Đồ án thiết kế cống lộ thiên

2 28 Đồ án thiết kế cống lộ thiên 5- Chiều dài truyền s< GVHD: Phạm Thu Hương 6- Tài liệu địa chất: ĐỔ ÁN MÔN HỌC'£-'sông THUỶ maxCÔNG - Đất thịt từTHIẾT cao độ +1,00 đến -1,00 KẾ C ỔNG LỘ THIÊ]\ ^sông bình thường Đề sô 45 - Đất cát pha từ -1,00 đến -20,00 200 300 Đấtcơ sét -20,00 đếncống -40,00 Sét Cát pha Chỉ- tiêu lýtừcủa đất Loại đấtThịt 1,47 1,52 1,41 I- Tài liệu: 1,70 1,75cống B xây dựng ven 1,69 1- Nhiệm vụ: sông Y (vùng chịu ánh hưởng thưỷ triều) để tiêu nước, ngăn triều giữ Diện tích tiêu: 30.000 0,40 0,38 0,45 Cống xây dựng tuyến đường giao thông có loại xe - 10 qua 19° 23° 12° 2- Các lưu lượng mực nước thiết kế: 16° 18° 10° a- Tiêu nước: 0,50 1,50 — 1,00 4.10-7 0,67 N) T| Qticumax 57 m /s 0,30 ^đổng khống chế 3,7 m 2.10-6 ■ ZsôngTK = 3,54 m — 0,61 “ ^sôngmin 0?05 m 3,50 2,50 1.108 0,82 2,20 2,00 2,30 8,00 h- Nẹăn triều: 9,00 7,00 ^sôngmax 6,15 m ^đổngmin 0,07 m 3- Tài liệu kênh tiêu: ^đáy kcnh ■ ưi - Độ dốc mái: m = 1,5 - Độ nhám: n = 0,025 - Độ đốc đáy: i = 10'4 Nguyễn Phụ Luân Ló’p 42C1 GVHD: Phạm Thu Hương Đồ án thiết kế cống lộ thiên THIẺT KÊ CONG LO THIÊN A- GIỚI THIỆU CHUNG: I- Vị trí, nhiệm vụ công trình: 1- Vị trí: ven sông Y 2- Nhiệm vụ: - Tiêu nước cho diện tích 30.000 - Ngăn triều giữ II- Cấp công trình tiêu thiết kế: 1- Cấp công trình: + d - zđáylcênh = 6,15 + 0,7 - (-1) = 7,85 m Trong đó: d độ vượt cao an toàn, lấy d = 0,7 m Tra bảng Pl-1 (Phụ lục - Đồ án môn học Thuỷ công) tương ứng với công trình dập bê tông đất ta có cấp công trình cấp IV h- Theo nhiệm vụ công trình: tra báng P2-2 (Phụ lục - Đồ án môn học Thuỷ công) với diện tích tiêu 30.000 ta có cấp công trình cấp III Vậy ta chọn cấp công trình cấp III 2- Các tiêu thiết kế: 7- Thời gian thi công: năm.lớn để tính ổn định, kết cấu: p = % - Tần suất lưu lượng, mực 2nước - Tần suất mực nước lớn sông khai thác: p = 10% - Các hệ số vượt tải n tra Bảng Pl-4: II- Yêu cầu đồ án: -+Xác địnhlượng cấp công trìnhcông 1,05 tiêu thiết kế Trọng thân trình: 2- Tính toán thuỷ lực xác định chiều rộng cống giải tiêu 3- Chọn cấu tạo phận cống + Áp lực thẳng đứng trọng lượng đất: 1,20 4- Tính toán thấm ổn định cống 5- Chuyên đề: tính toán đáy cống theo phương pháp dầm đàn hồi + Áp lực bên đất: 1,20 6- Bản vẽ: 1-2 vẽ khổ Al, thể cắt dọc, mặt bằng, diện + Áp lực nước tĩnh, áp lực thấm ngược, áp lực sóng: 1,00 thượng lưu, diện hạ lưu, mặt cắt ngang cống cấu tạo chi tiết + Tải trọng gió: 1,30 B- TÍNH TOÁN THUỶ Lực CỐNG: Nguyễn Phụ Luân Ló’p 42C1 GVHD: Phạm Thu Hương Đồ án thiết kế cống lộ thiên Mục đích: xác định diện cống tính toán tiêu I- Tính toán kênh hạ lưu: theo phương pháp đối chiều với mặt cắt có lợi thuỷ lực 1- Các tài liệu kênh tiêu: ^đáy kcnh “CO ơl - Độ dốc mái: m = 1,5 - Độ nhám: n = 0,025 - Độ đốc đáy: i = 10 - Lưu lượng tính toán: Q = Qtiêumax = 57 m3/s 2- Tính bề rộng kênh: * Độ sâu mực nước kênh: ■ Zđáy kênh = 3,54 - (-1) = 4,54 m H= * Chiều rộng đáy kênh: Ta có: f(R| ) = = 8.424.,/ãõõõĩ = 4g Q 57 Tra bảng phụ lục 8-1 (bảng tra thuỷ lực) với n = 0,025 ta có: R|n=2,875 m , H 4,54 Lập tỷ sô 2— = - _ = 1,58 2,875 Tra bảng 8-3 (bảng tra thuỷ lực) với m = 1,5 ta có: — = 3,0425 -> B = 8,747 m *,n Vậy ta chọn bề rộng kênh B = 10 m Thì thoả mãn ĐK < — ~ 2-g _ _ = (Zđ■ chảy ngập Do độ cao hồi phục nhỏ nên bỏ qua, lấy h = hn = 4,54 m h- Tính rộnq cống Dr * Ta có: Q = qvỌg.Ib.h Ạ.g.