thiết kế kỹ thuật cống bờ tre rạch giá –kiên giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BỘ MÔN KỸ THUẬT XÂY DỰNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC THIẾT KẾ KỸ THUẬT CỐNG BỜ TRE RẠCH GIÁ –KIÊN GIANG (PHẦN THUYẾT MINH) CBHD: TRẦN VĂN TỶ SVTH: THÁI VĂN KHÔI MSSV: 1110522 LỚP: XDCTT -K37 Cần Thơ, tháng 5/2015 Lời cảm ơn LỜI CẢM ƠN Lời cho em xin kính gửi đến quý thầy cô trường Đại học Cần Thơ Bộ môn Kỹ thuật Xây dựng – khoa Công nghệ nói chung ngành Xây dựng Công trình thủy nói riêng lời cám ơn chân thành sâu sắc Sau năm học tập trường Đại học Cần Thơ, với dạy dỗ nhiệt tình thầy cô nỗ lực cố gắng không ngừng thân, em tích lũy kiến thức chuyên ngành Xây dựng Công trình thủy, với kiến thức bổ ích giúp ích cho em nhiều công việc tương lai Luận văn tốt nghiệp kết cố gắng, nỗ lực không ngừng thân, thành suốt trình học tập em Xin cám ơn gia đình, bạn bè bên cạnh, đóng góp ý kiến tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt thời gian học tập trường thời gian làm luận văn tốt nghiệp Trong trình làm luận văn tốt nghiệp, em cám ơn hướng dẫn nhiệt tình quý thầy cô Bộ môn Kỹ thuật Xây dựng, đặc biệt thầy Trần Văn Tỷ người trực tiếp hướng dẫn luận văn cho em Mặc dù em cố gắng thời gian làm luận văn tốt nghiệp tương đối ngắn với kiến thức kinh nghiệm thân non yếu nên thiếu sót tránh khỏi Em xin quý thầy cô bảo để em hoàn thiện tránh sai lầm tương tự sau Em xin kính gửi đến quý thầy cô lời chúc sức khỏe hạnh phúc! Em xin chân thành cám ơn! Cần Thơ tháng 04 năm 2015 Sinh viên thực Thái Văn Khôi SVTH: Thái Văn Khôi Lời nhận xét NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN HỌ VÀ TÊN CBHD: TRẦN VĂN TỶ ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN HỌ VÀ TÊN CBPB: TRẦN VĂN PHẤN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… SVTH: Thái Văn Khôi Mục lục MỤC LỤC CHƯƠNG 1- GIỚI HIỆU CHUNG 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH 1.1.1 Giới thiệu chung tiểu dự án Ô Môn – Xà No 1.1.2 Nhiệm vụ công trình .1 1.1.3 Giới thiệu công trình cống Bờ Tre .1 1.2 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÙNG 1.2.1 Địa hình khu vực 1.2.2 Địa chất 1.2.3 Thổ nhưỡng 1.3 KHÍ TƯỢNG VÀ THỦY VĂN .2 1.3.1 Nhiệt độ 1.3.2 Độ ẩm 1.3.3 Mưa 1.3.4 Thủy văn 1.4 TÌNH HÌNH DÂN SINH .3 1.4.1 Địa giới hành khu dự án 1.4.2 Tình hình sử dụng đất sản xuất nông nghiệp CHƯƠNG - THỦY LỰC 2.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 2.2 XÁC ĐỊNH KHẨU ĐỘ CỐNG .5 2.2.1 Chọn cao trình đáy kênh 2.2.2 Cao trình Zs 2.2.3 Cao trình mực nước đồng ruộng .7 2.2.4 2.2.5 2.2.6 2.2.7 Lớp nước giảm sau t .7 Thể tích nước chảy qua cống Lưu lượng qua cống Chọn sơ chiều rộng cống .8 2.3 THIẾT KẾ KÊNH PHÍA ĐỒNG (TL) VÀ PHÍA SÔNG (HL) 2.3.1 Số liệu tính toán .9 2.3.2 Thiết kế kênh dẫn phía đồng (TL) 2.3.3 Thiết kế kênh dẫn phía sông (HL) 12 SVTH: Thái Văn Khôi Mục lục 2.4 CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC VÀ BỐ TRÍ CÁC BỘ PHẬN CỦA CỐNG 12 2.5 XÁC ĐỊNH CAO TRÌNH ĐỈNH TRỤ 13 2.6 TÍNH TOÁN TIÊU NĂNG 13 2.6.1 Trình tự tính toán 13 2.6.2 Xác định kích thước tiêu 14 2.7 TÍNH TOÁN HỐ XÓI 15 CHƯƠNG - THIẾT KẾ CỬA VAN .17 3.1 .SỐ LIỆU TÍNH TOÁN .17 3.2 .KÍCH THƯỚC CỬA VAN 17 3.2.1 .Chiều cao cửa van 17 3.2.2 .Chiều rộng cửa van 17 3.2.3 .Trường hợp tính toán 17 3.3 .TÍNH TOÁN DẦM CHÍNH 18 3.3.1 .Xác định vị trí dầm 18 3.3.2 .Tính toán lực tác dụng lên dâm 19 3.3.3 .Chọn kết cấu cho dầm 19 3.3.4 Kiểm tra khả chiệu lực dầm có tham gia mặt 20 3.3.5 Chọn thép dầm biên 20 3.4 .TÍNH TOÁN DẦM PHỤ 20 3.5 TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA BẢN MẶT 22 3.6 .TÍNH LỰC NÂNG HẠ VAN .22 3.6.1 .Trọng lượng van 22 3.6.2 Chọn máy nâng cửa van phai .23 3.6.3 .Lực nâng van .23 3.6.4 .Lực nâng hạ van 23 CHƯƠNG - TÍNH TOÁN CẦU CÔNG TÁC 25 4.1 .SỐ LIỆU TÍNH TOÁN .25 4.2 .KÍCH THƯỚC CẦU CÔNG TÁC 25 4.2.1 .Chiều dài nhịp .25 4.2.2 .Bề rộng nhịp 25 4.2.3 .Chiều dài dầm cầu trục dầm công tác 25 SVTH: Thái Văn Khôi Mục lục 4.2.4 .Cao trình đỉnh dầm cầu công tác 26 4.2.5 .Cao trình đỉnh dầm cầu trục 26 4.2.6 .Cao trình sàn mái 26 4.2.7 .Xác định kích thước dầm cột 26 4.3 .TÍNH TOÁN SÀN MÁI 27 4.3.1 .Số liệu tính toán 27 4.3.2 .Tính toán nội lực bố trí thép cho sàn mái 27 4.3.3 .Tính toán nội lực bố trí thép cho dầm dọc sàn mái 29 4.4 .TÍNH TOÁN SÀN CONSOL VÀ DẦM CÔNG TÁC 30 4.4.1 .Số liệu tính toán 30 4.4.2 .Thiết kế lan can .31 4.4.3 .Tính toán nội lực bố trí thép sàn consol 31 4.4.4 .Tính toán nội lực bố trí thép dầm công tác 32 4.4.5 .Tải trọng tính toán 32 4.4.6 .Tính toán nội lực 32 4.4.7 .Tính toán bố trí thép 33 4.5 .TÍNH TOÁN DẦM CẦU TRỤC 34 4.5.1 4.5.2 4.5.3 4.5.4 4.5.5 4.5.6 .Số liệu tính toán 34 Tải trọng tính toán 34 Tính toán lội lực 36 Tính toán bố trí thép 37 Kiểm tra dầm theo trạng thái giới hạn thứ II ( độ võng ) 38 Kiểm tra nứt 38 4.6 .TÍNH TOÁN KHUNG CẦU CÔNG TÁC 38 4.6.1 .Lực tác dụng 38 4.6.2 .Tính toán cốt thép dầm khung .41 4.6.3 .Tính toán thép vai cột 41 CHƯƠNG - THIẾT KẾ CẦU GIAO THÔNG 43 5.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 43 5.1.1.Kích thước 43 5.1.2 Vật liệu .43 5.1.3 Tải trọng thiết kế: .44 5.2.TÍNH TOÁN KẾT CẤU 44 SVTH: Thái Văn Khôi Mục lục 5.2.1 Tính toán lan can 44 5.2.2 Tính toán trụ lan can 46 5.3 TÍNH TOÁN LỀ BỘ HÀNH 47 5.3.1 Tải trọng tính toán 47 5.3.2 Sơ đồ kết cấu 47 5.4 TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU 48 5.4.1 Thiết kế hẫng .48 5.5 TÍNH TOÁN DẦM CHÍNH NHỊP 5M .52 5.5.1 Tính toán cho dầm 5m dầm 52 5.5.2 Lực tác dụng 52 5.5.3 Xác định hệ số phân bố ngang 53 5.5.4 Tính toán tải tác dụng lên dầm 53 5.5.5 Tính toán cho dầm dầm 56 5.5.6 Tổ hợp nội lực 57 5.5.7 Tính thép chịu lực cho dầm 57 5.6 Kiểm tra 58 5.6.1 Kiểm tra khả chịu lực dầm .58 5.6.2 Kiểm tra tiết diện Bê tông gối tính toán cốt đai 58 5.6.3 Kiểm tra độ võng dầm theo trạng thái giới hạn thứ II 59 5.6.4 Kiểm tra nứt dầm .59 5.7.TÍNH TOÁN DẦM CHÍNH 11M .59 5.7.1 Chọn sơ kích thước tiết diện : 59 5.7.2 Tính toán dầm nhịp 11m 59 5.7.3 Kiểm tra khả chịu lực dầm .61 5.8.TÍNH TOÁN XÀ MŨ VÀ CỘT TRỤ 62 5.8.1.Kích thước xà mũ 62 5.8.2.Tính toán thép xà mũ cột trụ 62 5.8.3 Tính toán xà mũ cột trụ trụ pin 64 5.9 TÍNH TOÁN MỐ TRỤ CẦU 66 5.9.1 Kích thước chi tiết mố trụ cầu 66 5.9.2 Lực tác dụng 66 5.9.3 Tính toán ứng suất đáy móng 66 CHƯƠNG - TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH THÂN CỐNG – BỂ TIÊU NĂNG 69 SVTH: Thái Văn Khôi Mục lục 6.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 69 6.1.1 Số liệu .69 6.1.2 Số liệu địa chất .69 6.2 ỔN ĐỊNH BỂ TIÊU NĂNG 69 6.2.1 Tải trọng .69 6.2.2 Tính toán ứng suất 70 6.2.3 Sức chịu tải đất đáy bể tiêu 73 6.2.4 Xử lý bể tiêu 73 6.3 ỨNG SUẤT THÂN CỐNG 73 6.3.1 Tải trọng .73 6.3.2 Tính toán ứng suất 74 6.4 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH THÂN CỐNG 78 6.4.1 Số liệu tính toán .78 6.4.2 Kiểm tra hình thức trượt phẳng .78 6.4.3 Xác định ứng suất giới hạn đất 79 6.4.4 Xác định sơ hệ số an toàn trượt sâu 81 6.4.5 Xác định sơ hệ số an toàn trượt hỗn hợp 81 6.4.6 Hệ số an toàn cung trượt tròn 82 6.5 XỬ LÝ NỀN THÂN CỐNG 84 6.5.1 Phương án 1: Cừ tràm 84 6.5.2 Phương án 2: Cọc bê tông cốt thép 84 CHƯƠNG - TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÂN CỐNG 96 7.