ng th¸i giíi h¹n thø
nhÊt vµ tr¹ng th¸i giíi h¹n thø hai.
1.8.3. Trong tÝnh to¸n s¬ bé, viÖc chän chiÒu cao mÆt c¾t dÇm chÞu lùc ph¶i xuÊt ph¸t tõ
®iÒu kiÖn ®é vâng cho phÐp, tÝnh theo c«ng thøc:
5 2
f= . . [s] ; (1-1)
24 E.2.a
trong ®ã:
f - ®é vâng ë t©m cña nhÞp dÇm;
 - nhÞp tÝnh to¸n cña dÇm chÞu lùc, cm;
a - kho¶ng c¸ch tõ träng t©m mÆt c¾t tÝnh to¸n cña dÇm chÞu lùc ®Õn mÐp
dÇm (cm); ®­îc lÊy a = (0,75 ¸ 0,65)hct (hct - chiÒu cao cña mÆt c¾t dÇm);
E - m« ®un ®µn håi, ®èi víi thÐp, E = 2100000 kG/cm2;
[s] - øng suÊt cho phÐp (kG/cm2) cña vËt liÖu lµm cöa van.
20 sæ tay KTTL * PhÇn 2 - c«ng tr×nh thñy lîi * TËp 4


§é vâng cho phÐp lín nhÊt cña c¸c dÇm chÝnh cña cöa van kh«ng ®­îc v­ît qu¸:

Cöa ho¹t ®éng th­êng xuyªn Cöa lµm viÖc t¹m thêi
1 1
+ §èi víi dÇm ®Æc: . .
750 500
1 1
+ §èi víi dÇm giµn: . .
1000 700
1
C¸c dÇm phô ®é vâng tÝnh to¸n kh«ng v­ît qu¸: . .
250
1.8.4. Trong tr­êng hîp c¸c dÇm chÞu t¶i träng kh«ng ®Òu, ®èi víi liªn kÕt ®Æc khi
c h ct > 5 vµ ®èi víi c¸c liªn kÕt giµn khi c h ct > 2 th× ph¶i tÝnh cöa van theo tr¹ng th¸i
xo¾n. ë ®©y c lµ kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c dÇm.
1.8.5. KÕt cÊu cöa van ph¶i thuËn tiÖn cho viÖc chÕ t¹o, l¾p r¸p, quan tr¾c theo dâi, söa
ch÷a, thay thÕ c¸c bé phËn vµ cã ®é tin cËy cao trong vËn hµnh.
1.8.6. H×nh d¹ng mÐp d­íi cöa van ph¶i thuËn cho dßng ch¶y, kh«ng bÞ c¶n vµ kh«ng
g©y m¹ch ®éng ¸p lùc ®¸ng kÓ vµ hiÖn t­îng khÝ thùc ë mÐp cöa van.
1.8.7. Ph¶i ®¶m b¶o h×nh d¹ng kh«ng ph¸t sinh ch©n kh«ng ®èi víi c¸c cöa van cho
n­íc trµn qua vµ ®¶m b¶o th«ng kh«ng khÝ d­íi líp n­íc trµn ®ã.
1.8.8. Ph¶i chän ®­îc vËt liÖu lµm cöa van vµ biÖn ph¸p b¶o vÖ ®Ó cöa van bÒn trong
m«i tr­êng chua mÆn, Èm ­ít...
Ch­¬ng 1 - Kh¸i niÖm chung vÒ cöa van... 21


1.8.9. Tr×nh tù c«ng t¸c tõ thiÕt kÕ ®Õn vËn hµnh cöa van.
Thu thËp vµ ph©n tÝch tµi liÖu
§iÒu tra, nghiªn cøu, thÝ
nghiÖm m« h×nh hoÆc thùc tÕ

Chän lo¹i h×nh cöa van


Bè trÝ


LÆp l¹i nhiÒu lÇn

TÝnh to¸n



ThiÕt kÕ



TÝnh träng l­îng vµ lùc ®ãng më

Th¶o
LËp ph­¬ng ¸n c«ng nghÖ luËn tæng
hîp kü
thuËt
VÏ h×nh


ChÕ t¹o


L¾p ®Æt


VËn hµnh thö


VËn hµnh chÝnh thøc



1.9. Ph-¬ng ph¸p tÝnh to¸n
Cöa van thñy c«ng lµ vËt kÕt cÊu kh«ng gian ba chiÒu, nªn vÒ nguyªn t¾c ph¶i
dïng hÖ kÕt cÊu kh«ng gian ®Ó tiÕn hµnh ph©n tÝch tÝnh to¸n. Nh­ng bëi v× tr­íc ®©y kü
thuËt tÝnh to¸n ch­a ph¸t triÓn, nÕu lµm nh­ vËy trªn thùc tÕ gÆp rÊt nhiÒu khã kh¨n. Do
®ã trong thiÕt kÕ c«ng tr×nh mét thêi gian dµi ®∙ dïng ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch hÖ mÆt
ph¼ng ®Ó tÝnh to¸n. Tøc lµ ph©n tÝch kÕt cÊu kh«ng gian cña cöa van thµnh nhiÒu kÕt cÊu
22 sæ tay KTTL * PhÇn 2 - c«ng tr×nh thñy lîi * TËp 4


ph¼ng ®éc lËp, sau ®ã tiÕn hµnh tÝnh to¸n riªng biÖt. Lµm nh­ thÕ sÏ thuËn tiÖn cho
c«ng viÖc tÝnh to¸n, nh­ng còng ®­a ®Õn nhiÒu sai sè kh«ng phï hîp víi thùc tÕ, v× vËy
kÕt qu¶ tÝnh to¸n mang tÝnh gÇn ®óng, kh«ng thÓ ph¶n ¸nh t×nh tr¹ng lµm viÖc cña cöa
van mét c¸ch ch©n thùc.
MÊy n¨m gÇn ®©y ®∙ sö dông ph­¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n cïng sù hç trî cña
m¸y tÝnh ®iÖn tö, ®Ó gi¶i bµi to¸n kÕt cÊu kh«ng gian cña cöa van, thùc tÕ vµ ®∙ thu
®­îc kÕt qu¶ ®¸ng tin cËy.
PhÇn nµy giíi thiÖu kh¸i qu¸t hai ph­¬ng ph¸p tÝnh to¸n trªn.

