Xây dựng cống lộ thiên ven sông z để làm nhiệm vụ tưới nước cho 35 000ha ruộng

Xây dựng Cống Lộ thiên ven s«ng Z ®Ó lµm nhiÖm vô t­íi n­íc cho 35.000ha ruéng, tiªu n­íc cho khu vùc trªn vµ ng¨n lò tõ s«ng vµo. Cèng ®­îc x©y dùng trªn tuyÕn ®­êng giao th«ng cã xe 810 tÊn ®i qua. 2 C¸c l­u l­îng vµ mùc n­íc thiÕt kÕ:ÑeàQtiªumax (m3s)Z®ångmin (m)Zs«ngTK (m)Z®ångmax (m)Zs«ngmin (m)Zs«ngmax (m)Z®ångmin(m)86C865,45,226,656,306,352,353 Tµi liÖu vÒ kªnh tiªu: Z®¸y kªnh = +1,0 m. §é dèc m¸i: m = 1,5. §é nh¸m: n = 0,025. §é ®èc ®¸y: i = 104.4 Tµi liÖu vÒ giã:TÇn suÊt P%235203050V (ms)2826221816145 ChiÒu dµi truyÒn sãng:Tr­êng hîpZs«ng b×nh th­êngZs«ng maxD (m)2003006 Tµi liÖu ®Þa chÊt: §Êt thÞt tõ cao ®é +2,50 ®Õn +1,0. §Êt c¸t pha tõ +1,0 ®Õn 15,0. §Êt sÐt tõ 15,0 ®Õn 35,0. ChØ tiªu c¬ lý cña ®Êt nÒn cèngLo¹i ®ÊtChØ tiªuThÞtC¸t phaSÐtk (Tm3)1,471,521,41tn (Tm3)1,701,751,69§é rçng n0,400,380,45tn (®é)190230120

Nguyn Triu Dng Chơng 1: Gii thiu chung I-Tài liệu: 1- NhiƯm vơ: Xây dựng Cống Lộ thiên ven s«ng Z để làm nhiệm vụ tới nớc cho 35.000ha ruộng, tiêu nớc cho khu vực ngăn lũ từ sông vào Cống đợc xây dựng tuyến đờng giao thông có xe 8-10 qua 2- Các lu lợng mực nớc thiết kế: Qtiêumax ZsôngTK Zđồngmax Zsôngmin Zsôngmax Zđồngmin (m3/s) (m) (m) (m) (m) (m) (m) 86 Đề Z®ångmin 5,4 5,22 6,65 6,30 6,35 2,35 86C 3- Tài liệu kênh tiêu: - Zđáy kênh = +1,0 m - Độ dốc mái: m = 1,5 - Độ nhám: n = 0,025 - Độ đốc đáy: i = 10-4 4- Tài liệu gió: Tần suất P% V (m/s) 28 26 22 20 18 30 16 5- Chiều dài truyền sóng: Trờng hợp D (m) Zsông bình thờng 200 6- Tài liệu địa chất: - Đất thịt từ cao độ +2,50 đến +1,0 - Đất cát pha từ +1,0 đến -15,0 Zsông max 300 50 14 Nguyễn Triều Dương - §Êt sÐt tõ -15,0 đến -35,0 Nguyn Triu Dng *Chỉ tiêu lý đất cống Loại đất Thịt Cát pha Sét k (T/m3) 1,47 1,52 1,41 tn (T/m3) Độ rỗng n 1,70 1,75 1,69 0,40 0,38 0,45 ϕtn (®é) 190 230 120 ϕbh (®é) Ctn (T/m2) Cbh (T/m2) Kt (m/s) HƯ số rỗng e Hệ số nén a (m2N) 160 180 100 1,50 1,00 4.10-7 0,67 2,20 0,50 0,30 2.10-6 0,61 2,00 3,50 2,50 1.10-8 0,82 2,30 8,00 9,00 7,00 ChØ tiêu Hệ số không ( ) 7- Thời gian thi công: năm Chơng II: THIếT Kế CốNG Lộ THI£N A- Giíi thiƯu chung: I- VÞ trÝ, nhiƯm vơ công trình: 1- Vị trí: Cụng trỡnh c b trớ ven sông Z 2- Nhiệm vụ: - Tới, tiêu nớc cho diện tích 35.000 - Ngăn lũ từ sông vào II- Cấp công trình tiêu thiết kế: 1- Cấp công trình: a- Theo chiều cao công trình: Hct = Zđồng max + d - Zđáy kênh = 6,65 + 0,55 - = 6,2m Nguyễn Triu Dng Trong đó: d độ vợt cao an toàn, lấy d = 0,55m Tra bảng P1-1 (Phụ lục - Đồ án môn học Thuỷ công) tơng ứng với công trình đập bê tông đất ta có cấp công trình cấp IV b- Theo nhiệm vụ công trình: tra bảng P1-2 (Phụ lục - Đồ án môn học Thuỷ công) với diện tích tiêu 35.000 ta có cấp công trình cấp III ( Cơng trình thứ yếu ) VËy ta chän cấp công trình cấp III 2- Các tiêu thiết kế: - Tần suất lu lợng, mực nớc lớn để tính ổn định, kết cấu: P = 1% - Tần suất mực nớc lớn sông khai thác: P = 10% - Các hệ số vợt tải n: + Trọng lợng thân công trình: 1,05 + p lực thẳng đứng trọng lợng đất: 1,20 + p lực bên đất: 1,20 + p lực nớc tĩnh, áp lực thấm ngợc, áp lực sóng: 1,00 + Tải trọng gió: 1,30 + Tải trọng động ®Êt: 1,00 - HƯ sè ®iỊu kiƯn lµm viƯc: m = 1,00 - HÖ sè tin cËy: Kn = 1,15 B- Tính toán thuỷ lực cống: Mục đích: xác định diện cống tính toán tiêu I- Tính toán kênh hạ lu: theo phơng pháp đối chieỏu với mặt cắt có lợi thuỷ lực Nguyn Triu Dng 1- Các tài liệu kênh tiêu: - Zđáy kênh = +1,0 m - Độ dốc mái: m = 1,5 - Độ nhám: n = 0,025 - Độ đốc đáy: i = 10-4 - Lu lợng tính toán: Q = Qtiªumax = 86 m3/s 2- TÝnh bỊ réng kênh: * Độ sâu mực nớc kênh: H = ZsôngTK - Zđáy kênh = 5,22 - = 4,22(m) * Chiều rộng đáy kênh: Ta có: f(Rln) = 4.m0 i = 8,424 0,0001 = 0,0009 Q 86 Tra b¶ng phơ lơc 8-1 (b¶ng tra TL) víi n = 0,025 ta cã: Rln = 3,5m LËp tû sè H 4,22 = = 1,206 Rln 3,5 Tra b¶ng 8-2 (b¶ng tra TL) víi m = 1,5 ta cã: b = 5,68 → b = Rln 19,88(m.) VËy ta chän bÒ réng kªnh b = 20m ⇒ B=b+2mh = 18+2.1,5.4,22 = 32,66(m) II- TÝnh khÈu diƯn cèng: 1- Trêng hỵp tÝnh toán: Chọn chênh lệch mực nớc thợng hạ lu nhỏ, cần tháo Q thiết kế - QTK = Qtiêumax = 86m3/s Nguyễn Triều Dương - ∆Z = Z®ång - Zs«ngTK = 5,4 - 5,22 = 0,18(m) 2- Chọn loại cao trình ngỡng cống: a- Cao trình ngỡng: để tăng khả tháo ta chọn ngỡng cống ngang với đáy kênh thợng lu, Zng = +1,0 m b- Hình thức ngỡng: đập tràn đỉnh rộng 3- Xác định bề rộng cống: a- Xác định trạng thái chảy: hn = hh - P1 = hh = 4,22m Zh p H h 4444.14 m +1 hh Hình 1: Sơ ®å tÝnh khÈu diƯn cèng ngìng ®Ønh réng H0 = H + → α v0 = (Z®ång - Zđáy kênh) = 5,4 - = 4,4m 2.g hn hn 4,22 = = 0,959 > ( ) = (0,7 ữ 0,8) chảy ngập H0 4,4 H pg Do độ cao hồi phục nhỏ nên bá qua, lÊy h = hn = 4,22m b- TÝnh bÒ réng cèng ∑b: * Ta cã: Q = ϕn.ϕg.∑b.h 2.g ( H − h) Trong ®ã: - ϕn: hÖ sè lu tèc, chän m = 0,36 → ϕn = 0,96 (B¶ng 14-13 b¶ng tra TL) Nguyễn Triều Dương - ϕg: hƯ sè co hĐp bªn, ϕg = 0,5ε0 + 0,5 = 0,5.0,98 + 0,5 = 0,99 - ε0 =0,98 → ∑b = Q ϕ n ϕ g h 2.g.( H − h) = 86 = 0,96.0,99.4,22 2.9,81.(4,4 − 4,22) 11,4 (m) + TÝnh l¹i ε0: Chän số khoang n = Mỗi khoang rộng 5,7m Chiều rộng trụ pin: 1(m), lợn tròn: R = 0,5m Vậy: ε0 = ε0 = ∑b ∑b + ∑d Víi Σd: Tỉng chiỊu dµy cđa mè 11,4 = 0,919 ≈ 9,2 ⇒ ϕg= 0,96 11,4 + - TÝnh hÖ số ngập n Chọn đờng cánh trụ pin lợn tròn có : R = 0,5(m) Tra bảng (14-12-Bảng tra thuỷ lực) với mức độ cửa vào tơng đối thuận víi m = 0.36 Tra b¶ng (14-13 ) ta cã ϕn = 0.96 VËy Σb= 86 0,96 × 0,96 × 4,22 19,62( 4,4 − 4,22) = 11,8(m) So s¸nh lần ta chọn b = 5,9 m (để đảm bảo an toàn) Kiểm tra lại trạng thái chảy: Theo công thøc hK = 86 Q α q , ®ã: q= = =7,29(m2/s) ∑ b 11,8 g Thay vào ta đợc : hK= 1,76 m Xét hn 4,22 = =2,39 > hk 1,76 hn hk = 1,4 Nguyn Triu Dng Nh thoả mÃn điều kiện ngập Vậy: kết tính lại lần xác III Tính toán tiêu phòng xói Trờng hợp tính toán: Trờng hợp mực nớc sông nhỏ mực nớc đồng lớn Nhng trờng hợp yêu cầu dâng nớc mà không mở hết cửa van, mở đủ để tháo lu lợng thiết kế, yêu cầu tính với chế độ mở cửa Tức phía hạ lu mực nớc xuống cao trình: +3,30m Phía thợng lu mức nớc cao trình: +6,65m chọn Qtt = 86m3/s = Qmax tiêu Lu lợng tính toán tiêu năng: Xét trờng hợp mực nớc hạ lu cống không phụ thuộc lu lợng tháo qua cống Khi mực nớc thợng lu đà khống chế, Qtt lu lợng tháo thiết kế cống Khi cần xác định độ mở a cống theo công thức chảy dới cửa cống Q=bhc g ( H o − hc ) Trong ®ã: ε:hƯ sè co hĐp bªn; =εϕ∑bαa g ( H o − αa ) Q 86 F(τc) = ϕΣbH / = 0,95.11,8.4,4 / o =0,831 ϕ=0,95:hÖ sè lu tèc; hc=αa,víi α: hƯ sè co hĐp ®øng; Tra b¶ng ta cã: a a =0,338; α =0,628; ⇒a=   H o =0,225.4,4=1,49m H H 3.TÝnh to¸n thiÕt bi tiêu năng: a - Chọn biện pháp tiêu năng: Nguyn Triu Dng Căn vào đặc điểm địa chất (do cống đất) chọn phơng pháp đào bể b - Tính toán kích thớc bể: + Chiều sâu đào bể đợc xác định theo công thức: d = σ.h”c - (hh - Z2) Trong ®ã: σ: hƯ sè ngập, lấy = 1,07 hc: độ sâu liên hiệp nớc nhảy ứng với hc Z2: độ chênh lệch cột nớc cửa bể tính nh đập tràn chảy ngập: Z2 = Trong công thức trên: q = q2 g.ϕ n hh 2 − αq '' g (σ hc ) 86 Qtt = = 7,29m2/s ∑ b 11,8 ϕb: hÖ sè lu tèc ë cưa cđa bĨ lÊy ϕb = 0,95 hh: mực nớc hạ lu sau bể Theo phơng pháp này, chiều sâu bể (d) đợc tính theo phơng pháp dần - Sơ lấy chiều sâu bể theo c«ng thøc: = h”c - hh + TÝnh h”c: Ta cã: Eo= Ho + P = (5,4 - 1) + = 4,4(m) F(τc) = q 7,29 = = 0,831 3/ 0,95 × 4,4 / ϕ E Tra b¶ng (15-1) ta cã: τc’’ = 0,678 ⇒ h"c = Eo τc’’ = 4,4×0,678 = 2,98m VËy: d0 = 2,98 - 2= 0,98(m) Khi ®ã so víi đáy bể cột nớc toàn phần là: E01 = E0 + d = 4,4 + 0,98 = 5,38 (m) Nguyễn Triều Dương TÝnh l¹i: F(τc) = 7,29 = 0,615(m2) ⇒ τc’’= 0,609 =>h”c = 5,38 × 0,609 = 0,95 × 5,38 / 3,27(m) TÝnh: σ.h”c = 1,07 × 3,27 = 3,5(m) Z2 = 7,29 × 7,29 = 0,53(m) − 19,62 × 0,95 × 2 19.62 ì 3,5 Tính lại chiều sâu bể theo công thức: d1=.hc - (hh + Z2) = 1.07 × 3,47 - (2+ 0,49) = 1,22 (m) Ta thÊy d0 ≈ d1 vËy phÐp tÝnh trªn đợc Ta chọn d = 0,98(m) Lb = L1 + Ln + Chiều dài bể tiêu năng: Trong đó: L1: chiều dài nớc rơi từ ngỡng cống xuống sân tiêu L1 = hk ( P + 0.35hk ) P: Chiều cao ngỡng cống so với đáy bÓ, P = 0,98m 2 hK = H = × 4,4 = 2,93 (m) 3 VËy L1 = 2,93(0,98 + 0,35 × 2,93) = 4,85(m) Ln: Chiều dài nớc nhảy: Ln = 4.75 (hc - hc) = 4,75.(3,27 - 1,49.0,628) = 11,09(m) β: hÖ sè , ( β = 0,75) vËy Lb = 4,85 + 0,75 ì 11,09 = 13,17(m) Kích thớc đào bể là: - Độ sâu đào: d = 0,98(m); - Chiều dài: Lb = 13(m) Chơng 3: Bố trí phận cống I - Thân cống: bao gồm đáy, trụ c¸c bé phËn kh¸c Cưa van: chän cưa van phẳng 10 Nguyn Triu Dng hB = 9.5ì 4.0 = 1.9 (m) 20 n.hA n.hB Từ kết ta vẽ đợc biểu đồ áp lực thấm dới đáy công trình tính đợc tổng áp lực đẩy ngợc wđn = wt + w1 = γn.L( = 10 × 12 ( h A + hB ) + γ n L(hh + t ) = 3.1 + 1.9 ) + 10 × 12(1 + 0.7) =300+204= 504 (kN/m) b Xác định građien thấm Građien thấm trung bình ô lới có đoạn s là: Jtb = , ứng với trung đoạn ô líi ë cưa cđa dßng thÊm ∆s1 = 1.2; ∆s2 = 2.4; ∆s3 = 4.0; ∆s4 = 5.2 Ta có Jtb tơng ứng là: JTb1 = 211.10-3 Jtb2 = 105.10-3 Jtb3 = 63.10-3 Jtb4 = 49.10-3 Do ®ã ta vẽ đợc biểu đồ građien thấm cửa (Jra) xác định đợc: Jr = Jbh max = 230.10-3 III - KiĨm tra ®é bỊn thÊm cđa nỊn KiĨm tra ®é bỊn thÊm chung: 18 H n.∆s Nguyễn Triều Dương Theo c«ng thøc: Jtb≤ J K tb kn Trong đó: Jktb Građien thấm tới hạn trung bình (bảng P3-2), đất cát hạt nhỏ - với công trình cấp III, lÊy Jktb = 0.22 = 220.10-3 kn: hÖ sè tin cËy (kn = 1.15) tb J Ta cã: K = 0.22 = 0.191 = 191 × 10 −3 kn 1.15 Jtb: Građien trung bình vùng thấm tính toán Jtb = H Ttt ∑ ξ Ttt: chiỊu s©u tính toán - phụ thuộc vào L0 S0 L0: h×nh chiÕu ngang L0 = 34.5(m) S0: h×nh chiÕu ®øng cđa ®êng viỊn S0 =5.5(m) Ta cã: L0 34.5 = = 6.27 > S 5.5 Ta lÊy Ttt = 0.5 L0= 0.5 × 34.5 = 17.25 Σξ: Tổng hệ số sức cản đờng viền thấm, tính theo phơng pháp Trugaép (phơng pháp hệ số sức kh¸ng) Σξ = ξV + ξn’ + ξn’’ + ξc + ξr Trong ®ã: a 0.4 = 0.463 ξv= 0.44 + T = 0.44 + 17.25 tt ξn’= ξn”= 19 ( L + L2 ) − 0.5 × (14 + 9) − 0.5 × = = 1.24 Ttt 16.5 L1 − 0.5 × 10 − 0.5 × = 0.45 = Ttt 16.5 Nguyễn Triều Dương S S Ttt ξc= 1.5 T + = 0.51 S tt − 0.45 Ttt 0.5 × a 0.4 ξra= 0.44 - T = 0.44 − 16.5 = 0.42 tt VËy: Σξ = 3.08 H 4.05 ⇒ Jtb= T ∑ ξ = 16.5 × 3.08 = 0.0797 ; Ta thÊy: Jtb < Jktb > Đất không tt bị trôi Kiểm tra độ bền thấm cục bộ: Theo công thức: Jr < Jk Jr: trị số građien thấm cục bé ë cưa Jr = 230.10-3 Jk: TrÞ sè građien thấm tới hạn cục (Tra P3 -1) Jk phơ thc vµo η = d 60 =9 d10 Ta cã: Jgh = Jk = 0.6 = 600×10-3 Nh vËy: Jr < Jk Nên tợng xói ngầm học mặt cắt cửa Chơng 5: Tính toán ổn định cống I - Mục đích trờng hợp tính toán: Mục đích: Kiểm tra ổn định cống trợt, lật, đẩy nổi, yêu cầu kiểm tra ổn định trợt Trờng hợp tính toán 20 Nguyn Triu Dng - Tính toán cho trờng hợp: mực nớc đồng mực nớc (+2,0) Mực nớc sông mực nớc max (+5,0) II - Tính toán ổn định trợt cho trờng hợp đà chọn Xác định lực tác dụng lên mảng tính toán a Các lực thẳng đứng (tính sơ bộ) * Trọng lợng đáy cống: - Diện tích mặt cắt ngang: F = 12×1.5 - 0.5× 11 + 10 = 12.75( m2) Gbđ = b.F.B = 2,4ì12ì12.75 = 367,2 T * Trọng lợng mố mố bên: Diện tích mố mố bên là: F =0.5 2ì3.14ì2+1ì11+12ì0.5ì2 =24,17(m2) Chiều cao mố H = 7.2-1 =6.2 (m) Gmè = F×H×2.4 = 24.17×6.2×2.4 = 359.6 T * Trọng lợng cầu giao thông: - Chiều dài cầu: Lc = 11.8+2 =13.2 (m) (2m chiều dài tăng thêm phía) - Diện tích mặt cắt ngang cầu: F = 6ì 0.9 - 4ì0.2 - 0.8ì0.3ì2- 0.8ì2ì0.4 -2ì0.4 =2,68 m2 Gcầu = b.F.Lc = 2.4ì2.68ì13.8 = 88.76 T * Trọng lợng tờng ngực: - Chiều dài têng: Lt = ∑b - 2= 11.8 - =9.8 m - Diện tích mặt cắt ngang tờng: 21 Nguyn Triều Dương F = Ft = 1.6×0.6 -1.0,3 = 0.66 m2 → Gt = Ft.Lt.γb = 0.66×9.8×2,4 = 15.5 T * Trọng lợng cầu công tác: - Chiều dài cầu công tác: Lct = 11.8 m - Diện tích mặt cắt ngang: F1 = 3ì0,3 = 0,9 m2 F2 = 2×0,3×6.5 + 2×0,2×2 = 4.7 m2 → Gct = γb.[F1 ×11.8+ F2×0.4×4] = 2,4.(0,9×11.8 + 4.7×0.4×4) = 43.5 T * Trọng lợng cầu thả phai: - Diện tích mặt cắt ngang: F = 2×0,3×1 = 0,6 m2 → Gp = bìFìb = 2,4ì0,6ì11.8 = 17 T(Trọng lợng cầu) * Trọng lợng nớc cống: - Phía sông: H = Zsông max - Zđáy cống = 6- = m → GTL = 1×3×9.8×5 = 146.6 T - Phía đồng: H = Zđồng - Zđáy kênh = - = m → GHL = 1ì1ì9ì9.8= 88.2 T *Trọnglợng cửa van:Làm thép: Gcv=qìHìl0 (GTTC tËp I) Trong ®ã: + l0 : chiỊu dài cưa van; l0= 4.9 +0.3 = 5.2 (m) + H: ChiÒu cao cöa van; H = 4.6+0.5= 5.1 (m) q: Träng lợng phần dộng cửa van phẳng tính cho m2 lỗ cống q = 60ì(Hcìl0)1/3-60ì1.4 =60ì(2.3ì5.2)1/3- 60ì1.4 =29.4 daN/m2 Hc Cột nớc tính toán tai tâm lỗ cống Hc= 2.3 m 22 Nguyễn Triều Dương Gcv1 = 29.4×5.2×5.1 ×0.1= 78.1 T Trọng lợng cửa van Gcv = 156.2 T * Các lực đẩy ngợc: - Ap lực thủ tÜnh: Wtt = (0.7 + 1) ×.12×11.8=240.7 T - AÙp lùc thÊm: Wth = 30×11.8 = 354 T b Các lực ngang (tính sơ bộ) - Ap lực nớc phÝa s«ng: WS = 1 γ n H s2 Σb = × × × 11.8 = 147.5 2 T Điểm đặt cánh tay đòn cách đáy đoạn - Ap lực nớc phía đồng: Wđ = Hs +1= 2.67 m 1 × γ n × H d2 × Σb = × 1.2 × × 11.8 = 5.9 2 T Điểm đặt cánh tay đòn cách đáy đoạn H® +1 = 1.33 m - Ap lực bị động chân khay hạ lu: Ebđ =( H2 Kb +2CH Kb )ì11,8 Trong đó: = γbh = γ®n + γn =1,9(T/m8) ϕ Kb=tg2(450+ ) =1.89 (víi ϕ= 180) C =Cbh = 0.3(T/m2) Ebđ =( ì 1.9 ì 12 ì 1.89 + × 0.3 × × 1.89 )×11.8=30.9 (TÊn) 23 Nguyễn Triều Dương - Áp lùc chđ ®éng ë chân khay thợng lu: Ec= ( H2 Kc -2CH Kc + 2C )ì11.8 Trong đó:Kc=tg2(450- bh ) =0,53 γ = γbh = γ®n + γn =1,9 (T/m3) C =Cbh = 0,3(T/m2) ϕ = ϕbh= 180 Ecđ=( ì 1.9 ì 12 ì 0.53 × 0.3 × × 0.53 + × 0.3 )ì11.8 = 1.84(T) 2 2 - Xác định áp lực đáy móng: Theo sơ đồ nén lệch tâm: σ = ∑P ∑M0 ± F W ∑P: Tỉng c¸c lực thẳng đứng Mo:Tổng mômen lực tác dụng lên đáy móng lấy tâm O mảng F: Diện tích đáy mảng , F = L.B = 14 x 11.8 = 165.2 (m2) W: mô đun chống uốn đáy mảng ; w = BL2 11.8 ì 12 = = 283.2(m ) 6 §Ĩ tính tổng mô men lực tác dụng lên đáy mảng lấy tâm O đáy; ta sơ bố trí chi tiết hạng mục Bảng 1: Tính mô men ngoại lực tác dụng lên đáy STT 24 Tên lực K Lực Lực Tay M0(Tm) Nguyễn Triều Dương Bản đáy Trụ bên Cầu GT Tờng ngực Cầu c.tác Cửa van Nớc cống hiệu G® Gtr Gc Gt Gct Gcv GHL (phÝa ®ång) Níc cèng GTL 10 11 12 13 14 15 (phía sông) áp lực thấm áp lực thuỷ tĩnh ¸p lùc níc TL ¸p lùc níc HL ¸p lùc đất chủ đ áp lực đất bị đ Cầu thả phai ®øng(T) 361.1 ↓ 359.6 ↓ 88.76 ↓ 15.5 ↓ 43.5 156.2 đòn(m) 0 3.3 3 0 177.52 -54.25 -130.5 -468.6 88.2 ↓ 1.5 -132.3 146.6 ↓ 4.5 659.7 Wth Wtt Ws W® Ec® Eb® Gp 354 ↑ 240.7 ↑ 0.48 2.67 1.67 0.33 0.33 5.5 169.92 393.8 -9.85 0.6 -10.53 +46.75 ∑ 690.76 17/2 ↓ ngang 147.5 ← 5.9 → 1.84 ← 31.9 → 111.54 ∑M0 Tõ c«ng thøc: σ = ∑ P ± F W σmax= 690.76 591.29 + = 6.26 (T/m2) 165.2 283.2 σmin= Ta cã: 690.76 591.29 − = 2.09 (T/m2) 165.2 283.2 σtb= σ max + σ 2.09 + 6.26 = = 4.18 (T/m2) 2 Phán đoán khả trợt: xét điều kiện a Chỉ số mô hình: N= max lim N = Bì Trong đó: B: Chiều rộng mảng (chiều rộng // với lực đẩy) 25 -46.75 591.2 Nguyễn Triều Dương γ: Dung träng ®Êt nỊn (dung träng ®Èy næi); = γ= γ®n= ∆ −1 γn 1+ε 2.45 − × = 0.9 (T/m3) + 0.61 : hệ số rỗng đất (cát pha = 0.61) ∆= γ tn γ k (1 + ε ) 1.52(1 + 0.61) = = = 2.45 γn γn N= 6.26 = 0.55 < 12 × 0.9 c b ChØ sè chèng trỵt: tg Ψ = tgϕ + 0.45 tb ,c: góc ma sát lực dính đất tg = tg180 + 0.3 = 0.396 < 0.45 4.18 c Møc ®é cè kÕt: Cv = K t (1 + e)t aγ n h0 ≥4 Kt: hÖ sè thÊm (Kt = 2ì10-6 m/s) e: hệ số rỗng tự nhiên ®Êt (e = 0.61) t0: Thêi gian thi c«ng c«ng trình (2 năm = 63.072ì106 (s)) a: hệ số nén đất (a = m2/N = 2ì104 m2/T) h0: Chiều dày tính toán lớp cố kết lấy = B ; h0 = B = 12 (m) −6 VËy: Cu = × 10 (1 + 0.61)63.072 × 10 = 0.7 < 2 × × 12 26 Nguyn Triu Dng Trong điều kiện trên, điều kiện trên, điều kiện không thoả mÃn công trình xảy trợt hỗn hợp (Trong đồ án yêu cầu kiểm tra trợt phẳng) 4- Tính toán trợt phẳng: Điều kiện cống đợc ổn định khi: Nc.Ntt Trong đó: m R kn nc: Hệ số tổ hợp tải trọng nc = m: hệ số điều kiện làm việc m = kn: hệ số tin cậy (công trình cÊp III) kn = 1.15 Ntt = Ttl + Ectl - Thl (ph¬ng ngang)= W1 + Ec1 - w2 = 147.5+1.84 -5.9 = 143.44 (T) R: Giá trị tính toán lực chống trợt giới hạn R = P.tg+m1.Ebhl+FC m1: hệ số điều kiện làm việc có xét đến quan hệ áp lực bị động đất với chuyển vị ngang cống Vì tài liệu thí nghiệm trợt nên lấy m1 = 0,7 Vậy: R = 690.7×.tg18o + 0,7 ×31.9 + 165.2×0,3 = 296.25 (T) Do ®ã; Ntt.nc = 143.44 x = 143.44 Ta thÊy: nc.Ntt = 143.44 < m R = 296.25 => Vậy công trình không bị trợt Kn phẳng Chơng : Tính toán kết cấu đáy cống I - Mở đầu: Mục đích: xác định sơ đồ ngoại lực, tính toán nội lực bố trí cốt thép đáy cống (Chỉ yêu cầu xác định sơ đồ ngoại lực, tính kết cấu đáy cống theo phơng pháp dầm đàn hồi) 27 Nguyn Triu Dng Trờng hợp tính toán: - Tính toán trờng hợp bất lợi mặt chịu lực đáy (khi chênh lệch mực nớc thợng hạ lu lớn nhất) Chọn bảng tính toán: Việc tính toán kết cấu đáy cần tiến hành cho băng khác (tính nh toán phẳng, lấy chiều rộng băng b = m) Trong đồ án yêu cầu tính toán cho băng sau cửa van II - Tính toán ngoại lực tác dụng: Trên băng mảng ngoại lực tác dụng lên đáy bao gồm: Lực tập trung từ mố, lực phân bố băng, tải trọng bên Lực tập trung từ mố: Đây tổng hợp áp lực đáy mố phạm vi băng xÐt Thêng xÐt riªng cho tõng mè G1, G2: Träng lợng phần mố G3: Trọng lợng tờng ngực G4: Trọng lợng cần công tác G5: Trọng lợng cần giao thông G6: Tải trọng ngời xe cộ lại cầu T1, T2: áp lực ngang nớc từ thợng, hạ lu truyền qua khe van (khi van đóng) Các lực G3, G4, G5, G6, T1, T2 tính phạm vi phụ trách mố (nửa nhịp cống tính cho bên, hai nửa nhịp bên tính cho mố giữa) Kết tính theo bảng sau: Loại mố Mố bên Mố G1 37.2 78.64 G2 52.08 108.64 Trị số lực tác dụng lªn mè G3 G4 G5 G6 3.875 10.87 22.19 10 7.75 21.75 44.38 10 T1 36.87 73.75 T2 1.475 2.95 ệng suất thẳng đứng đáy mố đợc xác định theo công thức nén lệch tâm: 28 Nguyn Triu Dng ΣG ΣMo + σm= Fm Wm Trong ®ã: ∑ G: Tổng lực thẳng đứng Fm: Diện tích đáy mố Wm: Mô đun chống uốn đáy mố M0:Tổng mô men ngoại lực lấy với tâm đáy mố a TÝnh cho mè bªn: Fmb = (m2) 2 Wn = dL = 0.5 × 12 = 12 (m3) 6 σA= 136.22 80 + = 29.37 (T/m2) 12 σ B= 136.22 80 − = 16 (T/m2) 12 Từ biểu đồ ứng suất đáy mố ta đợc trị số bình quân PK băng tính to¸n: Pk = 26,6(T/m2) Lùc t¸c dơng cđa mè trun cho đáy coi nh lực tập trung, có trị sè nh sau: P'k = Pk.b.d Trong ®ã: b: chiỊu rộng băng tính toán (b = 1m) d: Chiều dày mố đáy (d = 0.5m) Vậy P'k = Pk = 13.28 T/m2 Kết tính theo bảng sau: Loại Mố bên mố 29 Tên tải trọng Trị số G1 G2 G3 G4 G5 G6 T1 37.2 52.08 3.875 10.87 22.19 10 36.87 G 136.22 Cánh tay đòn 3.5 2.5 3.3 2 1.67 Mo (T/m) + 130.2 130.2 12.79 32.61 44.38 20 61.57 Nguyễn Triều Dương 1.475 0.333 G1 78.64 3.5 G2 G3 G4 G5 G6 T1 108.4 7.75 21.75 44.38 10 73.75 2.5 3.3 2 1.67 T2 Mè gi÷a T2 2.95 272 0.333 b - TÝnh cho mè gi÷a: Fm =11.8 (m2); σB= 0.49 176.1 271 271 25.58 65.25 0.98 362.8 Wn = 24 (m3) 272 140.12 − = 17.2 (T/m2) 11.8 24 σA= 272 140.12 + = 28.9 (T/m2) 11.8 24 ⇒ Pk =26.46 (T/m2) Pk = 26.46 (T/m2) - Các lực phân bố băng + Trọng lợng nớc cống: qo =n.hn.b Trong n = hn: chiều dày nớc băng tính toán qo = ì ì = (T/m) + Trọng lợng đáy: qi = b.t.b Trong đó: b = 2.4 t: chiều dày đáy (t = 1m) b: Chiều rộng băng tính toán q1 = 2.4 ì ì = 2.4 (T/m) áp lực đẩy ngợc (lực thấm + áp lùc thủ tÜnh) 30 256.1 q2 =γn.h®n.b 88.76 20 123.16 520.92 Nguyễn Triều Dương Trong ®ã : h®n: cét níc đẩy ngợc băng tính toán (hđn = 4.55 m) q2 = × 4.55 × = 4.55 (T/m) + Phản lực (sơ coi nh phân bố đều) q3 = Pp.b Trong đó: Pp: phản lực đáy móng q3 = 8.058 ì = 8.058 (T/m) - Lực cắt không cân a Trị số xác định từ phơng trình cân tĩnh Q = ∑ P'K + 2L ∑ qi i =1 Trong đó: 2L: Chiều dài băng xét (2L = 14m) ∑ P'K = -2 (20.4 + 24.2) = -89.2 (T) ∑ qi = qo + q1 + q2 + q3 = -1.3 – 2.5 + 5.45 + = 9.7 (T/m) VËy: Q = -89.2 + 14 × 9.7 = 46.6 (T) b Phân phối Q cho mố đáy Xác định vị trí trụ trung hoà : Y0= Trong ®ã: ∑ Fm Y1 + Fd Y2 Fm + Fd Fm:tổng diện tich mố Fđ:diện tích phần đáy Y1,Y2:trọng tâm mố trọng tâm đáy Y0= ì 6.5 ì ì 4.25 + 14 × × 0.5 = 0.85 (m) × 6.5 × + 14 × VÏ biÓu đồ momen tĩnh Sc băng tính toán Sc = Fc.yc Trong Fc:diện tích phần bị cắt yc : khoảng cách từ trọng tâm phần bị cắt đến trục trung hoà Xét hai phần: Phần I: đáy Phần II: têng mè 31 Nguyễn Triều Dương *TÝnh cho phÇn I: Fc1=14×1 = 14 (m2) yc1= 0.85 + 0.5 = 1.35 (m) → Sc1= 14 × 1.35 =18.9 (m3) *TÝnh cho phần II: Mố giữa: Fcg2= 6.5 ì = 6.5 (m2) ycg2= 6.5 − 0.85 = 2.4 (m) Scg2= 6.5 ì 2.4 = 15.6 (m3) Mố bên: Fcb2= 6.5 × = 6.5 (m2) Scb2= 6.5 × 2.4 = 15.6 (m3) Sc2= Scg2+ Scb2=15.6 × = 31.2 (m3) Tính diện tích biểu đồ Sc , phần tơng ứng với mố (A1) với đáy (A2) 3F h ⇒F=S 2h 3/ A1= 6.5 × 31.2 = 135.2 3/ A2 = Tõ S = × 18.9 = 12.6 3/ Ph©n phèi Q cho mè (Qm) đáy (Qđ) Qm = Q A1 135.2 = 46.6 = 42.63 (T) A1 + A2 135.2 + 12.6 Q® = Q - Qm = 46.6 – 42.63 = 3.97 (T) Phân Qm Cho mố theo tỉ lệ diện tích ta bố trí mố có diện tích lên Q m phân bố tơng đơng P1 = P2 = P3 = P4 = P5 = Fm Phân Qd cho đáy 32 Qm 42.63 = 6.5 = 8.526 (T) ∑ Fm 6.5 × ... II: THIếT Kế CốNG Lộ THIÊN A- Giới thiệu chung: I- Vị trí, nhiệm vụ công trình: 1- Vị trí: Cụng trỡnh c b trớ ven sông Z 2- NhiƯm vơ: - Tíi, tiªu níc cho diƯn tích 35. 000 - Ngăn lũ từ sông vào II-... Trọng lợng nớc cống: - Phía sông: H = Zsông max - Z? ?áy cống = 6- = m GTL = 1ì3ì9.8ì5 = 146.6 T - Phía đồng: H = Z? ?ồng - Z? ?áy kênh = - = m → GHL = 1×1×9×9.8= 88.2 T *Trọnglợng cửa van :Làm thép: Gcv=qìHìl0... 0,6(m) Vật liệu làm cừ: bê tông cốt thép - Chân khay: làm đầu đáy cắm sâu vào để tăng ổn định kéo dài đờng viền thấm - Thoát nớc thấm: cống làm việc chiều nên đoạn sân tiêu phía sông tiếp giáp