Nội dung

Ảnh h−ëng ¡n mßn kim lo¹i ®Õn kh¶ n¨ng chÞu lùc cöa van thÐp c«ng tr×nh thuû lîi NQ NGHỆ AN PGS.TS. §ç V¨n Høa KS. Vũ Hoàng Hưng vn Tãm t¾t nc ol d. Cửa van thép công trình thủy lợi làm việc trong môi trường nước. ¨n mßn cöa van thÐp lμ mét hiÖn t−îng phæ biÕn ë c¸c cöa van Viªt Nam, ảnh h−ëng rÊt nghiªm träng ®Õn kh¶ n¨ng chÞu lùc cña kÕt cÊu cöa van. Qua kh¶o s¸t một số c«ng tr×nh ë vïng ®ång b»ng s«ng Hång vμ ven biÓn miÒn Trung, c¸c t¸c gi¶ nªu lªn c¸c d¹ng ¨n mßn chñ yÕu ë cöa van vμ nguyªn nh©n chÝnh g©y nªn ¨n mßn. Tõ c¸c sè liÖu ®o ®¹c thùc tÕ, t¸c gi¶ ®· tiÕn hμnh tÝnh to¸n kh¶ n¨ng chÞu lùc cßn l¹i cña cöa van NQ sau 6 năm khai th¸c sö dông. KÕt qu¶ tÝnh to¸n cho phÐp x¸c ®Þnh tuæi thä cöa van, ®−a ra dù b¸o tuæi thä cña c¸c cöa van . .v i- Sù ¨n mßn kim lo¹i cña cöa van w w HÖ thèng c«ng tr×nh thuû lîi võa lμm viÖc trong ®iÒu kiÖn t¶i träng nÆng l¹i võa chÞu t¸c ®éng x©m thùc cña m«i tr−êng n−íc, ®Æc biÖt lμ trong m«i tr−êng n−íc lî, n−íc biÓn. Nªó cöa van thÐp cña c«ng tr×nh thuû lîi kh«ng cã biÖn ph¸p b¶o vÖ tèt th× sÏ bÞ ph¸ ho¹i do ¨n mßn rÊt nhanh. Däc theo 3260 km bê biÓn cã rÊt nhiÒu c«ng tr×nh thuû lîi ®· vμ ®ang x©y dùng víi nh÷ng nhiÖm vô hÕt søc quan träng, ®ã lμ: ng¨n mÆn, gi÷ ngät, tiªu óng, tho¸t lò gãp phÇn ph¸t triÓn kinh tÕ vïng ven biÓn. w Qua kh¶o s¸t 26 c«ng tr×nh ë vïng ®ång b»ng s«ng Hång chóng t«i thÊy c¸c cöa van c«ng tr×nh thuû lîi ph¶i lμm viÖc trong ®iÒu kiÖn chÞu t¸c dông x©m thùc m¹nh cña m«i tr−êng n−íc mÆn, « nhiÔm, chÞu sù thay ®æi cña mùc n−íc, lμm cho hÖ thèng cöa van xuèng cÊp nhanh chãng theo thêi gian do bÞ ¨n mßn hÕt søc nghiªm träng. Cã hai d¹ng ¨n mßn chÝnh lμ ¡n mßn ®iÖn ho¸ vμ ¨n mßn vi sinh. D¹ng ¨n mßn vi sinh th−êng x¶y ra ë c¸c cöa van vïng biÓn do c¸c con hÇu, hμ vμ c¸c vi sinh vËt kh¸c kh¸c b¸m vμo bÒ mÆt van. Trong qu¸ tr×nh sinh sèng c¸c sinh vËt biÓn cã kh¶ n¨ng t¹o ra m«i tr−êng axÝt hoÆc c¸c chÊt cã thÓ ph¶n øng trùc tiÕp víi s¾t g©y ra ¨n mßn (h×nh 1a). Møc ®é, h×nh thøc ¨n mßn trªn mét cöa van còng kh¸c nhau theo vÞ trÝ. ¡n mßn ph¸t triÓn theo h−íng gÇn nh− th¼ng gãc víi bÒ mÆt, lμm gi¶m ®¸ng kÓ chiÒu dÇy ph©n tè cña kÕt cÊu, t¹o thμnh c¸c lç. D¹ng ¨n mßn nμy rÊt nguy hiÓm v× nã (h×nh 1b). 1 (a) (b) vn H×nh 1: C¸c d¹ng ¨n mßn kim lo¹i: (a) ¡n mßn vi sinh; (b) ¡n mßn lç ii. TÝnh to¸n kh¶ n¨ng chÞu lùc cöa van d. ViÖc tÝnh to¸n ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng chÞu lùc cßn l¹i do cöa van bÞ ¨n mßn sau mét sè n¨m vËn hμnh lμ c¬ së cho c¸c nhμ qu¶n lÝ biÕt ®−îc diÔn biÕn t×nh h×nh lμm viÖc cña cöa van theo thêi gian ®Ó cã gi¶i ph¸p b¶o vÖ, duy tu, n©ng cÊp hoÆc thay thÕ nh»m b¶o ®¶m c«ng tr×nh lμm viÖc ®−îc b×nh th−êng. ol ViÖc tÝnh to¸n khả năng chịu lực cửa van ®−îc thùc hiÖn cho lo¹i cöa van th−êng gÆp hiÖn nay ë n−íc ta ®ã lμ cöa van cung. C¸c t¶i träng t¸c dông lªn cöa van ®−a vμo tÝnh to¸n bao gåm: nc . Träng l−îng b¶n th©n . ¸p lùc thuû tÜnh 2.1. Mô hình tÝnh to¸n cöa van cung NQ NghÖ An .v Cöa van cung cèng NQ lμ c«ng tr×nh ®Çu mèi ng¨n mÆn quan träng n»m c¸ch biÓn 4 km ®−îc ®−a vμo sö dông ®· 6 n¨m. Cöa van lu«n tiÕp xóc trùc tiÕp víi n−íc mÆn. w C¸c th«ng sè chÝnh cña cöa van cung NQ nh− sau: KÝch th−íc cöa van B x H =6,0m x7,0m. - Cao tr×nh mùc n−íc thiÕt kÕ ë b¶ng 1. - Cao tr×nh gèi b¶n lÒ b»ng cao tr×nh ®Ønh cöa van. - B¸n kÝnh bÒ mÆt R=10,0m. w w - B¶ng 1: Cao tr×nh mùc n−íc thiÕt kÕ cèng NQ Mùc n−íc thiÕt kÕ PhÝa s«ng ∇ max +1,40 Chó thÝch: PhÝa ®ång ∇ min -!,30 max ∇ ∇min ∇tx +0,8 +0,5 0,6 ∇tx - cao tr×nh mùc n−íc th−êng xuyªn. 2 - KÕt cÊu cöa van kiÓu hai dÇm chÝnh ch÷ I ghÐp. C¸c dÇm phô ngang ®−îc lμm b»ng thÐp ®Þnh h×nh [No20. C¸c dÇm phô däc ®−îc lμm b»ng thÐp b¶n. Cμng van b»ng thÐp ®Þnh h×nh [No30. - Kết qu¶ kh¶o s¸t, ®o ®¹c chiÒu s©u ¨n mßn cña cöa van NQ sau 6 n¨m khai th¸c cho ë b¶ng 2. Bảng 2. Kết quả đo chiều sâu ăn mòn cửa van NQ Sè thø tù « b¶n mÆt, « dÇm chÝnh vμ dÇm phô ®øng theo ph−¬ng ngang tÝnh tõ bªn tr¸i 1 2 ←DB 2 1.06 ←P§ 1.0 ←P§ 1.03 2 1.80 1.7 5 1.91 1.8 5 1.72 1.7 2 1.68 1.55 1.01 8 1 w Phô ®øng DÇm chÝnh ←P§ DB→ ←P§ 1.6 0 1.1 3 1.16 ol 1.0 8 w 7 5 nc 6 w dÇm ®øng vμ dÇm chÝnh theo ph−¬ng ®øng Sè thø tù « b¶n mÆt, 5 .v B¶n mËt 3 4 4 d. 1 3 vn VÞ trÝ CÊu kiÖn 1.03 1.2 1 1.0 9 1.0 4 ←1.0 7 ←1.1 7 2 3 ←1.8 7 ←1.0 6 1.77 → 4 ←1.6 7 ←1.1 8 1.80 → 1 2 1.1 0 1.10 1.1 0 1.1 0 3 3 4 DC5 1.2 0 1.25 1.4 0 1.38 1.35 1.5 0 1.2 0 1.2 5 1.4 0 1.5 0 6 7 DC6 - Chữ số thường là chiều sâu ăn mòn - Chữ số in đậm là chiều sâu ăn mòn ở bản bụng vn Ghi chú: -Ký hiệu DB - dầm biên, PĐ – dầm phụ đứng, DC – dầm chính - Chữ số có gạch chân là chiều sâu ăn mòn ở bản cánh d. - Chữ số có kèm mũi tên là chiều sâu ăn mòn dầm đứng phía mũi tên KÕt cÊu cöa van cung lμ mét kÕt cÊu kh«ng gian gåm dÇm chÝnh, dÇm ®øng, dÇm phô, b¶n mÆt vμ ol cμng van cïng lμm viÖc ®ång thêi, cöa van ®−îc m« h×nh ho¸ b»ng c¸c phÇn tö thanh (Frame), phÇn tö vá (shell), xem h×nh 2. nc Cöa van cung ®−îc tÝnh to¸n víi 2 tr−êng hîp: - Cöa van b¾t ®Çu khai th¸c, ch−a bÞ han rØ (tr−êng hîp 1) - Sau 6 n¨m lμm viÖc, cöa van ®· bÞ han rØ (tr−êng hîp 2) .v 2.2. KÕt qu¶ tÝnh to¸n chuyÓn vÞ Gi¸ trÞ chuyÓn vÞ lín nhÊt trong hai tr−êng hîp tÝnh to¸n nh− sau: w - Tr−êng hîp 1: 49,0 mm . - Tr−êng hîp 2: 51,0 mm. w Sau 3 n¨m khai th¸c cöa van bÞ han rØ, ®é cøng cña cöa van gi¶m, chuyÓn vÞ cña cöa van t¨ng 3,7%. w 2.3. KÕt qu¶ tÝnh to¸n øng suÊt (b¶ng3) Bé phËn øng suÊt lín nhÊt Tr−êng hîp tÝnh B¶n mÆt Hình 2 B¶ng 3 : øng suÊt trong c¸c bé phËn van cung NQ øng suÊt bÐ nhÊt σmax (daN/c m2) k=R/σ σmin k=R/σ Tr−êng hîp 1 + 520 3,01 - 600 2,61 Tr−êng hîp 2 + 650 2,41 (gi¶m 20,0%) - 850 1,84 (gi¶m 29,4%) (daN/cm2) 4 DÇm chÝnh Tr−êng hîp 1 + 760 2,06 - 110 14,23 Tr−êng hîp 2 + 990 1,58 (gi¶m 23,3%) - 150 10,43 (gi¶m 36,4%) DÇm phô ®øng Tr−êng hîp 1 + 300 5,22 - 125 12,52 Tr−êng hîp 2 + 360 4,35 (gi¶m 20,1%) -150 10,43 (gi¶m 20,0%) DÇm phô ngang Tr−êng hîp 1 240,83 6,51 22,7 39,43 M = 3,9kNm Q = 9,0kN 260,90 6,01 23,0 38,92 Tr−êng hîp 1: N = - 363,2 kN 493,40 3,17 Tr−êng hîp 2: N = - 363,2 kN 518,86 2,69 M = 3,6 kNm Q = 8,9 kN Ghi chó: 1. (+) øng suÊt kÐo; d. ol Cμng van vn Tr−êng hîp 2 2. (-) øng suÊt nÐn. 4. k lμ hÖ sè dù tr÷ vÒ c−êng ®é. w w w .v nc 3. C−êng ®é tÝnh to¸n R = 1565 daN/cm2 5 H×nh 3: Mét sè kÕt qu¶ tÝnh to¸n néi lùc trong cöa van cung NQ 3. KÕt luËn - KÕt qu¶ tÝnh to¸n cho thÊy: Do cÊu kiÖn cña kÕt cÊu van bÞ gi¶m yÕu kh«ng ®ång ®Òu do ¨n mßn, lμm cho kÕt cÊu van ph©n phèi l¹i néi lùc vμ biÕn d¹ng, cã cÊu kiÖn néi lùc t¨ng lªn, cã cÊu kiÖn cã néi lùc gi¶m ®i, song nãi chung sù thay ®æi néi lùc vμ biÕn d¹ng theo xu h−íng bÊt lîi cho sù lμm viÖc cña cöa van. - VÒ ®é vâng cèng NQ-NghÖ An hiÖn nay ®Òu ®· v−ît gi¸ trÞ giíi h¹n cho phÐp, cã thÓ ®©y lμ mét nguyªn nh©n g©y ra rß rØ n−íc ngμy cμng t¨ng. vn - Cöa van NQ, theo kÕt qu¶ tÝnh to¸n ë b¶ng 3, khi b¾t ®Çu khai th¸c cã hÖ sè dù tr÷ an toμn nhá nhÊt vÒ c−êng ®é cña c¸c ph©n tè kÕt cÊu van lμ k=2,06, sau 6 n¨m khai th¸c hÖ sè dù tr÷ an toμn vÒ c−êng ®é lμ k=1,58 (xem b¶ng 3), vËy mçi n¨m gi¶m 0,08%, sau 13 n¨m sö dông víi biÖn ph¸p duy tu, b¶o d−ìng nh− hiÖn nay, th× hÖ sè an toμn vÒ c−êng ®é b»ng k=1. ol d. Qua kh¶o s¸t vμ tÝnh to¸n kh¶ n¨ng chÞu lùc cßn l¹i cña cöa van ®¹i diÖn cho thÊy víi t×nh h×nh duy tu b¶o d−ìng nh− hiÖn nay, chiÒu s©u ¨n mßn trung b×nh cöa van thÐp trong m«i tr−êng vïng ven biÓn tõ 0,3 -:- 0,4mm/n¨m. Kh¶ n¨ng chÞu lùc gi¶m theo thêi gian sö dông. Cöa van vïng ven biÓn mçi n¨m kh¶ n¨ng chÞu lùc gi¶m 3% -:- 7%. V× vËy, dù b¸o tuæi thä an toμn cña cöa van vïng ven biÓn chØ trong vßng 10 -:- 15 n¨m. nc INFLUENCE OF METALL CORROSION TO FORCE RESISTANT CAPACITY OF STEEL GATE HYDRAULIC WORK NQ NGHE AN Ass.Prof.Dr. Do Van Hua .v ME. Vu Hoang Hung w w w Steel gates of s works are offen contiguous to water. Corrosion of gates usualy happens and sseriously affect to resistant capscity of the gates. After investigating somes hydraulic works in the Red river delta and central costal provinces, the authors give main types and causes of steel corrosion at the gates. The resistant of bow gate NQ Nghe an, which have been used for sex years , is calculated based on fiel measurment.The remaining life time of the gate is also estimated. 6