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 96 7.1.1 Vật liệu tính toán 96 7.1.2 Kích thước 96 7.2 TẢI TRỌNG .96 7.2.1 Tải trọng tác dụng 97 7.2.2 Trường hợp vừa thi công xong ( TH1) 97 7.2.3 Trường hợp MNSmax-MNĐmin ( TH2 ) .99 7.2.4 Trường hợp sửa chữa ( TH4) 100 TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT DƯỚI ĐÁY TRỤ 101 7.3 TINH TOÁN KẾT CẤU THÂN CỐNG 102 7.3.1 Nội lực 102 SVTH: Thái Văn Khôi Mục lục 7.3.2 Trụ pin 103 7.3.3 Trụ biên 104 7.4 TÍNH TOÁN KẾT CẤU BẢN ĐÁY 105 7.4.1 .Tính toán nội lực tác dụng đáy 105 7.4.2 Tính toán thép cho dáy 106 7.5 TÍNH TOÁN THÉP CHO KHE VAN 106 7.5.1 Trụ biên 106 7.5.2 Trụ pin 107 CHƯƠNG - BỂ TIÊU NĂNG 109 8.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 109 8.1.1 Kích thước bể tiêu 109 8.1.2 Vật liệu tính toán 109 8.2 TÍNH TOÁN TƯỜNG CÁNH THƯỢNG HẠ LƯU 110 8.2.1 Vị trí tính toán 110 8.2.2 Tính toán nội lực 110 8.2.3 Tính toán bố trí thép cho tường cánh 112 8.2.4 Kiểm tra nứt mở rộng nứt 113 8.3 TÍNH TOÁN ĐÁY BỂ TIÊU NĂNG 113 8.3.1 Tính toán nội lực vị trí 1-1 113 8.3.2 Tính toán nội lực vị trí 2-2 116 8.3.3 Kiểm tra hình thành mở rộng khe nứt 118 8.3.4 Xử lý bể tiêu 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO 120 SVTH: Thái Văn Khôi Danh mục bảng DANH MỤC HÌNH Hình Biểu đồ triều Gạch Giá năm 2014 Hình 2.Sơ đồ mặt cắt ngang kênh đảm bảo điều kiện giao thông thủy .11 Hình 3.Kích thước sơ cống 13 Hình 1.Sơ đồ tính toán cửa van 18 Hình 2.Sơ đồ tính toán dầm 19 Hình 3.Thép U dầm biên dầm I 20 Hình Sơ đồ tính toán dầm phụ 21 Hình 1.Hình dạng khung cầu công tác 27 Hình Sơ đồ tính toán sàn .28 Hình Sơ đồ tính toán nội lực dầm dọc 29 Hình 4.Kích thước sàn consol 31 Hình 5.Sơ đồ bố trí lan can 31 Hình Sơ đồ tính toán nội lực sàn có 32 Hình Sơ đồ kết cấu dầm .33 Hình 8.Biểu đồ bao monent dầm công tác 33 Hình 9.Biểu đồ bao lực cắt dầm công tác .33 Hình 10.Hình minh họa hệ thống cầu trục dầm cầu trục 34 Hình 11.Phản lực gối trường hợp nâng van 35 Hình 12.Đường ảnh hưởng phản lực gối cầu trục trường hợp di chuyển van 35 Hình 13 Sơ đồ kết cấu dầm cầu trục thân cống 36 Hình 14.Biểu đồ bao moment dầm cầu trục thân cống 36 Hình 15.Biểu đồ bao lực cắt dầm cầu trục thân cống 36 Hình 16 Sơ đồ kết cấu dầm cầu trục thân cống 37 Hình 17.Biểu đồ bao moment dầm cầu trục nhà phai 37 Hình 18.Biểu đồ bao moment dầm cầu trục nhà phai 37 Hình 19.Biểu đồ monent, lực dọc, lực cắt khung nhà phai .40 Hình 20.Kích thước vai cột 42 SVTH: Thái Văn Khôi Chương 7: Tính toán thân cống TKKT Cống Bờ Tre- Gạch Giá Hình 10 :Biểu đồ moment đáy Hình 11 :Biểu đồ moment lực cắt dáy 7.4.2 Tính toán thép cho dáy - Tiết diện 100x90cm, a = 6cm, h0 = 90 – = 84cm Bảng 14: Tính thép cho đáy thân cống Vị trí Giá trị M h0 (kG.cm) (cm) m  Chọn thép As (cm2) n  As % Chọn Lớp 3150000 84 0,039 0,980 13,66 20 15,71 0,19 Lớp 5550000 84 0,068 0,965 24,46 28 30,79 0,37 + Bố trí thép theo cấu tạo lớp 14a 200 , thép cấu tạo lớp 16a 200 + Kiểm tra nứt: sau tính toán ta có an = 0,26mm < 0,3mm (đối với cấu kiện nước)  Thỏa điều kiện nứt 7.5 TÍNH TOÁN THÉP CHO KHE VAN 7.5.1 Trụ biên a.Nội lực Xét trường hợp cửa van chịu áp lực thủy tĩnh lớn MNS max H=4,5m, MNĐ nước.Cắt 1m theo phương thẳng đứng vị trí có áp lực lớn Pv   n H1   n H b 4,5.1  3,5.1  1.1  4T Trong đó: H1: độ sâu mực nước vị trí đáy cống (m) H2: độ sâu mực nước vị trí cách đáy cống 1m (m) Momen áp lực nước gây ra: M = Pv.d = 4.0,3 = 1,2T.m SVTH: Thái Văn Khôi 106 Chương 7: Tính toán thân