Thiết kế cống lộ thiên

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN CHƯƠNG I : TÀI LIỆU VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ A TÀI LIỆU (CỐNG B) Nhiệm vụ : Cống B xây dựngg ven sông Y (vùng chòu ảnh hưởng thuỷ triều) để tiêu nước, ngăn triều giữ Diện tích tiêu : 30.000 Cống xây dựng tuyến đường giao thông có loại xe – 10 qua Các lưu lượng mực nước thiết kế (Bảng 1) Bảng - Lưu lượngg mực nước cống B Trường hợp Tiêu nước Ngăn triều Chỉ tiêu Đề số Qtiêumax (m3/s) Zđồngkhống chế (m) Zsôngtk (m) Zsôngmin (m) Zsôngmax (m) Zđồngmin (m) 47 77 3.74 3.58 0.10 6.35 1.12 Tài liệu kênh tiêu • Z đáy kênh = -1.00 m • Độ dốc mái m =1,5 ; Độ nhám n = 0,025; • Độ dốc đáy I=10-4 Tài liệu gió chiều dài truyền sóng Bảng – Tần suất tốc độ gió Tần suất P% 20 V (m/s) 28,0 266,0 22,0 18,0 Trường hợp D (m) 30 16,0 Bảng – Chiều dài truyền sóng Z sông bình thường 200 50 14,0 Z sông max 300 Tài liệu đòa chất Đất thòt từ cao độ +1,00 đến –1,00; Đất pha cát từ cao độ –1,00 đến –20,00; Đất sét từ –20,00 đến –40,00 Chỉ tiêu lý (Bảng 4) Thời gian thi công : năm Bảng – Các tiêu lý đất cống • • • • Loại đất Chỉ tiêu γk (T/m3) γtn(T/m3) Thòt Cát pha Sét 1,47 1,70 1.52 1,75 1,41 1,69 Trang-1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC Độ rỗng n ϕtn (độ) ϕbh (độ) Ctn (T/m2) Cbh (T/m2) Kt (m/s) Hệ số rỗng ε Hệ số nén a (N/m2) Hệ số không η THỦY CÔNG 0,40 19o 16o 1,50 1,00 4.10-7 0,67 2,2 0,38 23o 18o 0,50 0,30 2.10-6 0,61 2,0 0,45 12o 10o 3,50 2,50 1.10-8 0,82 2,3 A YÊU CẦU ĐỒ ÁN Xác đònh cấp công trình tiêu thiết kế Tính toán thuỷ lực xác đònh chiều rộng cống giải tiêu Chọn cấu tạo phận cống Tính toán thấm ổn đònh cống Chuyên đề : Tính toán đáy cống theo phương pháp dầm đàn hồi Bản vẽ : – vẽ khổ A1, thể cắt dọc, mặt bằng, diện thượng, hạ lưu, mặt cắt ngang cống cấu tạo chi tiết CHƯƠNG II : PHẦN NỘI DUNG THIẾT KẾ ξ 5-1 GIỚI THIỆU CHUNG Ι Vò trí, nhiệm vụ công trình +Cống B xây dựng ven sông Y thuộc tỉnh R (vùng chòu ảnh hưởng thủy triều) +Cống B xây dựng nhằm mục đích tiêu nước, ngăn triều giữ cho diện tích 30.000 ΙΙ Cấp công trình tiêu thiết kế Cấp công trình Việc đònh cấp công trình ta dựa vào TCVN 5060-90 theo điều kiện sau: • Theo chiều cao công trình (cống bêtông đất) Sơ tính chiều cao công trình theo công thức sau: ∇đc = Hcmax + a Trong : a : độ vượt cao an toàn (a = 0,5m) Hcmax = Zsôngmax – Zđáy kênh = 6,35 – (-1,00) = 7,35 m ⇒ ∇đc = 7,35 + 0,5 = 7,85 m Với chiều cao 7,85 m ta tra bảng P1-1 (ĐAMH- Thủy Công – Trang 108) chiều cao trung bình từ ÷ 10 m ta cấp công trình cấp IV • Theo nhiệm vụ công trình Nhiệm vụ công trình tiêu nước cho 30.000 ⇒ Tra bảng P1-2 (ĐAMH – Thủy Công – Trang 109) ta có cấp công trình cấp III Trang-2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG Từ điều kiện ta chọn cấp cao làm cấp công trình, công trình công trình cấp III Các tiêu thiết kế Dựa vào cấp công trình cấp III ta xác đònh : • Tần suất lưu lượng, mực nước lớn để tính ổn đònh kết cấu Tra bảng P1-3(ĐAMH -Thủy Công - Trang 109) ta P = 1% • Tần suất gió lớn gió bình quân lớn (theo QPTL C1-78) +Tần suất gió lớn ta tra P = 75% ⇒ v = 26 m/s +Tần suất gió bình quân lớn tính toán P = 50 % ⇒ V= 14 m/s • Hệ số điều kiện làm việc m =1 • Độ vượt cao an toàn đỉnh sóng (tra bảng 5.1 -GTTC tập 1) a = 0.5 a’ = 0.4 • Độ vượt cao an toàn mực nước tónh d=1 d’ = 0.7 • Tra bảng P1-6( ĐAMH – Thủy Công – Trang 110 ) hệ số tin cậy Kn =1,15 • Tra bảng P1-4 (ĐAMH – Thủy Công – Trang 110) hệ số vượt tải tính ổn đònh độ bền công trình: +Đối với áp lực thủy tónh, áp lực sóng, áp lực nước đẩy ngược, áp lực thấm có hệ số n = 1,00 +Đối với trọng lượng thân công trình lấy n = 1,00 +Đối với áp lực bên đất có n = 1,20 ξ 5-2 TÍNH TOÁN THUỶ LỰC CỐNG Ι Tính toán kênh hạ lưu Theo tài liệu cho ta có : Qtiêu = 77 m3/s, i = 10-4 , m = 1,5 , n = 0,025 Zđồngkhống chế = 3,74 m Zsôngtk =3,58 m Zđáy kênh = -1,00 m Cột nước kênh tiêu h = Zsôngtk - Zđáy kênh = 3,58 – (-1,00) = 4,58 m Dùng phương pháp đối chiếu mặt cắt lợi thuỷ lực, ta xét : f ( Rln ) = Với mo i Q m = 1,5 (Phụ lục 8-1.Bảng tính thủy lực) ⇒ mo = 8,424 ⇒ f ( Rln ) = 8,424 10 −4 = 0,001 77 Tra phụ lục 8-1 với n = 0,025 ta : Rln = 3,338 m h 4,58 ⇒ R = 3,338 = 1,372 ln Trang-3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG h b Với R = 1,372 m = 1,5 tra phụ lục 8-3 ta : R = 4,33 ln ln  b ⇒ b =   Rln  .Rln = 4,33.3,338 = 14,45m  Vậy kênh tiêu hạ lưu có kích thước : h = 4,58 m b = 14,45 m Zbờ = Zđáy kênh + h + 0,5 = 6,08 m  Kiểm tra điều kiện xói lở kênh + Lưu tốc max kênh : Vmax max max Qtiêu Qtiêu 77 = = = = 0,80m / s ω h( b + mh ) 4,58(14,45 + 1,5.4,58) + Lưu tốc không xói cho phép, theo TCVN 4118-85 : [Vkx] = K Q0,1 Với đất kênh đất cát pha (từ cao trình –1,00 đến cao trình –20,00 , theo tài liệu đòa chất) có K=0,53 Suy ra, [Vkx] = K Q0,1 = 0,53 770,1 = 0,82 m/s Qua cho thấy Vmax = 0,80 m/s < [Vkx] = 0,82 m/s, kênh hạ lưu không bò xói Kết