{Hữ-h) Trong đó: - cpn: hệ số lưu tốc, chọn m = 0,35 —» cpn = 0,93 - cpg: hệ số co hẹp bên, Ọg = 0,5s0 + 0,5 = 0,5.0,95 + 0,5 = 0,975 -> Ib = Q = -57 _ == = 7,82 m thoả mãn tiêu chuẩn chảy ngập III- Tính toán tiêu phòng xói cho hạ lưu: 1- Trường hựp tính toán: tháo lưu lượng qua cống với chênh lệch mực nước thượng hạ lưu lớn Với cống tiêu vùng triều, trường hợp mực nước triều hạ xuống thấp (chân triều); phía đồng mực nước khống chế Trường hợp thường tranh thủ mở hết cửa van để tiêu, lưu lượng tiêu qua cống lớn lưu lượng tiêu thiết kế Tuy nhiên chế độ không trì thời gian dài 2- Lưu lưựng tính toán tiêu năng: Với cống tiêu vùng triều, cống đặt gần sông nên nói chung mực nước hạ lưu cống không phụ thuộc lưu lượng tháo qua cống Khi Q tt khả tháo lớn ứng với mực nước tính toán chọn Qt = Qtiêumax = 57 m3/s Kiểm tra trạng thái chảy: Ho ~ H Zj(5ng khống chê - ^đáy kcnh 5,7 - (“1) 4,7 m - hf, — ZSộ11gIT1jn - kênh — 0^05 - (”1) — 1,05 m h 105 h —> —L = —— = 0,223 < (-2*-) = (0,7 - 0,85) -> chảy tự H() 4,7 H0 pg h- Tính toán kích thước hể: * Chiều sâu bể: d = h - (h + z2) h Trong đó: Nguyễn Phụ Luân Ló’p 42C1 2 g.(p].hị 2.g.(ơn.hy 2.9,81.0,972.1,052 2.9,81 (1,1.3,14)2 Đồ án thiết kế cống lộ thiên GVHD: Phạm Thu Hương - z2: chênh lệch đầu nước cuối bể vào kênh, tính nhu đập tràn đỉnh rộng Ta CÓ:E0 = H0 + d Giả thiết d0 = 0,3 m —» E0 = H0 + d0q= 4,7 + 0,3 = m 7,125 = F(xc) = Ọd.Er 0,95.5 Ỉ/2 thuỷ lực) ta có: x"c = 0,628; xc =m0,166 —> Tra dt = bảng h; 15-1 - (hh +(Bảng z2) tra = 1,1.3,14-(1,05 + 2,277) = 0,127 x"c.E0nhận = 0,628.5 c = chấp Giá trị này->cóh"thể = 3,14 m hc = X = 0,83 m = 0,166.5 Tuy nhiên để dễ thi công, taC.E chọn d = 0,5 m _ Chiều ỉ_ a-q2 _ 7,1252 _1.7,1252 dài bể tiêu năng: >z* =2 277 m Lb = Lj + Ị3.Ln Trong đó: - L,: chiều dài nước rơi từ ngưỡng xuống sân tiêu L, =2.,/V(P + 0,35A) - P: chiều cao ngưỡng cống so với bể, p = 0,5 m - hk = -.H0= -.4,7 = 3,13 m 3 -> L, = ^/3,13.(0,5 + 0,35.3,13) = 4,47 in - Ln: chiều dài nước nhảy Ln = 4,5.(h"c - hc) = 4,5.(3,14 - 0,83) = 10,395 m - chọn |3 = 0,75 Lb = L, + p.Ln = 4,47 + 0,75.10,395 = 12,27 m Chọn Lb = 13 m c- BỐ TRÍ CÁC BỘ PHẬN CỐNG: /- Thân cống: Bao gồm đáy, trụ phận bố trí 1- Cửa van: chọn cửa van cung Chiều dài thân cống chọn 15 m để bố trí van cầu giao thông 2- Tường ngực: bố trí để giảm chiều cao van lực đóng mở Nguyễn Phụ Luân Ló’p 42C1 GVHD: Phạm Thu Hương Đồ án thiết kế cống lộ thiên * Cao trình đáy tường: zđ = ztt + ô = 3,7 + 0,5 = 4,2 m Trong đó: - Ztt: mực nước tính toán diện cống (ứng với trường hợp này, mở hết cửa van chế độ chảy qua cống phải không áp) - 5: độ lưu không, chọn = 0,5 m * Cao trình đỉnh tường: ^đỉnh! ^sông bình thường Zdinh2 = ^ls ^ + Ah' + r|'s + a' Trong đó: - Ah, T|s tính với vận tốc gió tính toán lớn - Ah', TỊ'S tính với vận tốc gió tính toán bình quân lớn Ah = 2.106.—.eos/? g-fỉ Trong đó: - V: vận tốc gió tính toán lớn nhất, V = 28 m/s - D: đà gió ứng với Zsôngbìnhthuừng, D = 200 m - H: chiều sâu cột nước cống, H = Zsô TK - zđc = 3,54 - (-1) = 4,54 m - P: góc kẹp trục dọc cống với hướng gió, p = 0° Ah = 2.10'6 282,2Q0-.cos0Q = 0,007 m 9,81.4,54 Giả thiết trường hợp sóng nước sâu, ta có: 28 V Tra dồ thị hình 2-1 ta có: < V = 0,075 ^= V2 Tra đồ thị hình 2-1 ta có: < Nguyễn Phụ Luân (1) 2,503 28 V (2) Ló’p 42C1 GVHD: Phạm Thu Hương Đồ án thiết kế cống lộ thiên Chọn cặp có giá trị bé cặp giá trị (1) (2) Ta có: T = 0,53.- = 0,53.— = 1,51 (s) ế 9,81 V — h = 0,003.— = 0,003.— = 0,24 (m) g 9,81 ) J = g-r2 = 9,81 ■ 1,512 2.ĨĨ 2.3,14 Ẳ Ta thấy: H = 4,54 m > — = 1,78 m —> thoả mãn điều kiện sóng nước sâu Chiều cao sóng h ứng với mức đảm bảo p = 5%: ^5% = Ks%- h —» h5% = 1,71.0,24 = 0,41 m Độ dềnh cao sóng: r|s = kns.h5% ' x_ 3,56 4,5 H k11s — 1,17 —> T|s = 1,17.0,41 = 0,48 m * Tính Ah' TỊ's: Ah’= 2.10-6.^^.COS/? g-H' Trong đó: - V': vận tốc gió bình quân lớn nhất, V = 14 m/s - D': đà gió ứng với Zsôngmax, D' = 300 m - H': chiều sâu cột nước cống: H' = zsôngmax - zđc = 6,15 - (-1) = 7,15 m - P: góc kẹp trục dọc cống với hướng gió, (3 = 0° Ah' = 2.10~6 142'3_QQ-.cos0° = 0,0017 m 9,81.7,15 Giả thiết trường hợp sóng nước sâu, ta có: SỊ = 9’8121600 ,5,35.4 v’ Nguyễn Phụ Luân 14 Ló’p 42C1 ‘t v đính tường v đáy tường GVHD: Phạm Thu Hương Đồ án thiết kế cống lộ thiên (1) Ợ.T' = 1,32 Tra đồ thị hình 2-1 ta có: < v (2 ) Chọn cặp có giá trị bé cặp giá trị Ta có: r' = 1,32.- = 1,32.— = 1,884 giây g 9,81 h' =0,014.— =0,014.— = 0,28 m 9,81 g Chiều cao sóng h ứng với mức đảm bảo p = 5%: h' 5% = K5%./?' Tra đồ thị hình 2-2 ta có: K5% = 1,73 —» h'5% = 1,73.0,28 = 0,484 m Độ dềnh cao sóng: r|'s = k^'s.h'5% -MVS = 1,205.0,484 = 0,583 m ^dỉnhl ^sông bình thường Zdỉnh2 = ^sông max "h Ah + "h ^ls "h ^ T| s + a Vậy, chọn cao trình đỉnh tường 7,2 m h- Kết cấu tường ngực: gồm mặt dầm đỡ Chiều cao tường ngực: Nguyễn Phụ Luân H= - V, 10 Ló’p 42C1 GVHD: Phạm Thu Hương Đồ án thiết kế cống lộ thiên Bố trí dầm đỡ đỉnh tường đáy tường Bản mặt đổ liền khối với dầm, chiều dày chọn 0,3 m 3- Cầu công tác: nơi đặt máy đóng mở thao tác van Chiều cao cầu công tác tính toán đảm bảo kéo hết cửa van lên khoảng không cần thiết để đưa van khỏi vị trí cống cần Kết cấu cầu bao gồm mặt, dầm đỡ cột chống Kích thước phận: - Chiều cao cầu: m - Bề rộng: 3m - Kích thước cột chống: 30x40 cm - Chiều cao lan can: 0,8 m 4- Khe phai cầu thả phai: Bố trí phía đầu phía cuối cống để ngăn nước giữ cho khoang cống khô cần sửa chữa Trên cầu thả phai cần bố trí đường ray cho cần cẩu thả phai 5- Cầu giao thông: Đặt dầm cầu lên cao trình cao trình đỉnh tường ngực Dầm cầu cao 50 cm, mặt cầu dầy 30 cm Cao trình mặt cầu: Vmặtcầu = 7,2 + 0,5 + 0,3 = m Bề rộng cầu, theo yêu cầu giao thông chọn b = m 6- Mố cống: bao gồm mố mố bên Trên mố bố trí khe phai phận đõ trục quay van cung (tai van) Chiều dày mố bên cần đủ lớn để chịu áp lực đất nằm ngang Chọn d' = 0,5 m Chiều cao mố = vdỉllhtườl1g - vđáy = 7,2 - (-1) = 8,2 m Đầu mố nối tiếp thuận với tường hướng dòng Mố giữa: cao 8,2 m; dày d = lm; đầu mố lượn tròn 7- Khe lún: cống rộng cần dùng khe lún để phân cống thành mảng độc lập Bề rộng mảng phụ thuộc vào điều kiện địa chất nền, thường không vượt 15 - 20 m Mỗi mảng gồm 1, hay khoang Trường hợp cống thiết kế có chiều rộng 8m tương đối nhỏ nên không cần bố trí khe lún 8- Bản đáy: chiều dài đáy cần thoá mãn diều kiện thuỷ lực, ổn định cống yêu cầu bố trí kết cấu bên Thường chọn chiều dài dáy từ điều kiện bố trí kết cầu bên trên, sau kiểm tra lại tính toán ổn định chống độ bền Sơ chọn L = 15 m Chiều dày đáy chọn theo điều kiện chịu lực, phụ thuộc vào bề rộng II- Đường viền thấm: Nguyễn Phụ Luân 11 Ló’p 42C1 GVHD: Phạm Thu Hương Đồ án thiết kế cống lộ thiên Bao gồm đáy cống, sân trước, cừ, chân khay Kích thước đáy cống chọn Kích thước phận chọn sau: 1- Sân trước: Vật liệu làm sân trước chọn đất sét, sét, bê tông, bê tông cốt thép hay bitum có sẵn vật liệu chỗ (sét, sét) tận dụng vật liệu Chieu dai san: Ls 2.H 2.(Zddng khống chế “ ^đáy kênh) 2.[3,7 - (-1)] 9,4 m Chiều dày sân: Sơ chọn t = m 2- Bản cừ: a- Vị trí đặt: cống chịu tác dụng đầu nước chiều thường đóng cừ đầu đáy Trường hợp cống chị đầu nước chiều, đóng cừ phía có đầu nước cao Khi cần kiểm tra ổn định cống đầu nước thay đổi h- Chiều sâu đóng cừ: phụ thuộc vào vật liệu làm cừ, chiều dày tầng thấm điều kiện thi công Chiều dày tầng thấm: T = (-1) - (-20) = 19 m > 10 m Vậy ta chọn cừ lơ lửng: làm cừ S| = m, s2 = m 3- Chân khay: hai đầu đáy làm chân khay cắm sâu vào lòng đất lm để tăng ổn đinh góp phần kéo dài đường viền thấm 4- Thoát nước thấm: lỗ thoát nước thấm thường bố trí sân tiêu năng, sân phải bố trí tầng lọc ngược Đường viền thấm tính đến vị trí bắt đầu có tầng lọc ngược 5- Sơ kiểm tra chiều dài đường viền thấm: T -T Lịị — Ld + m - Ld: chiều dài tổng cộng đoạn thẳng đứng đoạn xiên có góc nghiêng so với phương ngang > 45° Lđ =14-1+4 + 4+1 + + + = 24 m Nguyễn Phụ Luân 12 Ló’p 42C1 GVHD: Phạm Thu Hương Đồ án thiết kế cống lộ thiên - Ln: chiều dài tổng cộng đoạn nằm ngang đoạn nghiêng góc so với phương ngang < 45° Ln = 10+15 = 25 m - m: hệ số phụ thuộc vào số hàng cừ có sơ đồ đường viền thấm, lấy m = 1,5 - C: hệ số phụ thuộc loại đất nền, Tra bảng P3-1 có c = - H: cột nước lớn cống H ZSQngmax - V(j£y công 6,15 - (-1) — 7,15 m —» Ltt = 24 + — = 40,67 m > C.H = 4.7,15 = 28,6 m —> thoả mãn 1,5 III- Nối tiếp cống với thượng hạ lưu: 1- Nối tiếp với thượng lưu: Góc mở tường phía trước ta chọn tgô, = — —» 0, = 14° Hình thức tường cánh tường thẳng nối tiếp với kênh thượng lưu Đáy đoạn nối tiếp thượng lưu có lớp phủ chống xói (bằng đá xây khan dày 0,3 m) Chiều dài lớp bảo vệ sân chống thấm Phía lớp đá bảo vệ có tầng đệm dăm cát dày 10 cm 2- Nối tiếp hạ lưu: * Tường cánh: chọn phương án tường thẳng, góc mở tg02 = - —> 02 = 11° * Sân tiêu năng: Làm bê tông đổ chỗ có bố trí lỗ thoát nước Chiều dày sân xác định theo công thức Đômbrốpxki: t = 0,l5.Vị.JĨ^ Trong đó: V, hj lưu tốc chiều sâu chỗ đầu đoạn nước nhảy hi = a.h"c = 1,1.3,14 = 3,454 m V, = —» t = 0,15.2,06.^3,454 = 0,574 m Lấy t = 0,6 m * Sân sau: làm đá xếp có độ gồ ghề lớn để tiêu hao nốt lượng lại Dưới lớp bố trí tầng lọc ngược Chiều dài sân sau nối tiếp với kênh hạ lưu xác định theo công thức kinh nghiệm: LSS = K ^Ị.ỰÃH Nguyễn Phụ Luân 13 Ló’p 42C1 Điểm 0,789 0,872 1,275 1,996 0,368 J TB — _ _— GVHD: Phạm Thu Hương Đồán án0,331 thiếtkế kếcống cốnglộlộthiên thiên Đồ thiết 0,227 0,0237 Biểu áp lực thấm tác dụng lên đáy cống Trongđồđó: - q: lưu lượng đơn vị cuối sân tiêu q = — = — = 7,125 m2/s 68 - AH: chênh lệch cột nước thượng lưu, hạ lưu AH = 3,7 - 0,05 = 3,65 m - K: hệ số phụ thuộc vào tính chất lòng kênh, K = 10 (cát pha) -> Lss = 10 ^7,125.^3^65 = 36,89 m ~ 37m D- TÍNH TOÁN THẤM DƯỚI ĐÁY CỐNG: - Tổng áp lực thấm tác dụng lên đáy công trình là: /- Những vấn đề chung: h/t + h xác định lưu + 755 1lượng q, lực thấm đẩy ngược lên đáy cống wthMục = Ỵđích: * Ld = 10 3>625 > thấm KN/m n 15 = 473 Wth, gradien thấm J Trường tính thấm: toán: chênh mực nước thượng hạ lưu lớn Ah_ _lệch AH_ _ 009 Xác địnhhựp gradien As ~ n.AS 6,15 ~ AS- 0,07 6,08 m AH ^sôngmax “ ^đồngmin II- Tính toán thấm: VẽH: lưới IIIKiểm cộtthấm: nước tra độtác bền dụng, thấmHcủa = 6,08 nén: m Jk - T„: chiều sâu tính toán - Đường dòng trùng với đáy cống di qua biên cừ JTB< -ĨL hình vẽ Kn Trong đó: dòng cuối biên lóp đất sét - Đường - JTB: gradien cột nước trung bình vùng thấm - Đường trùng với biên tầng lọc ngược đáy bể hạ lưu - Jịg: gradien cột nước tới hạn trung bình tính toán (Tra bảng P3-2) H - Đường cuối mặt đất ngang J =nằm Theo hình vẽ ta có: - Số dải thế: n = 21 - Số ống dòng: m = - Dùng lưới thấm xác định đặc trưng dòng thấm: Cột nước thấm tổn thất qua dái đường là: Ah = — = ^ = 0,29 m n 21 Nguyễn Phụ Luân 14 Ló’p 42C1 1-0,75 V ậ y : = 4+ 7T Ị 4= 14+ s " T Đồ án thiết kế cống lộ thiên 18 GVHD: Phạm Thu Hương + Hình chiếu đứng đường viền: s0 = m + Hình chiếu đường viền: L0 = 15 + 10 = 25 m Ta có tỷ lệ — = — = 3,57 So Tra bảng 3-1 (GTTC tập 1), ta Ttt = 2,5.SU = 2,5.7= 17,5(m) Ta có: + ạn2 + ạra 0,5.— 05— = 0,44 + 1,5 — + = 0,44 + 1,5 — + -= 0,979 Khoảng cách hàng cừ L = 15m > 77 * _ I-0,5.(S,+S2)_15-0,5.(4 + 6)_ 0556 Sni 18 T 0,5 — ’ _4 + — = 0,522 18 18 Chiều dài sân trước L= lOm > Tại cửa ta L-OMS.+S,) có: 10-0,5.(0 + 4) 0111 ạra = 0,44 + -ị = 0,44 + — = 0,493 'oia » Vậy: T 19 = 0,979 + 0,556 + 0,522 + 0,444 + 0,493 =2,994 6,08 17,5.2,994 Tra bảng P3-2 ta có: ikTB = 0,28 JTB = 0,116 < K„ 1,15 2- Kiểm tra thấm cục bộ: = ^7^ = 0,243 —> thoả mãn Công thức kiểm tra: Jr < Jk Trong đó: Nguyễn Phụ Luân 16 Ló’p 42C1 GVHD: Phạm Thu Hương Đồ án thiết kế cống lộ thiên - Jr: gradien thấm cửa ra, Jr = 0,368 - Jk: gradien thấm tới hạn cục Có thể xác định theo biểu đồ theo thông số không đất ^ = _2ĩi = di0 0,05 Tra bảng 3-1 ta có: Jk = 0,63 Vậy Jr = 0,368 < Jk = 0,63 —> thoá mãn ổn dịnh thấm cục E- TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CỐNG: /- Mục đích trường hợp tính toán: 1- Mục đích: kiểm tra ổn định cống trượt, lật, đẩy 2- Trường hựp tính toán: tính với chênh lệch cột nước thượng hạ lưu cống lớn nhất, tính cho mảng II- Tính toán ổn định trượt: 1- Xác định lực tác dụng lên mảng tính toán: a- Các lực đứng: trọng lượng cầu giao thông, cầu công tác, cầu thả phai, cửa van, tường ngực, mố cống, đáy, nước cống lực đẩy ngược h- Các lực nqanq: áp lực nước thượng hạ lưu, áp lực đất chủ dộng chân khay thượng lưu, áp lực đất bị động chân khay hạ lưu * Trong lương dáy cống: - Chiều rộng đáy: B = Zb + d + 2.d' = + ĩ + 2.0,5 = 10 m - Diện tích mặt cắt dọc: F = 15.1 +2,— = 18 m2 -> Gbd = yb.F.B = 2,4.18.10 = 432 T * Trong lương mổ: Gmô- = 2.2,4.1.15.8,2 = 590,4 T * Trong lương cáu giao thông: GVHD: Phạm Thu Hương Đồ án thiết kế cống lộ thiên - Chiều dài cầu: Lc = B = 10 m - Diện tích mặt cắt ngang cầu: F = 2,41 m2 -> Gcẩu = yb.F.B = 2,4.2,41.10 = 57,86 T * Trong lương tường ngực: - Chiều dài tường: Lt = Zb = m - Diện tích mặt cắt ngang tường: F = Ft = 3,0.0,3 + 2.0,4.0,3 = 1,14 m2 -> Gt = F,.L,.yb = 1,14.8.2,4 = 21,89 T * Trong lương cầu cổng tác: - Chiều dài cầu công tác: Lct = B = 10 m - Diện tích mặt cắt ngang: F, = 3.0,3 = 0,9 m2 F2 = 2.0,3.3,7 + 2.0,2.2 = 3,02 m2 Có hàng cột chống mố hai mố bên, Gct - yb.[F!.Lct + F2.3.0,4] = 2,4.(0,9.10 + 3,02.3.0,4) = 30,3 T * Trong lương cầu thả phai: - Diện tích mặt cắt ngang: F = 2.0,3.1 = 0,6 m2 -+• Gp = yb.F.Xb = 2,4.0,6.8 = 11,52 T * Trong lương nước cống: - Phía sông: H — zsổng max - zd!jy cống 6,15 “ (“1) 7,15 m -+0^ = 1.7,15.5.8 = 286 T - Phía đồng: H = Zdồng - Zđáy kônh = 0,07 - (-1) = 1,07 m —» GHL = 1.1,07.10.8 = 85.6 T ĩbh = Yk + 7— •Ỵn = 1,52 + Nguyễn Phụ Luân 18 0,61 1 + 0,61 ■ Ló’p 42C1 Lực đứng i (+) Lực ngang t(-) ->(+) GVHD: Phạm Thu Hương Đồ án thiết kế cống lộ thiên Gbđ 432 Gm 590,4 Gc 57,86 Gt 21,89 Gct 30,3 Gp 11,52 GTL 286 GHL 185,6 Gdck 182,4 ->Gdck = 1,9 i!±ỉl 1.8 = 182,4 T * Các lưc đẩy ngươc: 173.58 - Áp lực thuỷ tĩnh: -87.56 wtt = (1,07 + 1) 15.8.1 =248,4 T - Áp lực thấm: * wth = 47,85.8 = 382,8 T Áp lưc ngang: -106.05 -57.6 -1287 - Áp lực nước phía sông: ws= -.ỵn.H;lh = —.1.7,152.8 = 204,5 T -248,4 Điểm đặt cánh tay đòn cách đáy đoạn -Hs = 2,38 m wtt -130.15 382,8 Áp lực nước phía đồng: wth w = ~.ỵ204,8 H]ỵh = —.1.1,07 = 2,43 4,58 T 497.66 ws TỔNG KẾT CÁC-2.89 Lực -4,58 0,63 Điểm 0,36 m wđ đặt cánh tay đòn cách đáy đoạn -H =BẢNG đ n d Gv 9,78 * -19.56 Trong lương van: 1807,75 -631,2 Đối với van chuyển động trượt: 204,8 -4,58 -555,57 g = 600.(ựív7 -1) - g: trọng lượng trung bình m2 cửa van - H0: cột nước tính đến trung tâm lỗ cống M71s H0 = — = —— = 3,575 m 22 -1: chiều rộng lỗ cống, = m —» g = 600.(\/3,575.42 -1) = 1711,8 N/m2 « 0,171 T/m2 -> Gv = g.H.Xb = 0,171.7,15.8 = 9,78 T * Tính ứng suất đáy móng: -£P = 1807,75 -631,2= 1176,55 T - IM0 = 555,57 T.m Nguyễn Phụ Luân 20 19 Ló’p 42C1 ơmin 150 250 GVHD: Phạm Thu Hương Đồ án thiết kế cống lộ thiên - F = B.H = 10.15 = 150 IĨ12 - \v = B.H2 10.15' v -v -* 176,55 555,57 _ i n n a T / 150 Phán đoán trươt theo điều kiên: 250 555,57 - Chỉ số mô hình: N = < Nơ B.ỵ Trong đó: + B: chiều rộng máng, B = 15 m a.Ỵn.hTrong đó: + y: dung trọng đất nền, lấy dung trọng đẩy nổi: y = 0,9 T/m3 +N KtƠ: = hệ3.số thấm, Kt = 2.10 m/s + = 0,75 < Nơ = -> Thoả mãn + e: hệ số rỗng, eN==0,61 15.0,9 + t : thời gian thi công - Chỉ số kháng trượt: công trình, t() = năm = 63072000 s c + a: hệ số nén đất, a = (nr/N) tgvị/ = tgcp + —- > 0,45 + h0: chiều dày tính toán lớp cố kết,Ơh0 = 19 m TB Trong đó: + ƠTB = ơ~max -ơmin = 7,843 T/m2 + C; = 0,3 T/m2 + cp = 18° 03 —> tgvi/ = tgl8° + ~rz— = 0,363 —» không thoả mãn 7,843 - Hệ số cố kết: n - Kr(l + e)J ^ A Nguyễn Phụ Luân 21 Ló’p 42C1 Loại lực Ký Trị số TT hiệu Đồ án thiết kế cống lộ thiên Đồ Đồán ánthiết thiết kế kế cống cống lộ lộ thiên lượng cầu thả phai lượng tường ngực lượng cầu công tác lượng cầu giao thông lượng cửa van c nước phía sông ị (+) cách -2,48 lượng cầu thả phai 313,2 đó: phân bô 2-Trong Các lực băng: Ký Trị - nc: hệ số tổ hợp tải trọng, nc = 1,08 Mố GIŨA hiệu ị (+) cách - m: hệ số điều kiện làm việc, m = G, 290,2 - Kn: hệ số tin cậy, Kn = 1,15 G2 3,84 lượng tường ngực - NIt = TJLG-3 T„L =7,54 204,8 - 4,58 = 200,22 T Loại lực TT lượng cầu công tác lượng cầu giao thông lượng cửa van c nước phía sông c nước phía đồng GVHD: Phạm Thu Hương GVHD: GVHD:Phạm PhạmThu ThuHương Hương G, 295,2 Cuối lực của6 mố truyền cho đáy coi lực tập trung có trị số Trường cống nhiều mảng ngăn ^ hợp 2.10" +1,92 0,61).63072000 _ _ _cách ,khớp lún ,7 việc tính kết G2 (1gồm 2.88 1A_5bởi sau: cấu tiến hành Gcho mảng độc lập Trên băng mảng, ngoại lực P'k = Pk-b.d 3,77 -> cv = -—— = 2,8.10 - < -+ không thảo mãn tác dụng lên đáy bao gồm lực tập trung từ mố, lực phân bố băng G4 6,016 Trong đó: 2.10000.192 tải trọng bên G5 truyền 9,63 từ mồ: 1Lực tập trung b: bề rộng củaphẳng: băng tính toán, b = m *- Tính toán trươt 1,67của áp lực đáy mố 7.52 phạm vi xét Thường Đây Gtổng hợp m - d: chiều dày mố đáy, d = m TI 0,73 xét riêng cho mố ->P ', = 20,88.1.1 =20,88 1,77 T T2 nc.N « Q = -ZPk - 2.1.Zqi = -(2.20,88 + 22,42) - 10.(7,3 + 2,4 - 4,74 - 7,5) II- Tính ngoại lực tác dụng lên băng chọn: Ta có: pk| = 20,88 T/m2; pk2 = 22,42 T/m2 Nguyễn Phụ Luân 24 22 23 Lóp 42cl Ló’p 42C1 = 38,78 = 36,63 T GVHD: Phạm Thu Hương Đồ án thiết kế cống lộ thiên _ ỵFn,-y\ +Fd-yi _ 16,4.4,6 + 10.0,5 = 05 m £ F m +F d 16,4 + 10 ->s? = 4.1.-.5,152 = 53,045 (m3) sc = -1.10.(2,05 + 0,5) = -25,5 (m3) A, = - 5,15.53,045+ - 2,05.(53,045 + 25,5) = 217,1 22 A2= -.1.25,5 = 12,75 Phân phối Q cho mố đáy: A Qm = Q Ẩ, + Ẩ-, Qd = Q - Qm = 38,78 - 36,63 = 2,15 T Phân Qm cho mố theo tỷ lệ diện tích: P"klkl = ^-.Q m = —.36,63 = 9,16 T SF„, m 16,4 P"k2k2 = zẼr-Qm = —.36,63 = 18,31 T 16,4 cho đáy: ỡ^= 245 = 0,215 T/m 2.1 10 4- Tải trọng bên: - Phạm vi đào đắp: hd = 9,2 m - Tải trọng đứng: s = Ỵd.hd.b = (1,86 - 1).9,2.1 =7,912 T/m - Mô men áp lực đất nằm ngang gây ra: Md = E.yd.l = - y.h2.tg2(45° - ^.-.1 =-.0,86.9,22.tg2(45° - — ).^ 232 = 58,92 T.m Nguyễn Phụ Luân 26 Ló’p 42C1 GVHD: Phạm Thu Hương Đồ án thiết kế cống lộ thiên Tổng hợp lực cuối cùng: p, = P'j - P"j = 20,88 - 18,32 = 2,56 T p2 = P’2 - P"2 = 22,42 - 18,31 = 3,11 T q = q0 + qi - q2 - q4 = 7,3 + 2,4 - 4,74 - 0,215 = 4,745 T/m H- KẾT LUẬN: Qua trình làm đồ án, với kiến thức thực tế hạn chế thời gian làm đồ án không nhiều, hướng dẫn tận tình cô giáo Phạm Thu Hương, em hoàn thành đồ án nắm nhiều kiến thức học lớp Hà nội, ngày 29 tháng năm 2004 Sinh viên Nguyễn Phụ Luân Nguyễn Phụ Luân 27 Ló’p 42C1 [...]... tgcp + —- > 0,45 + h0: chiều dày tính toán của lớp cố kết,Ơh0 = 19 m TB Trong đó: + ƠTB = ơ~max -ơmin = 7,843 T/m2 + C; = 0,3 T/m2 + cp = 18° 03 —> tgvi/ = tgl8° + ~rz— = 0,363 —» không thoả mãn 7,843 - Hệ số cố kết: n - Kr(l + e)J 0 ^ A Nguyễn Phụ Luân 21 Ló’p 42C1 Loại lực Ký Trị số TT hiệu Đồ án thiết kế cống lộ thiên Đồ Đ án ánthiết thiết kế kế cống cống lộ lộ thiên lượng cầu thả phai lượng tường... Hương Đ án án0,331 thiếtkế k cống cốnglộl thiên thiên Đồ thiết 0,227 0,0237 Biểu áp lực thấm tác dụng lên đáy cống Trongđồđó: - q: lưu lượng đơn vị ở cuối sân tiêu năng q = — = — = 7,125 m2/s 68 - AH: chênh lệch cột nước thượng lưu, hạ lưu AH = 3,7 - 0,05 = 3,65 m - K: hệ số phụ thuộc vào tính chất lòng kênh, K = 10 (cát pha) -> Lss = 10 ^7,125.^3^65 = 36,89 m ~ 37m D- TÍNH TOÁN THẤM DƯỚI ĐÁY CỐNG:... Thu Hương Đồ án thiết kế cống lộ thiên Tổng hợp lực cuối cùng: p, = P'j - P"j = 20,88 - 18,32 = 2,56 T p2 = P’2 - P"2 = 22,42 - 18,31 = 3,11 T q = q0 + qi - q2 - q4 = 7,3 + 2,4 - 4,74 - 0,215 = 4,745 T/m H- KẾT LUẬN: Qua quá trình làm đồ án, tuy với kiến thức thực tế còn hạn chế và thời gian làm đồ án không nhiều, nhưng dưới sự hướng dẫn tận tình của cô giáo Phạm Thu Hương, em đã hoàn thành đồ án này... GVHD: Phạm Thu Hương Đồ án thiết kế cống lộ thiên - Jr: gradien thấm ở cửa ra, Jr = 0,368 - Jk: gradien thấm tới hạn cục bộ Có thể xác định theo biểu đồ theo thông số không đều của đất ^ = _2ĩi = 8 di0 0,05 Tra bảng 3-1 ta có: Jk = 0,63 Vậy Jr = 0,368 < Jk = 0,63 —> thoá mãn ổn dịnh thấm cục bộ E- TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CỐNG: /- Mục đích và trường hợp tính toán: 1- Mục đích: kiểm tra ổn định cống về trượt, lật,... trong cống: T, KẾT CÂU BẢN ĐÁY0,73 F- TÍNH TOÁN CỐNG: q0 = Y„.hn.b = 1.7,3.1 = 7,3 T/m T 1,77 -2,48 2 / Mở đầu: Mố BÊN Trọng lượng bản đáy: q I sơ = Yb-t.b = 2,4.1.1 = 2,4toán T/m nội lực và bố trí cốt thép 1- Mục đích: xác định đồ ngoại lực, tính trong bản đáyđẩy cống - Lực nổi:Trong đồ án này chỉ yêu cầu xác định sơ đồ ngoại lực để tính kết cấu bản đáy cống theo phương pháp dầm trên nền đàn hồi 2... 11,52 T * Trong lương nước trong cống: - Phía sông: H — zsổng max - zd!jy cống 6,15 “ (“1) 7,15 m -+0^ = 1.7,15.5.8 = 286 T - Phía đồng: H = Zdồng min - Zđáy kônh = 0,07 - (-1) = 1,07 m —» GHL = 1.1,07.10.8 = 85.6 T ĩbh = Yk + 7— •Ỵn = 1,52 + Nguyễn Phụ Luân 18 0,61 1 1 + 0,61 ■ Ló’p 42C1 Lực đứng i (+) Lực ngang t(-) ->(+) GVHD: Phạm Thu Hương Đồ án thiết kế cống lộ thiên Gbđ 432 Gm 590,4 Gc 57,86... Nguyễn Phụ Luân 12 Ló’p 42C1 GVHD: Phạm Thu Hương Đồ án thiết kế cống lộ thiên - Ln: chiều dài tổng cộng các đoạn nằm ngang và các đoạn nghiêng góc so với phương ngang < 45° Ln = 10+15 = 25 m - m: hệ số phụ thuộc vào số hàng cừ có trong sơ đồ đường viền thấm, lấy m = 1,5 - C: hệ số phụ thuộc loại đất nền, Tra bảng P3-1 có c = 4 - H: cột nước lớn nhất của cống H ZSQngmax - V(j£y công 6,15 - (-1) — 7,15...GVHD: Phạm Thu Hương Đồ án thiết kế cống lộ thiên Bao gồm bản đáy cống, sân trước, các bản cừ, chân khay Kích thước bản đáy cống như đã chọn ở trên Kích thước các bộ phận có thể chọn như sau: 1- Sân trước: Vật liệu làm sân trước có thể chọn là đất sét, á sét, bê tông, bê tông... - H0: cột nước tính đến trung tâm lỗ cống M71s H0 = — = —— = 3,575 m 22 -1: chiều rộng lỗ cống, 1 = 4 m —» g = 600.(\/3,575.42 -1) = 1711,8 N/m2 « 0,171 T/m2 -> Gv = g.H.Xb = 0,171.7,15.8 = 9,78 T * Tính ứng suất đáy móng: -£P = 1807,75 -631,2= 1176,55 T - IM0 = 555,57 T.m Nguyễn Phụ Luân 20 19 Ló’p 42C1 ơmin 150 250 GVHD: Phạm Thu Hương Đồ án thiết kế cống lộ thiên - F = B.H = 10.15 = 150 IĨ12 - \v... lưu, áp lực đất bị động ở chân khay hạ lưu * Trong lương bản dáy cống: - Chiều rộng bản đáy: B = Zb + d + 2.d' = 8 + ĩ + 2.0,5 = 10 m - Diện tích mặt cắt dọc: F = 15.1 +2,— = 18 m2 2 -> Gbd = yb.F.B = 2,4.18.10 = 432 T * Trong lương mổ: Gmô- = 2.2,4.1.15.8,2 = 590,4 T * Trong lương cáu giao thông: GVHD: Phạm Thu Hương Đồ án thiết kế cống lộ thiên - Chiều dài cầu: Lc = B = 10 m - Diện tích mặt cắt ngang ... mãn 7,843 - Hệ số cố kết: n - Kr(l + e)J ^ A Nguyễn Phụ Luân 21 Ló’p 42C1 Loại lực Ký Trị số TT hiệu Đồ án thiết kế cống lộ thiên Đồ Đ án ánthiết thiết kế kế cống cống lộ lộ thiên lượng cầu thả... 0,368 J TB — _ _— GVHD: Phạm Thu Hương Đ án án0,331 thiếtkế k cống cốnglộl thiên thiên Đồ thiết 0,227 0,0237 Biểu áp lực thấm tác dụng lên đáy cống Trongđồđó: - q: lưu lượng đơn vị cuối sân tiêu... ngang cống cấu tạo chi tiết + Tải trọng gió: 1,30 B- TÍNH TOÁN THUỶ Lực CỐNG: Nguyễn Phụ Luân Ló’p 42C1 GVHD: Phạm Thu Hương Đồ án thiết kế cống lộ thiên Mục đích: xác định diện cống tính toán tiêu