cống TKKT Cống Bờ Tre- Gạch Giá     Hình 12 :Kích thước khe van trụ biên b.Tính toán thép tiết diện chịu uốn bxh=100x60 Bảng 15: Bảng tính thép khe van phần chịu uốn Vị trí M Giá trị M h0 (kG.cm) (cm) 120000 55  m As Chọn thép (cm2) 0,003 0,998 0,78 n  16 As % Chọn 4,02 0,14 c.Tính toán thép tiết diện chịu kéo Tính toán theo cấu kiện chịu kéo lệch tâm, tiết diện bh=10050cm.Chọn a=6cm, a’=5cm => ho = h – a = 50 – = 45cm Độ lệch tâm: eo = 30+ 0,5.50 = 55cm> 0,5h - a’ = 10cm => Kéo lệch tâm lớn e = eo – 0,5h + a’ = 30 – 0,5.50 + = 0cm e’ = eo + 0,5h – a’ = 30 + 0,5.50 – = 50 cm Chọn x=2a’=10cm A 's  As  Pv e  Rb b.x.(ho  0, x) 1200.55  115.100.10.(45  0,5.10)   40, 48  Rsc (ho  a ') 2800.(45  5) Pv e ' 1200.50   0.54 cm Rs ( ho  a ') 2800.(45  5) Chọn thép Ø16a200 7.5.2 Trụ pin a.Tính toán thép tiết diện chịu uốn Tính toán bố trí thép tương tư trụ biên    Hình 13 :Kích thước khe van trụ pin SVTH: Thái Văn Khôi 107 Chương 7: Tính toán thân cống TKKT Cống Bờ Tre- Gạch Giá b.Tính toán thép tiết diện chịu kéo - Tính toán tương tự ta có thép cho tiết diện chịu kéo : (cm ) SVTH: Thái Văn Khôi 108 Chương 8: Bể tiêu TKKT Cống Bờ Tre –Gạch Giá CHƯƠNG - BỂ TIÊU NĂNG 8.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 8.1.1 Kích thước bể tiêu  Tường cách: - Bề dày:  = 0,5m - Chiều dài L = 10,5m - Cao trình giáp với thân cống:   1.5 m - Cao trình giáp với sân sau tiêu năng:   3,5 m  Bể tiêu - Chiều dày:  = 0,7m - Chiều dài L = 12m - Bề rộng giáp với thân cống: B1 = 10m - Bề rộng giáp với sân sau tiêu năng: B2 = 16m 8.1.2Vật liệu tính toán - BTCT B20, Rb = 11,5Mpa; Eb = 27.103 - Thép CII, Rs = 2800kG/cm2 - Đất đắp có tiêu:  w  1,8 T/m3;  dn  0,8 Y/m3;   160 , c = 0,5 - Xe ủi C100 có: ( theo sổ tay Máy thi công ) trọng lượng tiêu chuẩn xe 14T , chiều dài đai xích l = 2,28m, chiều rộng đai xích b – 0,7m, chiều rộng mép xích lm = 2,38m   10000    16000      Hình 1.Kích thước bể tiêu SVTH: Thái Văn Khôi 109 Chương 8: Bể tiêu TKKT Cống Bờ Tre –Gạch Giá 8.2 TÍNH TOÁN TƯỜNG CÁNH THƯỢNG HẠ LƯU 8.2.1 Vị trí tính toán Mặt cắt tính toán: cắt 1m dài theo phương vuôn góc với dòng chảy vị trí mặt cắt 1-1 2-2 hình vẽ - Tính thép cho mặt cắt 1-1 bố trí từ mặt cắt 1-1 đến mặt cắt 2-2; - Tính thép cho mặt cắt 2-2 bố trí thép từ mặt cắt 2-2 đến cuối tường cánh 8.2.2 Tính toán nội lực 8.2.2.1 Trường hợp vừa thi công xong Tường vừa thi công xong (trong cống nước, mực nước ngầm), tường có hoạt tải người xe ủi C100 hoạt động - Vị trí 1-1 Tải trọng tác dụng: + Áp lực xe ủi C100 có: qxe  n.P 1,1.14   4,825 T/m2 l.b 2, 28.2.0, +Áp lực người qn = 0,3T/m2 => qu =qxe +qn= 5,13T/m2 + Áp lực đất chủ động: +Hệ số áp lực đất chủ động: K a  tan  45o     tan  45o  8o   0, 568  2 +Cường độ áp lực đất chủ động: Pa  ( .h  q ).K a  2c K a Tại h=0m: Pa0  qu K a  2.c K a  5,13.0,56  2.0,5 0,568  2,12 T / m Tại h=5,05m: Pa1  ( h  q ).K a  (1,8.5, 05  5,13).0,568  7,32 T / m +1.5 qu Pa0 Ea -3.00 -3.45 Pa1 Hình Áp lực đất tác dụng lên tường cánh vị trí 1-1 + Áp lực đất chủ động: Eatc  ( Pa0  Pa1 )h (2,12  7, 32).5, 05   23,95 T 2 + Cánh tay đòn: d a  h SVTH: Thái Văn Khôi Ea  n.Eatc  1, 2.23,95  28, 73 T Pa0  Pa1 2.2,12  7,32  5, 05  2, 07 m Pa  Pa 2,12  7,32 110 Chương 8: Bể tiêu TKKT Cống Bờ Tre –Gạch Giá + Lực cắt áp lực đất: Qatc  Eatc  23,95 T Qa  Ea  28,73 T + Momen áp lực đất gây M atc  Eatc d  23,95.2,07  49, 49 T.m - M a  Ea d  28, 73.2, 07  59,39 T.m Vị trí 2-2       Hình 3.Áp lực đất tác dụng lên tường cánh vị trí 2-2 Tính toán tương tự vị trí 1-1 Bảng 1.Áp lực đất tác dụng lên tường cánh vị trí 2-2 hi Pia (m) (T/m2) 2,16 3,55 5,28 Eia (T) TC TT d (m) 11,34 13,61 1,31 Lực cắt (T) Momen (T.m) TC TT TC TT 11,34 13,61 14,88 17,86 8.2.2.2 Trường hợp sửa chữa Trường hợp nước phía trước tường nước bơm hết, phía sau tường nước ngầm chưa thoát kịp cao trình -0,5m Lúc tải trọng phân bố phía tải trọng người xe Tính toán tương tự trường hợp ta có bảng kết sau: -Vị trí 1-1 +1.5 qu Pa0 Ea -3.00 -3.45 Pa1 Hình 4.Áp lực tường cánh tác dụng lên tường cánh Bảng Lực tác ngang dụng lên tường cánh vị trí 1-1 SVTH: Thái Văn Khôi 111 Chương 8: Bể tiêu TKKT Cống Bờ Tre –Gạch Giá Lực tác dụng Lực Cắt Q(T) Eia Moment (T.m) TC TT TC TT TC TT Ea1 5,54 6,65 5,54 6,65 22,51 27,02 Ea2 15,40 18,48 15,40 18,48 23,73 28,47 En 5,28 5,28 5,28 5,72 5,72 26,23 30,42 51,96 61,21 5,28 Tổng -Vị trí 2-2        Hình Áp lực tác dụng lên tường cánh Bảng Lực ngang tác dụng lên tường cánh vị trí 2-2 Lực tác dụng Lực Cắt Q(T) Eia Moment (T.m) TC TT TC TT TC TT Ea1 11,34 13,61 11,34 13,61 14,88 17,86 En 4,65 4,65 4,65 4,65 4,73 4,73 16,00 18,26 19,61 22,59 Tổng 8.2.3Tính toán bố trí thép cho tường cánh - Bố trí thép cho phía giáp đất: tường chắn dạng consol chịu uốn, cắt 1m dài để tính toán, tính toán cấu kiện chịu uốn; - Tính toán với tiết diện 100x50cm; - Chọn a = 6cm, h0 = 50 – = 44cm Bảng 4.Kết tính toán thép cho phía giáp đất Giá trị M h0 (kG.cm) (cm) MC 1-1 6121000 44 0,275 MC 2-2 2259000 44 0,101 Vị trí m  As As % (cm2) n  Chọn 0,835 59,47 30, 25 59,88 1,36 0,946 19,37 25 24,54 0,56 - Thép phía giáp nước bố trí theo cấu tạo 16a 200 - Kiểm tra khả chịu cắt tường cánh: SVTH: Thái Văn Khôi Chọn thép 112 Chương 8: Bể tiêu TKKT Cống Bờ Tre –Gạch Giá Xét điều kiện: k0 Rn b.h0 với k0 = 0,35 #BTQmax = 30,420kG Vậy bê tông đủ khả chịu cắt ta bố trí thép chịu lực cắt theo cấu tạo 16a 200 8.2.4Kiểm tra nứt mở rộng nứt - Kiểm tra nứt: Bảng Kiểm tra nứt tường cánh Ntc(Kg) Mtc (kg.cm) n Fqd xn Jn (cm4) Wqd( cm3) Nn(kg) Mn(kg.cm) KL (cm2 ) (cm ) 65180 5196000 7,78 5474,03 26,221049091,58 44113,95 15203,10 1089438,15 Bị nứt Bể rộng khe nứt cấu kiện chịu uốn xác định sau: an  K C. a (70  20  ) d Ea Sau tính toán ta có kết quả: Ta có : an = 0,25mm <  a  =0,3mm cấu kiện nước Vậy dầm thỏa điều kiện nứt 8.3 TÍNH TOÁN ĐÁY BỂ TIÊU NĂNG Cắt 1m theo phương dọc cống vị trí đầu bể tiêu tương tự tính toán cho tường cánh Xem Hình 8.1 Tính toán nội lực đáy bể theo phương pháp dầm đàn hồi 8.3.1 Tính toán nội lực vị trí 1-1 8.3.1.1 Trường hợp 1: Vừa thi công xong - Các lực tác dụng: + Lực tập trung: P = 2.Ptt = 2.6,6 = 13,2T Trọng lượng tường cánh: Ptt  nV   1,1 5, 05  4,55 1.0,5.2,5  6, T + Lực phân bố: Trọng lượng đáy: q1  1,1.0,7.1.2,5  1,93 T/m Phản lực nền: q2    ( max   ) 15 15  2,57  (2,  2,57)  2, T/m 16 16 Trọng lượng nước đè lên thân cống 1m dài: q3 = n.h.1 = (T/m) Lực đẩy tác dụng lên đáy 1m dài: q4 = n.V.1= (T/m) => Tổng tải trọng phân bố: q = q1 – q2 + q3 – q4 = 1,93– 2,6 = - 0,67T/m - Tính toán lực cắt không cân SVTH: Thái Văn Khôi 113 Chương 8: Bể tiêu TKKT Cống Bờ Tre –Gạch Giá Q = – P – 2l.q = – 13,2 – 10.( –0,67) =-6,47 T - Phân bố lực cắt không cân + Xác định vị trí trục trung hòa yc  A1 y1  A2 y2 2.4,5.0,5.2, 25  0, 7.10.0,35   1, 05 m A1  A2 12, 06 Trong đó: A1, y1: diện tích tọa độ trọng tâm tường cánh A2, y2: diện tích tọa độ trọng tâm đáy bể tiêu + Vẽ biểu đồ momen tĩnh Sc 1.3 2.76 3950 -0.5 1050 5000 0.5 5.31 -1.5 6.86 -2.55 -3.5 -4.2 10,1 9,45 10000 Hình Biểu đồ momen tĩnh Sc Bảng 6.Momen tĩnh vị trí 1-1 STT Phần Cao trình Ai (m2) Yi(m) Sc(m2) Sci (m3) Asci(m2) 1,30 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,50 0,80 3,45 2,76 2,76 1,10 -0,50 1,00 2,55 2,55 5,31 4,04 -1,50 1,00 1,55 1,55 6,86 6,09 -2,55 1,05 0,53 0,55 10,10 8,91 -3,00 0,45 0,23 0,10 9,55 4,42 -3,50 0,50 0,70 0,35 9,45 4,75 -4,20 7,00 1,30 9,10 0,00 3,31 A1 A2 Asci 29,30 3,31 + Diện tích biểu đồ memen tĩnh Tường cánh: A1 = 29,3 m2 Bản đáy: A2 = 3,31 m2 + Lực cắt cho tường cánh: Q1  Q A1 6, 47.29,3   5,81 T A1  A2 33, 61 + Lực cắt cho đáy: Q2 = Q – Q1 = -6,47-(-5,81) = -0,66 T SVTH: Thái Văn Khôi 114 Chương 8: Bể tiêu - TKKT Cống Bờ Tre –Gạch Giá Lực tác dụng + Lực tập trung: P = Ptt + Q1 5,81  6,6   3, T 2 + Lực phân bố: q =q1  q3  q4  Q2 0, 66  2, 07   1, 98 T/m 2l 10 + Momen: M = 59,39T.m P M P q M 2l = 10m Hình 7.Sơ đồ kết cấu vị trí 1-1 - Tính toán số mềm E t  10 d Eb 3  l  15  5, 04   0,19  => dải cứng    10 3.105  0,   b  Trong đó: Ed: modun biến dạng đất (kG/cm2) Eb: modun đàn hồi bê tông (kG/cm2) l: chiều dài dải (m) b: bề dày bể tiêu (m) - Tính toán nội lực + Do lực phân bố: Q q  Q.b.l.q M q  M.b.l q + Do lực tập trung: Q P  Q.P M P   M P.l + Do momen: Q M  Q M l M M   M.M Q , M hệ số không thứ nguyên tra phụ lục IV.1 đến IV.3 (Sách “Thiết kế cống” – Trịnh Bốn) + Trường hợp tải phân bố: Q , M phụ thuộc vào độ cứng t hoành độ không thứ nguyên   xi , xi = (0l) l + Trường hợp tải tập trung: Q , M phụ thuộc t,   i  (ai: khoảng l cách từ lực tập trung momen đến gốc tọa độ dải Kết tính toán momen lực cắt (xem phụ lục 8.1 8.2) 8.3.1.2Trường hợp 2: Vận hành MNĐmim – MNSmax Tính moment tương tự trương hợp ( xem phục lục 8.3) SVTH: Thái Văn Khôi s 115 Chương 8: Bể tiêu TKKT Cống Bờ Tre –Gạch Giá Bảng 7.Lực tác dụng trường hợp 2, trường hợp sữa chữa (Vị trí 1-1) (T) q1 (T/m) q2 (T/m) q3 (T/m) q4 (T/m) (T/m) 13,20 1,93 -5,54 4,24 -0,70 13,50 1,93 -2,60 0,00 0,00 P Q (T) Q1 (T) Q2 (T) P (T) q (T/m) M (T.m) -0,07 -12,45 -5,81 -6,64 3,70 6,07 10,13 -0,67 -6,47 -5,81 -0,66 3,70 1,98 61,28 q Kết tính toán (xem mục lục 8.4 8.5 ) 8.3.1.3Trường hợp sửa chữa Kết tính toán momen lực cắt ( xem phụ lục 8.6 8.7) Moment MC1-1 Vừa thi cồng xong Vận hành Sửa chửa 80 70 Moment (T.m) 60 50 40 30 20 10 -1.0 -0.9 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 Hệ số không thứ nguyên Hình 8.Biểu đồ bao moment vị trí 1-1 Q (T ) Lực Cắt MC1-1 Vừa thi công xong Sửa Chữa Vận hành -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 -20 -1.0 -0.9 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 Hệ số không thứ nguyên Hình 9.Biểu đồ bao lực cắt tai vị trí 1-1 8.3.2Tính toán nội lực vị trí 2-2 Tính toán tương tự vị trí 1-1, ta có biểu đồ nội lực sau SVTH: Thái Văn Khôi 116 Chương 8: Bể tiêu TKKT Cống Bờ Tre –Gạch Giá Vừa thi công xong Moment MC2-2 Vận hành Sửa chữa 40 30 M (T.m) 20 10 -10 -20 -30 -1.0 -0.9 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 Hệ số không thứ nguyên 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 Hình 10.Biểu đồ bao momen đáy vị trí 2-2 Vừa thi công xong Lực Cắt Q (T) Vận hành Sửa Chữa -2 -4 -6 -8 -10 -1.0 -0.9 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 Hệ số không thứ nguyên 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 Hình 11.Biểu đồ bao lực cắt đáy vị trí 2-2 Kết tính toán bố trí thép Tính toán theo cấu kiện chịu uốn tiết diện bh=10070cm -Bê tông: B20 Rb = 11.5 Mpa - Thép CII , Rs =280 Mpas Bảng 8 Tính toán thép đáy bể tiêu Lớp Lớp - ho Vị trí M (kg.cm) a (cm) (cm) 1-1 6798000 2-2 3430000 2-2 3430000 Bố trí thép As (cm2) As (cm2) µ% 65 0,140 0,924 40,41 Ø25a100 49,09 0,76 65 0,071 0,963 19,77 Ø25a200 24,54 0,37 65 0,060 0,969 16,97 Ø22a200 19,01 0,29 m  Chọn thép Kiểm tra khả chịu cắt đáy SVTH: Thái Văn Khôi 117 Chương 8: Bể tiêu TKKT Cống Bờ Tre –Gạch Giá Q  18230kG  b Rb b.ho  0,6.14.100.65  54600kG Vậy bê tông đủ khả chịu cắt - Bố trí thép đáy bể tiêu năng: + Lớp dưới: Ø25a100 từ vị trí 1-1 đến vị trí 2-2 Ø25a200 từ vị trí 2-2 đến cuối bể; thép cấu tạo Ø16a250 + Thép lớp bố trí Ø18a200 từ vị trí 1-1 đến 2-2 ; từ 2-2 đến cuối Ø22a200, cấu tạo Ø16a250 Ø16a250 Ø18a200 Ø16a250 Ø16a250 Ø16a250 Ø25a100 Ø22a200 Ø25a200 7 Hình 12 Bố trí thép đáy bể tiêu 8.3.3Kiểm tra hình thành mở rộng khe nứt Momen tiêu chuẩn Mc = 6180000 kG.cm (Phụ lục 8.9) Kiểm tra tương tự tường cánh bể tiêu Bảng 9.Kiểm tra điều kiện nứt tường cánh xn Mc (kG.cm) n Fqd (cm2) (cm) 6180000.00 7,78 7459,98 36,21 Jqd (cm4) Wqd (cm3) Mn (kG.cm) 2868589,37 84895,71 2096584,54 Ta có: Mc = 5870000 kG.cm > Mn = 2317421 kG.cm => Bản đáy bể tiêu bị nứt - Tính toán bề rộng khe nứt: tương tự trường hợp tường cánh an  7.k c. a o 1937  200 (4  100 ) d  7.1.1,3.1 .(4  0, 76) 25  0,12 mm Ta Es 2,1.106 có: an = 0,12 < [an] = 2.0,2 = 0,4mm Vậy đáy bể tiêu đảm bảo điều kiện khe nứt 8.3.4 Xử lý bể tiêu Ứng suất đáy bể tiêu Bảng 10.Ứng suất bể tiêu Tiêu chuẩn Tính toán Trường hơp max min tb max min tb Vừa thi công xong 2,60 2,57 2,59 2,83 2,42 2,63 Mực nước sông max 5,37 5,20 5,29 5,64 5,45 5,55 Mực nước sông 2,80 2,96 2,88 3,21 3,07 3,14 SVTH: Thái Văn Khôi 118 Chương 8: Bể tiêu TKKT Cống Bờ Tre –Gạch Giá Xử lý cọc cừ tràm 25 cây/m2 với sức chịu tải 8T/m2 lớn hớn ứng suất bể tiêu nên thỏa SVTH: Thái Văn Khôi 119 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO Đoàn Như Kim (chủ biên), Nguyễn Quang Cự, Nguyễn Sĩ Hạnh- Dương Tiến Thọ (1997) Vẽ kĩ thuật Xây dựng Nxb Giáo dục Nguyễn Tiến Thu (1999) Sổ tay chọn máy thi công Nxb Xây dựng Phạm Hồng Giang (chủ biên), Phó Đức Anh, Phạm Ngọc Khánh, Dương Văn Thứ (2005) Sổ tay kỹ thuật thủy lợi tập Nxb Nông Nghiệp – Hà Nội Trịnh Bốn, Lê Hòa Xướng (1988) Thiết kế Cống Nxb Nông Nghiệp - Hà Nội Võ Bá Tầm (2013) Kết cấu bê tông cốt thép tập 1,2 Nxb Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh Vũ Mạnh Hùng (1999) Sổ tay thực hành kết cấu công trình Hà Nội: Nxb Xây dựng Vũ Văn Lộc (chủ biên), Ngô Thị Phương, Nguyễn Ngọc Thanh, Vũ Thị Xuân Hồng, Nguyễn Minh Trường (2008) Sổ tay chọn máy thi công Nxb Xây dựng SVTH: Thái Văn Khôi 120 [...]... TKKT Cống Bờ Tre –Gạch Giá 16 Chương 3: Tính toán cửa van CHƯƠNG 3 - TKKT Cống Bờ Tre –Gạch Giá THIẾT KẾ CỬA VAN 3.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN - Mực nước sông max: +0.74m - Mực nước sông min: -0,47m - Cao trình đáy cống: -3.0m Do cống nằm trong vùng ảnh hưởng chiều việc sử dụng cửa van tự động là vấn đề đặt ra Cửa van hoạt động theo nguyên tắc trên lệch mặt nước trước và sau cống từ (5  10)cm Cống Bờ Tre có... 10 0,7 0,48 0,7 0,41 0,7 0,31 SVTH: Thái Văn Khôi 8 Chương 2: Thủy lực TKKT Cống Bờ Tre –Gạch Giá 2.3.THIẾT KẾ KÊNH PHÍA ĐỒNG (TL) VÀ PHÍA SÔNG (HL) 2.3.1 Số liệu tính toán Lưu lượng thiết kế: để đảm bảo kênh làm việc ổn định với mọi cấp lưu lượng chảy qua cống, ta chọn lưu lượng thiết kế kênh bằng với lưu lượng lớn nhất qua cống 3 c Qtkk  Qmax  81, 73 (m /s) Cao trình đáy kênh thượng lưu và hạ lưu... tạo cho đất nông nghiệp Cấp nước sinh hoạt và cấp nước sinh hoạt cho nông thôn Kết hợp phát triển giao thông thủy bộ, tạo nền khu dân cư 1.1.3 Giới thiệu về công trình cống Bờ Tre Cống đặt tại lòng rạch Bờ Tre thuộc huyện Gò Quao, tỉnh Kiên Giang Tim dọc cống theo tim dòng chảy, tim ngang cống vuông góc với tim dọc, cách bờ sông Cái Tư 60,4m, cách cầu hiện hữu về phía trong đồng 10,5m 1.2 ĐẶC ĐIỂM TỰ... trình bờ kênh thượng lưu Cao trình bờ kênh thượng lưu:  BKTL   d max  a (m) SVTH: Thái Văn Khôi 11 Chương 2: Thủy lực TKKT Cống Bờ Tre –Gạch Giá Trong đó: a : khoảng cách an toàn ; a = 0,5m  d max : cao độ mực nước đồng max,  d max  TL max  0, 72m   BKTL  0, 72  0,5  1, 22m 2.3.3 Thiết kế kênh dẫn phía sông (HL) Kênh dẫn hạ lưu thiết kế giống như kênh dẫn thượng lưu Cao trình bờ kênh... Khoảng cách giữa hai mép thân cống và cầu giao thông là 1m Khoảng cách giữa mép thân cống và cầu công tác là 2m Chiều dài thân cống L  8  4,5  2  1  1  16, 5 m SVTH: Thái Văn Khôi 12 Chương 2: Thủy lực TKKT Cống Bờ Tre –Gạch Giá 16500 4500 10000 800 4000 10800 1200 4000 800 2000 Hình 2 3.Kích thước sơ bộ của cống 2.4.1.1 .Kích thước chiều dài thân cống Điều kiện hình thức cống là đập tràn đỉnh rộng... địa chất và lưu lượng chảy qua cống : + Lớp đất được bốc lên để làm kênh là lớp sét pha + Lưu lượng chảy qua kênh Qtkk  81.73m3 / s + Theo sổ tay Kỹ Thuật Thủy Lợi tập 1b Tra bảng (3-42), độ dốc mái kênh m = 1.5 Tra bảng (3-44), hệ số nhám n = 0.025 + Theo tài liệu tham khảo sổ tay Kỹ Thuật Thủy Lợi, khu vực đồng bằng thiết kế với độ dốc đáy kênh i = 10-4 2.3.2 Thiết kế kênh dẫn phía đồng (TL) a Xác... pg Khi lưu lượng chảy qua cống là chảy không ngập thì dùng công thức: Q  m.Bc 2 g H 03/ 2 Trong đó : Q: lưu lượng qua cống m: hệ số lưu lượng ,lấy m= 0.35 Bc: khẩu độ cống H0: cột nước trong cống có kể đến lưu tốc đến gần  v2 H0  H  (m) 2g SVTH: Thái Văn Khôi 7 Chương 2: Thủy lực TKKT Cống Bờ Tre –Gạch Giá  v2  v2 Trị số thường là rất nhỏ, để dể tính toán ta bỏ qua giá trị 2g 2g  H 0  H ... HL max  0, 74m   BKHL  0, 74  0, 5  1, 24m  để nâng cao độ an toàn, thuận tiện cho thiết kế thi công chọn:  BKTL   BKHL  1, 4m Do bờ kênh kết hợp làm đường giao thông nên chọn bề rộng bờ kênh hạ lưu bằng 5m, mái dốc bằng m = 2 2.4 CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC VÀ BỐ TRÍ CÁC BỘ PHẬN CỦA CỐNG Theo thiết kế “ Trịnh Bốn “, đối với mố trụ cửa van, tại chổ khe van thì chiều dày còn lại của mố cũng... độ dốc cao để tính toán tiêu năng Chọn trường hợp mưa 5 ngày max tiêu 7 ngày để tính toán Lưu lượng dùng để thiết kế tiêu năng là lưu lượng chảy qua cống tạo nước nhảy phóng xa bất lợi cho công trình, tức ( hc” – hh )max lớn nhất SVTH: Thái Văn Khôi 13 Chương 2: Thủy lực TKKT Cống Bờ Tre –Gạch Giá Trình tự tính toán : Cột nước tràn thượng lưu có kể đến vận tốc tới gần: H 0  H   V 2 2.g (2.7) Trong... 74 Bảng 6 8.Tính toán ứng suất thân cống trường hợp 1 .75 Bảng 6 9.Tính toán ứng suất thân cống trường hợp 2 .76 Bảng 6 10.Tính toán ứng suất thân cống trường hợp 3 .77 Bảng 6 11.Tính toán ứng suất thân cống trường hợp 4 .77 Bảng 6 12.Tổng hợp ứng suất bể thân cống 77 Bảng 6 13 Kết quả kiểm tra hình thức trượt phẳng 78 Bảng 6 14 Kết quả tính toán tải trọng giới hạn ... cho nông thôn Kết hợp phát triển giao thông thủy bộ, tạo khu dân cư 1.1.3 Giới thiệu công trình cống Bờ Tre Cống đặt lòng rạch Bờ Tre thuộc huyện Gò Quao, tỉnh Kiên Giang Tim dọc cống theo tim... Khôi 15 Chương 2: Thủy lực SVTH: Thái Văn Khôi TKKT Cống Bờ Tre –Gạch Giá 16 Chương 3: Tính toán cửa van CHƯƠNG - TKKT Cống Bờ Tre –Gạch Giá THIẾT KẾ CỬA VAN 3.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN - Mực nước sông... lực TKKT Cống Bờ Tre –Gạch Giá 2.3.THIẾT KẾ KÊNH PHÍA ĐỒNG (TL) VÀ PHÍA SÔNG (HL) 2.3.1 Số liệu tính toán Lưu lượng thiết kế: để đảm bảo kênh làm việc ổn định với cấp lưu lượng chảy qua cống, ta