Đang tải... (xem toàn văn)
PHẦN III BỐ TRÍ CÁC BỘ PHẬN CỐNG I THÂN CỐNG : Bao gồm bản đáy, trụ và các bộ phận trên đó. 1. Cửa van : Chọn cửa van phẳng , cấu tạo bằng thép ,với dàn đóng mở van quay, đỉnh cữa van cao hơn đáy tường ngực 0.2m . 2. Tường ngực : a Cao trình đáy tường ngực : Do không yêu cầu giao thông thủy nên ta có thể chọn Zđt theo công thức : Zđt = Ztt + = 3,68 + 0,5 = 4,18m Trong đó : Ztt = 3,68 m : Cao trình mực nước tính toán. = 0,5 m : Độ lưu không b Cao trình đỉnh tường : Lấy bằng cao trình đỉnh cống được xác định theo công thức : Zđc = MNDGC + h + s + a () Với : MNDGC = Zsôngmax = 8,6 m h : Độ dền do gió tính với trường hợp vận tốc gió bình quân lớn nhất theo công thức : Trong đó: Vận tốc gió bình quân lớn nhất V50% = 14 ms Đà gió; D = 300 m; g = 9,81 ms2 ; = 00 H= 8,6 – 0,0 = 8,6 m là chiều sâu dưới đập m
Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN ( Đề số : A – ) I/- NHIỆM VỤ : Cống A xây dựng ven sông X để: - Lấy nước tưới cho 60.000ha ruộng - Ngăn nước sông tràn vào đồng có lũ - Kết hợp đường giao thông với loại xe – 10 qua II/- CÁC LƯU LƯNG VÀ MỰC NƯỚC THIẾT KẾ : Lấy nước: Qmaxlấy = 80,0 m3/s ; Zđầu kênh = 3,43 m max Z sông = 7,20m ; Zmin sông = 3,68 m Chống lũ: Zsông max = 8,60 m ; Zđồng = 2,70 m III/- TÀI LIỆU KÊNH HẠ LƯU : Zđáy kênh = 0,00 m ; Độ nhám n = 0,025 Độ dốc mái m = 1,5 ; Độ dốc đáy i = 0,0004 IV/- TÀI LIỆU GIÓ : Tần suất P % V (m/s) 20 30 50 28 22 18 16 14 V/- CHIỀU DÀI TRUYỀN SÓNG : Trường hợp D (m) Z sông bình thường 200 Z sông max 300 VI/- TÀI LIỆU ĐỊA CHẤT : - Đất thòt cao độ : + 3.50 đến + 5.00 - Đất cát pha : +0.50 đến – 10.00 - Đất sét : -10.00 đến – 30.00 Sinh viên thực : Nguyễn Văn Đàn Trang Lớp TH Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên Các tiêu lý đất cống Loại đất Chỉ tiêu γk (T/m3) γtn (T/m3) Độ rỗng n ϕtn (độ) ϕbh (độ) Ctn (T/m2) Cbh (T/m2) Kt (m/s) Hệ số rỗng e (m2/N) Hệ số nén a Hệ số nén không η Thòt Cát pha Sét 1,47 1,65 0,46 190 160 1,50 1,00 4.10-7 0,86 2,2 1,52 1,70 0,36 230 180 0,50 0,30 2.10-6 0,92 0,92 1,61 1,75 0,39 120 100 3,50 2,50 3.10-8 0,90 2,3 VII/- THỜI GIAN THI CÔNG : năm Yêu cầu : 1- Xác đònh cấp công trình tiêu thiết kế 2- Tính toán thủy lực xác đònh chiều rộng cống giải tiêu 3- Chọn cấu tạo phận cống 4- Tính toán thấm ổn đònh cống 5- Tính toán đáy cống theo phương pháp dầm đàn hồi Sinh viên thực : Nguyễn Văn Đàn Trang Lớp TH Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên PHẦN I : GIỚI THIỆU CHUNG I- VỊ TRÍ NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH : - Cống A xây dựng ven sông X để nước tưới cho 60.000 ruộng - Ngăn nước sông tràn vào đồng có lũ - Kết hợp đường giao thông với loại xe – 10 qua II- CẤP CÔNG TRÌNH VÀ CHỈ TIÊU THIẾT KẾ : 1- Cấp công trình : Xác đònh theo quy phạm ( 5060-90) dựa vào nhiệm vụ công trình chủ yếu tưới cho 60.000 tra bảng ( P1-2 ) , công trình thuộc cấp II 2- Các tiêu thiết kế : Căn vào cấp công trình chọn công trình cấp II, ta xác đònh tiêu cần thiết cho việc thiết kế cống sau : - Tần suất lưu lượng : P% = 0,5% - Hệ số vượt tải : (Bảng P – 4) + Trọng lượng thân công trình: n = 1.05 + Áùp lực đứng trọng lượng đất: n = 1.20 + Áùp lực bên đất: n = 1.20 + Áùp lực tónh, áp lực sóng, áp lực thấm ngược: n = 1.00 + Tải trọng gió: n = 1.30 - Hệ số tin cậy : Kn = 1.2 (Bảng P – ) - Hệ số điều kiện làm việc : m = 1.0 (Bảng P – 5) Sinh viên thực : Nguyễn Văn Đàn Trang Lớp TH Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên PHẦN II : TÍNH TOÁN THỦY LỰC CỐNG I- TÍNH TOÁN KÊNH HẠ LƯU : + Cao trình mực nước thiết kế = 3.43 m HTK = Z TK – Zđáy kênh = 3,43 – 0,00 = 3.43 m + Chọn kênh hạ lưu mặt cắt hình thang ta có : m = 1,5 ; n = 0,025 ; i = 0,0004 Theo phương pháp đối chiếu với mặt cắt lợi thủy lực ta có : Với m = 1,5 ⇒ 4mo = 8,424 Qtưới = 80 m3/s Tính : F(R) LN = 4m i 8.424 0.0004 = = 0.0021 Q 80 Tra phụ lục (8-1) với n = 0,025 tra được: Rln = 2.55 Vậy h/Rln = 3.43 / 2.55 = 1.345 Tra phụ lục (8-3), với m=1.5 ⇒ b/Rln = 4.52 ⇒ b = b/Rln Rln = 4.52 x 2.55 = 11.53 m Chọn b = 12 m II/- TÍNH TOÁN KHẨU DIỆN CỐNG : 1- Trường hợp tính toán : Khi cần tháo lưu lượng Q tưới = 80,0 (m3/s) với chênh lệch mực nước thượng lưu nhỏ Z sôngmin =3.68 m ; Zđầu kênh = 3.43 m ; ∆Z = 0.25 m 2- Chọn loại cao trình ngưỡng cống : - Cao trình ngưỡng : Chọn cao trình đáy kênh Z = 0.0 m - Hình thức ngưỡng cống : Đập tràn đỉnh rộng không ngưỡng P = 3- Xác đònh bề rộng cống : a Xác đònh trạng thái chảy : Sinh viên thực : Nguyễn Văn Đàn Lớp TH Trang Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên Theo quy phạm QPTL C8-76 : đập chảy ngập hn > nHo * Tính hn : n : gọi số ngập n = (hn/H0)pg ≈ 0,75 ÷ 0,8 Sơ chọn n = 0,8 hn = hh – P1 = h h (Vì P1 = Z ngưỡng = Zđk) ⇒ hn = hh = 3.43 m (bỏ qua độ cao hồi phục Zhp) * Tính H0 : Từ công thức H0 = H+V02/2g ta có : ΩTK : Diện tích mặt cắt kênh hạ lưu cống ΩTK = (b+mh)h = (12 + 1.5 * 3.43)3.43 = 58.81 m2 V0 = QTK/ΩTK = 80 / 58.81 = 1.36 m/s 1.36 = 3.52 m ⇒ H o = 3.43 + 19 62 Vậy: hn = 3.43 m > 0,8H o= 0.8 * 3.52 = 2.82 m =>Thoã mãn điều kiện đập chảy ngập * Tính bề rộng cống : Tính tổng bề rộng cống từ công thức đập tràn đỉnh rộng chảy ngập Q c = ϕ n ϕ g ∑ b.b 2g(H o − h) => ∑ b = Q TK ϕ n ϕ g h 2g(H o − h) Trong : - ϕn : hệ số lưu tốc chảy ngập lấy theo trò số hệ số lưu lượng m (tra bảng Cumin bảng 14-12 GTTL tập III trang 35) ta lấy m = 0.36; tra bảng(14-13) ta ϕn = 0.96 - ϕg : hệ số lưu tốc phụ thuộc thêm có co hẹp ngang ϕg = 0,5 ε0 + 0,5 (ε0 sơ ta chọn = 0.97) => ϕg = 0.5*0.97 + 0.5 = 0.98 Q TK 80 = = 18.66 m Vậy ∑ b = ϕ n ϕ g h 2g(H o − h) 0.96 × 0.98 × 3.43 × 19.62 × (3.52 − 3.43) Chọn ∑b = 20 m b Phân chia khoang chọn mố : Chọn khoang khoang m; Mố trụ: mố trụ mố rộng 1m d Kiểm tra chiều rộng cống : Sinh viên thực : Nguyễn Văn Đàn Lớp TH Trang Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên εo = ∑b 20 = = 0.86 (∑ b + ∑ d) 20 + Trong : ∑d = m ; tổng chiều dày mố - Tính lại ∑b với ε0 = 0,86 ⇒ ϕg = 0,5ε0 + 0,5 = 0,5 0,94 + 0,5 = 0,93 Q TK 80 = = 19.66 m ⇒ ∑b= ϕ n ϕ g h 2g(H o − h) 0.96 × 0.93 × 3.43 × 19.62 × (3.52 − 3.43) Vậy chọn ∑b = 20 m phù hợp III/- TÍNH TOÁN TIÊU NĂNG PHÒNG XÓI : 1- Trường hợp tính toán : Khi tháo lưu lượng qua cống với chênh lệch mực nước thượng, hạ lưu lớn Với cống lấy nước Z sông lớn , Zđồng phụ thuộc lưu lượng lấy , chế độ đóng mở cữa van trường hợp đơn giản mở cống 2-Xác đònh lưu lượng tính toán tiêu : Để xác đònh lưu lượng tính toán tiêu năng, cần tính với cấp lưu lượng từ Qmin đến Qmax , với cấp Q ta xác đònh độ mở cữa cống a Qtt trò số ứng với (hc’’ – hh)max (Kết tính ghi bảng trang sau) Q = ε × ϕ × ∑ b × h c 2g ( H o − h c ) Trong : ε : hệ số co hẹp bên, lấy ε = ϕ : hệ số lưu tốc, lấy ϕ = 0.95 hc = ε.a với ε hệ số co hẹp đứng ε = 0.61 Ho : cột nước tính toán trước cửa van Ho = 7.2 (bỏ qua lưu tốc tới gần) Q Tính Ftc = ϕ ⋅ bc ⋅ Ho a/H = 0.09 Nên ta có độ mở cống a =0.65 m hc = Tc Ho = ε.(a/H).H = ε.a = 0,61* 0,65 = 0,40 m - Tính độ sâu phân giới hk : hk = α q2 g với q = Q/bc =80/12 = 6,67 m2/s nên Sinh viên thực : Nguyễn Văn Đàn Trang Lớp TH Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên 6,67 = 1,65 m => h k = 9,81 - Theo bảng tính trang bên ta có: + Độ sâu liên hiệp hc " = 2,87 m + hh = 2.43 m So sánh độ sâu ta thấy : hc = 0,4 m < hk = 1,65 m < hh = 2,43 m < hc" = 2,87 m =>dòng chảy cống chảy tự do, hc" > hh nên sau cống có nước nhảy phóng xa Để đảm bảo cho hạ lưu làm việc bình thường ta bố trí thiết bò tiêu Từ bảng tính xác đònh được: + Qtt tiêu năng: Q = 50m3/s + Độ mở cũa cống: a=0.65 m 3- Tính toán tiêu : a) Sơ đồ tính toán: b) Xác đònh kích thước bể tiêu + Sơ chọn d1=hc”-hh = 2.87 – 2.43 =0.44 m, chọn d1=0.55m q Tính : F(τc) = ϕ.H 301/ Trong đó: ϕn = H01 = H0 + d1 = 7.2 + 0.55 q = 4.17 m3/s 4.17 => F(τc) = × 7.75 / = 0.193 Tra bảng phụ lục (15-1) ta : τc” = 0.372 => hc” = H01 x τc” = 7.75 x 0.372 = 2.88 m q2 q2 4.17 4.17 − = − = 0.05 - Tính : ∆ Z = 2g.ϕ b h 2h 2g.( h ,c, ) 19.62 × 0.95 × 2.43 19.62 × 2.88 (Trong ϕb = 0.95) - Tính : d=σ hc”- hh - ∆Z = 1,05 2,88 – 2,43 – 0.05 = 0,544 (Trong đó: σ : Là hệ số chảy ngập lấy khoảng 1.05 – 1.1) Vậy chọn chiều sâu bể d=0.55 hợp lý + Tính chiều dài bể tiêu : Lbể = l1 - βln Trong đó: Sinh viên thực : Nguyễn Văn Đàn Trang Lớp TH Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên l1 = β = 0,8 ( đập ngưỡng) ln : Chiều dài nước nhảy Theo Saphơvanet có: ln = 4.5hc” = 4.5 x 2.88 = 13,0 m => Lbể = 0,8 13 = 10,4 m Chọn Lbể = 11,0 m PHẦN III BỐ TRÍ CÁC BỘ PHẬN CỐNG I/- THÂN CỐNG : Bao gồm đáy, trụ phận Cửa van : Chọn cửa van phẳng , cấu tạo thép ,với dàn đóng mở van quay, đỉnh cữa van cao đáy tường ngực 0.2m Tường ngực : a- Cao trình đáy tường ngực : Do không yêu cầu giao thông thủy nên ta chọn Z đt theo công thức : Zđt = Ztt + δ = 3,68 + 0,5 = 4,18m Trong : Ztt = 3,68 m : Cao trình mực nước tính toán δ = 0,5 m : Độ lưu không b- Cao trình đỉnh tường : Lấy cao trình đỉnh cống xác đònh theo công thức : Zđc = MNDGC + ∆h’ + ηs’ + a’ (*) Với : Sinh viên thực : Nguyễn Văn Đàn Trang Lớp TH Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên - MNDGC = Zsôngmax = 8,6 m - ∆h’ : Độ dền gió tính với trường hợp vận tốc gió bình quân lớn 2.10 −6 V D cos αβ ∆ H ' = theo công thức : g.H Trong đó: Vận tốc gió bình quân lớn V50% = 14 m/s Đà gió; D = 300 m; g = 9,81 m/s2 ; αβ = 00 H= 8,6 – 0,0 = 8,6 m chiều sâu đập 2.10 −614 300.1 = 0.0014 m ⇒ ∆ H' = 9.81 × 8.6 c- Xác đònh độ dềnh cao sóng (ηs’) : (công trình cấp II ⇒ P = 1%) Tính ηs’ theo bước sau : Giả thiết trường hợp xét sóng nước sâu H > 0,5λ * Tính đại lượng không thứ nguyên : gt 9.81 × × 3600 = = 1472 * V 14 Với t thời gian gió thổi liên tục lấy t = gD 9.81 × 300 = = 15,02 V2 14 Tra đồ thò P2-1 hướng dẫn đồ án môn học trang 136 ta tra cặp nhỏ * : Ứng với Tính : gt = 15 V τ h gτ τ = x V gh h = V gτ2 gτ = 1,3 ; V gh = 0,0127 V2 V 14 = 1,3 = 1,85 m g 9,81 V 142 x = 0,0127 = 0,253 m g 9,81 9,81 1,852 Sinh viên thực : Nguyễn Văn Đàn Trang Lớp TH Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên ⇒ λ = 2π = 3,14 = 3,4 m * Kiểm tra điều kiện sóng sâu H > 0,5λ ⇒ 8,5 > 0,5 3,4 = 1,7 m Vậy giả thiết ban đầu sóng nước sâu * Tính chiều cao sóng theo tần suất P = 1% sau : h1% = K1% hs Tra đồ thò P2-2 hướng dẫn đồ án môn học thủy công với gD/V2 = 15 tra K1% = 2,08 ⇒ h1% = 2,08 0,253 = 0,526 m * Tính độ dềnh cao sóng : ηs’ = kns h1% Tra đồ thò P2-4 với : λ 3,4 h 0,253 = = 0,459 = = 0,07 ⇒ kns = 1,15 H 7,4 λ 3,4 ηs’ = 1,15 0,526 = 0,6 m * a’ = 0,3 m độ vượt cao an toàn tra bảng (5-1) giáo trình thủy công tậpI Thay giá trò tìm vào công thức(*) Zđc = 8,6 + 0,0014 + 0,6 + 0,3 = 9,5 m Vậy chiều cao tường ngực : Htường = 9.5 – 4.18 = 5.32 m + Kết cấu tường gồm mặt dầm đỡ , mặt đổ liền khối với dầm, chiều dày = 0,2 m 3- Cầu công tác : Dùng để lại thao tác cữa van , có chiều cao tính toán cho đảm bảo kéo hết cửa van lên có khoảng không để đưa cửa van sửa chữa 4- Khe phai: Bố trí hai đầu cống để ngăn nước khoang cống khô cần sửa chữa 5- Cầu giao thông : Bố trí ngang đỉnh cống , để đảm bảo cho xe có tải trọng đến 10 qua , chọn mặt cầu rộng m 6- Mố cống : Bao gồm mố bên trụ pin giữa.Trên mố bố trí khe phai khe van Chiều dày trụ pin 1m , chiều dày mố bên đỉnh cống rộng 0.6m , đáy rộng 2m BTCT liền khối với đáy , đầu trụ pin chọn dạng tam giác thượng hạ lưu Chiều dài mố sơ chọn L = 20m Sinh viên thực : Nguyễn Văn Đàn Trang 10 Lớp TH Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên - Cửa van, tường ngực, mố cống , đáy - Nước cống - Phần đất hai chân khay (trong phạm vi khối trượt) lực đẩy ngược (thấm, thủy tónh) • Trọng lượng mố : Gồm mố bên và1 mố P1 = [9.4*1*20*1 + 2*9.4*20(0.6 +2)/2]2.5 = 1692 T Cánh tay đòn so với đáy a1 = *Trọng lượng tường ngực : P2 = (0.4*0.4 + 0.2*5.2)14*2.5 = 42 T xc = ( 0.6 * 5.2) 0.3 − ( 0.4 * 4.4) 0.4 = 0.1706 m F1 x1 − F2 x2 = F1 − F2 ( 0.6 * 5.2) − ( 0.4 * 4.4) Xác đònh cánh tay đòn a2 : ⇒a2 = – 0.1706 = 5.83 m * Trọng lượng cầu công tác ( P3 ): Trụ đứng (6 trụ) = (6*0.4*0.4*10)2.5 = 24 T Dầm ngang (6 dầm) = (6*0.3*0.3*4)2.5 = 5.4 T Dầm dọc (2 dầm) = (2*0.4*0.8*16)2.5 = 25.6 T Hành lang , bậc thang = 20 T Tổng cộng : P3 = 75 T a3 = 5.0 m * Trọng lượng cầu giao thông : Chọn cầu bê tông cốt thép cho loại xe có tải trọng _ 10 Có trọng lượng P4 = 100 T ; a4 = +2.0m • Trọng lượng cữa van : P5 P5 = 0.157 * F F = 0.157 * ( * 14 ) ( * 14 ) = 31.8 T P5 =31 T a5 = m * Trọng lượng đáy : P6 P6 = [(1.0*19*20) + 2*19(1.0+2.5)/2]2.5 = 1116.25 T P6 = 1200 T a6 = * Trọng lượng nước cống : Trọng lượng nước cống ứng với trường hợp chống lũ : Sinh viên thực : Nguyễn Văn Đàn Trang 20 Lớp TH Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên - Phần sông : P7 = 8.5*15*5*1 = 638 T a7 = 7.5m -Phần phía đồng : P8 = 2.5*15*15*1 = 563 T a8 = +2.5 m * p lực thuỷ tónh đáy cống : P9 = 70*19 = 1330 T a9 = * p lực đẩy ngược đáy cống : P10 = 60*19 = 1140 T a10 = 3.3 m b/ Các lực nằm ngang : Áp lực nước thượng hạ lưu, áp lực đất bò động chân khay thượng lưu * Áùp lực nước phía sông : T1 = 0.5*γn*B*H2 = 0.5*1*15*8.52 = 542 T e1 = 0.5 + H/3 = 0.5 + 8,5 / = +3.3 m * Áùp lực nước phía đồng : T2 = 0.5*γn*B*hh2 = 0.5*1*15*2.5 = 19 T e2 = 0.5 + hh/3 = 0.5 + 2,5/3 = 1.3 m * Áp lực đất chủ động thượng lưu (chân khay thượng lưu) : Ectl =1/2(γđH2λc) Trong : - γđ trọng lượng riêng đất - H chiều cao cột đất tác dụng Với α = β = δ = => λc = tg2 (45o-ϕ/2) = tg2(45o-18o/2) = tg236o = 0.528 => Ectl = 1/2(1.7*22*0.528) = 1.8 T/m Toàn chân khay Ectl = 1.8*19 = 34 T e3 = 1.5 - 2/3 = 0.83 m • Áp lực đất bò động hạ lưu (chân khay hạ lưu) : Eb hl 2.C λb σb = + H 2 Trong đó: - σb cường độ áp lực đất điểm đáy chân khay tính sau σb = γđ*H*λb + 2C λb Sinh viên thực : Nguyễn Văn Đàn Trang 21 Lớp TH Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên C = 0.3T/m2 lực dính đơn vò đất λb = tg2 (45o+ϕ/2) = tg2(45o+18o/2) = tg254o = 1.89 σb = 1.7*2*1.89 + 2*0.3 1.89 = 7.25T/m ⇒ Eb hl 2 * 0.3 1.89 7.25 = + 2 = 8.07T 2 Toàn chân khay Ebhl = 8.07*19 = 153 T e4 = 1.5 – 2/3 = 0.83 m 2/- Xác đònh áp lực đáy móng : Theo sơ đồ nén lệch tâm, xác đònh công thức : σ = ∑P ∑M ± F W Trong : - ΣP tổng lực thẳng đứng (tấn) - F diện tích đáy móng (m2) - ΣM Tổng mô men lực tác dụng lên móng , lấy tâm đáy móng - W mô đuyn chống uốn đáy móng(m3) Tính ΣM = P1 a1 + P2 a2 + P3 a3 + P4 a4 + P5 a5 + P6 a6 + P7 a7 + P8 a8 + P9 a9 + T1 e1 + T2 e2 + Ectl e3 + Ebhl e4 ΣM = 1692*0 – 42*5.83 - 75*5 +100*2 - 31*5 +1200*0 – 638*7.5 + 563*2.5 + 1140*3.3 +1330*0 + 542*3.3 - 19*1.3 - 34*0.83 + 153*0.83 = 1672Tm Sinh viên thực : Nguyễn Văn Đàn Trang 22 Lớp TH Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên ΣP = 1871 T Fmg = 20*19 = 380 m2 W = (B*L2)/6 = (19*202)/6 = 1266.7 m3 Vậy : σ max mg σ mg 1871 + = 380 1672 = 6.24 T/m2 1266.7 1871 - = 1672 = 3.6 T/m2 380 1266.7 σtb = (σmax+σmin)/2 = 4.92 T/m2 3- Phán đoán khả trượt : Xét điều kiện a/ Chỉ số mô hình hóa : N = σmax/ (B γđn) = 6.24/ (20 0.88) = 0,35< Nc = Trong : - B : Chiều rộng mảng (chiều // lực đẩy ngược) - γđn : Dung trọng đất (lấy dung trọng đẩy nổi) - Nc : Chuẩn số không thứ nguyên lấy = loại đất khác γđn = γk – (1 - n) γn = 1.52 –(1- 0.36)1 = 0.88 T/m3 b/ Chỉ số kháng trượt : tgΨ = tgϕ1 + C1/σth = tg 180 + 0,3/4.59 = 0,39 Trong : ϕ1; C1 : Góc ma sát lực dính đơn vò đất Ta có : tgΨ = 0,39 < 0,45 Yêu cầu không thoã mãn c/ Hệ số mức độ cố kết : C v0 = K t (1 + e ) t aγ n h0 ≥ 0.4 Trong : - Kt : Hệ số thấm đất ( Kt =2.10-6 m/s) - e : Hệ số rỗng đất tự nhiên (e=0.92) - t0 : Thời gian thi công trình ( t = 63.25.106) - a : Hệ số nén đất (a = m2/N) - γn : Dung trọng nước (γn = 9.81.103 N/m3) - h0 : Chiều dày tính toán lớp cố kết, lấy chiều dày lớp đất có sét, trường hợp ta lấy không lớn B, ta chọn h = B = 20 m Sinh viên thực : Nguyễn Văn Đàn Trang 23 Lớp TH Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên Vậy ta có : C v0 = 2.10 −6 (1 + 0.92) × 63.25.10 −6 = 3.09.10 − 2 × 9810 × 20 Vậy điều kiện không đạt trượt phẳng phải xét trượt sâu trượt hổn hợp; Trong đồ án yêu cầu kiểm tra trượt phẳng 4- Tính toán trượt phẳng : Ổn đònh cống trượt phẳng : nc Ntt < (m/Kn) R Trong : nc = : Hệ số tổ hợp tải trọng m = 1.0 : Hệ số điều kiện làm việc tra bảng P1-5 Kn = 1.2 : Hệ số tin cậy Ntt; R : Giá trò tổng quát lực gây trượt lực chống trượt giới hạn Ntt = Ttl + Ectl – Tht = 542+ 34 – 19 = 557 T R = ∑P tgϕ1 + m1 Ebhl + F C = = 1871* tg180 + 0.7*153 + 380* 0,3 = 829 T nc Ntt = 557 = 557 T < (m/Kn) R = (1/1,2) 829 = 690.8 T Đảm bảo an toàn trượt phẳng, công trình ổn đòmh PHẦN VI : TÍNH TOÁN KẾT CẤU BẢN ĐÁY CỐNG I/- MỤC ĐÍCH VÀ CÁC TRƯỜNG HP TÍNH TOÁN : Mục đích : - Xác đònh sơ đồ ngoại lực - Tính toán nội lực bố trí cốt thép - Bố trí cốt thép đáy Theo yêu cầu đồ án ta xác đònh sơ đồ ngoại lực để tính toán kết cấu đáy theo phương pháp dầm đàn hồi Sinh viên thực : Nguyễn Văn Đàn Trang 24 Lớp TH Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên 2- Trường hợp tính toán : Ta tính cho trường hợp chênh lệch mực nước thượng hạ lưu lớn Vì ta chọn trường hợptổ hợp chống lũ tính phần thấm ổn đònh trên 3- Chọn băng tính toán : Tính toán cho băng sau cửa van, có chiều rộng 1m giới hạn hai mặt cắt vuông góc với chiều dòng chảy II/- TÍNH TOÁN NGOẠI LỰC TÁC DỤNG LÊN BĂNG : Gồm lực tác dụng lên đáy, bao gồm lực tập trung từ mố, lực phân bố băng tải trọng bên 1- Lực tập trung truyền từ mố : - G1 : Trọng lượng phần mố - G2 : Trọng lượng tường ngực - G3 : Trọng lượng cầu công tác - G4 : Trọng lượng cầu giao thông - G5 : Tải trọng người xe cầu - G6 : trọng lượng cửa van - T1, T2 : p lực nước ngang từ thượng lưu hạ lưu truyền qua khe van (khi van đóng) Sơ đồ tính toán lực mố truyền cho đáy Sinh viên thực : Nguyễn Văn Đàn Trang 25 Lớp TH Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên * Tính lực tập trung mố bên : Bảng tính lực tập trung tác dụng lên mố bên TT TẢI TRỌNG TRỊ SỐ (T) 611 10.5 18.75 25.00 10.00 7.75 135.5 4.75 853.25 KÝ HIỆU Trọng lượng mố cống Trọng lượng tường ngực Trọng lượng cầu công tác Trọng lượng cầu giao thông Trọng lượng người xe cộ Trọng lượng cữa van p lực nước thượng lưu p lực nước hạ lưu Tổng cộng G1 G2 G3 G4 G5 G6 T1 T2 a (m) 5.83 2 3.3 1.3 M (T.m) 61.2 93.75 50 20 38.75 447.75 6.175 717.625 Ứng suất thẳng đứng đáy mố xác đònh theo công thức nén lệch tâm σ max = ∑G ∑ M ± F W Trong : - ΣP tổng lực thẳng đứng (tấn) - F diện tích đáy mố (m2) - ΣMo Tổng mô men ngoại lực lấy tâm đáy mố -W mô đuyn chống uốn đáy mố(m3) Sinh viên thực : Nguyễn Văn Đàn Trang 26 Lớp TH Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên + Diện tích đáy mố bên : Fm = 2*20 = 40m2 + Mô đun chống uốn đáy mố bên : Wm = (B.L2)/6 = (2*202)/6 = 133.33m3 Vậy: σ max = 853.25 717.62 + = 26.71 40 133.33 T / m2 σ = 853.25 717.62 − = 15.95 40 133.33 T / m2 σTB = 0.5(σmax + σmin) = 21.33 T/m2 Với giá trò σmax σmin , coi ứng suất đáy mố phân bố theo đường thẳng ta vẽ biểu đồ ứng suất đáy mố NHỚ VẼ HÌNH Trò số Pk xác đònh : σ max − σ 26.71 − 15.95 x = 15.95 + 10 = 21.33 T / m L 20 Vậy lực tập trung mố bên truyền cho băng tính toán đáy tính theo công thức sau : Pk’ =Pk.b.d PK = σ + Với : b – bề rộng băng tính toán = 1m ; d – bề dày mố bên = 2m ⇒ Pk’ = 21.33*1*2 = 42.66 T = P1' = P3" = 42.66 T Sinh viên thực : Nguyễn Văn Đàn Trang 27 Lớp TH Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên * Tính lực tập trung mố : Bảng tính lực tập trung tác dụng lên mố TT TẢI TRỌNG KÝ HIỆU Trọng lượng mố cống Trọng lượng tường ngực Trọng lượng cầu công tác Trọng lượng cầu giao thông Trọng lượng người xe cộ Trọng lượng cữa van p lực nước thượng lưu p lực nước hạ lưu Tổng cộng G1 G2 G3 G4 G5 G6 T1 T2 TRỊ SỐ (T) 470 21 32,5 50 10 15,5 271 8,5 878,5 a (m) 5,83 2 3,3 1,3 M (T.m) 122,43 162,5 100 20 77,5 894,3 11,1 1.387,83 Ứng suất thẳng đứng đáy mố xác đònh theo công thức nén lệch tâm ∑G ∑ M σ max = ± F W Trong : - ΣP tổng lực thẳng đứng (tấn) - F diện tích đáy mố (m2) - ΣMo Tổng mô men ngoại lực lấy tâm đáy mố -W mô đuyn chống uốn đáy mố(m3) + Diện tích đáy mố : Fm = 1*20 = 20m2 + Mô đun chống uốn đáy mố bên : Wm = (B.L2)/6 = (1*202)/6 = 66.67m3 Vậy : σ max = 878.5 1387.83 + = 64.74 T / m 20 66.67 Sinh viên thực : Nguyễn Văn Đàn Trang 28 Lớp TH Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên σTB = 0.5(σmax + σmin) = 43.92 T/m2 Với giá trò σmax σmin , coi ứng suất đáy mố phân bố theo đường thẳng ta 878.5 1387.83 − = 23.1 T / m 20 66.67 vẽ biểu đồ ứng suất đáy mố σ = Trò số Pk xác đònh : σ max − σ 64.74 − 23.1 x = 23.1 + 10 = 23.92 T / m L 20 Vậy lực tập trung mố bên truyền cho băng tính toán đáy tính theo công thức sau : PK = σ + Pk’ = Pk.b.d Với : b – bề rộng băng tính toán = 1m ; d – bề dày mố bên = 2m ⇒Pk’ = 23.92*1*1 = 23.92 T = P2' =23.92 T 2- Các lực phân bố băng: - Trọng lượng nước cống qo = γn*hn*b = 1*2.5 *1 = 2.5 T/m - Trọng lượng đáy cống q1 = γb*t*b = 1*1*2.5 = 2.5T/m -Lực đẩy : q2 = γn*hđn*b hđn = hmin + (hmax – hmin).x/L hđn = 2.5+1+1.5+ (4,5-1.5) *10/20 = 6.5 m ⇒ q2 = 1*6.5*1 = 6.5 T/m - Phản lực : q3 = Pp*b Với : Pp cường độ áp lực đáy móng băng tính toán Pp = σmin + (σmax - σmin).x/L Pp = 3.6 + (6.24 – 3.6).10/20 = 4.92 T/m2 ⇒ q3 = 4.92*1 = 4.92 T/m 3- Lực cắt không cân Q : Sinh viên thực : Nguyễn Văn Đàn Trang 29 Lớp TH Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên a/ Xác đònh trò số từ phương trình cân tónh : Q + ∑Pk’ + 2.L ∑qi = Trong : 2.l = 2*9.5 = 19 m : Chiều dài băng xét ∑Pk’ tổng lực tập trung mố băng xét truyền cho đáy ΣPk’ = 23.92*1 + 42.66*2 = 109.24 T ∑qi tổngcác lực phân bố ∑qI = qo+q1+q2-q3 ΣqI = 2.5 + 2.5 – 6.5 – 4.92 = -6.42 T/m ⇒ Q = -109.24 + 19*6.42 = 12.74 T/m (Quy ước lực xuống mang giá trò + ngược lại) Như Q có chiều xuống b/ Phân phối Q cho đáy mố : Các bước tính toán phân phối Q cho đáy mố Xác đònh trọng tâm mố Y0m = (F1 Y1 - F2 Y2)/ (F1 – F2) Trong : Y0 = ⇒ Fi × Yci ∑ Fi Y0 = 2.44m 9.4 * 1.4 9.4 0.6 * 9.4 * 9.4 * 9.4 * 9.4 2 * + − 19 * * 0.5 + 2 F × Yci = 2.44 Y0 =viêi n thự =c hiệ Sinh n : Nguyễn Văn Đàn Lớp TH F * ∑ i + 0.6 * 9.4 + * 9.4 + 19 * 1 Trang 30 2 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên • Vẽ biểu đồ mô men tónh Sc băng tính toán (Là băng cách mép thượng phía hạ lưu 10m) S c = F c Yc Trong : - Fc : Phần diện tích bò cắt - Yc : Khoảng cách từ trọng tâm phần diện tích cắt đến trục trung hòa Tính giá trò Sc : + S1c vò trí 1/2 mố trở lên so với chiều cao: F1c = Fmg*Ymg + 2*Fmb *Ymb Với : Fmg = 4.7*1 = 4.7 m2 ymg =( 4.7/2)+2.26 = 4.61 m Fmb = (0.6+1.3)*4.7/2 = 4.46 m2 ymb = 2.26 + (4.7/3)*(2*0.6+1.3)/(0.6+1.3) = 4.32 m Vậy : S1c = 4.7*4.61 + 2*4.46*4.32 = 60.2 m3 + S2c vò trí đáy mố tiếp giáp đáy : F2c = Fmg*Ymg + 2*Fmb *Ymb Fmg = 9.4*1 = 9.4 m2 Ymg = 4.7 – 2.44 = 2.26 m Fmb = (0.6+2)*9.4/2 = 12.22 m2 Y0mb = 9.4/3*(2*0.6+2)/(2+0.6) = 3.86 m Ymb = 3.86 - 2.44 = 1.42 m ⇒S2c = 9.4*2.26 + 2*12.22*1.42 = 56 m3 + S3c vò trí trục trung hòa : F3c = Fmg*Ymg + 2*Fmb *Ymb Fmg = 6.96*1 = 6.96 m2 Ymg = 3.48 m Fmb = (0.6+1.64)*6.96/2 = 7.79 m2 Ymb = (6.96/3)*(2*0.6+1.64)/(0.6+1.64) =2.94 m ⇒S3c = 6.96*3.48 + 2*7.79*2.94 = 70 m3 * Tính diện tích biểu đồ Phần tương ứng với mố A1 : A1 = 4.7*60.2/2 + (60.2+70)*2.26/2 + (70 + 56)*2.44/2 = 442.32 m2 A1 = 442.32 m2 Phần tương ứng với đáy A2 : Sinh viên thực : Nguyễn Văn Đàn Trang 31 Lớp TH Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên A2 = 56*1/2 = 28 m2 Tổng diện tích biểu đồ : Sc = A1 + A2 = 442.32 + 28 = 470.32 m2 *Phân phối Q cho mố (Qm) : p dụng công thức sau : Qm = Q*A1/(A1 + A2) Qm = 12.74*442.32/(442.32 + 28) = 11.98 T Qđ = Q – Qm = 12.74 – 11.98 = 0.76 T Phân Qm cho mố theo tỷ lệ diện tích : Ta có Pk” = Fmk*Qm/ΣFm Trong : - Fmk diện tích mố thứ k - ΣFm tổng diện tích mố thứ k ΣFm =2*2 + 1*1 = m2 Vậy : Tại mố bên : P1” = P3” = 2*11.98/5 = 4.8 T Tại mố : P2” = 1*11.98/5 = 2.4 T * Phân phối Q cho đáy (Qđ) : q4 = Qđ/L = 0.76/19 = 0.04 T/m 4- Tải trọng bên : Phạm vi đắp đất cao 11.4m - Tải trọng đứng S = γđ*hđ*b = 1.65*11.4*1 = 18.8T/m - Mô men áp lực đất nằm ngang gây Mđ = E* E = 1/2(H2 *γđ * λc ) = 1/2(10.42* 1.65*0.5) = 44.6 T/m = hđ/3 = 10.4/3 = 3.46 m Mđ = 44.6*3.46 = 154.3 T/m * Tải trọng xe cộ đường : q5 = 10/6 = 1.67T/m 5/-Sơ đồ ngoại lực cuối gồm: Các lực tập trung mố P1” , P2” , + Mố bên : P1 = P3 = P1' + P1" = P3'+P3" = 42.66 + 4.8 = 47.46 T + Mố : P2 = P2' + P2" =23.92 + 2.4 = 25.6 T Lực phân bố băng q = qo+ q1+ q2+ q3+q4 q = 2.5 + 2.5 + 6.5 + 4.92 = 16.42 T Sinh viên thực : Nguyễn Văn Đàn Trang 32 Lớp TH Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên Lực bên từ phía giáp đất S , Mđ , q5 S = 18.8 T Mđ = 154.3 T q5 = 1.67 T Lực bên từ phía giáp mảng khác : Khi đầu mảng tính toán tiếp giápvới mảng khác, tải trọng bên láap lực đáy móng mảng bên cạnh mảng giống nhau,thì sơ lấy tải trọng bên phản lực mảng xét NHỚ VẼ HÌNH III/- TÍNH TOÁN NỘI LỰC VÀ CỐT THÉP : Sinh viên thực : Nguyễn Văn Đàn Trang 33 Lớp TH Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên Dựa vào ngoại lực tính tiến hành tính toán nội lực ,và vẽ biểu đố lực cắt Q , biểu đồ mô men M.Căn kết tính toán biểu đồ nội lực tính toán bố trí cốt thép cho cống (áp dụng giáo trình môn bê tông cốt thép học) KẾT LUẬN Nội dung yêu cầu đồ án ,tuy nhiên phạm vi hạn chế nên trường hợp tính toán bất lợi chưa kiểm tra hết Sinh viên thực : Nguyễn Văn Đàn Trang 34 Lớp TH [...]... III/- TÍNH TOÁN NỘI LỰC VÀ CỐT THÉP : Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Đàn Trang 33 Lớp TH 9 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên Dựa vào các ngoại lực đã tính tiến hành tính toán nội lực ,và vẽ biểu đố lực cắt Q , biểu đồ mô men M.Căn cứ kết quả tính toán và biểu đồ nội lực tính toán bố trí cốt thép cho cống (áp dụng giáo trình môn bê tông cốt thép đã học) KẾT LUẬN Nội dung yêu cầu của đồ án đã được... VÀ CÁC TRƯỜNG HP TÍNH TOÁN : 1 Mục đích : - Xác đònh sơ đồ ngoại lực - Tính toán nội lực và bố trí cốt thép - Bố trí cốt thép trong bản đáy Theo yêu cầu đồ án ta chỉ xác đònh sơ đồ ngoại lực để tính toán kết cấu bản đáy theo phương pháp dầm trên nền đàn hồi Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Đàn Trang 24 Lớp TH 9 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên 2- Trường hợp tính toán : Ta tính cho trường... sân tiêu năng K = 8 : Hệ số phụ thuộc nền đất dính L SS = 8 4,17 5,9 = 25,5m Chọn LSS = 26,0 m PHẦN IV : TÍNH TOÁN THẤM DƯỚI ĐÁY CÔNG TRÌNH Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Đàn Trang 13 Lớp TH 9 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên I/-XÁC ĐỊNH TRƯỜNG HP TÍNH TOÁN : Dùng phương pháp đồ giải vẽ lưới bằng tay xác đònh lực đẩy ngược lên đáy công trình Wt và Grien thấm J Trong đồ án này chỉ tính cho trường... Trọng lượng nước trong cống : Trọng lượng nước trong cống ứng với trường hợp chống lũ : Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Đàn Trang 20 Lớp TH 9 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên - Phần ngoài sông : P7 = 8.5*15*5*1 = 638 T a7 = 7.5m -Phần phía đồng : P8 = 2.5*15*15*1 = 563 T a8 = +2.5 m * p lực thuỷ tónh ở bản đáy cống : P9 = 70*19 = 1330 T a9 = 0 * p lực đẩy ngược ở bản đáy cống : P10 = 60*19 =... TH 9 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên H 6 = 0.13 Thay các giá tròù J tb = T ζ = 8.5 × 5.24 tt ∑ So sánh ta thấy Jtb = 0.13 < 0.22/1.15 = 0.191 Kết luận đảm bảo độ bền thấm chung Kiểm tra độ bền thấm theo điều kiện : Jra < [Jra] Trong đó : - Jra là Gradien thấm cục bộ (Đã tính ở trên) - [Jra] Gradien thấm không cho phép xói ngầm cơ học , được xác đònh theo biểu đồ Ixtômina phụ thuộc vào hệ số. .. Trang 23 Lớp TH 9 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên Vậy ta có : C v0 = 2.10 −6 (1 + 0.92) × 63.25.10 −6 = 3.09.10 − 5 2 2 × 9810 × 20 Vậy một trong 3 điều kiện không đạt ngoài trượt phẳng còn phải xét cả trượt sâu và trượt hổn hợp; Trong đồ án này chỉ yêu cầu kiểm tra trượt phẳng 4- Tính toán trượt phẳng : Ổn đònh của cống về trượt phẳng khi : nc Ntt < (m/Kn) R Trong đó : nc = 1 : Hệ số tổ hợp tải... truyền qua khe van (khi van đóng) Sơ đồ tính toán lực của mố truyền cho bản đáy Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Đàn Trang 25 Lớp TH 9 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên * Tính lực tập trung mố bên : Bảng tính các lực tập trung tác dụng lên mố bên TT 1 2 3 4 5 6 7 8 TẢI TRỌNG TRỊ SỐ (T) 611 10.5 18.75 25.00 10.00 7.75 135.5 4.75 853.25 KÝ HIỆU Trọng lượng mố cống Trọng lượng tường ngực Trọng lượng... đó: Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Đàn Trang 11 Lớp TH 9 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên - C : Hệ số phụ thuộc loại đất nền, tra bảng P3-1 được C=2.5 - Ltt: Chiều dài tính toán của đường viền thấm Ltt= Lđ+Ln/m m: Hệ số hiệu quả tiêu hao cột nước thấm trên đoạn thẳng đứng so với đoạn nằm ngang, chọn m=1.5 H: cột nước lớn nhất của cống; H=8,6-2.7 = 5.9 m Lđ: Chiều dài tổng cộng của các đoạn... một điểm bất kỳ xác đònh theo công thức : hx = ix * ( H/n ) (1) Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Đàn Trang 16 Lớp TH 9 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên Trong đó: - H: chênh lệch cột nước thượng hạ lưu = 5.9 m - n :số dải của lưới thấm (n = 24) - Ix : số dải tính từ điểm tính toán đến đường thế cuối cùng Dựa vào công thức trên ta vẽ được áp lực thấm dưới đáy công trình Từ đó xác đònh được tổng.. .Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên 7- Khe lún : Dùng bao tải tẩm nhựa đường 2 lớp 8- Bản đáy cống : Chiều dài bản đáy cần thỏa mãn các điều kiện thủy lực , ổn đònh kết cấu bên trên , ta chọn bằng chiều dài mố Chiều dày bản đáy chọn theo điều kiện chòu lực , phụ thuộc vào bề rộng khoang cống , tải trọng bên trên và tính chất nền theo kinh ... đònh sơ đồ ngoại lực để tính toán kết cấu đáy theo phương pháp dầm đàn hồi Sinh viên thực : Nguyễn Văn Đàn Trang 24 Lớp TH Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên 2- Trường hợp tính toán : Ta... lực cắt Q , biểu đồ mô men M.Căn kết tính toán biểu đồ nội lực tính toán bố trí cốt thép cho cống (áp dụng giáo trình môn bê tông cốt thép học) KẾT LUẬN Nội dung yêu cầu đồ án ,tuy nhiên phạm... Trang 11 Lớp TH Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên - C : Hệ số phụ thuộc loại đất nền, tra bảng P3-1 C=2.5 - Ltt: Chiều dài tính toán đường viền thấm Ltt= Lđ+Ln/m m: Hệ số hiệu tiêu hao