1.9.1. Ph-¬ng ph¸p ph©n tÝch hÖ kÕt cÊu ph¼ng
Quan hÖ gi÷a c¸c cÊu kiÖn trong cöa van thñy c«ng t­¬ng ®èi phøc t¹p. ë ®©y lÊy
cöa van ph¼ng mÆt b¸nh xe cè ®Þnh, lµm vÝ dô cho thuyÕt minh ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch
hÖ kÕt cÊu ph¼ng (h×nh 1-1).
B¶n mÆt trùc tiÕp chÞu ¸p lùc n­íc vµ truyÒn ®Õn dÇm khung bèn bªn. Phô t¶i lµ
khu vùc g¹ch chÐo trong h×nh, vµ theo ®­êng ph©n gãc, ph©n phèi khung dÇm 2 bªn.
Phô t¶i cña dÇm phô n»m ngang nh­ biÓu thÞ trªn h×nh (a), (b). Phô t¶i cña dÇm phô
th¼ng ®øng, ngoµi ngo¹i lùc n­íc do b¶n mÆt truyÒn ®Õn, cßn ph¶i chÞu ph¶n lùc gèi ®ì
dÇm phô n»m ngang truyÒn ®Õn, phô t¶i cña nã ®­îc biÓu thÞ ë h×nh (c).
Ph¶n lùc gèi cña dÇm phô th¼ng ®øng vµ hÖ liªn kÕt h­íng ®øng lµ phô t¶i truyÒn
cho dÇm chñ n»m ngang, sau khi céng thªm ¸p lùc n­íc do b¶n mÆt trùc tiÕp truyÒn
®Õn, phô t¶i ®­îc biÓu thÞ ë h×nh (d). Ph¶n lùc gèi cña dÇm chñ ngang truyÒn cho dÇm
bªn, sau khi céng thªm ¸p lùc n­íc do b¶n mÆt truyÒn ®Õn, phô t¶i cña nã nh­ h×nh (e).
DÇm bªn dùa vµo trôc b¸nh xe cña b¸nh xe chÝnh, v× vËy ¸p lùc n­íc t¸c dông lªn b¶n
mÆt cuèi cïng qua b¸nh xe chÝnh truyÒn cho ®­êng ray vµ kÕt cÊu g¾n trong bª t«ng.
B»ng ph­¬ng ph¸p nªu trªn ta ®­a mét cöa van kh«ng gian ph©n tÝch thµnh rÊt
nhiÒu cÊu kiÖn hÖ ph¼ng ®éc lËp, sau khi cã phô t¶i viÖc tÝnh to¸n sÏ kh«ng cßn khã
kh¨n n÷a. Nh­ng cÇn ph¶i chó ý, ë trªn ®­êng giao nhau cña hai cÊu kiÖn hÖ ph¼ng,
ph¶i xÐt céng dån øng suÊt.
§èi víi cöa van cung hoÆc c¸c h×nh thøc cöa van kh¸c, ®Òu cã thÓ sö dông
ph­¬ng ph¸p nµy ®­îc mét nhãm hÖ kÕt cÊu ph¼ng cã gi¸ trÞ nh­ kÕt cÊu kh«ng gian
ban ®Çu. VËt kÕt cÊu cña nh÷ng hÖ ph¼ng nµy do b¶n, dÇm, cét vµ thanh gi»ng v.v... t¹o
thµnh. Ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch xem ë tµi liÖu c¬ häc kÕt cÊu.
ë ®©y chØ giíi thiÖu ph­¬ng ph¸p tÝnh to¸n b¶n mÆt cã liªn quan tíi kÕt cÊu cöa
van mµ ë Trung Quèc khi biªn so¹n quy ph¹m thiÕt kÕ cöa van thÐp, ng­êi ta ®i s©u
nghiªn cøu tõ thùc nghiÖm vµ tÝnh to¸n. Qua ®ã rót ra c¸c kÕt luËn sau ®©y:
(1) VËt liÖu thÐp lµ mét lo¹i vËt liÖu ®µn håi rÊt tèt, lµm viÖc trong ph¹m vi biÕn
d¹ng nhá, tr¹ng th¸i øng suÊt ë trong b¶n mÆt hoµn toµn thèng nhÊt víi kÕt qu¶ cña lý
thuyÕt b¶n máng ®µn håi. Thùc nghiÖm cho thÊy, tiÒn ®Ò diÔn to¸n cña c«ng thøc Pakh¬
lµ ch­a chÆt chÏ, kh«ng thÓ ph¶n ¸nh t×nh tr¹ng lµm viÖc thùc cña b¶n mÆt, kh«ng nªn
tiÕp tôc sö dông.
Ch­¬ng 1 - Kh¸i niÖm chung vÒ cöa van... 23

(2) B¶n mÆt ë trong kÕt cÊu cöa van cã hai t¸c dông: Mét lµ trong qu¸ tr×nh truyÒn
¸p lùc n­íc, nã cã t¸c dông uèn cong côc bé, øng suÊt cña nã cã thÓ tÝnh to¸n theo b¶n
máng ®µn håi cña gèi trªn khung dÇm. Hai lµ, nã l¹i lµ mét bé phËn cña khung dÇm
tham gia víi kÕt cÊu tæng thÓ, øng suÊt cña nã cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc theo biªn c¸nh cña
khung dÇm.
(3) øng suÊt ph¸t sinh lín nhÊt trong b¶n mÆt (hay gäi lµ ®iÓm khèng chÕ øng
suÊt) lµ ®iÓm gi÷a cña « víi khung ®ì 4 bªn.
Theo t×nh h×nh bè trÝ cöa van th«ng th­êng, ®iÓm khèng chÕ xuÊt hiÖn t¹i ®iÓm
gi÷a cña c¹nh dµi khu « dÇm.
(4) Thùc nghiÖm cho thÊy, b¶n mÆt khi ®i vµo giai ®o¹n lµm viÖc cã tÝnh ®µn håi
dÎo, c­êng ®é tiÒm tµng rÊt lín, ph¹m vi cña khu tÝnh dÎo ®­îc më réng, ®iÓm khèng
chÕ øng suÊt sÏ nhá vµ côc bé. Dùa vµo øng suÊt cho phÐp cña nã ®Ó tiÕn hµnh kiÓm tra
c­êng ®é lµ thÝch hîp.
C¨n cø vµo c¸c kÕt luËn nªu trªn ®∙ quy ®Þnh ph­¬ng ph¸p tÝnh to¸n b¶n mÆt
nh­ sau:
a) øng suÊt uèn côc bé cña b¶n mÆt smx, smy nªn c¨n cø vµo d¹ng khung ®ì biªn
®Ó tÝnh to¸n theo b¶n máng ®µn håi chÞu phô t¶i ph©n bè ®Òu, c«ng thøc tÝnh to¸n nh­
sau:
kpa 2
sm = ; (1-2)
d2
Trong ®ã:
p - c­êng ®é ¸p lùc n­íc cña trung t©m khu « tÝnh to¸n b¶n mÆt (kG/cm2);
a - ®é dµi c¹nh ng¾n cña « tÝnh to¸n b¶n mÆt (cm) tÝnh tõ khe hµn gi÷a b¶n
mÆt vµ « dÇm;
d - ®é dµy cña b¶n mÆt (cm);
k - hÖ sè øng suÊt uèn cña ®iÓm gi÷a c¹nh ®ì b¶n máng ®µn håi. Trong tÝnh
to¸n cã thÓ chia thµnh hai lo¹i: §iÓm gi÷a c¹nh dµi vµ ®iÓm gi÷a c¹nh
ng¾n. Gi¸ trÞ cña nã tra trong h×nh 1-2.
b) NÕu b¶n mÆt nèi liÒn víi dÇm ®ì, cho phÐp b¶n mÆt lµm viÖc víi biªn c¸nh cña
dÇm, ®é réng h÷u hiÖu B cña nã lÊy b»ng trÞ t­¬ng ®èi nhá t×m ®­îc theo c«ng thøc:


B = x.b;
B£ 60d +b1; (thÐp sè 3) (1-3)
B£ 50d +b1; (thÐp sè 16)

Trong ®ã: b - kho¶ng c¸ch gi÷a dÇm,
24 sæ tay KTTL * PhÇn 2 - c«ng tr×nh thñy lîi * TËp 4


1
b = (b1 +b2 );
2
b1 - ®é réng biªn c¸nh trªn cña dÇm, nÕu kh«ng ®Æt biªn c¸nh trªn th×
b»ng ®é dµy b¶n bông cña dÇm;
x - hÖ sè ®é réng h÷u hiÖu, xem h×nh thøc bè trÝ cña dÇm, tra theo h×nh 1-3;
gi÷a



A1 B1 A2 B2
A3 B3 C 3
R
9 (d) (a) (b)

6 II
A1
A1 B1 C1 B1
2 3 4
3

B2 C2 B2
A2 A2
5 R1
5

I I B3 A3
A3 B3 7
C3 E
B4
A4 B4 C4 F A4
8
R2
5 5
1
B5
A5 B5 C 5
A5



A6 B6 C 6
15
B6 A6

II
12 Nh×n h­íng E Nh×n theo II-II (c) (e)
10 1 7 gi÷a




4
11 Nh×n theo I - I Nh×n theo h­íng F


H×nh 1-1. T×nh tr¹ng chÞu lùc cña cöa van ph¼ng trªn mÆt
1- b¶n mÆt; 2- dÇm phô ngang; 3- dÇm ®øng; 4- hÖ liªn kÕt ®øng; 5- dÇm chÝnh ngang;
6- dÇm biªn; 7- hÖ liªn kÕt sau c¸nh;8- b¸nh xe di chuyÓn; 9- tai cöa; 10- b¸nh xe c÷;
11- ®­êng ray chÝnh; 12- ®­êng ray ng­îc.
Ch­¬ng 1 - Kh¸i niÖm chung vÒ cöa van... 25


0,76
K
0,7
Biªn cè ®Þnh
Biªn gèi ®¬n gi¶n
0,6
A §iÓm gi÷a c¹nh dµi biªn cè ®Þnh
B §iÓm gi÷a c¹nh ng¾n biªn cè ®Þnh
A
B
0,5



(smx )A = m.(smy )A
0,4 A A x
A B B a (smy )B = m.(smx )B
b
B y

0,3
1 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0
b/a
H×nh 1-2. TrÞ sè K


0 - kho¶ng c¸ch gi÷a ®iÓm O, ®èi víi dÇm chèng ®¬n gi¶n 0 = 1. §èi víi
dÇm chèng liªn tôc, x¸c ®Þnh gÇn ®óng theo h×nh trªn;
x1 - øng víi h×nh m« men uèn d­¬ng ®­êng Parabon;
x2 - øng víi h×nh m« men uèn ©m h×nh tam gi¸c.

c) Khi tÝnh to¸n c­êng ®é cña b¶n mÆt, nªn ®­a øng suÊt smx, smy t×m ®­îc theo
uèn côc bé nªu trªn céng víi øng suÊt sox t×m ®­îc theo b¶n c¹nh c¸nh dÇm (hoÆc soy).
øng suÊt tÝnh to¸n szh sau khi ®∙ céng l¹i nªn tho¶ m∙n ®iÒu kiÖn sau ®©y:
szh £ 1,1.a [ a ] ; (1-4)
NÕu tû sè chiÒu dµi c¹nh cña b¶n mÆt b/a >1,5 mµ c¹nh dµi bè trÝ theo h­íng trôc
dÇm (h×nh 1-4) th× chØ cÇn tÝnh øng suÊt cña ®iÓm A theo c«ng thøc:

( smy )
2
( szh )A = + ( s mx - sox ) - ( smx - sox ) ;
2
(1-5)
26 sæ tay KTTL * PhÇn 2 - c«ng tr×nh thñy lîi * TËp 4


Trong ®ã: smy = kpa 2 / d2 ;

smx = msmy = 0, 3smy ;

sox - øng suÊt uèn cña dÇm ®èi víi ®iÓm A;
smx , smy , sox - thèng nhÊt dïng trÞ tuyÖt ®èi.


d
l 0=0,8l l 0=0,6l
b0




l =0,4l
0
b1

l l
b0




b
b2




x2 b x1 b
b0




1
x 0.8 x1
0.6 x2
0.4

0.2


0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
l0/b
H×nh 1-3. TrÞ sè x


NÕu tû sè dµi cña c¹nh b¶n mÆt c¾t b/a £ 1,5 hoÆc bè trÝ c¹nh ng¾n theo h­íng
trôc dÇm (h×nh 1-5), ngoµi viÖc tÝnh øng suÊt cña ®iÓm A ra, cßn ph¶i tÝnh øng suÊt cña
®iÓm B theo c«ng thøc sau:

( smy ) + ( smx + soy )
2 2
( szh )B = - smy ( smx + sox ) ; (1-6)

kpa 2
Trong ®ã: smx = .
d2
smy = msmx = 0, 3smx .
Ch­¬ng 1 - Kh¸i niÖm chung vÒ cöa van... 27

M
sox = (1, 5x - 0,5 ) .
W
M, W - m« men uèn vµ m« men kh¸ng cña mÆt c¾t dÇm ®èi víi vÞ trÝ
cña ®iÓm tÝnh to¸n;
smx , smy , sox - thèng nhÊt dïng trÞ tuyÖt ®èi.

