Thạc Sĩ Nghiên cứu cửa van cung chìm phục vụ chống ngập úng khu vực thành phố Hồ Chí Minh

LUẬN VĂN THẠC SỸ
NĂM 2014

MỤC LỤC

0T LỜI CẢM ƠN 0T . i
0T BẢN CAM KẾT 0T . i
0T MỤC LỤC 0T . i
0T DANH MỤC BẢNG BIỂU 0T iv
0T DANH MỤC HÌNH VẼ 0T v
0T MỞ ĐẦU 0T 1

0T CHƯƠNG I- TỔNG QUAN 0T . 3
0T 1.1. Tổng quan về tính hình ngập úng khu vực thành phố Hồ Chí Minh 0T 3
0T 1.1.1. Nguyên nhân gây ngập úng. 0T 3
0T 1.1.2. Giải pháp chống ngập úng cho thành phố Hồ Chí Minh. 0T 3
0T 1.1.3. Hiện trạng ngập úng khu vực thành phố Hồ Chí Minh 0T . 3
0T 1.2. Tổng quan các loại cửa van trong nước và trên thế giới 0T 6
0T 1.2.1. Tổng quan các loại cửa van trong nước đã nghiên cứu và ứng dụng 0T . 6
0T 1.2.2. Tổng quan các loại cửa van trên thế giới. 0T . 9
0T 1.2.3. Đánh giá chung về cửa van trong nước và trên thế giới 0T . 15
0T 1.2.4. Phân tích đặc điểm, nhiệm vụ và yêu cầu ứng dụng cửa van trong công trình
chống ngập thành phố Hồ Chí Minh. 0T 16
0T 1.3. Lựa chọn loại cửa van cho công trình công trình chống ngậpúng khu vực
thành phố Hồ Chí Minh. 0T . 19
0T 1.3.1. Ưu nhược điểm của loại cửa van kéo đứng. 0T 20
0T 1.3.2. Ưu nhược điểm của loại cửa van cung chìm. 0T 21
0T 1.4. Kết luận. 0T 21

0T CHƯƠNG II- NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỬA VAN CUNG
CHÌM 0T 23
0T 2.1. Giới thiệu chung về cửa van cung chìm. 0T 23

0T 2.1.1. Khái niệm về cửa van cung chìm 0T 23
0T 2.1.2. Phạm vi ứng dụng và phân loại: 0T 23
0T 2.1.3. Các bộ phận chính 0T . 24
0T 2.1.4. Nguyên lý hoạt động: 0T 26
0T 2.1.5. Ưu nhược điểm. 0T . 27
0T 2.1.6. Tính mới công nghệ. 0T . 28
0T 2.2. Tính toán thiết kế cửa van cung chìm. 0T . 29
0T 2.2.1. Xác định các thông số cơ bản cửa van cung chìm 0T 29
0T 2.2.2. Các lực có thể tác dụng vào cửa van cung chìm. 0T 30
0T 2.2.3. Tổ hợp tải trọng. 0T 35
0T 2.2.4. Phương pháp tính toán thiết kế cửa van cung chìm 0T 36
0T 2.2.5. Bố trí kết cấu 0T . 38
0T 2.2.6. Tính toán các cấu kiện của bộ phận cửa van. 0T 40
0T 2.2.7. Bố trí cối cửa van trên công trình 0T 44
0T 2.2.8. Vị trí xilanh vận hành cửa 0T . 44
0T 2.2.9. Kết luận rút ra từ tính toán thiết kế cửa van cung chìm 0T 46
0T 2.2.10. Nghiên cứu điều khiển, kín nước, cối quay, khóa cửa van cung chìm. 0T 47
0T 2.3. Lắp đặt cửa van cửa cung chìm. 0T . 47
0T 2.3.1. Quy trình lắp cửa van cung chìm 0T 47
0T 2.3.2. Phương án lắp đặt bằng xà lan và cần cẩu siêu trọng. 0T 48
0T 2.3.3. Phương án lắp đặt bằng giá. 0T 50

0T CHƯƠNG III- NGHIÊN CỨU BỐ TRÍ TỔNG THỂ, TÍNH TOÁN VÀ THIẾT
KẾ CỬA VAN CUNG CHÌM ỨNG DỤNG CHO CÔNG TRÌNH CỐNG TÂN
THUẬN 0T 51
0T 3.1. Giới thiệu loại kết cấu cửa van cung chìm. 0T 51
0T 3.1.1. Những ưu điểm cơ bản của cửa van cung chìm. 0T . 51
0T 3.1.2. Kiến nghị ứng dụng cho cửa van kiểu mới cung chìm. 0T 52
0T 3.2. Giới thiệu chung về công trình cống Tân Thuận. 0T . 52
0T 3.2.1. Vị trí địa lý, điều kiện địa hình, địa mạo. 0T 52

0T 3.2.2. Địa chất công trình, địa động học, địa chất thủy văn: 0T . 53
0T 3.2.3. Điều kiện sông ngòi, điều kiện khí tượng, thủy văn: 0T 53
0T 3.3. Tính toán thiết kế cửa van cung chìm cho công trình cống Tân Thuận. 0T 55
0T 3.3.1. Sơ đồ kết cấu cửa van cung dạng giàn. 0T . 55
0T 3.3.2. Bố trí cửa van cung trên công trình. 0T 55
0T 3.3.3. Các thông số tính toán. 0T 57
0T 3.3.4. Mô tả tóm tắt cửa van. 0T . 57
0T 3.3.5. Xác định các thông số và kết cấu cửa van cung. 0T . 59
0T 3.3.6. Tính toán xác định và kiểm tra các chi tiết cửa van cung chìm. 0T . 65
0T KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 0T 79
0T TÀI LIỆU THAM KHẢO 0T 81
0T PHỤ LỤC BẢN VẼ 0T . 82



DANH MỤC BẢNG BIỂU

0T Bảng 1-1. 0T 0T Danh mục các cống lớn trên tuyến đê bao dự kiến đầu tư xây dựng 0T 5
0T Bảng 1-2. 0T 0T Cửa van kéo đứng một số công trình trên thế giới 0T 9
0T Bảng 3-1. 0T 0T Bảng nội lực giàn cửa van kéo đứng. 0T 69



DANH MỤC HÌNH VẼ

0T Hình 1-1. 0T 0T Cống đập Thảo Long-Huế 0T 6
0T Hình 1-2. 0T 0T Cống bình triệu – thành phố Hồ Chí Minh 0T . 6
0T Hình 1-3. 0T 0T Cống Tân Đệ-Thái Bình 0T . 7
0T Hình 1-4. 0T 0T Cống Đồng Quan-Hà Nội 0T . 7
0T Hình 1-5. 0T 0T Cống Liên Mạc có 3 khoang B= 10 m 0T 7
0T Hình 1-6. 0T 0T Cống Đa Độ-Hải Phòng 0T 8
0T Hình 1-7. 0T 0T Cống Đò Điểm ngăn mặn 0T . 8
0T Hình 1-8. 0T 0T Cửa van trụ quay đập đáy 0T . 8
0T Hình 1-9. 0T 0T Đập ba ra Đô Lương 0T . 8
0T Hình 1-10. 0T 0T (Spijkenisse, Netherlands, 1996) 0T 10
0T Hình 1-11. 0T 0T Cửa van 80m tại Công trình ngăn triều Ravenswaay 0T . 11
0T Hình 1-12. 0T 0T Công trình ngăn triều Krimpen và Bố trí cửa van 80m 0T . 11
0T Hình 1-13. 0T 0T (Hellevoetsluis, The Netherlands, 1970) 0T 12
0T Hình 1-14. 0T 0T Ems river, Germany 0T 13
0T Hình 1-15. 0T 0T Cống trình sông Thame 0T 13
0T Hình 1-16. 0T 0T London, United Kingdom 0T . 13
0T Hình 1-17. 0T 0T Hoek van Holland, Netherlands, 1997 0T . 14
0T Hình 1-18. 0T 0T Cửa van hình quạt có khoang nổi công trình ngăn triều St. Peterburg. 0T . 14
0T Hình 1-19. 0T 0T Mô hình cửa van hình quạt xây dựng tại công trình Harvey 0T 15
0T Hình 1-20. 0T 0T Phối cảnh cửa van kéo đứng một khoang. 0T 20
0T Hình 1-21. 0T 0T Phối cảnh cửa van cung chìm một khoang. 0T 21
0T Hình 2-1. 0T 0T Cửa van cung chìm 0T . 23
0T Hình 2-2. 0T 0T Các dạng kết cấu càng van 0T . 24
0T Hình 2-3. 0T 0T Kết cấu cối bản lề cửa van cung chìm 0T 26
0T Hình 2-4. 0T 0T Mô hình cửa van cung chìm hai khoang 0T 27
0T Hình 2-5. 0T 0T Mô hình cửa van cung chìm một khoang 0T . 27
0T Hình 2-6. 0T 0T Cắt ngang kết cấu cống bố trí cửa van cung chìm 0T 27

0T Hình 2-7. 0T 0T Cách tìm chiều rộng cống tối ưu 0T 30
0T Hình 2-8. 0T 0T Biểu đồ áp lực thuỷ tĩnh 0T . 32
0T Hình 2-9. 0T 0T Sơ đồ xác định vị trí dầm chính ngang theo áp lực nước 0T . 39
0T Hình 2-10. 0T 0T Nhịp tính toán của dầm chính. 0T 40
0T Hình 2-11. 0T 0T Sơ đồ tính toán kiểm tra giàn 0T . 43
0T Hình 2-12. 0T 0T Bố trí vị trí cối quay 0T . 44
0T Hình 2-13. 0T 0T Vị trí điểm gắn silanh 0T . 46
0T Hình 2-14. 0T 0T Di chuyển cửa van bằng xà lan tới vị trí lắp đặt 0T . 49
0T Hình 2-15. 0T 0T Lắp cửa vào vị trí thiết kế. 0T 50
0T Hình 2-16. 0T 0T Lắp đặt bằng giá long môn. 0T 50
0T Hình 3-1. 0T 0T Vùng tuyến dự kiến xây dựng công trình (Google Earth) 0T 52
0T Hình 3-2. 0T 0T Bản đồ kênh rạch vùng dự án (Google earth) 0T 54
0T Hình 3-3. 0T 0T Mô tả kết cấu cửa van cung chìm dạng giàn 0T 55
0T Hình 3-4. 0T 0T Cắt ngang cống bố trí cửa van cung chìm 0T 56
0T Hình 3-5. 0T 0T Mặt bằng cống bố trí cửa van cung chìm 0T . 56
0T Hình 3-6. 0T 0T Mô hình 3D cửa bố trí cửa van cung chìm 0T . 57
0T Hình 3-7. 0T 0T Áp lực nước tác dụng lên cửa van 0T 60
0T Hình 3-8. 0T 0T Mô hình tính toán cửa van. 0T . 60
0T Hình 3-9. 0T 0T Sơ đồ xác định lực tác dụng lên cửa van cung. 0T 63
0T Hình 3-10. 0T 0T Áp lực nước thượng lưu và hạ lưu lên cửa van 0T 63
0T Hình 3-11. 0T 0T Vị trí dầm chính 0T 64
0T Hình 3-12. 0T 0T Bố trí dầm ngang 0T 65
0T Hình 3-13. 0T 0T Nội lực M11 và M22 trên bản mặt cửa van. 0T 65
0T Hình 3-14. 0T 0T Sơ đồ tính toán kiểm tra của giàn 0T . 68
0T Hình 3-15. 0T 0T Sơ đồ tính toán kiểm tra của giàn cửa cung 0T . 75
0T Hình 3-16. 0T 0T Sơ đồ tính toán kiểm tra của giàn đứng. 0T . 78
1

MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Tình hình ngập úng ở khu vực thành phố Hồ Chí Minhđã vàđang được phản
ánh nhiều trên các phương tiện thông tin báo chí, nómang tính thời sự rất nóng
bỏng. Đỉnh triều cường tại nơi đây ngày càng lập mức kỷ lục, tần suất xuất hiện
ngày càng nhiều. Sự ngập úng do triều cường đã gây ra hậu quả nghiêm trọng đến
đời sống khu vực dân cư sống ởđây đặc biệt là vùng địa hình thấp và đồng thờiảnh
hưởng lớn đến phát triển kinh tế xã hội của khu vực Thành Phố.
Trước tình hình ngập úng diễn ra ởkhu vực thánh phố Hồ Chí Minh, vừa qua
Thủ tướng Chính phủ đã có Quyếtđinh số: 1547/QĐ-TTg ngày 28/10/2008 về việc
phê duyệt Quy hoạch thủy lợi chống ngập úng khu vực thành phố Hồ Chí Minh.
Việc ngập úng khu vực thành phốHồ Chí Minh đã ảnh hưởng lớn đến phát triển
toàn diện của khu vực kinh tế bậc nhất nước ta. Muốn giải quyết chồng ngập cho
thành phốHồ Chí Minh thì phải xây dựng tuyếnđê bao và làm các công trình ngăn
cáccửa sông. Việc xây dựng phần thủy công cáccông trình này tuy khó khăn nhưng
chúng ta đã có kinh nghiệm. Giờ chỉ còn phụ thuộc vào loại cửa vanứng dụng cho
công trình ngăn sông. Bởi cửa van là bộ phận quyết định kết cấu công trình và quyết
định khả năng đảm nhận nhiệm vụ ngăn triều. Tình hình nghiên cứu cửa van cho
loại công trình này ở nước ta chưa tiến hành nghiên cứu, chỉ mới cập nhật tổng quan
của nước ngoài. Vì vậy để phục vụ dự án chống ngập cho khu vực thành phốHồ Chí
Minh thì vấn đề hàng đầu là phải nghiên cứu cửa van cho công trình chống ngập.
Các cửa van hiện nay như Cưa van Phẳng; cửa van Cung . có nhược điểm khi
mở phải kéo lên cao, chịu tải trọng gió lớn, ảnh hưởng giao thông thủy nên phải
có cải tiến hoặctìm một loại cửa van khắc phục được những nhược điểm các loại
cửa van trên.
Xuất phát từ những đòi hỏi về cửa van phục vụ chống ngập cho thành phố Hồ
Chí Minh trên, có thể cho rằng cần phải có cải tiến các loại cửa van hiện có hoặc
nghiên cứu một loại cửa van mới để đáp ứng được các yêu cầu bức bách trên. Đó là 2

tính cấp thiết của đề tài. Trong phạm vi đề tài này học viên xin trình bày nghiên cứu
về cửa van cung chìm phục vụ chống ngập úng khu vực thành phố Hồ Chí Minh.
2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỂ TÀI
Nghiên cứu cửa van cung chìm phù hợp vớiđiều kiện xây dựng các công trình
ngăn sông phục vụ chống ngập úng khu vực thành phố Hồ Chí Minh.
3. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
Tìm loại cửa van đáp ứng được yêu cầu của công trình phục vụ chống ngập úng
khu vực thành phố Hồ Chí Minh
4. CÁCH TIẾP CẬP VÀ PHƯƠNG THỨC NGHIÊN CỨU
- Cách tiếp cận:
Tiếp cận bằng cách trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua các tổ chức, cá nhân, các
nhàkhoa học hay các phương tiện thông tin đại chúng; qua các kết quả nghiên cứu
công trình ngăn sông trên thế giới cũng như trong nước đã có, kết hợp tìm hiểu, thu
thập và phân tích đánh giá các tài liệu có liên quan, đo đạc khảo sát thực tế hiện
trạng những vị trí đề xuất xây dựng công trình, từ đó đề ra phương án cụ thể phù
hợp với tình hình điều kiện cụ thể của nước ta.
- Phương pháp nghiên cứu:
+ Nghiên cứu lý thuyết;
+ Phân tích đánh giá;
+ Sử dụng các phần mềm về phân tích kết cấu.