Công trình thủy lợi - Chương 7

Chương 7. Cửa van
Chương 7
C ỬA VAN
7.1. Khái niệm và phân loại

7.1.1. Khái niệm
Cửa van là một bộ phận của CTTL bố trí ở các lỗ tháo nước của đập nhờ đó người
ta điều khiền được dòng nước, các CTTL có cửa để tháo nước, các cửa này được đóng
mở bằng bằng cách kéo van mà có thể đóng mở điều tiết lưu lượng dòng chảy theo ý
muốn.
Nhịêm vụ cửa van:
+ Điều tiết nước: tháo nước, cấp nướ
c;
+ Tháo cát bùn và các vật nổi, theo yêu cầu sử dụng tùy theo yêu cầu;
+ Cửa van có thể bố trí trên đỉnh đập hoặc dưới sâu tuỳ theo yêu cầu sử dụng
hoặc khai thác.
7.1.2. Phân loại
+ Dựa theo điều kiện công tác, phương thức truyền động, phương thức truyền lực
mà người ta chia làm 2 loại: cửa van trên mặt và cửa van dưới sâu.
7.1.2.1. Cửa van trên mặt
Khi đóng đỉnh van nhô hẳn lên khỏi mặt nước. Loại cửa van này thường thấy ở đập
tràn, cống lộ thiên.
7.1.2.2. Cửa van dưới sâu
Khi đóng cửa ngập sâu trong nước và chịu áp lực nước lớn.Theo cách truyền lực
phân ra cửa van truyền lực cho mố trụ và cửa van truyền lực cho ngưỡng đáy.

Hình 7- 1: cửa van phẳng
Khi thiết kế cửa van cần đảm bảo một số yêu cầu cấu tạo đơn giản, lực đóng mở
nhẹ, đóng mở nhanh, lắp ráp sửa chữa dễ dàng giá thành hạ.
Vật liệu xây dựng cửa: bằng thép, gỗ ,bêtông cốt thép. Tuỳ theo từng quy mô lớn
nhỏ mức độ quan trọng và điều kiện làm việc của cửa van mà chọn cho thích hợ

p.


7-1
Chương 7. Cửa van

Hình 7- 2: cửa van kiểu phao
7.2. Cửa van phẳng
7.2.1. Khái niệm
Là loại đựơc sử dụng phổ biến nhất vì cấu tạo đơn giản, lắp ráp dễ dàng dùng được
cho cửa trên mặt và cửa dưới sâu, tác dụng chắn nước, điều tiết lưu lượng tốt. Tuy nhiên
nó có nhược điểm lực kéo khi mở cửa tương đối lớn, tốc độ đóng mở không nhanh, khe
van khá sâu nên mố trụ dày.
Cửa van có thể làm một hoặc nhiều tầng ,c
ửa van một tầng khi mực nước thấp, khi
mực nước cao thì cầu công tác lớn, trong trường hợp này thì làm cửa van hai tầng hoặc
có bộ phận quay được.
7.2.2. Cấu tạo cửa van phẳng
Bộ phận chính: bản mặt dầm chính, dầm phụ, dầm đứng, cột biên
Bộ phận phụ: bộ phận đỡ cửa và bộ phận chống rò rỉ
6
8
6
3
2
1
5
1
4
1

5
1
6

1.Dầm chính
2.Dầm đứng .
3.Dầm ngang phụ.
4.Bản mặt
5.Thanh giằng chéo
6.Trụ biên.
7.Bánh xe lăn.
8.Thiết bị chống rò .

Hình 7- 3: Cấu tạo cửa van phẳng
7.2.2.1. Bản mặt
- Dùng để chắn nước làm bằng bê tông cốt thép, gỗ:
()
[]
u
pn
a
ση
δ
2
12
.
+
=
(mm) (7.1)
[σ]: ứng suất cho phép về uốn của vật liệu làm bản mặt;

7-2
Chương 7. Cửa van
b
a
n =
;
a: Chiều ngắn ô bản;
b: Chiều dài ô bản;
P: áp lực nước đơn vị tác dụng ô bản mặt (kg/cm
2
);
ϕ: hệ số phụ thuộc:
+ Tự do: ϕ = 1,1;
+ Ngàm 2 đầu: ϕ = 1,0;
+ Ngàm 4 mặt: ϕ = 0,75;
+ Khi bản mặt kết dính bằng đinh tán.
∆ = σ + 1m > 6mm;
Theo công thức (7.1) ta thấy σ phụ thuộc vào P, P tăng theo chiều sâu nên σ cũng
tăng theo chiều sâu nhưng thực tế không có loại thép thay đổi vì vậy có hai cách giải
quyết:
1.Thay đổi khoảng cách giữa các dầm từ trên xuống
2. Hàn thêm các bản thép vào phần dướ
i .
7.2.2.2. Áp lực nước tác dụng lên các phân tố cửa van

Hình 7- 4: Sơ đồ tính

Được xác định theo từng vùng bằng nhau và áp lực tác động phân phối theo quy
luật tam giác, trong giới hạn một khung dầm. Lực truyền cho các tấm bản mặt lên dầm và

trụ đứng.
7.2.2.3. Dầm ngang phụ
Dầm ngang phụ, chịu áp lực nước truyền từ bản mặt rồi truyền sang dầm đứng.
Dầm ngang phụ được lấy theo định hình và có thể có như dầm liên tục kê trên các gối.
Đối với cửa van có cột nước lớn thì dùng thép T làm dầm ngang phụ.
7.2.2.4. Dầm đứng
Chịu lực tương đối ít, chịu tác dụng của dầm ngang truyền vào, lấy theo định hình
hoặc tính toán.
7.2.2.5. Dầm ngang chính

7-3
Chương 7. Cửa van
Chịu lực lớn ,dầm chính chỉ gác lên 2 trục biên (trụ van). Nó là một dầm đơn giản
kê trên hai gối. Trong cửa van phẳng có từ hai dầm chính trở lên, cửa van phẳng trên đỉnh
đập thường có kích thước như sau:
)(1 HL
H
L
≈>

L: Chiều dài cửa van;
H: Chiều cao cửa van;
Cửa van đặt dưới sâu do chịu tác dụng áp lực nước nên đặt nhiều dầm chính. Dầm
chính thường có kết cấu loại dàn bằng thép chữ I hoặc cũng có thể làm dầm đơn giản
hoặc dầm tổ hợp.
Độ võng cho phép của dầm chính:
+ Loại dầm thép và giản đơn:
Độ võng vĩnh cửa f ≤1/750;
Độ võng tạm thời f≤1/500.
+ Loại dàn:

Độ võng vĩnh cửa f ≤1/1000;
Độ võng tạm thời f≤1/750.
7.2.2.6. Xác định vị trí dầm ngang chính
Nguyên tắc chọn vị trí dầm ngang chính là sao cho áp lực nước truyền xuống đều
nhau khi bố trí dầm chính cần chú ý:
Mút thừa h > 0,45H, khoảng cách a không quá nhỏ a
min
= (0,35÷0.4)H. Lấy b sao
cho α ≤ 60
0
không được quá nhỏ vì lấy nhỏ quá sinh ra chân không và chấn động.
Cách xác định vị trí dầm ngang chính:
Phương pháp vẽ:
+ Nếu đặt 3 dầm chính thì chia chiều cao H ra làm 3 phần bằng nhau;
+ Lấy A làm tâm quay có bán kính Ab, Ac cắt đường tròn đường kính AB tại b
’
,
c
’
;
+ Kéo ngang
cắt biểu đồ áp lực nước tại và c
''''''
, ccbb
'''
b
’’’
chia tam giác KDF ra
thành 3 phần bằng nhau có áp lực nước là W
1

,W
2
,W
3
.Tìm trọng tâm của hình tam giác và
hình thang. Đó chính là vị trí dầm ngang chính.

7-4
Chương 7. Cửa van
a
h
H
α
b

Hình 7- 5: Cách chọn vị trí dầm ngang chính



Hình 7- 6: Sơ đồ tìm vị trí dầm ngamg chính đối với cửa van trên mặt
+ Nếu đặt cửa van dưới sâu thì ta làm ngược lại quá trình trên. Khi đặt n dầm
chính thì ta chia H thành n phần bằng nhau và quá trình đó ta làm như sau:
+ Tìm chiều cao H
’

+ Chia H
’
thành n phần bằng nhau

Hình 7- 7: Sơ đồ tìm vị trí dầm ngamg chính đối với cửa van dưới s

7.2.2.7. Bộ phận đỡ cửa van

7-5