V× sö dông c«ng thøc (1-5) vµ (1-6) ®Ó tÝnh to¸n (szh)A, (szh)B t­¬ng ®èi phiÒn
phøc, rÊt khã bá ®i mét sè tr­êng hîp tÝnh to¸n kh«ng cÇn thiÕt nµo ®ã mét c¸ch trùc
quan; §ång thêi còng do tÝnh to¸n phøc t¹p, dÔ sai xãt, v× thÕ cã thÓ ®æi thµnh c«ng
thøc ®¬n gi¶n hãa d­íi ®©y (1-7) vµ (1-8) ®Ó thay thÕ c«ng thøc (1-4), (1-5) vµ
(1-6).
§iÒu kiÖn tÝnh to¸n víi ®iÓm A:
0, 65sox + 0, 68smy £ a [ s] ; (1-7)
§iÒu kiÖn tÝnh to¸n víi ®iÓm B:
0, 9sox + 0, 8smx £ a [ s] ; (1-8)
So s¸nh víi c«ng thøc ban ®Çu, sai sè lín nhÊt b»ng kho¶ng 1,2%.

§­êng trôc dÇm A X
smx-sox
smy
a




b
H×nh 1-4. TÝnh to¸n øng suÊt t¹i ®iÓm A




H×nh 1-5. TÝnh to¸n øng suÊt t¹i ®iÓm B
28 sæ tay KTTL * PhÇn 2 - c«ng tr×nh thñy lîi * TËp 4


1.9.2. Ph-¬ng ph¸p ph©n tÝch hÖ kÕt cÊu kh«ng gian
KÕt cÊu cöa van ph©n tÝch theo hÖ kh«ng gian ®­îc coi träng sau khi m¸y tÝnh
®iÖn tö ra ®êi kÕt hîp víi ph­¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n. Ph­¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n,
øng dông trong lÜnh vùc ph©n tÝch kÕt cÊu ngµy nay ®­îc sö dông réng r∙i. Tõ kÕt qu¶
ph©n tÝch mµ xÐt, nã ph¶n ¸nh mét c¸ch t­¬ng ®èi s¸t thùc tr¹ng th¸i lµm viÖc cña kÕt
cÊu, ®ång thêi cßn xö lý mét c¸ch tù ®éng, nhanh chãng vµ tiªu chuÈn ho¸ rÊt tèt.
Trong ph­¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n, cã mét vÊn ®Ò quan träng lµ lµm sao x©y
dùng ®­îc m« h×nh sè cña kÕt cÊu ph©n nhá cã gi¸ trÞ nh­ nhau víi kÕt cÊu thùc, sao
cho mét hÖ kÕt cÊu cã ®é tù do v« h¹n chuyÓn ho¸ thµnh mét hÖ kÕt cÊu tù do h÷u h¹n.
Th­êng c¨n cø vµo bè trÝ cô thÓ cña kÕt cÊu ®Ó ph¸n ®o¸n x¸c ®Þnh. v× vËy ngoµi viÖc
ph¶i n¾m v÷ng tr¹ng th¸i lµm viÖc chñ yÕu cña kÕt cÊu, cßn ph¶i xem xÐt lµm sao cho
tÝnh chÊt phÇn tö cña kÕt cÊu sau khi ph©n nhá ph¶i t­¬ng ®èi ®¬n gi¶n, dÔ tÝnh to¸n
quan hÖ ®Æc tÝnh cña phÇn tö.
VÝ dô: §èi víi kÕt cÊu cña cöa van ph¼ng do b¶n mÆt, dÇm däc, dÇm ngang vµ c¸c
bé phËn kh¸c t¹o thµnh, ph©n tÝch nh­ ph©n tÝch ph­¬ng ph¸p hÖ mÆt ph¼ng ®∙ tr×nh bµy
ë trªn, ®­¬ng nhiªn cã thÓ xem nh­ mét lo¹i ph­¬ng ¸n ph©n nhá.
Ch¼ng qua trong ph­¬ng ¸n nµy tuy ®∙ xem xÐt tÝnh chÊt lµm viÖc chñ yÕu cña kÕt
cÊu, nh­ng tÝnh chÊt phÇn tö cña kÕt cÊu sau khi ph©n nhá t­¬ng ®èi phøc t¹p, khã cã
thÓ x¸c ®Þnh quan hÖ ®Æc tÝnh phÇn tö cña nã. V× vËy, cã thÓ ®­a kÕt cÊu cöa van t­ëng
t­îng nh­ mét tÊm b¶n ®­îc gia c­êng bëi hÖ thèng khung dÇm, còng chÝnh lµ mét hÖ
kÕt cÊu kh«ng gian do b¶n hai chiÒu vµ dÇm mét chiÒu t¹o thµnh.


1
2
4 3
5
7 6
8
10 9
11
13 12
14
15

H×nh 1-6. S¬ ®å ph©n nhá kÕt cÊu cña cöa van ph¼ng
Ch­¬ng 1 - Kh¸i niÖm chung vÒ cöa van... 29