luận, kích thước kênh hạ lưu: h = 4,58 m b = 14,45 m Zbờ = Zđáy kênh + h + 0,5 = 6,08 m Mặt cắt kênh hạ lưu Zbờ tk sông Z h(m) Zđáy kênh b(m) ΙΙ Tính toán diện cống 1.Trường hợp tính toán : Ta chọn trường hợp chênh lệch mực nước thượng hạ lưu nhỏ, cần tháo Qth = 77 (m3/s) Ứng với trường hợp : ∆Zmin = Zđồngkhống chế - Zsôngtk = 3,74 – 3,58 = 0,16 m 2.Chọn loại cao trình ngưỡng cống : a Cao trình ngưỡng : Trang-4 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG +Dựa vào đòa chất lòng sông +Dựa vào nước trước sau cống ⇒ Chọn cao trình ngưỡng cao trình đáy kênh : ∇ngưỡng = ∇đáy kênh = -1,00 m b Hình thức ngưỡng : Ngưỡng có tác dụng đập tràn đỉnh rộng 3.Xác đònh bề rộng cống : Sơ đồ tính toán khầu diện cống ngưỡng đỉnh rộng : Zhp H h hh a Đònh trạng thái chảy : Theo QPTL C8-76 đập chảy ngập hn > n Ho Trong : hn = hh = 4,58 m n hệ số 0,75 ≤ n ≤ ( 0,83 ÷ 0,87) Ta chọn n = 0,82 α V o Ho = H + 2.g H = Zđồngkhống chế – Zđáy = 3,74 – (-1) = 4,74 m α V o Bỏ qua cột nước tới gần , =0 Với 2.g ⇒ H0 = 4,74 m Từ ta hn = 4,58 m > n H0 = 0,82 4,76 = 3,90 m Do trạng thái chảy qua cống giống chảy qua đập tràn đỉnh rộng chảy ngập b Tính bề rộng cống : Theo công thức đập tràn đỉnh rộng chảy ngập : Q = ϕ n ϕ g ∑ b.h g ( H − h) Trong : +Với giả thiết đập tràn đỉnh rộng có cửa vào tương đối thuận, theo bảng tra 14-12 (Bảng tính thuỷ lực) hệ số lưu lượng gần Cumin m = 0,36, tra theo bảng 14-13 (Bảng tính thuỷ lực) hệ số lưu tốc chảy ngập ϕn =0,96 +ϕg : hệ số phụ thêm lưu tốc phụ thuộc vào hệ số co hẹp bên ε0 +ε0 : hệ số co hẹp bên, sơ chọn ε0 = 0,95 (do ε0 nằm khoảng từ 0,95 đến 1,0) Trang-5 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG Suy : ϕg = 0,5 ε0 + 0,5 = 0,5 0,95 + 0,5 = 0,975 + h = 4,58 m + H0 = 4,76 m (bở qua cột nước tới gần) Q ⇒ ∑b = ϕ n ϕ g h 2.g ( H − h) = 77 0,96.0,975.4,58 2.9,81( 4,74 − 4,58) = 10,14 m c Kiểm tra chế độ chảy : +Giả sử chia cống làm khoang, bề rộng khoang 3,38 m +Chọn mố trụ, mố dày 1,0 m +Chọn mố bên, mố dày 0,8 m ⇒ ε0 = ∑b ∑b + ∑d = 10,14 = 0,74 10,14 + 2.1,0 + 2.0,8 ⇒ ϕg = 0,5 ε0 + 0,5 = 0,5 0,74 + 0,5 = 0,87 + Với đập không ngưỡng β = n.b/B = 0,75, chọn mố có góc vát Tgθ = 1,0 tra theo bảng phụ lục 14-8 (bảng tính thuỷ lực) hệ số m = 0,367, tra bảng 14-13 (bảng tính thuỷ lực) hệ số lưu tốc ϕn =0,974 Ta tính lại sau : ⇒ ∑b = = Q ϕ n ϕ g h 2.g ( H − h) 77 0,974.0,87.4,58 2.9,81( 4,74 − 4,58) = 11,20 m + Kiểm tra chế độ chảy sau:  hn/H0 = 4,58 / 4,74 = 0,96 >( hn/H0)pg = 0,7 ÷ 0,8  Tìm hk, Ta có lưu lượng chảy qua khoang cống : Q’ = 77/3 = 25,66 m3 /s Lưu lượngg đơn vò : q = Q’/b = 25,66/4 = 6,42 m3/ s m Với q = 6,42 tra bảng phụ lục 9-1 ứng với hệ số α = 1,0 ta hk =1,616 m Ta có : hn/hk = 4,58/1,616 = 2,83 > (hn/hk)pg =1,2 ÷ 1,4 ⇒ Đãm bảo giả thiết chảy ngập  Kết luận :  Tổng chiều rộng thông nước : ∑b = 12,00 m  Số khoang cống : n =  Số mố trụ : nmt = (dmt =1,0 m)  Số mố trụ : nmb = (dmb =0,8 m)  Chiều rộng khoang : b = (∑b)/3 = 4,00 m  Chiều rộng đáy cống : B = ∑b + 2dmt + 2dmb = 12,00 + 2.1,0 + 2.0,8 = 15,60 m ΙΙΙ Tính tiêu phòng xói Trang-6 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG 1.Trường hợp tính toán : Khi tháo lưu lượng qua cống với chênh lệch mực nước thượng, hạ lưu lớn Đối với cống tiêu vùng triều ta tính toán cho trường hợp chênh lệch mực nước thượng, hạ lưu lớn nhất, mức nước triều hạ xuống thấp nhất, phía đồng mực nước khống chế : Zsôngmin = 0,1 m Zđồngkhống chế = 3,74 m Q tiêumax = 77 m3/s 2.Lưu lượng tính toán tiêu : Với cống tiêu vùng triều, nói chung mực nước hạ lưu không phụ thuộc lưu lượng tháo qua cống lưu lượng tính toán tiêu khả tháo lớn tương ứng với mực nước chọn Nghóa Q TN = 77 m3/s Lúc ta mở hết khoang cống 3.Tính toán kích thước thiết bò tiêu : a Xác đònh trạng thái chảy sau cống *Lưu lượng đơn vò : q = Qtn 77 = = 4,94m / s.m B 15,60 *Với q = 4,94 m3/s m ta tra bảng phụ lục 9-1(bảng tính thuỷ lực) cột nước phân giới hk =1,356 m αV02 *Cột nước toàn phần : E = H + 2g Q 77 tn Trong đó, v = ω = 4,58.12 = 1,4m / s ⇒ E0 *Tính =H + αV02 2g = 4,58 + 1.1,4 = 4,68m 2.9,81 q 4,94 F (τc ) = = = 0,5 ϕ.E 03 / 0,974.4,68 / *Với F(τc) = 0.5 tra phụ lục 15-1(bảng tra thuỷ lực) τ c = 0,121 ; τ c” =0,5604 Suy ra, hc = τ c E0 = 0,121*4,68 = 0,566 m hc”= τ c”E0 = 0,5604*4,68 = 2,622 m *Cột nước hạ lưu : hh = Zsông – Zđáykênh = 0,1 – (-1,00) = 1,1 m *So sánh thấy sau: hc = 0,566 m < hk =1,356 m hc”= 2,622 m > hh =1,1 m  Vậy có nước nhảy phóng xa sau cống, phải làm công trình tiêu b Chọn biện pháp tiêu Ở cống tháo nước ngăn mặn, với nền đất phương pháp tốt đào bể tiêu Nếu trường hợp phải đào bể khà sâu ta xây tường đào bể kết hợp c Tính toán kích thước bể tiêu Chiều sâu đào bể tính theo công thức sau : d = σhc” – ( hh +Z2) Trong đó, σ- hệ số ngập, nằm khoảng 1,05 ÷ 1,10 Ở chọn σ =1,10 Trang-7 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG hc”- độ sâu liên hiệp sau nước nhảy Z2 – chênh lệch đầu nước cuối bể vào kênh, tính đập tràn đỉnh rộng chảy ngập: Giả thiết chiều sâu đào bể : dgt = hc” – hh =2,622 – 1,1 = 1,522 m ⇒ E0’ = E0 + dgt = 4,68 + 1,522 =6,202 m Tính F(τc) theo công thức: F (τc ) = q ϕn E ' 30 / = 4,94 = 0,336 0,95.6,202 / Trong đó, ϕn – hệ số lưu tốc bể, ta coi chảy qua đập tràn đỉnh rộng, tra bảng 15-1(bảng tính thuỷ lực) ta có ϕn = 0,95 Với Với F(τc) = 0,336 tra phụ lục 15-1 τ c = 0,0775 ; τ c” =0,4707 Suy ra, hc = τ c E0 = 0,0775*6,202 = 0,48 m hc”= τ c”E0 = 0,4707*6,202 = 2,92 m z2 = q2 gϕn2 hh2 − q2 ( g σhc'' ) = 4,94 4,94 − = 1,02m 2.9,81.0,95 2.1,12 2.9,81(1,10.2,92 ) Tính d lần thứ : d1 = σhc” – ( hh + Z2) =1,10 2,92 – (1,1 + 1,02) =1,092 m Giả thiết lại dgt = d1 = 1,092 m ⇒ E0’ = E0 + dgt = 4,68 + 1,092 =5,772 m Tính F(τc) theo công thức: F (τc ) = q ϕn E ' 30 / = 4,94 = 0,4987 0,95.5,772 / Trong đó, ϕn – hệ số lưu tốc bể, ta coi chảy qua đập tràn đỉnh rộng, tra bảng 15-1(bảng tính thuỷ lực) ta có ϕn = 0,95 Với Với F(τc) = 0,4987 tra phụ lục 15-1 τ c = 0,12 ; τ c” =0,5603 Suy ra, hc = τ c E0 = 0,12*5,772 = 0,693 m hc”= τ c”E0 = 0,5603*5,772 = 3,234 m z2 = q2 gϕn2 hh2 − q2 ( g σhc'' ) = 4,94 4,94 − = 1,04m 2.9,81.0,95 2.1,12 2.9,81(1,10.3,234 ) Tính d lần thứ hai : d2 = σhc” – ( hh + Z2) =1,10 3,234 – (1,1 + 1,04) =1,4 m Ta thấy d ≈ d ta chọn chiều sâu đào bể d = 1,00 m d Tính toán kích thước bể, tường tiêu kết hợp •Điều kiện đảm bảo tiêu kết hợp : d + c = σhc” – H1 Trong đó, d- chiều sâu đào bể (m) c – chiều cao tường (m) σhc” = hb – cột nước bể (m) H1 – cột nước đỉnh tường tiêu (m) •Ở ta tính toán theo phương thức chọn chiều cao tường sau tiến hành đào bể •Chiều cao tường giới hạn tính theo công thức sau: gt 2/3  q  q2  C = h c1 + −  ϕ' 2g.h c1  m 2g   Trang-8 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG Trong đó,hc1 – chiều cao nước nhảy sau tường, độ sâu liên hiệp với độ sâu hh, nghóa la 2đãm bảo sau tường có nước nhảy ngập hc1 tính theo công thức sau: hc1 = hh 2      + 8αq −1 = 1,1  + 8.1.4,94 −1 = 2,2m 3      ghh 9,81.1,1    ϕ’ –hệ số lưu tốc, tra theo bảng 15-1(bảng tính thuỷ lực) coi dòng chảy qua tường chảy qua đập tràn đỉnh rộng có ϕ’ = 0,95, tra tiếp bảng 1413(bảng tính thuỷ lực) hệ số lưu lượng m =0,36 Suy ra: ⇒ C = 2,2 +   4,94 4,94  − 2  0,36 2.9,81  0,95 2.9,81.2,2   2/3 = 0.39 Chọn chiều cao tường c = (0,90 ÷ 0,95)C0 Vậy chọn c = 0,95 C0 =0,39 m •Như tính toán phần ta có : hc = 0,693 m hc”= 3,234 m hb = σhc’’ =1,01.3,234 = 3,26 m •Cột nước đỉnh tường tính theo công thức sau: 2/3   q αq   Ht = −  2gh 2b  σn m t 2g  Với giả thiết σngt =0,98; ta có hệ số lưu lượng m = 0,36 Suy ra: 2/3   4,94  Ht =  0,98.0,36 2.9,81    − 1.4,94 = 2m 2.9,81.3,26 ⇒ d = σhc” – H1 – c = 3,26 – –0,39 = 0,87 m •Kiểm tra lại giả thiết, cách lập tỷ số: hn = H0 hh − c 1,1 − 0,39 = = 0,32 q 4,94 Ht + + ghb2 2.9,81.3,26 Ứng với giá trò hn/H0 = 0,32 ta tra phụ lục 14-1(bảng tính thuỷ lực) σn =0,99 giả thiết hợp lý  Vậy, + chiều cao tường c = 0,39 m +chiều sâu đào bể d = 0,87 m e Tính toán chiều dài bể tiêu Chiều dài bể tính theo công thức sau: Lb = L1 + βnLn Trong đó, L1 –Chiều dài nước rơi từ ngưỡng xuống sân tiêu Tính theo Trectôuxốp: L1 = hk ( P + 0,35hk ) = 1,616( + 0,35.1,616 ) =1,9m Ln –Chiều dài nước nhảy, lấy theo công thức kinh nghiệm: Ln = (4,5 ÷ 5,0)(hc’’-hc) =4,5(3,234 – 0,693) =11,43 m β - Hệ số (0,7 ÷ 0,8), ta chọn β = 0,8 Vậy, Lb = L1 + βnLn = 1,9 + 0,8 11,43 = 11,05 m  Kết luận chung: •Phương án đào bể: chiều sâu đào bể d = 1,0 m; Trang-9 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG chiều dài bể Lb = 11,05 m •Phương án bể, tường kết hợp: chiều sâu đào bể d = 0,87 m; chiều cao tường c = 0,39 m; chiều dài bể Lb = 11,05 m ξ 5-3 BỐ TRÍ CÁC BỘ PHẬN CỐNG Ι Thân cống Bao gồm đáy, trụ phận bố trí : Cửa van : Việc chọn cửa van thường thông qua so sánh điều kiện kinh tế, kỹ thuật để co thể chọn phương án cửa van phẳng hay cưả van cung Ở ta chọn phương án cửa van phẳng có cấu tạo thép, ∇cửa van cao ∇đáy tường ngực khoảng 0,3 m Tường ngực a) Các giới hạn tường ngực + Cao trình đáy tường ngực tính theo công thức sau: Zđáytường = Ztt + δ Trong đó: Ztt – Cao trình tính toán diện cống Ztt = Zđốngkhống chế = 3,74 δ - Độ lưu không (δ = 0,5 ÷ 0,7), ta chọn δ = 0,5 m ⇒ Zđáytường = 3,74 + 0,5 = 4,24 m + Cao trình đỉnh tường ngực: Xác đònh cao đỉnh đập bêtông trọng lực Zđỉnhtường = Zsôngtk + ∆h + ηs + a Z’đỉnhtường = Zsôngmax + ∆h’ + η’s + a’ Zđỉnhtường = Zsôngtk + d Z’đỉnhtường = Zsôngmax + d’ Trong đó:  a, a’- Độ vượt cao an toàn ứng với trường hợp Zsôngtk Zsôngmax (a = 0,5 m; a’ = 0,4 m) d, d’- Độ vượt cao an toàn (d = 1,00; d’ = 0,70)  Zsôngtk = 3,58 Zsôngmax = 6,35 ∆h, ∆h’- Độ dềnh gió, tính sau: −6 V D ∆h = 2.10 Cosαs gH ∆h ' = 2.10 −6 V ' D' Cosα's gH ' đó, -αs, αs’ : Góc kẹp trục dọc công trình hướng gió, ta chọn ứng với trường hợp nguy hiển la αs= αs’ = Trang-10 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG Ở hai đầu đáy ta làm chân khay cắm sâu vào nhằm làm tăng ổn đònh góp phần kéo dài đường viền thấm Ta chọn kích thước chân khay sau : chiều sâu chân khay 0,50 m, góc vát chân khay 450 4.Thoát nước thấm Các lổ thoát nước thấm ta bố trí sân tiêu năng, sân tiêu bố trí tầng lọc ngược, đường viền thấm tính đến vò trí bắt đầu có tầng lọc ngược Trường hợp cống ta làm việc với cột nước hai chiều, ta sử dụng đoạn sân tiêu không đục lổ ( đoạn tiếp giáp với đáy cống), đoạn có tác dụng s6an trước ngắn cột nước đổi chiều 5.Sơ đồ kiểm tra chiều dài đường viền thấm Sơ Đồ Kiểm Tra Đường Viền Thấm Zsôngmax = 6,35 Zđồngmin = 1,12 Zđáy cống = -1,00 14 m δ = 0,5 m δ 12 m S=3m Kiểm tra chiều dài đường viền thấm theo công thức : Ltt ≥ C H (*) Trong đó, Ltt- Chiều dài đường viền thấm tính theo công thức Lenx sau : L tt = L d + Ln m Ở ta sử dụng hàng cừ nên có m = 1,5 Lđ – Chiều dài đường viền thấm theo phương đứng Lđ = δ1 + δ2 + 2δ3 + 2S = 1,0 + 0,5 + 0,5 + 3,0 = 8,50 m Ln – Chiều dài đường viền thấm theo phương ngang Ln = LS + LB = 14,00 + 12,00 = 26,00 m 26,00 ⇒ L tt =8,50 + 1,5 = 25,83m C – Hệ số phụ thuộc loại đất nền, với đất cát pha ta tra bảng P3-1 hệ số C =2,5 H – Cột nước lớn cống, tính với trường hợp ngăn triều : H = Zsông max – Zđồngmin = 6,35 – 1,12 = 5,23 m Kiểm tra thấy : Ltt = 25,83 m > 2,5 5,23 = 13,07 m Vậy thoả điều kiện (*) ΙΙΙ Nối tiếp cống với thượng, hạ lưu 1.Nối tiếp thượng lưu Nối tiếp thân cống với thượng lưu tường cánh, góc mở tường cánh phía trước chọn với tgθ khoảng 1/3 đến 1/4, ta chọn tgθ = 1/3 Chọn loại tường cánh Trang-15 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG thẳng đứng Như nói đáy đoạn nối tiếp thượng lưu ta phủ lớp đá chống xói cách xây khan phía sân trước dày 0,50 m Có thể đệm lớp dăm cát lớp đá xây khan với chiều dày 10 cm 2.Nối tiếp hạ lưu a) Tường cánh Hình thức chọn tường cánh thượng lưu tường cánh thẳng đứng, góc mở θ thường chọn nhỏ hơn, thông thường tgθ = 1/4 đến 1/6, ta chọn tgθ = 1/4 b) Sân tiêu Ta làm bêtông đổ chổ, có bố trí lổ thoát nước, chiều dày sân tiêu đươv5 xác đònh theo công thức Đômbrôpki : t = 0,15V1 h Trong đó, V1, h1 lưu tốc chiều sâu chổ đầu đoạn nước nhảy: h1 = 4,58 m V1 = Q’/ω = 77/(3 4,58) =1,40 m ⇒ t = 0,15.1,40 4,58 = 0,45m Vậy ta chọn chiều dày sân tiêu t = 45 cm c) Sân sau Làm đá xếp bêtông đúc sẵn, có đục lổ thoát nước, phía có tầng đệm với hình thức lọc ngược Chiều dài sân sau xác đònh theo công thức kinh nghiệm: L SS = K q ∆Η Trong đó, q- lưu lượng đơn vò cuối sân tiêu ( q = 5,64 m3/s m) ∆H- Chênh lệch cột nước thượng, hạlưu tính cho trường hợp mở cống ∆H = Zđồngkhống chế – Zsôngmin = 3,74 – 0,1 = 3,64 m K- Hệ số phụ thuộc tính chất đất lòng kênh, với lòng kênh đất cát pha nên có K = 10 ⇒ LSS = 10 5,64 3,64 = 32,8m Vậy ta chọn chiều dài sân sau 33,00 m, dày 0,50 m hay 0,60 m ξ 5-4 TÍNH TOÁN THẤM DƯỚI ĐÁY CỐNG Ι Những vấn đề chung a Mục đích tính toán thấm Việc tính toán thấm với mục đích xác đònh lưu lượng thấm đơn vò q, lực thấm đẩy ngược lên đáy cống Wt , griên thấm J Ở giới hạn tính Wt J b Trường hợp tính thấm +Thượng lưu tương ứng mực nước thiết kế, hạ lưu mực nước tương ứng +Thượng lưu mực nước max, hạ lưu mực nước tương ứng +Trường hợp thiết bò thoát nước làm việc không bình thường +Trường hợp thiết bò chống thấm bò hư hỏng Trong giới hạn đồ án tính toán cho trường hợp chênh lệch mực nước thượng, hạ lưu lớn (trường hợp ngăn triều) Nghóa là, thượng lưu ứng với mực nước đồng (Zđồngmin = 1,12) hạ lưu ứng với mực nước sông max (Zsôngmax = 6,35) c Phương pháp tính thấm Trang-16 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG Có nhiều phương pháp tính thấm đáy công trình như: +Phương pháp tỷ lệ đường thẳng +Phương pháp thực nghiệm +phương pháp hệ số sức kháng +Phương pháp đồ giải(xây dựng lưới thấm) Ở ta dùng phương pháp đồ giải vẽ lưới thấm tay để tính toán thấm ΙΙ Tính thấm cho trường hợp chọn Vẽ lưới thấm (Có vẽ kèm theo) Dùng lưới thấm xác đònh đặc trưng dòng thấm a p lực thấm Ta gọi n số dải lưới thấm, Ở ta có n =20 Cột nước thấm tổn thất qua mổi dải tính theo công thức sau: ∆H = H/n Trong đó: H = Zsôngmax – Zđồngmin = 6,35 – 1,12 = 5,23 m ⇒ ∆H = 5,23/ 20 = 0,26 m Cột nước thấm điểm x cách đường cuối i dải tính là: hx = i H = i.∆Η n 5,23 = 2,7 m 20 5,23 = 3,53m + Tại điểm B, ta có i = 13,5 ⇒ hx = 13,5 20 + Tại điểm A, ta có i = 10,3 ⇒ hx = 10,3 Vậy áp lực thấm tác dụng lên đáy công trình (tính theo toán phẳng)là: Wth = γ n h A + hB 2,7 + 3,53 B =1 12 = 37,38T / m 2 b p lực đẩy ngược lên đáy p lực đẩy ngược lên đáy cống tính theo công thức sau: Wđn = γ n ( H + δ ) B = 1( 2,18 + 0,50 )12 = 32,16T / m c Lưu lượng thấm đơn vò Lưu lượng thấm đơn vò tính theo công thức sau: q=K m H n Trong đó: n- Số dải (n = 20) m- Số ống dòng (m = 10) K- Hệ số thấm đất (K = 2.10-6m/s) H- Cột nước thấm (H = 5,23 m) −6 ⇒ q = 2.10 10 5,23 = 5,73m / s.m 20 d Gradiên thấm Gradiên thấm ô lưới có trung đoạn ∆S là: J TB = ∆H H = ∆S n.∆S Trang-17 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG Dựa vào công thức ta vẽ biểu đồ gradiên thấm mặt cắt cửa (thấm vào đồng- hình vẽ) Bảng tính gradiên thấm trung bình mặt cắt cửa ∆Si (m) Ji 1.4 0,19 1,6 0,16 1,8 0,15 2,0 0,13 2,2 0,12 2,4 0,11 ΙΙΙ Kiểm tra độ bền thấm Ta tiến hành tính toán theo tiêu TCVN 4253-86 Kiểm tra độ bền thấm chung Sơ đồ tính hệ số sức kháng đường viền thấm +6,35 (Phía Đồng) (Phía Sông) +1,12 δ1 -1,00 δ2 S T0 T1 ζr T2 ζđ ζr1 (Tầng thấm) ζv ζn2 Kiểm tra độ bền thấm chung theo công thức : J TB -20,00 (Tầng không thấm) J KTB ≤ (*) K Trong đó: JTB- Gradiên cột nước trung bình vùng thấm tính toán JKTB- Gradiên cột nước tới hạn trung bình tính toán lấy theo bảng TCVN 425386 hay tra theo bảng P3-2 (ĐAHM-Thủy Công), với công trình cấp III ta có JkTB= 0,45 K- Hệ số tin cậy (K = 1,15) Trò số JTB tính theo tính theo phương pháp viện VNIIG: H J TB = Ttt ∑ ζ i Trong đó: H = 5,23 m Ttt – Chiều s6au tính toán Ttt = f(S0, L0) S0 – Hình chiếu đứng đường viền thấm L0 – Hình chiếu đường viền thấm Trang-18 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG S0 = S + δ1 + δ2 = 3,0 + 0.5 + 0,5 = 4,0 m L0 = Ls + LB = 14,0 + 12,0 = 26,0 m Ta có L0/S0 =26/4 = tra theo bảng 3-1 (Giáo trình thủy công tập 1) T tt = 0,5L0 Vậy Ttt = 0,5 26,0 = 13,0 m ∑ζi –Tổng hệ số cản đường viền thấm (Tổng hệ số sức kháng) tính theo phương pháp trugaep So sánh ta thấy Ttt = 13,0 m < T0 = 19,0 m (Ta coi tầng thấm thực tế tầng cát pha, có hệ số thấm K = 2.10-6, tầng sét có hệ số thấm nhỏ K = 1.10-8 ta coi tầng không thấm) Hệ số sức kháng cửa vào,ra tính theo công thức sau: S 0,5 δ S T ς v ,r = 0,44 + + 1,5 + S T0 T − 0,75 T S 0,5 Ttt − ( δ + δ ) S + + Hệ số sức kháng cửa vào: ς v = 0,44 + 1,5 S Ttt − ( δ + δ ) − 0,75 Ttt − ( δ + δ ) 3,0 0,5 3,0 13,0 − ( 0,5 + 0,5) + = 0,97 hay ς v = 0,44 + 1,5 3,0 13,0 − ( 0,5 + 0,5) − 0,75 13,0 − ( 0,5 + 0,5) δ1 0,5 + Hệ số sức kháng cửa : ς r = 0,44 + T = 0,44 + 13,0 = 0,48 tt δ2 δ2 0,5 + Hệ số sức kháng đứng: ς đ = T = T − δ = 13,0 − 0,5 = 0,04 tt + Hệ số sức kháng ngang: kiểm tra thấy L1 = 14 m > ( S0 + S1)/2 = m L2 = 12 m > (S1 + S2)/2 = (0 + 3)/2 = 1,5 m Vậy ta tính toán theo công thức sau: LS − 0,5( S + S1 ) 14,0 − 0,5( 0,0 + 0,0) = = 1,12 T1 13,0 − 0,5 L − 0,5( S1 + S ) 12,0 − 0,5( 0,0 + 3,0 ) = B = = 0,88 T1 13,0 − 1,0 ς n1 = ς n2 ∑ζ =ζv + ζr + ζđ + ζn1 + ζn2 = 0,97 + 0,48 + 0,04 +1,12 + 0,88 = 3,49 m 5,23 ⇒ J TB = 13,0.3,49 = 0,12 Kiểm tra thấy JTB = 0,12 < (0,45/ 1.15) = 0,39 đảm bảo điều kiện (*) Kiểm tra độ bền thấm cục Điều kiện kiểm tra : Jr ≤ [J] (**) Trong đó: Jr – Gradiên thấm trung bình mặt cắt cửa ( Jr = 0,19) Trang-19 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG [J] – Gradiên thấm cho phép ([J] ≤ Jgh/m, với Jgh gradiên thấm cục giới hạn tra theo hình P3-1 ĐAMH-Tủy Công ứng với hệ số không hạt η = d60/d10=9 tra Jgh = 0,60; m – Hệ số an toàn (m = 1,20)) ⇒ [J] = 0,60/ 1,20 = 0,50 So sánh thấy Jr = 0,19 < [J] = 0,50 thỏa mãn điều kiện (**) ξ 5-5 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CỐNG Ι Mục đích trường hợp tính toán a Mục đích tính toán Kiểm tra ổn đònh cống trượt, lật, đẩy Trong đồ án giới hạn tính toán kiểm tra điều kiện trượt b Trường hợp tính toán Thường tính toán kiểm tra với trường hợp bất lợi : + Phía thượng lưu mực nước thiết kế, hạ lưu mực nước tương ứng + Phía thượng lưu mực nước max, hạ lưu mực nước tương ứng + Phía thượng lưu mực nước đồng min, hạ lưu mực nước sông max + Ngoài tính cho trường hợp có động đất; có gió bão; tải động tàu thuyền… Ở tính cho trường hợp chênh lệch mực nước thượng hạ lưu lớn nhất, nghóa thượng lưu mực nước đồng (Zđồngmin =1,12), hạ lưu mực nước sông max(Zsôngmax = 6,35) ΙΙ Tính toán ổn đònh trượt cho trường hợp chọn Xác dònh lực tác dụng lên mảng tính toán a) Các lực đứng : • Cầu giao thông : P1 =2,6 (8 0,30 15,60) =97,35 T • Cầu công tác, thả phai : P2 =2,6 (2,50 0,50 15,60) = 50,70 T • Mố trụ cống : P3 =2,6 [(7,20 – (-1,00)) 1,00 12] = 255,84 T • Mố bên cống : P4 = 2,6 [(7,20 – (-1,00)) 0,80 12] = 204,67 T • Bản đáy cống : P5 = 2,6 (1,00 12 15,60) = 486,72 T • Trọng lượng cửa van : P6 = 2,4 [(7,20 – (-1,00)) 0,20 12] = 47,23 T • Trọng lượng nước ( phía đồng): P7 = (2 2,50 12) = 60 T • Trọng lượng nước (phía sông) : P8 = (7,35 9,50 12) = 837,90 T • p lực đẩy ngược : Wđn = 32,16 15,60 = 501,70 T • p lực thấm : Wth = 37,38 15,60 = 583,128 T b) Các lực ngang : • p lực nước thượng lưu (phía đồng) : W1 = (γ H12 12)/2 = (1 22 12)/2 =24 T • p lực nước hạ lưu (phía sông) : W2 = (γ H22 12)/2 = (1 7,352 12)/2 =324,135 T • p lực đất chủ động phía thượng lưu (phía đồng) : Ecđ = (γđtn δ2 B)/2 = (1,75 1,502 15,60)/2 = 30,71 T • p lực đất bò động phía hạ lưu (phía sông) : Ebđ = (γđtn δ2 B)/2 = (1,75 1,502 15,60)/2 = 30,71 Lực tác dụng lên đáy cống Trang-20 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG P6 Zsôngmax P1 P2 (Phía đồng) Zđồngmin (Phía sông) P7 Zđáy W1 W2 P8 P5 Ecđ Ebđ Wđn Wth Xác đònh áp lực đáy móng p lực đáy móng tính theo sơ đồ nén lệch tâm : σ max,min = ∑P ± ∑M F o W Ta tiến hành lập bảng tính sau: Lực (Tấn) Giá trò Tay đòn (m) Mô men( Tm) Ghi P1 97,35 1,50 +146,03 P2 50,70 4,75 -240,83 P3 255,84 2,50 0,00 Đối xứng P4 204,67 6,40 0,00 Đối xứng P5 486,72 0,00 0,00 P6 47,23 3,50 -165,31 P7 60,0 1,25 -75 P8 837,9 4,75 +3980,025 Wđn 501,70 0,00 0,00 Wth 583,128 4,00 -2332,51 W1 24,0 0,73 +17,52 W2 324,135 2,48 -803,85 Ecđ 30,71 0,50 +15,36 Ebđ 30,71 0,50 -15,36 ∑P- Tổng lực đứng : ∑P = 955,582 T ∑M- Tổng mômen lực tác dụng lên tâm đáy mảng tính toán: ∑M = 526,075 T.m W- Môđun chống uốn đáy mảng : W = (b h2)/6 Suy ra: 955,582 526,075.6 + = 6,18T m 15,60.12 12.15,60 968,64 539,76.6 = − = 4,0T.m 15,60.12 12.15,60 σ max = σ Trang-21 ĐỒ ÁN MÔN HỌC 6,18 + 4,0 σ tb = = 5,09T m THỦY CÔNG Phán đoán khả trượt a) Chỉ số mô hình hoá σ N = max ≤ N σlim (*) Bγ Trong đó: B - Chiều rộng mảng (chiều song song với lực đẩy trượt); B = 12 m γ1 – Dung trọng đất nền; γ1 = γđn = γtn - γ = 1,75 – = 0,75 T/ m3 Nσlim – Chuẩn số không thứ nguyên, đất cát pha ta có Nσlim = σ 6,18 = 0,70 ≤ Nσlim = N = max = Bγ1 12.0,75 ⇒ Vậy thỏa điều kiện (*) b) Chỉ số kháng trượt Tgψ I = Tgϕ I + CI ≥ 0,45 (**) σ tb Trong đó: I – Chỉ tính theo trạng thái giới hạn I CI – Lực dính đơn vò đất nền; CI = Cbh = 0,3 T/ m2 ϕI – Góc ma sát đất nền; ϕI = ϕbh = 18o 0,3 ⇒ Tgψ I = Tg18 + 5,18 = 0,38 < 0,45 Vậy không thỏa điều kiện (**) c) Hệ số mức độ cố kết K (1 + ε ) t CV0 = t ≥ (***) aγ n h02 Trong đó: γn – Trọng lượng riêng nước; γn = 100 T/ m2 Kt – Hệ số thấm đất nền; Kt = 2.10-6 m/s ε - Hệ số rỗng đất tự nhiên; ε =0,61 a – Hệ số nén đất; a = 2m2/N h0 – Chiều dày tính toán đất cố kết; h0 = B = 12 m t0 – Thời gian thi công; t0 = năm 2.10 −6 (1 + 0,61)86400.30.12.3 = 0,01 < Vậy không thỏa điều kiện (***) ⇒C = 2.100.12 V  Kết luận : Ngoài khả trượt phẳng có khả na8ng xảy trượt sâu trượt hổn hợp Ở ta giới hạn kiểm tra cho trường hợp trượt phẳng Tính toán trượt phẳng Ổn đònh cống trượt đảm bảo : nc N tt ≤ m R Kn Trong : nc – Hệ số tổ hợp tải trọng; nc = 1,0 m – Hệ số điều kiện làm việc; m = 1,0 Trang-22 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG Kn – Hệ số tin cậy; Kn = 1,15 Ntt – Giá trò tính toán lực tổng quát gây trượt : Ntt = Ttl + Ecđ - Thl Với, Ttl – Tổng lực tác dụng ngang phái thượng lưu (ở tổng lực phía sông): Ttl = W2 = 324,135 T Thl – Tổng lực tác dụng ngang phái hạ lưu (ở tổng lực phía đồng): Thl = W1 = 24 T Ecđ – p lực đất chủ động (phía sông): Ecđ = 30,71 T Vậy Ntt = 324,135 + 30,71 – 24 = 330,845 T R – Giá trò tính toán lực chống trượt giới hạn: R = ∑P.TgϕI + m1.Ebđ + F.CI Với, ∑P – Tổng áp lực thẳng đứng; ∑P = 955,582 T ϕI – Góc ma sát đất nền; ϕI = ϕbh =180 Ebđ – p lực đất bò động đất; Ebđ = 30,71 T m1 – Hệ số điều kiện làm việc xét đến quan hệ áp lực bò động đất với chuyển vò ngang cống, số liệu thí nghiệm lấy m = 0,70 F – Diện tích mảng tính toán; F = 15,60 12 = 187,20 m2 CI – Lực dính đơn vò đất nền; CI =Cbh = 0,3 T/ m2 Vậy, R = 955,582Tg180 + 0,70 30 71 + 187,20 0,3 = 367,378 T m ⇒ nc N tt = 1.330,845 = 330,845 < K R = 1,15 367,378 = 319,46 Vậy đảm bảo điều n kiện trượt phẳng ξ 5-6 TÍNH TOÁN KẾT CẤU BẢN ĐÁY CỐNG Ι Mở đầu Mục đích Xác đònh sơ đồ ngoại lực, tính toán nội lực bố trí cốt thép đáy cống Trong đồ án yêu xác đònh sơ đồ ngoại lực để tính kết cấu đáy theo phương pháp dầm đàn hồi Trường hợp tính toán Thường tính toán kiểm tra với trường hợp bất lợi : + Phía thượng lưu mực nước thiết kế, hạ lưu mực nước tương ứng + Phía thượng lưu mực nước max, hạ lưu mực nước tương ứng + Phía thượng lưu mực nước đồng min, hạ lưu mực nước sông max + Ngoài tính cho trường hợp có động đất; có gió bão; tải động tàu thuyền… Ở tính cho trường hợp chênh lệch mực nước thượng hạ lưu lớn nhất, nghóa thượng lưu mực nước đồng (Zđồngmin =1,12), hạ lưu mực nước sông max(Zsôngmax = 6,35) Chọn băng tính toán Việc tính toán kết cấu đáy cần tiến hành cho băng khác (cắt băng có chiều rộng b = m hai mặt cắt vuông góc với chiều dòng chảy qua cống) Ở ta tính cho băng sau cửa van ΙΙ Tính toán ngoại lực tác dụng lên băng chọn Trang-23 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG Lực tập trung truyền từ mố Đây tổng hợp áp lực đáy mố phạm vi băng xét Thưòng xét riêng cho mố Sơ đồ tính toán cho mố hình sau: Sơ đồ tíhn toán lực mố truyền cho đáy G4 G3 G2 G1 T2 T1 b Băng tính toán Trong đó: G1 – Trọng lượng mố G2 – Trọng lượng cầu giao thông G3 - Trọng lượng người xe cầu (10 Tấn) G4 – Trọng lượng cầu công tác T1 – p lực nước ngang thượng lưu T2 – p lực nước ngang hạ lưu Ứng suất thẳng đứng đáy mố tính theo công thức nén lệch tâm σ max,min = ∑G ± ∑ M Fm o Wm + Bảng tính lực cho mố trụ (mố giữa); Phạm vi phụ trách m Lực Trò số (Tấn) Tay đòn (m) M0 (T m) G1 255,84 0 G2 31,20 1,50 +46,80 G3 3,21 1,50 +4,82 G4 16,25 4,75 -77,19 T1 9,14 0,73 +6,67 T2 106,74 2,48 -264,72 ∑G =306,50 T ∑M0 =283,62 T.m Fmt = b.h =1,0 12 = 12 m2 Wmt = (b.h2)/6 = (1 122)/6 =24 m3 Suy ra, Ghi 306,50 283,62 + = 37,36 T/ m2 12 24 306,50 283,62 = − = 13,72 T/ m2 12 24 max σ mt = σ mt + Bảng tính lực cho mố biên (mố bên); Phạm vi phụ trách 2,40 m Lực Trò số (Tấn) Tay đòn (m) M0 (T m) G1 204,67 0 Ghi Trang-24 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG G2 14,98 1,50 G3 1,54 1,50 G4 7,80 4,75 T1 4,39 0,73 T2 51,23 2,48 ∑G =228,99 T ∑M0 =136,12 T.m Fmt = b.h =0,8 12 = 9,60 m2 Wmt = (b.h2)/6 = (1 122)/6 =24 m3 Suy ra, +22,47 +2,31 -37,05 +3,20 -127,05 228,99 136,12 + = 30,94 T/ m2 9,60 19,20 228,99 136,12 = + = 16,76 T/ m2 9,60 19,20 max σ mb = σ mb + Lực từ mố truyền cho đáy coi lực tập trung có trò số: PK = p.b.d Với, b – Bề rộng băng tính toán (b = m) d – Chiều dày mố K – Thứ tự mố ♦Mố trụ : Biểu đồ ứng suất σ (T/m2) p1 p2 13,72 2,50 1,00 37,36 8,50 Pmt = pmt b d ; b = m; d = m; pmt = (p1 + p2)/2 (σ max − σ mtmin ).2,50 = 13,72 + ( 37,36 − 13,72).2,50 = 18,65 T/ m2 p1 = σ mt + mt p = σ mt + (σ max mt 12 12 − σ mt 3,50 ( 37,36 − 13,72).3,50 = 20,62 = 13,72 + T/ m2 12 12 ) ⇒ pmt =(18,65 + 20,62)/2 = 19,64 T/ m2 Vậy, Pmt = 19,64 1 = 19,64 T ♦Mố bên : Biểu đồ ứng suất σ (T/m2) p1 p2 16,76 2,50 1,00 30,94 8,50 12,00 Trang-25 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG Pmb = pmb b d ; b = m; d = 1,5 m; pmb = (p1 + p2)/2 (σ max − σ mbt ).2,50 = 16,76 + ( 30,94 − 16,76).2,50 = 19,71 T/ m2 p1 = σ mb + mb p = σ mb (σ + max mb 12 12 − σ mbt 3,50 ( 30,94 − 16,76).3,50 = 20,90 = 16,76 + T/ m2 12 12 ) ⇒ pmb =(19,71 + 20,90)/2 = 20,31 T/ m2 Vậy, Pmt = 20,31 1,50 = 30,47 T Các lực phân bố băng  Trọng lượng nước cống q0 = γn hn b = 7,35 = 7,35 T/ m  Trọng lượng đáy q1 = γb t b = 2,6 1 = 2,60 T/ m  Lực đẩy q2 = γn hđn b = 3,18 = 3,18 T/ m  Phản lực (sơ coi phân bố đều) q3 = Pp b Với Pp cường độ áp lực đáy móng băng tính toán : Biểu đồ ứng suất σ (T/m2) 12,00 2,50 1,00 8,50 4,07 6,28 Pp1 pp2 Pp = (pp1 + pp2)/2 ( σ − σ ).2,50 ( 6,28 − 4,07 ).2,50 = 4,53 p p1 = σ + max = 4,07 + T/ m2 12 p p = σ + (σ max − σ ).3,50 12 12 ( 6,28 − 4,07 ).3,50 = 4,71 = 4,07 + 12 T/ m2 ⇒ pp =(4,53 + 4,71)/2 = 4,62 T/ m Vậy, Pmt = 4,62 = 4,62 T Lực cắt khôngcân (Q) a) Trò số Xác đònh từ phương trỉnh cân bằmg tónh : Q + ∑PK + ∑li ∑qi = ∑PK = 2∑Pmt + 2∑Pmb = 19,64 + 30,47 =100,22 T ∑li = l1 + l2 + l3 = 5,3 + 5,0 + 5,3 = 15,60 m ∑qi = q0 + q1 – q2 – q3 = 7,45 + 2,60 – 3,18 – 4,62 = 2,25 T/ m ⇒ Q = -∑PK - ∑li ∑qi = -100,22 – 15,60 2,25 = -135,32 T b) Phân phối Q cho mố đáy Trang-26 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG +7,20 -1,00 + Xác đònh vò trí trục trung hòa : y0 = ∑ F y ∑F m m + Fđ y + Fd Trong : ∑Fm – Tổng diện tích mố : ∑Fm = 2Fmt + 2Fmb = 8,20 1,0 + 8,20 0,8 = 29,52 m2 Fđ – Diện tích phần đáy : Fđ = 15,60 1,0 = 15,60 m2 y1 – Khoảng cách từ đáy móng đến trọng tâm mố; y1 = 5.10 m y2 – Khoảng cách từ đáy móng đến trọng tâm đáy; y2 = 0,5 m ⇒ y0 = 29,52.5,10 + 15,60.0,5 = 3,51 m 29,52 + 15,60 + Vẽ biểu đồ mômen tónh Sc băng tính toán : Sc = Fc yc Ở Fc phần diện tích bò cắt; yc khoảng cách từ trọng tân phần diện tích bò cắt đến trục trung hòa: Ta có : S1 = F1 y1 + F1 = 2.(5,69 1,0) + 2.(5,69 0,8) = 20,48 m2 + y1 = 2,85 m ⇒ S1 = 20,48 2,85 = 58,37 m3 Ta có : S2 = F2 y2 + F2 = Fđ = 15,60 m2 + y2 = 3,01 m ⇒ S2 = 15,60 3,01 = 46,96 m3 + Tính diện tích phần biểu đồ Sc - Phần tương ứng với mố (A1) A1 = 2.(h1 S1)/3 = 2.(5,29 58,37)/3 = 205,85 m4 - Phần tương ứng với đáy (A2) A2 = 2.(h2 S2)/3 = 2.(46,96 1,0)/3 = 31,31 m4 Trang-27 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG + Phân phối Q cho mố (Qm) cho đáy (Qđ) : Qm = Q A1 205,85 = 135,32 = 117,45 T A1 + A2 205,85 + 31,31 Qđ = Q – Qm =135,32 – 117,45 = 17,87 T + Phân phối Qm cho mố theo tỷ lệ diện tích : -Mố bên (có mố bên) : Qmb = Fmb -Mố trụ (có mố trụ) : Qmt = Fmt Qm 117,45 = 6,56 = 26,10 T 29,52 ∑ Fm Qm 117,45 = 8,20 = 32,63 T 29,52 ∑ Fm + Phân Qđ cho đáy : qd = Qd 17,87 = = 1,15 T ∑ li 15,60 Tải trọng bên a) Khi đầu mảng tính giáp với bờ đất b) Khi đầu mảng tính tiếp giáp với mảng khác Sơ đồ ngoại lực cuối ΙΙΙ Tính toán nội lực cốt thép ξ 5-7 KẾT LUẬN Các nội dung thực đồ án bao gồm: xác đònh cấp công trình tiêu thiết kế tính toán thuỷ lực,xác đònh chiều rộng cống giải tiêu chọn cấu tạo phận cống tính toán thấm ổn đònh cống tính toán đáy cống theo phương pháp dầm nèn đàn hồi vẽ A1 Các nội dung yêu cầu đồ án làm đầy đũ phần thuyết minh tính toán Tuy nhiên,do chưa có kiến thức kinh nghiệm thực tế, áp dụng lý thuyết sách nên chất lượng tính toán phần hạn chế, sai sót nhiều Em mong thầy LÊ TRUNG THÀNH củng cố sữa chữa cho */các tài liệu tham khảo: -TCVN 5060-90 -TCVN 4253-86 -QPTL C1-78 -giáo trình thuỷ công tập -giáo trình thuỷ lực tập bảng tra thuỷ lực lần em xin chân thành cảm ơn thầy LÊ TRUNG THÀNH –giáo viên phụ trách môn thuỷ công lớp s3-42c dúp đỡ em hoàn thành đồ án Sinh viên Trang-28 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG TÔ VŨ NAM Trang-29 [...]... theo mực nước giữa hai phía cống Sơ Đồ Mố Cống R = 0,5 m δmt = 1,0 m 7 Khe lún Ở đây do chiều rộng cống không lớn lắm cho nên ta không cần bố khe lún 8 Bản đáy + Chiều dày bản đáy cần thỏa mãn các điều kiện về thủy lực, ổn đònh của cống và yêu cầu thiết kế bên trên Thường chọn chiều dài bản từ điều kiện kết cấu bên trên sau đó kiểm tra lại bằng tính toán ổn đònh cống và độ bền của nền Trang-13 ĐỒ ÁN MÔN... 5 Sơ đồ ngoại lực cuối cùng ΙΙΙ Tính toán nội lực và cốt thép ξ 5-7 KẾT LUẬN Các nội dung đã thực hiện trong đồ án này bao gồm: 1 xác đònh cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế 2 tính toán thuỷ lực,xác đònh chiều rộng cống và giải quyết tiêu năng 3 chọn cấu tạo các bộ phận cống 4 tính toán thấm và ổn đònh cống 5 tính toán bản đáy cống theo phương pháp dầm trên nèn đàn hồi 6 bản vẽ A1 Các nội dung... MÔN HỌC THỦY CÔNG + Kết cấu cầu công tác bao gồm bản mặt, dầm đở và các cột chống Kích thước được chính xác hoá ở phần tính toán kết cấu sau này 4 Khe phai và cầu thả phai Khe phai thường được bố trí phía đầu hoặc cuối cống, có tác dụng ngăn nước giữ cho khoang cống khô ráo khi cần sửa chữa Với các cống lớn thì trên cầu thả phai thường bố trí đường ray cho cần cẩu thả phai, với cống nhỏ thì ta có thể... đònh lưu lượng thấm đơn vò q, lực thấm đẩy ngược lên đáy cống Wt , griên thấm J Ở đây chỉ giới hạn tính Wt và J b Trường hợp tính thấm +Thượng lưu tương ứng là mực nước thiết kế, hạ lưu là mực nước min tương ứng +Thượng lưu là mực nước max, hạ lưu là mực nước min tương ứng +Trường hợp thiết bò thoát nước làm việc không bình thường +Trường hợp thiết bò chống thấm bò hư hỏng Trong giới hạn đồ án này chỉ... lưu cống và cách cầu công tác 1,00 m Sơ Đồ Đường Giao Thông 1,0 m 1% 1% 1,0 m 8,0 m 6 Mố cống Mố cống bao gồm mố giữa và mố bên Trên mố ta bố trí khe phai và khe van Khe van có kích thước 0,3 x 0,3 m; Khe phai có thể chọn với kích thước 0,2 x 0,2 m Để dòng chảy vào cống thuận dòng ta chọn dạng đầu mố lượn tròn Chiều cao mố có thể that đổi từ thượng lưu về hạ lưu (tuỳ theo mực nước giữa hai phía cống. .. 0,50 thỏa mãn điều kiện (**) ξ 5-5 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CỐNG Ι Mục đích và trường hợp tính toán a Mục đích tính toán Kiểm tra ổn đònh của cống về trượt, lật, đẩy nổi Trong đồ án này chỉ giới hạn tính toán và chỉ kiểm tra điều kiện về trượt b Trường hợp tính toán Thường tính toán kiểm tra với các trường hợp bất lợi như : + Phía thượng lưu là mực nước thiết kế, hạ lưu là mực nước min tương ứng + Phía thượng... Mục đích Xác đònh sơ đồ ngoại lực, tính toán nội lực và bố trí cốt thép trong bản đáy cống Trong đồ án này chỉ yêu xác đònh sơ đồ ngoại lực để tính kết cấu bản đáy theo phương pháp dầm trên nền đàn hồi 2 Trường hợp tính toán Thường tính toán kiểm tra với các trường hợp bất lợi như : + Phía thượng lưu là mực nước thiết kế, hạ lưu là mực nước min tương ứng + Phía thượng lưu là mực nước max, hạ lưu là mực...ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG -D, D’ : Là đà gió ứng với mực nước sông thiết kế và mực nước sông max Ởû đây, theo tài liệu về gió thì D = 200 m; D’ = 300 m -H, H’ : Chiều sâu cột nước H = Zsôngtk – Zđáy = 3,58 – (-1,00) = 4,58 m H’ = Zsôngmax - Zđáy = 6,35 – (-1,00) = 7,35 m -V, V’ : Là tốc độ gió ứng với mực nước sông thiết kế và mực nước sông max, theo tài liệu về gió ta có V = 26 m/s; V’ = 14 m/s... 6,35 + 0,70 = 7,05 Vậy ta chọn cao trình đỉnh tường ngực là Zđỉnhtường = + 7,1 0 Do cống của ta không lớn cho nên có thể không cần tường ngực Khi cống của ta làm việc hai chiều thì khi bố trí tường ngực phải làm hai phía, hay có thể bố trí ở phía hạ lưu để ngăn triều (do khi triều lên thì cột nước ở hạ lưu tương đối lớn b) Kết cấu tường ngực Tường ngực bao gồm bản mặt và các dầm đở, chiều cao tường được... thay đổi dần chiều dày sân trước từ 0,50 m ở đầu sân, đến cuối sân là 1,00 m 2.Bản cừ a)Vò trí đặt Khi cống chòu tác dụng của đầu nước một chiều, thường đóng cừ ở đầu bản đáy Trường hợp ở đây cống chòu đầu nước hai chiều có thể đóng cừ ở đầu nước có cột nước cao hơn, khi đó cần kiểm tra ổn đònh của cống khi chiều cột nước thay đổi (do cừ làm tăng cột nước đẩy ngược dưới bản đáy) b)Chiều sâu đóng cừ ... đònh cấp công trình tiêu thiết kế Tính toán thuỷ lực xác đònh chiều rộng cống giải tiêu Chọn cấu tạo phận cống Tính toán thấm ổn đònh cống Chuyên đề : Tính toán đáy cống theo phương pháp dầm... ξ 5-7 KẾT LUẬN Các nội dung thực đồ án bao gồm: xác đònh cấp công trình tiêu thiết kế tính toán thuỷ lực,xác đònh chiều rộng cống giải tiêu chọn cấu tạo phận cống tính toán thấm ổn đònh cống tính... cần thỏa mãn điều kiện thủy lực, ổn đònh cống yêu cầu thiết kế bên Thường chọn chiều dài từ điều kiện kết cấu bên sau kiểm tra lại tính toán ổn đònh cống độ bền Trang-13 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG