BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI TRẦN XUÂN HẢI NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN HÌNH THỨC KẾT CẤU HỆ DÀN CỬA VAN PHẲNG KÉO ĐỨNG NHỊP LỚN CHO CÔNG TRÌNH KIỂM SOÁT NƯỚC VÙNG TRIỀU LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI TRẦN XUÂN HẢI NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN HÌNH THỨC KẾT CẤU HỆ DÀN CỬA VAN PHẲNG KÉO ĐỨNG NHỊP LỚN CHO CÔNG TRÌNH KIỂM SOÁT NƯỚC VÙNG TRIỀU Ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy Mã số: 9580202 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC1.TS Vũ Hoàng Hưng 2. TS Hà Văn Khối HÀ NỘI, NĂM 2023 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận án Trần Xuân Hải i LỜI CÁM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Thủy lợi, Viện Khoa học và Đổi mới Công nghệ, Công ty TNHH MTV Nước và Môi trường Bình Minh đã tạo điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu để hoàn thành luận án này. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy hướng dẫn PGS. Vũ Hoàng Hưng, cố GS. Hà Văn Khối và PGS.TS Trần Mạnh Tuân, những người đã theo dõi và giúp đỡ tận tình trong suốt thời gian làm luận án tiến sĩ. Xin bày tỏ lòng biết ơn đến PGS.TS Vũ Văn Nghị (Trường Đại học KHTN – Đại học Quốc Gia TP. HCM) về sự giúp đỡ chuyên môn và động viên tinh thần trong quá trình tác giả thực hiện, và các giáo sư, tiến sĩ của Khoa công trình trường Đại học Thủy lợi đã đóng góp rất nhiều ý kiến quý báu cũng như giúp đỡ tác giả tìm kiếm tài liệu phục vụ nghiên cứu luận án. Cám ơn Trung tâm Quản lý và Khai thác Công trình Thủy lợi Cà Mau, Trung tâm Quản lý và Khai thác Công trình Thủy lợi Bạc Liêu, Trung tâm Quản lý và Khai thác Công trình Thủy lợi Kiên Giang, Công ty TNHH MTV Khai thác Thuỷ lợi Miền Nam, Viện Quy hoạch Thủy lợi Miền Nam, Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam, Viện Thủy công… đã chia sẻ công việc và tài liệu cơ bản để tác giả có đủ điều kiện thực hiện luận án. Xin cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp đã động viên tác giả rất nhiều trong những năm qua để tôi có thể vượt qua những giai đoạn khó khăn. ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH. vii DANH MỤC BẢNG BIỂU. xi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT. xiii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU.xiv ĐỊNH NGHĨA CÁC CỤM TỪ DÙNG TRONG LUẬN ÁN.xvi MỞ ĐẦU. Lý do chọn đề tài. Mục tiêu nghiên cứu. Đối tượng, phạm vi và nội dung nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu. Cách tiếp cận. Phương pháp nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án. Ý nghĩa khoa học. Ý nghĩa thực tiễn. Cấu trúc luận án.7 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CỬA VAN NHỊP LỚN VÀ NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU ĐẶT RA VỚI LUẬN ÁN.1 Tổng quan về cửa van nhịp lớn.1 Khái niệm cửa van nhịp lớn.2 Các hình thức cửa van nhịp lớn.3 Cửa van phẳng kéo đứng nhịp lớn.2 Tổng quan về các nghiên cứu có liên quan đến tính toán thiết kế kết cấu cửa van nhịp lớn.1 Tối ưu hóa kết cấu cửa van.2 Dao động kết cấu cửa van.3 Phá hoại mỏi kết cấu thép cửa van.3 Những vấn đề đặt ra và hướng nghiên cứu.4 Kết luận chương 1.36 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN KẾT CẤU CỬA VAN BẰNG MÔ PHỎNG SỐ .2 Tối ưu hóa kết cấu .1 Khái quát về tối ưu hóa kết cấu .2 Công thức cơ bản của bài toán tối ưu hóa kết cấu .3 Vấn đề tính toán tối ưu dàn thép cửa van phẳng kéo đứng nhịp lớn .3 Động lực học kết cấu .1 Khái quát về động lực học kết cấu .2 Phương pháp tích phân trực tiếp giải bài toán động lực học kết cấu .3 Vấn đề tính toán động lực học kết cấu cửa van phẳng kéo đứng nhịp lớn .4 Tương tác khối nước – kết cấu.1 Khái quát về tương tác khối nước – kết cấu .2 Vấn đề tính toán tương tác động lực học khối nước – kết cấu cửa van phẳng kéo đứng nhịp lớn .5 Phá hoại mỏi kết cấu .1 Khái quát về phá hoại mỏi kết cấu .2 Tập trung ứng suất .3 Lan truyền vết nứt .4 Vấn đề tính toán phá hoại mỏi của kết cấu cửa van phẳng kéo đứng nhịp lớn .6 Công cụ sử dụng trong nghiên cứu .1 Giới thiệu phần mềm ANSYS .2 Phần tử sử dụng trong mô hình .3 Kỹ thuật tính toán tối ưu .4 Kỹ thuật tính toán động lực học kết cấu .5 Kỹ thuật tính toán tương tác khối nước - kết cấu.6 Kỹ thuật tính toán phá hoại mỏi kết cấu thép .7 Kết luận Chương 2 .73 CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU THAY ĐỔI HÌNH THỨC VÀ TÍNH TOÁN TỐI ƯU KẾT CẤU DÀN CỬA VAN PHẲNG KÉO ĐỨNG NHỊP LỚN.2 Nghiên cứu thay đổi hình thức kết cấu dàn cửa van phẳng kéo đứng nhịp lớn .1 Đề xuất thay đổi hình thức kết cấu dàn.2 Xây dựng chương trình tính toán kết cấu cửa van.3 Kết quả tính toán kết cấu cửa van .4 Tổng hợp kết quả tính toán và nhận xét.3 Nghiên cứu lựa chọn kích thước dàn hợp lý .1 Ảnh hưởng của chiều cao dàn chính đến nội lực và chuyển vị dàn .2 Ảnh hưởng của khoảng cách hai thanh cánh hạ dàn chính đến nội lực và chuyển vị dàn .3 Ảnh hưởng của độ cong thanh cánh thượng dàn chính đến nội lực và chuyển vị dàn .4 Lựa chọn góc nghiêng hai dàn chính .4 Nghiên cứu lựa chọn kích thước mặt cắt ngang thanh dàn .1 Phương án tính toán tối ưu .2 Kết quả tính toán tối ưu kích thước mặt cắt đối với các phương án .3 Kiểm tra độ bền và độ cứng cửa van với kích thước đề xuất .5 Kết luận Chương 3 . 117 CHƯƠNG 4 ÁP DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN CHO CÔNG TRÌNH THỰC TẾ .1 Giới thiệu công trình .2 Thông số cơ bản dùng trong thiết kế .3 Lựa chọn kết cấu cửa van .4 Xây dựng mô hình tính toán.5 Tính toán độ bền và độ cứng kết cấu thép cửa van .1 Cửa van chịu tác dụng của tổ hợp tải trọng cơ bản .2 Cửa van chịu tác dụng của tổ hợp tải trọng đặc biệt có động đất.3 So sánh kết quả tính toán tĩnh và động theo mô hình FSI .6 Kiểm tra khả năng phá hoại mỏi của kết cấu thép cửa van .1 Khả năng phá hoại mỏi kết cấu thép cửa van .2 Vị trí kiểm tra phá hoại mỏi .3 Kết quả tính toán kiểm tra phá hoại mỏi.7 Kết luận Chương 4. 136 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. Những kết quả đạt được. Những đóng góp mới của luận án. Những tồn tại và hướng phát triển. 141 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ. 142 TÀI LIỆU THAM KHẢO. PL1 vi DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Các hình thức cửa van nhịp lớn.2 Công trình có cửa van kéo đứng nhịp lớn nhất trên thế giới (Nguồn: Internet) .3 Một vài công trình có cửa van phẳng kéo đứng tại Việt Nam.4 Kết cấu cửa van phẳng kéo đứng nhịp lớn.5 Sơ đồ áp lực nước tĩnh lên cửa van phẳng.6 Tối ưu hình học dàn phẳng với điều kiện ràng buộc chuyển vị.7 Tối ưu hóa hình học và cấu trúc dàn thép không gian.8 Tối ưu hóa hình học và cấu trúc cầu dàn thép.9 Cửa van phẳng kéo đứng Krimpen – Hà Lan.10 Dạng dao động của cửa van 95 m thực hiện trên mô hình PTHH.11 Nghiên cứu tương tác động lực học 3D kết cấu cửa van phẳng nhịp lớn.12 Hình thức mối nối chân dàn chính.13 Phá hoại tại mối nối chân dàn loại (a).14 Mô hình PTHH mối nối hàn ống thép với hộp thép.15 Mô hình PTHH nút dàn ống thép có bản mã và kết quả tính toán hệ số tập trung ứng suất khi không có và có bản mã.16 Các loại mô hình phần tử hữu hạn nút dàn.1 Tối ưu hình dạng và kích thước dàn.2 Ví dụ về kết cấu chịu tải trọng động.3 Phương pháp giải phương trình chuyển động của hệ kết cấu.4 Các dạng phá hoại mỏi.5 Tập trung ứng suất.6 Hệ số tập trung ứng suất cho lỗ khoét hình tròn.7 Các giai đoạn lan truyển vết nứt mỏi.8 Tuổi nứt ban đầu tương đối là hàm số của phân bố ứng suất tại khởi tạo vết nứt .9 Phần tử dầm 3-D BEAM188.10 Phần tử mặt 3-D SHELL63.11 Phần tử khối 3-D FLUID30.12 Sơ đồ khối quá trình tính toán tối ưu trong phần mềm ANSYS.13 Sơ đồ khối quá trình tính toán tối ưu theo phương pháp MOGA.14 Sơ đồ tính toán dàn vòm phẳng.15 Mã phần tử các thanh dàn.16 Sơ đồ tính toán kết cấu dàn đứng.17 Chuyển vị và gia tốc theo thời gian tại vị trí đỉnh dàn đứng (điểm D).18 Quá trình phân tích FSI.19 Mô hình phần tử hữu hạn tương tác khối nước – kết cấu 2D.20 Chuyển vị và gia tốc theo thời gian tại vị trí đỉnh dàn đứng (điểm D) khi xét đến tương tác khối nước trước và sau cửa van.21 Chuyển vị của kết cấu tại thời điểm 10 s và 20 s.22 Sơ đồ khối phân tích mỏi theo tuổi ứng suất bằng phần mềm ANSYS.23 Sơ đồ nút liên kết thanh dàn.24 Đường cong phá hoại mỏi S – N của vật liệu thép S355.25 Trạng thái chuyển vị và ứng suất tại vị trí liên kết.26 Kết quả tính toán mỏi tại vị trí nút 50.1 Cửa van dạng dàn một vòm với mặt phẳng dàn chính đặt song song.2 Kết cấu dàn chính có thanh cánh thượng và hạ lưu cong một chiều.3 Cửa van dạng một vòm với mặt phẳng dàn chính đặt nghiêng góc.4 Hình thức dàn chính cửa van phẳng kéo đứng được đề xuất thay đổi.5 Nguyên tắc chịu lực của mặt phẳng dàn làm việc hai chiều.6 Chương trình tính toán tích hợp trong phần mềm ANSYS.7 Cấu trúc của Chương trình LIFTGATE.8 Điều kiện biên của mô hình.9 Cấu trúc của Chương trình LGATE_OP.10 Cửa sổ nhập dữ liệu đầu vào là các tham số thiết kế.11 Mô hình phần tử hữu hạn kết cấu cửa van phẳng kéo đứng nhịp lớn.12 Trọng lượng cửa van theo mô hình truyền thống.13 Phổ chuyển vị tổng.14 Phổ chuyển vị theo phương Z (phương dòng chảy).15 Lực dọc trong thanh cánh hạ dàn chính.16 Sơ đồ tính toán nội lực khung dàn chính.
Luận Án Tiến Sĩ: Nghiên Cứu Cải Tiến Kết Cấu Hệ Dàn Cửa Van Phẳng Kéo Đứng Nhịp Lớn
Luận án tiến sĩ phân tích nghiên cứu cải tiến hình thức kết cấu hệ dàn cửa van phẳng kéo đứng nhịp lớn cho công trình kiểm, xây dựng cơ sở lý luận, kiểm chứng thực nghiệm, đóng
Trường đại học
Trường Đại Học Thủy LợiChuyên ngành
Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình ThủyNgười đăng
Ẩn danhThể loại
Luận Án Tiến SĩPhí lưu trữ
55 PointMục lục chi tiết
THÔNG TIN CHI TIẾT
Tác giả: Trần Xuân Hải
Người hướng dẫn: TS. Vũ Hoàng Hưng
Trường học: Trường Đại Học Thủy Lợi
Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Thủy
Đề tài: Cải Tiến Kết Cấu Hệ Dàn Cửa Van Phẳng Kéo Đứng Cho Công Trình Kiểm Soát Nước
Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
Năm xuất bản: 2023
Địa điểm: Hà Nội
Tài liệu có tiêu đề Cải Tiến Kết Cấu Hệ Dàn Cửa Van Phẳng Kéo Đứng Cho Công Trình Kiểm Soát Nước tập trung vào việc nâng cao hiệu quả và độ bền của hệ thống cửa van trong các công trình thủy lợi. Bài viết trình bày các phương pháp cải tiến kết cấu, giúp tăng cường khả năng kiểm soát nước và giảm thiểu rủi ro trong quá trình vận hành. Độc giả sẽ tìm thấy những lợi ích thiết thực từ việc áp dụng các giải pháp này, bao gồm việc tối ưu hóa chi phí bảo trì và nâng cao độ an toàn cho công trình.
Để mở rộng kiến thức về lĩnh vực này, bạn có thể tham khảo thêm tài liệu Nghiên cứu sử dụng đá mạt cho bê tông cho công trình thủy, nơi cung cấp thông tin về vật liệu xây dựng phù hợp cho các công trình thủy. Ngoài ra, tài liệu Giải pháp xây dựng đập dâng điều tiết sông Hồng sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về các giải pháp công trình trong việc điều tiết dòng chảy. Cuối cùng, tài liệu Đánh giá ổn định đập Định Bình sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về an toàn công trình khi gặp lũ cực hạn. Những tài liệu này sẽ là cơ hội tuyệt vời để bạn khám phá thêm về các khía cạnh khác nhau trong lĩnh vực xây dựng công trình thủy.
Trích đoạn nội dung tài liệu
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