Nh­ h×nh 1-6 b¶n mÆt 1-3-15-13 g¾n lªn dÇm ngang 1-3, 4-6,..., 13-15, trªn dÇm
däc 1-13, 2-14, 3-15 mµ t¹o thµnh tæ hîp kÕt cÊu. Cã thÓ c¾t rêi toµn bé kÕt cÊu cöa van
theo tuyÕn trôc däc, ngang ph©n chia thµnh rÊt nhiÒu phÇn tö b¶n vµ phÇn tö dÇm, do
vËy mµ hoµn thµnh qu¸ tr×nh ph©n nhá kÕt cÊu.
H×nh vÏ cho thÊy phÇn tö kÕt cÊu cöa van ph¼ng, gåm cã 8 phÇn tö b¶n vµ 22 phÇn
tö dÇm, c¸c phÇn tö ®­îc liªn kÕt l¹i bëi c¸c nót 1, 2,..., 15.
Kh«ng nghi ngê g× n÷a, do kÕt cÊu lµ liªn tôc, trªn c¸c ®iÓm nót c¸c chuyÓn vÞ vµ
néi lùc cña c¸c phÇn tö b»ng nhau.
Sau khi ®∙ chia nhá toµn bé kÕt cÊu, c«ng viÖc cña b­íc sau tiÕn hµnh ph©n tÝch
tÝnh to¸n tÝnh n¨ng ®èi víi c¸c lo¹i phÇn tö.
Do c¸c lo¹i phÇn tö chØ tiÕp xóc víi nhau t¹i c¸c ®iÓm nót. V× vËy cã quan hÖ c¬
b¶n tøc lµ thªm lùc trªn ®iÓm nót vµ chuyÓn vÞ do lùc ®ã sinh ra. Quan hÖ nµy cã thÓ
dïng ®é cøng hoÆc ®é mÒm cña phÇn tö ®Ó diÔn ®¹t. Trong kÕt cÊu cã thÓ dïng nguyªn
lý c«ng ¶o kÕt hîp víi ph­¬ng tr×nh h×nh häc, ph­¬ng tr×nh vËt lý ®Ó tiÕn hµnh
diÔn to¸n.
Sau khi ®∙ tÝnh ®­îc tÝnh n¨ng cña phÇn tö, cã thÓ tiÕn hµnh kÕt hîp l¹i kÕt cÊu,
®­a kÕt cÊu ®∙ ph©n nhá, theo mét quan hÖ nhÊt ®Þnh t¸i tËp hîp l¹i, kh«i phôc l¹i diÖn
m¹o nguyªn d¹ng cña kÕt cÊu. Lóc nµy cÇn thiÕt ph¶i tho¶ m∙n:
(1) §iÒu kiÖn c©n b»ng - Néi lùc t¸c dông lªn c¸c ®iÓm nót cÇn ®¶m b¶o c©n b»ng
víi ngo¹i lùc t¸c dông lªn c¸c ®iÓm nót.
(2) §iÒu kiÖn t­¬ng øng - D­íi t¸c dông cña phô t¶i vµ ngo¹i lùc lªn phÇn tö, biÕn
d¹ng t¹i c¸c ®iÓm nót (vµ trªn biªn) cÇn ph¶i duy tr× liªn tôc.
C¨n cø vµo nh÷ng yÕu tè nµy, cã thÓ viÕt ra ®­îc toµn bé ph­¬ng tr×nh nhiÒu biÕn
sè ®Ó t×m lêi gi¶i. Quy m« nhãm ph­¬ng tr×nh lu«n lu«n rÊt lín, chØ cã thÓ gi¶i ®­îc
trªn m¸y tÝnh ®iÖn tö. Sau khi ®∙ gi¶i ®­îc biÕn sè cña nh÷ng ®iÓm nót nµy, theo tÝnh
n¨ng cña phÇn tö ®∙ thu ®­îc tõ ®Çu, cã thÓ t×m ra ®­îc øng suÊt vµ chuyÓn vÞ cña bÊt
kú mét ®iÓm nµo trong phÇn tö. H¹ng môc nµy còng do m¸y tÝnh ®iÖn tö ®¶m nhiÖm.
Tõ ®ã cã thÓ thÊy, dïng ph­¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n ®Ó ph©n tÝch kÕt cÊu kh«ng
gian hoµn toµn gièng nh­ ph©n tÝch kÕt cÊu siªu tÜnh trong c¬ häc kÕt cÊu. C¸c b­íc
tiÕn hµnh cã thÓ quy n¹p thµnh:
B­íc 1: Ph©n chia nhá c¸c phÇn tö kÕt cÊu
B­íc 2: Chän biÕn sè cña phÇn tö kÕt cÊu vµ quy luËt thay ®æi bªn trong nã.
B­íc 3: TÝnh to¸n ®Æc tÝnh cña phÇn tö.
B­íc 4: TËp hîp tæng thÓ hoµn chØnh.
B­íc 5: T×m lêi gi¶i cña biÕn sè cña kÕt cÊu (VÝ dô chuyÓn vÞ vµ néi lùc cña ®iÓm nót).
B­íc 6: TÝnh to¸n biÕn sè kÕt cÊu cña c¸c ®iÓm néi bé c¸c phÇn tö (nh­ øng suÊt
vµ biÕn d¹ng).
VÝ dô, ph­¬ng ph¸p tiÕn hµnh tÝnh cöa van ph¼ng.
30 sæ tay KTTL * PhÇn 2 - c«ng tr×nh thñy lîi * TËp 4


(1) §­a kÕt cÊu cña cöa van tiÕn hµnh ph©n chia nhá, nh­ h×nh 1-6, c¾t ra mét
m¶nh nhá kÕt cÊu tæ hîp cña b¶n mÆt vµ dÇm, nh­ h×nh 1-7 vµ lÊy hÖ to¹ ®é tay ph¶i ®Ó
lµm to¹ ®é.
(2) Dïng ph­¬ng ph¸p chuyÓn vÞ: lÊy chuyÓn vÞ cña ®iÓm nót ®Ó lµm biÕn sè cña
kÕt cÊu. Dïng hµm sè chuyÓn vÞ d­íi ®©y (®èi víi dÇm x, cho y = 0 ®èi víi dÇm y, cho
x =0)

ì u = a1 + a 2 .x + a 3 .y + a 4 .x.y
ï
ï v = a 5 + a 6 .x + a 7 .y + a 8 .x.y
í 2 2
(1-9)
ï w = a 9 + a10 .x + a 11 .y + a12 .x + a13 .x.y + a14 y +
ï +a x 3 + a x 2 y + a xy 2 + a y 3 + a x 3 y + a xy 3
î 15 16 17 18 19 20


(3) Qua tÝnh to¸n thu ®­îc ma trËn ®é cøng cña phÇn tö b¶n lµ:
T
[ K ]ban = éC -1 ù . [ B ] . éC -1 ù
ë û ë û
(1-10)
Trong ®ã [C -1], [B] ®­îc x¸c ®Þnh tõ c«ng thøc (1-11) ®Õn c«ng thøc (1-14).
[C -1] T lµ biÓu thÞ ma trËn chuyÓn vÞ trÝ cña [C -1].
E éB 0ù
[ B ] = 1 - m ê 01 B1 ú
(1-11)
ë û




b
a
t/2
by B¶n mÆt
Z t/2
y hx
DÇm h­íng y v u v
w
u x
w
DÇm h­íng x



H×nh 1-7. KÕt cÊu tæ hîp b¶n víi dÇm
Ch­¬ng 1 - Kh¸i niÖm chung vÒ cöa van... 31


é0 0 0 0 0 0 0 0 ù
ê b ma ú
ê 1 0 0 0 m ú
ê 2 2 ú
ê 1-m 1-m 1-m 1-m ú
ê a 0 0 b ú
ê 2 4 2 4 ú
ê 1 - m 2 b2 1-m mb 1+m ú
ê a + 0 a ab ú
B1 ] = abt ê 6 3 4 2 8 ú
[ ê ú (1-12)
0 0 0 0
ê ú
ê 1-m 1-m
0 b ú
ê 2 4 ú
ê ú
ê a ú
§èi xøng 1
ê 2 ú
ê 2 ú
ê a 1-m 2 ú
+ b
ê
ë 2 6 ú
û




