Những vấn đề về kỹ thuật và thiết kế cửa van nhịp lớn cho đồng bằng sông Cửu Long

quả khảo sát 
cũng cho thấy nồng độ NaCl và độ dẫn điện 
của môi trường thay đổi theo vùng và theo 
mùa. Mùa khô nồng độ muối tăng và độ pH 
 33 
giảm, mùa mưa có xu hướng ngược lại. Trong 
môi trường có nồng độ NaCl càng cao thì tốc 
độ ăn mòn của thép trong môi trường nước lợ 
càng tăng. 
Như vậy quá trình ăn mòn kim loại chịu 
ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố. Đó là độ dẫn 
điện, giá trị pH, hàm lượng oxy hòa tan trong 
nước.. Khi độ dẫn điện càng cao, độ pH càng 
nhỏ hoặc hàm lượng oxy trong nước càng cao thì 
quá trình xảy ra ăn mòn càng nhanh. Ngoài ra 
quá trình này còn phụ thuộc vào vi sinh vật trong 
nước hoặc một số hợp chất có vai trò ức chế quá 
trình ăn mòn và các điều kiện vật lý khác. 
Tốc độ ăn mòn: Các kết quả xác định các 
tính chất điện hóa của thép cho chúng ta thấy 
tốc độ ăn mòn và mật độ dòng ăn mòn phụ 
thuộc rất rõ vào nồng độ NaCl. Khi nồng độ 
NaCl tăng tốc độ ăn mòn tăng. Tốc độ ăn mòn 
ban đầu của thép không rỉ nằm trong khoảng 
0004 – 0,016mm/năm, còn thép cácbon thì 
nằm trong khoảng 0,273 – 1,756 mm/năm. 
Điện thế ăn mòn của thép ở phía thượng lưu 
cửa van khi đóng cửa có sự khác nhau trong 
đó điện thế ở phía biển âm hơn, điều này sẽ 
làm tăng tốc độ ăn mòn của bản mặt phía biển. 
1.3. Nhận xét 
Từ kết quả đo đạc khảo sát sự làm việc của 
cửa van thép trong công trình thủy lợi ở đồng 
bắng sông Cửu Long cho thấy hệ thống cửa 
van thép trong công trình thủy lợi phải làm 
việc trong điều kiện vừa chịu tải trọng nặng, 
vừa chịu tác dụng xâm thực mạnh của môi 
trường nước, đặc biệt ở vùng chua mặn ven 
biển, bị ăn mòn nghiêm trọng. Các cửa van 
nhanh chóng xuống cấp ảnh hưởng rất lớn đến 
tuổi thọ và hiệu quả khai thác công trình. Sự 
khác biệt cơ bản và những đặc thù riêng của 
đồng bằng sông Cửu Long đó là : 
- Cửa van làm việc trong môi trường chua 
mặn phạm vi ảnh hưởng sâu rộng. 
- Vật liệu chế tạo van và phương pháp bảo 
vệ chống ăn mòn đa dạng nhưng chưa có phân 
tích, tổng kết đánh giá để chọn được loại vật 
liệu chế tạo kết cấu và vật liệu lớp phủ phù 
hợp. 
- Hình thức công trình, kết cấu cửa van đa 
dạng, nhiều công trình sử dụng chế độ vận 
hành tự động. 
2. Nội dung tính toán và nguyên tắc thiết 
kế cửa van 
Các vấn đề phân tích tính toán thiết kế cửa 
van bao gồm: 
 Bố trí tổng thể Tính toán, thiết kế 
 Nguyên tắc thiết kế 
 Theo ứng suất cho phép 
Nguyên tắc thiết kế 
 Theo trạng thái giới hạn 
3. Tiêu chuẩn thiết kế của một số nước 
trên thế giới 
Đối với các tiêu chuẩn nước ngoài, nếu áp 
dụng nguyên vẹn sẽ gặp những điều bất ổn. 
Lý do là, tiêu chuẩn của nước nào soạn thảo ra 
là nhằm mục đích phục vụ cho quốc gia đó. 
Nó phải phù hợp với điều kiện khí hậu, điều 
kiện tự nhiên, điều kiện vật liệu cũng như 
trình độ công nghệ của nước đó. Vì thế các 
tiêu chuẩn nước ngoài dùng để tham khảo là 
rất cần thiết nhưng máy móc áp dụng nguyên 
vẹn là không hợp lý. Tuy vậy cần hiểu rõ 
nguyên tắc tính toán, điều kiện tính toán cũng 
như các chỉ tiêu tính toán cửa van. Những 
điều này được tóm lược trong bảng 2. 
4. Những nội dung cần xem xét 
4.1. Vật liệu 
Thực tế về khảo sát, đánh giá các cửa van 
thép đã xây dựng ở vùng đồng bằng sông Cửu 
Long cho thấy: Các cống mới xây dựng chưa 
NỘI DUNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 
 34 
được 10 năm, thậm chí có những cống mới chỉ 
sử dụng được 5 – 6 năm đã bị hư hỏng do ăn 
mòn và phải sửa chữa. Vì vậy để chống ăn 
mòn ngoài giải pháp lớp phủ, cần có giải pháp 
vật liệu như dùng loại thép lò Mactanh hoặc lò 
quay thổi ôxy rót sôi hoặc nửa tĩnh và tĩnh và 
có chứa hàm lượng lưu huỳnh, phốt pho thích 
hợp cũng như hàm các-bon hợp lý. Giải pháp 
kết cấu như tránh dùng hình thức tiết diện có 
bề mặt tiếp xúc với nước lớn, khe hẹp. Các 
loại thép sử dụng cần có độ dầy an toàn chống 
ăn mòn. 
Bảng 2: Tiêu chuẩn thiết kế cửa van của một số nước trên thế giới 
Sức chịu tải 
Nước 
ban 
hành 
Tiêu 
chuẩn 
Nguyên tắc 
tính toán 
Cực hạn Tính toán Tiêu 
chuẩn 
Trạng thái 
sử dụng kết 
cấu chính của 
cưả van trên 
mặt 
Những nội 
dung đề cập 
gần đây 
Chỉ tiêu 
tính toán 
Việt 
Nam 
TCVN 
8299:209
9 
Ứng suất 
cho phép 
600
1

l
f Không cho 
tăng bề dầy 
chống ăn 
mòn. 
Trung 
Quốc SL 74-95 
Ứng suất 
cho phép 
600
1

l
f Tăng bề 
dầy từ 1-
2mm chống 
ăn mòn. 
  05,1 
Nga 
СниП 
II-23-
81.M., 
1982 
Trạng thái 
giới hạn 
 Trạng thái mà 
kết cấu 
không còn đủ 
khả năng 
chịu lực. Hệ 
số tải trọng 
6.12,1 Q 
600
1

l
f 
Mỹ 
EM 
1110-2-
2105 
Trạng thái 
giới hạn 
cho kết cấu 
và ứng suất 
cho phép 
cho cấu 
kiện 
phụ,bộ 
phận cố 
định 
Trạng thái 
mà kết cấu 
không còn 
đủ khả 
năng chịu 
lực. Hệ số 
tải trọng 
6.12,1 Q 
 Không còn sử 
dụng bình 
thường do 
biến dạng quá 
lớn hoặc do 
hư hỏng cục 
bộ 
1000
1
600
1

l
f 
-Mỏi, 
-Dao động, 
-Ổn định vị 
trí, 
-Động đất. 
- Tải trọng 
va đập 
M
ncRR


 
  yf5,0 
Châu 
Âu 
DIN 
19704 
Trạng thái 
giới hạn* 
Trạng thái 
mà kết cấu 
không còn 
đủ khả 
năng chịu 
lực. Hệ số 
tải trọng 
6.11Q 
 Không còn sử 
dụng bình 
thường do 
biến dạng quá 
lớn hoặc do 
hư hỏng cục 
bộ 
1000
1
600
1

l
f 
-Mỏi, 
-Dao động, 
-Ổn định vị 
trí, 
-Động đất. 
-Tải trọng 
va đập 
 35 
4.2. Tải trọng 
Điều kiện làm việc của cửa van ở đồng 
bằng sông Cửu Long, ngoài ngăn mặn giữ 
ngọt, còn có nhu cầu cho tầu lớn đi vào trong 
sông nên thường có nhịp và chiều cao thông 
thủy lớn, lại chịu ảnh hưởng của nhật triều và 
bão gió lớn, đóng mở thường xuyên. Vì vậy 
cần đưa thêm các thành phần tải trọng như 
áp lực gió nhất là khi gió giật, xuất hiện nội 
lực do nhiệt độ và tải trọng va đập của vật nổi 
(tầu thuyền). 
Hàng năm ở đồng bằng sông Cửu long có 
khoảng 10 cơn bão lớn. Cửa van là loại kết 
cấu mảnh nên cần xét tới ảnh hưởng của gió 
giật gây ra dao động do xoáy và mất ổn định 
cân bằng vị trí. Với kết cấu đặc biệt mảnh có 
kết cấu mặt cắt chữ nhật, theo GS Davenport 
phải xét đến ảnh hưởng của gió giật khi: 
4
BC
H
B,H,C lần lượt là chiều rộng, chiều cao và 
chiều dầy kết cấu. 
Vì vậy tổ hợp tải trọng cần đưa vào yếu tố tải 
trọng và vị trí vận hành cửa van. Ví dụ với cửa 
van phẳng các trường hợp tính toán nên chọn: 
- Trường hợp cửa van được đóng hoàn 
toàn, chịu tác dụng của trọng lượng bản thân 
(D) áp lực thủy tĩnh (Hs), bùn cát (M) và có 
thể chịu lực nén còn lại từ máy đóng mở (Q) . 
1,2 D + 1,4 Hs + 1,6M +(1,2Q) (a) 
- Trường hợp cửa van được mở hoàn toàn 
(nâng lên đến vị trí neo giữ cao nhất, chịu tác 
động của gió (W) hoặc lực giữ van (Q3) hoặc 
lực do động đất E: 
1,2 D + 1,3 W (hoặc 1,0 Q3 hoặc 1,0E) (b) 
-Trường hợp cần xác định lực kéo cửa lớn 
nhất để chọn xi lanh thì cần xét tới trường 
hợp cửa bị kẹt. Lúc này các lực D,M và áp lực 
thủy động Hd ngược chiều với lực Q. 
1,0 D + 1,0 (M+Hd) + 1,2 Q (c) 
- Xét đến tác động hiệu ứng của nhiệt độ 
(T), tải trọng va đập (I) làm tăng ứng suất cấu 
kiện và còn làm tăng thêm phần mỏi: 
1,2 D + 1,4 Hs + 1,2 T +1,0 I (d) 
- Kiểm tra cho điều kiện liên quan đến 
nước chảy khi kéo cửa van với các tác động 
của áp lực thủy tĩnh, lực thủy động (do sóng, 
do dòng chảy) 
1,2 D + 1,2 Hs + 1,6 Hd (e) 
- Xét đến tác động của động đất. Mực nước 
để tính áp lực thủy tĩnh là mực nước cao trung 
bình. Đối với chế độ thủy triều khu vực 
TPHCM, đề nghị áp dụng mực nước cao (đỉnh 
triều) ứng với tần suất 50%. 
1,2 D + 1,2 Hs + 1,0 E (f) 
4.3 .Xác định nội lực, ứng suất 
Với cửa van nhịp lớn, trạng thái ứng suất 
và biến dang rất phức tạp. Để phản ảnh sự làm 
việc của cửa van sát với thực tế, cần thiết lập 
mô hình tính toán tổng thể ở dạng không gian 
và sử dụng các phần mềm phù hợp thay cho 
phương pháp tính toán từng cấu kiện ở dạng 
kết cấu phẳng thường dùng trước đây. 
4.4 . Kiểm tra mỏi 
Các cửa van hoạt động trong vùng triều 
chịu tải trọng động và bị rung động, số lần 
đóng mở rất lớn. Thường khi số chu kỳ tải 
trọng > 104 lần cần xét đến hiện tượng mỏi. 
Để tăng khả năng chịu mỏi cần tránh tạo ứng 
suất tập trung lớn, sử dụng vật liệu, hình thức 
liên kết và kỹ thuật chế tạo phù hợp. 
5. Kết luận và kiến nghị 
Do vùng Đồng bằng sông Cửu Long có 
môi trường khác với các vùng khác, cửa van 
thuộc dự án chống ngập khu vực thành phố 
HCM có kích thước lớn, ngoài nhiệm vụ 
ngăn mặn giữ ngọt còn phải đảm bảo điều 
kiện giao thông thủy. Vì vậy, từ việc chọn 
loại cửa van thích hợp, tính toán đày đủ các 
yếu tố đảm bảo an toàn cho quá trình vận 
hành và công nghệ chế tạo lắp đặt, cần được 
nghiên cứu chi tiết chọn lựa các thông số 
tính toán, loại vật liệu, hình thức liên kết, 
thiết bị đóng mở sát với điều kiện thực tế 
của mỗi công trình. 
H 
C 
B
 36 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1/ Báo cáo Điều tra khảo sát “Sự ăn mòn kim loại của cửa van trong hệ thống công trình 
thủy lợi” 2004. 
2/ TCVN 8299 : 2009 Công trình thủy lợi- Thiết kế cửa van, khe van bằng thép – Yêu cầu kỹ 
thuật. Hà Nội – 2009. 
3/ Cтaльные koнструкции . Hopмы проектирования СниП II-23-81.M., 1982 
4/ Engineering and Design vertical lift gates. CECW-ED Engineer Manual 1110 - 2 - 2701. 
30 November 1997. 
5/ Engineering and Design of hydraulic steel structures. CECW-ED Engineer Manual 1110 - 
2 - 2105. 31 March 1993. 
6/ Tiêu chuẩn thiết kế cửa van thép công trình thủy lợi thủy điện SL 74 – 95 (Trung quốc) 
7/ Engineering and Design of spillway tainter gates. CECW-ET Engineer Manual 1110 - 2 - 
2702. 1 January 2000. 
Summary: 
TECHNICAL PROBLEMS AND DESIGN FOR LARGE SPAN GATES 
IN THE MEKONG DELTA 
Assoc. Prof. Dr. Do van Hua 
After pointing out the working environment and the requirements for gates servicing in the 
Mekong Delta, the author propoes additional requirements for calculation, using materials, 
combination of the design load in TCVN 8299-2009: Hydraulics structures. Technical 
requirements for steel gate and groove design. Hanoi – 2009.