é Ax Sx -A x -S x ù
ê a 0 0 0 0 0 0
a a a ú
ê ú
ê 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ú
ê 12I x -6I x -12I x -6I x ú
ê 0 0 0 0 ú
ê a3 a2 a3 a2 ú
ê 0 0 0 0 0 0 0 ú
ê ú
ê 4I x -S x 6I x 2I x ú
ê 0 0
a a a2 a ú
[ K x ]dÇm = Eê ú (1-13)
ê Ax Sx ú
ê 0 0 0
ê a a ú ú
ê 0 0 0 0 ú
ê 12I x 6I x ú
ê 0 ú
ê a3 a2 ú
ê §èi xøng 0 0 ú
ê ú
ê 4I x ú
ê
ê ú
ë a ú û
32 sæ tay KTTL * PhÇn 2 - c«ng tr×nh thñy lîi * TËp 4


é0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ù
ê Ay -S y -A y Sy ú
ê 0 0 0 0 0 ú
ê b b b b ú
ê ú
ê 12I y 6I y -12I y 6I y ú
0 0 0
ê b3 b2 b3 b2 ú
ê ú
ê 4I y Sy -6I y 2I y ú
ê 0 0 0ú
ê
b b b2 b
ú
é ù ê 0 0 0 0 0 0ú
ë K y û dÇm = Eê (1 - 14)
ê 0 0 0 0 0 ú
ú
ê Ay -S y ú
ê 0 0ú
ê b b ú
ê 12I y -6I y ú
ê 0ú
ê b3 b2 ú
ê §èi xøng 0 0 ú
ê ú
ê 4I y ú
ê 0ú
ê
ë b ú
û
ì Fxi ü
ïF ï ì 0 ü ì 0 ü
ï yi ï ï ï ï 0 ï
ïF ï ï 0 ï ï ï
xi
ï ï ï 1 ï ï 8 10 ï
ï M xi ï ï ï ï ï
ïM ï ï b 6 ï ï b 15 ï
ï yi ï ï -a 6 ï ï -a 18 ï
ï Fxj ï ï ï ï ï
ï ï ï 0 ï ï 0 ï
ï Fyj ï ï ï ï 0 ï
ï ï ï 0 ï ï ï
ï Fzj ï ï 1 ï ï 3 10 ï
ï ï ï ï ï b 15 ï
ï M xj ï ï b 6 ï ï ï
ï M ï ï a 6 ï abp
ï þï ï a 18 ï ab 2 g
{R}6 =í ý=í ý
0
+í ý (1 - 15)
ï Fxk ï ï 0 ï 4 ï 0 ï 4
ï ï ï 0 ï ï 0 ï
ï Fyk ï ï ï ï ï
ïF ï ï 1 ï ï 7 10 ï
ï zk ï ï -b 6 ï ï-b 10 ï
ï M xk ï ï ï ï ï
ï M ï ï -a 6 ï ï -a 18 ï
ï yk ï ï 0 ï ï 0 ï
ïF ï ï ï ï ï
ï xl ï ï 0 ï ï 0 ï
ï Fyl ï ï ï ï ï
ï ï ï 1 ï ï 7 10 ï
ï Fzl ï ï -b 6 ï ï-b 10 ï
ï M xl ï ï ï ï ï
ï ï ïa 6ï
î þ ï a 18 ï
î þ
ï M yl ï
î þ
Ch­¬ng 1 - Kh¸i niÖm chung vÒ cöa van... 33


i
z po
j

b x
k
y
gb l



H×nh 1-8. ¸p lùc n­íc trªn b¶n mÆt cöa van

t 2 + hx t / 2+ hx t / 2+ hx
Ax = ò b ' dZ , S x = ò b ' ZdZ , I x = ò b ' Z2 dZ lÇn l­ît lµ diÖn tÝch
t/2 t/2 t/2
mÆt c¾t, m«men lùc tÜnh vµ m«men qu¸n tÝnh cña dÇm theo trôc x, b lµ ®é réng cña
dÇm, chØ cÇn khi tÝnh to¸n ®æi x thµnh y trong c«ng thøc lµ tÝnh to¸n ®­îc.
NÕu cÇn ph¶i xÐt phô t¶i ngoµi, chØ cÇn ¸p lùc n­íc P0 +gy t¸c dông lªn b¶n mÆt
cöa van (xem h×nh 1-8, trôc y víi h­íng mÆt ®Êt, trôc x vµ trôc z song song víi h­íng
mÆt ®Êt, trôc z chØ xuèng h­íng h¹ l­u).
Sau khi dÞch chuyÓn vÞ trÝ, lùc t¸c dông ®Òu lªn nót {R}e nh­ c«ng thøc (1-15)
biÓu thÞ.
(4) Khi ®∙ cã ma trËn ®é cøng cña c¸c phÇn tö vµ lùc t¸c dông cña ®iÓm nót, cã
thÓ tËp hîp chóng l¹i, h×nh thµnh tæng ma trËn ®é cøng cña kÕt cÊu, ®ång thêi theo ®iÒu
kiÖn c©n b»ng cña lùc trªn ®iÓm nót, t¹o ra c¸c nhãm ch­¬ng tr×nh sau ®©y:
n
å K ij {d} = R i (i = 1, 2, 3,..., n); (1-16)
j=1
Trong ®ã:
m
s s
å K ij - tæng ma trËn ®é cøng, nguyªn tè hµng i, cét thø j. K ij ph©n l­îng
s =1
nguyªn tè ®ã do phÇn tö S cung cÊp (tæng sè phÇn tö lµ m);
m
R i = å K s - tæng ngo¹i lùc t¸c dông lªn ®iÓm nót i do phô t¶i g©y ra, Rs lµ
ij i
s=1
ph©n l­îng ngo¹i lùc do phÇn tö S cung cÊp;
{d} - ma trËn cét chuyÓn vÞ cña ®iÓm nót lµ sè ch­a biÕt ®­îc x¸c ®Þnh trong
nhãm ph­¬ng tr×nh (tæng sè lµ n).
Tr­íc khi gi¶i ph­¬ng tr×nh (1-18) cÇn ph¶i c¨n cø vµo ®iÒu ®iÒu kiÖn biªn, tiÕn
hµnh xö lý ®iÒu kiÖn biªn, tøc lµ cÇn ph¶i ®Ò phßng sù vËn ®éng thÓ cøng cña tæng thÓ
kÕt cÊu.
34 sæ tay KTTL * PhÇn 2 - c«ng tr×nh thñy lîi * TËp 4


VÝ dô: §èi víi biªn cña gèi cè ®Þnh




}
ì ¶w ¶w ü
{d}T = íu, v, w, , ý = 0
î ¶x ¶y þ
§èi víi biªn cña gèi ®¬n gi¶n w = 0
§èi víi gèi biªn cña h×nh häc vµ phô t¶i ®èi xøng (1-17)
¶w
§èi xøng víi trôc x, v = =0
¶y
¶w
§èi xøng víi trôc y, u = =0
¶x
(5) Ch­¬ng tr×nh m¸y tÝnh
T×m lêi gi¶i cña c«ng thøc (1-18) trªn m¸y tÝnh ®iÖn tö, ®ång thêi ë trong cïng
mét ch­¬ng tr×nh tÝnh to¸n xong toµn bé øng suÊt trong c¸c phÇn tö. VÝ dô, øng suÊt cña
bÒ mÆt d­íi ®iÓm gi÷a trong phÇn tö e cña b¶n lµ:
ìs x ü
ï ï
{s} = ísy ý = [ S ] éC -1 ù {d}e
ë û
(1-18)
ï ï
ît þ
Trong ®ã:
[S ] xem c«ng thøc (1-19);
éC -1 ù xem c«ng thøc (1-11)
ë û

{d}e lµ chuyÓn vÞ cña ®iÓm nót cña phÇn tö e do m¸y tÝnh x¸c ®Þnh ®­îc.
E
[S ] = =
1 - m2
æ b ma
ç0 1 0 0 0 m 0 0 0 -t 0 -mt
2 2
ç
ç0 m mb a
0 0 0 1 0 0 0 -mt 0 -t (1 - 19)
ç 2 2
ç
ç0 0 1-m 1-m
a 0
1-m
0
1-m
b 0 0 0
1-m
t 0
ç
è 2 4 2 4 2
-3at -bt -mat -3mbt -3abt -3mabt ö
÷
2 2 2 2 4 4 ÷
-3mat -mbt -at -3bt -3mabt -3abt ÷
÷
2 2 2 2 4 4 ÷
- (1 - m ) at - (1 - m ) bt -3 (1 - m ) a 2 t -3 (1 - m ) b t
2 ÷
0 0 ÷
2 2 8 8 ø
Ch­¬ng 1 - Kh¸i niÖm chung vÒ cöa van... 35


øng suÊt cña biªn c¸nh trªn, d­íi ®iÓm gi÷a cña phÇn tö dÇm h­íng x vµ phÇn tö
dÇm h­íng y, nh­ c«ng thøc:

ìs trªn ü æ -1 -t 1 t ö
ç a 0 0 0 0 0 0 ÷
ï ï
{ }
2a a 2a e
{sx } = í ý = Eç ÷ d x (1 –20)
ïs ï ç -1 H
0 0 0 - x
1
0 0 0
Hx ÷
î d­íi þx ç ÷
è a a a a ø

æ -1 t 1 -t ö
ìs trªn ü ç0 0 0 0 0 0÷
{sy } ï ï
{ }
b 2b b 2b e
=í ý = Eç Hy Hy
÷ dy (1 –21)
ïs ï ç -1 1 ÷
î d­íi þy ç0 0 0 0 0 0÷
è b b b b ø

Trong ®ã:
t t
Hx = + hx ; Hy = + hy ;
2 2

{dx }e , {dy }
e
- chuyÓn vÞ ®iÓm nót cña phÇn tö dÇm do m¸y tÝnh ®iÖn tö x¸c ®Þnh.

1.9.3. Mét sè quy ®Þnh trong thiÕt kÕ kÕt cÊu cöa van
Khi thiÕt kÕ kÕt cÊu cöa van thuû c«ng nªn cè g¾ng theo t×nh h×nh tæ hîp phô t¶i
bÊt lîi nhÊt cã thÓ ph¸t sinh trong thùc tÕ, tiÕn hµnh tÝnh to¸n c¸c mÆt: C­êng ®é, ®é
cøng vµ tÝnh æn ®Þnh v.v...
trÞ sè øng suÊt lín nhÊt cña kÕt cÊu do tÝnh to¸n c­êng ®é thu ®­îc kh«ng v­ît
qu¸ 5% øng suÊt cho phÐp cña vËt liÖu.
Tû sè f/L cña ®é vâng lín nhÊt cña cÊu kiÖn chÞu uèn víi khÈu ®é tÝnh to¸n cña
nã. Tû sè L/r ®é d∙n dµi tÝnh to¸n cña cÊu kiÖn chÞu kÐo, chÞu nÐn víi b¸n kÝnh quay vÒ
cña mÆt c¾t vµ kÝch th­íc mÆt c¾t nhá nhÊt cña cÊu kiÖn chÞu t¶i träng, ®Òu ph¶i tu©n
thñ ph¹m vi cho phÐp cña quy ph¹m.

1.10. Mét sè cöa van ®∙ nghiªn cøu vµ øng dông
HiÖn nay cã hµng chôc lo¹i cöa van ®∙ ®­îc ¸p dông trong thùc tÕ, nh­ng trong sæ
tay nµy chØ tr×nh bµy ®­îc mét sè cöa van th­êng ®­îc ¸p dông phæ biÕn nhÊt, cßn mét
sè cöa van kh¸c chØ xin ®­îc giíi thiÖu s¬ ®å nguyªn lý.
1.10.1. Cöa van ph¼ng
Lµ lo¹i ®­îc øng dông réng r∙i, cã kÕt cÊu ®¬n gi¶n vµ vËn hµnh cã ®é tin cËy
cao, nh­îc ®iÓm lµ lùc kÐo nÆng v× ph¶i kÐo toµn bé träng l­îng cöa vµ ph¶i th¾ng ma
s¸t do ¸p lùc n­íc g©y ra... vµ chiÕm kh«ng gian phÝa trªn ®Ëp.
36 sæ tay KTTL * PhÇn 2 - c«ng tr×nh thñy lîi * TËp 4


1.10.2. Cöa van cung
- Cöa van cung trôc ngang: Lµ lo¹i cöa còng ®­îc øng dông phæ biÕn bëi ­u ®iÓm
cña cöa cung lùc kÐo nhÑ v× chØ cÇn kÐo mét phÇn träng l­îng cöa vµ ¸p lùc n­íc
th­êng ®i qua t©m quay nªn kh«ng trùc tiÕp c¶n trë lùc kÐo mµ chØ cã t¸c dông g©y ma
s¸t ë cèi quay, vËn hµnh cã ®é tin cËy cao. Nh­îc ®iÓm lµ chiÕm diÖn tÝch trªn c«ng tr×nh.
- Cöa van cung trôc ®øng: Th­êng Ýt dïng v× cµng lµm viÖc theo s¬ ®å c«ng x«n,
nªn kh«ng lµm ®­îc khoang réng.
1.10.3. Cöa van Clape trôc d-íi (cöa sËp)
§©y lµ lo¹i cöa van cã nhiÒu ­u ®iÓm, lùc kÐo nhá, lùc ®­îc ph©n ®Òu lªn c¸c mè
nªn cã thÓ lµm cöa réng, nh­îc ®iÓm lµ trôc quay n»m trong n­íc.
1.10.4. Cöa van Clape trôc trªn
Lo¹i cöa van nµy th­êng dïng ®Ó tiªu óng vµ ng¨n triÒu hoÆc ng¨n lò tõ s«ng,
nh­îc ®iÓm chØ ng¨n n­íc mét chiÒu vµ th­êng øng dông cho lo¹i cèng nhá.
1.10.5. Cöa van h×nh qu¹t
§­îc bè trÝ trªn c¸c ®Ëp trµn, khi më cöa n»m vµo trong th©n ®Ëp. ­u ®iÓm cã thÓ
lµm khoang réng, cã thÓ hç trî ®ãng më b»ng thñy lùc. Nh­îc ®iÓm cöa van cã kÕt cÊu
phøc t¹p h¬n so víi cöa Clape nªn øng dông cßn Ýt.
1.10.6. Cöa van m¸i nhµ
Lµ lo¹i cöa van ®­îc ®ãng më b»ng thuû lùc, cã thÓ lµm khoang réng, ®­îc øng
dông cho nh÷ng c«ng tr×nh ®iÒu tiÕt lò lín, nh­ ®∙ ¸p dông ë ®Ëp §¸y tõ n¨m 1937.
Nh­îc ®iÓm cã ®é tin cËy kh«ng cao.
1.10.7. Cöa van trô l¨n
HiÖn nay Ýt sö dông.
1.10.8. C¸c kiÓu cöa quay trôc ®øng
§©y lµ lo¹i cöa van míi ®­îc ph¸t triÓn ë n­íc ta trong hai thËp kû võa qua.
- Cöa van c¸nh cöa tù ®éng.
- Cöa van c¸nh cöa kh«ng tù ®éng.
- Cöa b¶n lÖch.
1.10.9. C¸c kiÓu cöa quay trôc ngang
§©y còng lµ lo¹i cöa míi ®­îc ph¸t triÓn trong thËp kû võa qua.
- B¶n quay trôc gi÷a, b¶n quay kho¶ng 1/3 tõ d­íi lªn.
- B¶n quay trôc gi÷a nhiÒu líp.
1.10.10. C¸c kiÓu cöa van tù ®éng thñy lùc ®iÒu tiÕt trªn kªnh
HiÖn cã nhiÒu lo¹i cöa van ®iÒu tiÕt mùc n­íc, ®iÒu tiÕt l­u l­îng ®∙ ®­îc øng
dông trªn nhiÒu trªn nhiÒu hÖ thèng thñy n«ng trªn ThÕ giíi.
1.10.11. C¸c kiÓu cöa van ©u tµu
HiÖn cã nhiÒu lo¹i cöa van cã thÓ øng dông cho ©u tµu nh­: Cöa ch÷ nh©n, cöa
ph¼ng ch×m, cöa ph¼ng ®øng, cöa ph¼ng kÐo, cöa clape, cöa ®Èy ngang, cöa cung ®øng,
cöa mét phÇn h×nh trßn.
Ch­¬ng 1 - Kh¸i niÖm chung vÒ cöa van... 37



Ch­¬ng 1 11
Kh¸i niÖm chung vÒ Cöa van trong c«ng tr×nh thñy lîi 11
1.1. Vai trß nhiÖm vô cña cöa van 11
1.2. CÊu t¹o cöa van 11
1.3. Ph©n lo¹i cöa van 11
1.4. Chän lo¹i cöa van cho c«ng tr×nh 12
1.4.1. Vïng ven biÓn ®ång b»ng s«ng Cöu Long 12
1.4.2. Vïng ven biÓn Trung Bé 13
1.4.3. Vïng ®ång b»ng B¾c Bé 13
1.4.4. Cöa trªn ®Ëp trµn ë hå chøa vµ ®Ëp d©ng vïng Trung du vµ miÒn nói 13
1.5. Bè trÝ cöa van trong c«ng tr×nh 13
1.5.1. §èi víi cèng hë 13
1.5.2. §èi víi cèng kÝn 14
1.6. Lùc vµ tæ hîp lùc t¸c dông lªn cöa van 14
1.6.1. Lùc t¸c dông 14
1.6.2. Tæ hîp lùc 14
1.7.1. ThÐp 15
1.7.2. Gang 18
1.7.3. §ång 18
1.7.4. Cao su 18
1.7.5. VËt liÖu tæng hîp Composite 19
1.7.6. Bª t«ng cèt thÐp 19
1.8. Nh÷ng vÊn ®Ò cÇn l-u ý trong thiÕt kÕ cöa van 19
1.9. Ph-¬ng ph¸p tÝnh to¸n 21
1.9.1. Ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch hÖ kÕt cÊu ph¼ng 22
1.9.2. Ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch hÖ kÕt cÊu kh«ng gian 28
1.9.3. Mét sè quy ®Þnh trong thiÕt kÕ kÕt cÊu cöa van 35
1.10. Mét sè cöa van ®∙ nghiªn cøu vµ øng dông 35
1.10.1. Cöa van ph¼ng 35
1.10.2. Cöa van cung 36
1.10.3. Cöa van Clape trôc d­íi (cöa sËp) 36
1.10.4. Cöa van Clape trôc trªn 36
1.10.5. Cöa van h×nh qu¹t 36
1.10.6. Cöa van m¸i nhµ 36
1.10.7. Cöa van trô l¨n 36
38 sæ tay KTTL * PhÇn 2 - c«ng tr×nh thñy lîi * TËp 4


1.10.8. C¸c kiÓu cöa quay trôc ®øng 36
1.10.9. C¸c kiÓu cöa quay trôc ngang 36
1.10.10. C¸c kiÓu cöa van tù ®éng thñy lùc ®iÒu tiÕt trªn kªnh 36
1.10.11. C¸c kiÓu cöa van ©u tµu 36
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản