Hồ chứa nước Ninh Sơn được xây dựng trên sông Trong, thuộc địa bàn xã Hòa Thịnh, huyện Tuy Hòa (nay là huyện Tây Hoà) tỉnh Phú Yên, nằm phía nam huyện Tuy Hòa, cách đường quốc lộ 1A về phía tây 21km. Tọa độ địa lý vùng công trình đầu mối và khu tưới hồ chứa Ninh Sơn vào khoảng: 12º 53’44” ÷ 12º54’15” vĩ độ Bắc. 109º12’02” ÷ 109º17’16” kinh độ Đông. Vị trí khu hưởng lợi vùng dự án: Khu hưởng lợi vùng dự án bao gồm: Toàn bộ diện tích đất canh tác của xã Hòa Thịnh. Một phần diện tích đất canh tác nằm bên bờ hữu sông Bánh Lái của 4 xã: Hòa Mỹ, Hòa Mỹ Đông, Hòa Tân Đông và Hòa Tân Tây.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH TÀI LIỆU CƠ BẢN PHẦN I: CHƯƠNG I: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.1 Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình địa mạo 1.1.1 Vị trí địa lý: Hồ chứa nước Ninh Sơn xây dựng sông Trong, thuộc địa bàn xã Hòa Thịnh, huyện Tuy Hòa (nay huyện Tây Hồ) tỉnh Phú n, nằm phía nam huyện Tuy Hịa, cách đường quốc lộ 1A phía tây 21km - Tọa độ địa lý vùng cơng trình đầu mối khu tưới hồ chứa Ninh Sơn vào khoảng: 12º 53’44” ÷ 12º54’15” vĩ độ Bắc 109º12’02” ÷ 109º17’16” kinh độ Đơng - Vị trí khu hưởng lợi vùng dự án: Khu hưởng lợi vùng dự án bao gồm: - Tồn diện tích đất canh tác xã Hịa Thịnh - Một phần diện tích đất canh tác nằm bên bờ hữu sơng Bánh Lái xã: Hịa Mỹ, Hịa Mỹ Đơng, Hịa Tân Đơng Hịa Tân Tây Khu hưởng lợi vùng dự án có vị trí địa lý vào khoảng: 12º 53’15” ÷ 12º53’44” vĩ độ Bắc 109º12’02” ÷ 109º17’16” kinh độ Đơng Ranh giới khu tưới xác định sau: - Phía bắc giáp: bờ hữu sơng Bánh Lái - Phía nam giáp: dãy núi thuộc xã Hồ Thịnh, Hồ Mỹ Đơng, Hồ Tân Tây TRANG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH - Phía đơng giáp: Đồng cỏ ống - Phía tây giáp: Bờ hữu suối Phướn 1.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo: Xung quanh lòng hồ Ninh Sơn bao bọc dãy núi cao nối liền cấu tạo loại đá có cấu tạo khối đặc sít,thấm nước yếu, cao độ dao động từ +70m đến +113m Phần mái đồi tính từ đường phân thủy xuống vùng chân đồi núi có cao trình +13m, bề mặt địa hình dốc, bị phân cách nhiều khe, rãnh suối nhỏ Địa mạo khu vực có dạng xâm thực,bào trụi.Nham thạch chủ yếu dạng hỗn hợp sạn dăm( thành phần thạch anh, granit cứng chắc, kích thước tư 1:2cm đến vài mét, bề dày lớp từ 1:5m) Trên mặt phủ lớp thảm thực vật dày Khu vực lịng hồ có bề mặt địa hình thoải, cao độ bề mặt địa hình dao đơng từ +7m đến +13m, bề mặt địa hình bị phân cách hệ thống song suối nhỏ Hiện khu vực bỏ hoang, phần nhỏ trồng mía cơng nghiệp ngắn ngày nhân dân.Địa mạo có dạng bồi tích.Nham thạch lớp sét, cát, hỗn hợp cát cuội sỏi màu xám nâu, xám xanh, xám đen nhạt.Bề dày chung khoảng 20m Khu tưới hồ chứa nước Ninh Sơn vùng rộng lớn tương đối phẳng phân bố theo tuyến kênh chính: - Tún kênh Đơng qua địa mạo có dạng tích tụ thuộc vùng trầm tích Tuy Hịa có chiều dài chưa xác định - Tún kênh Tây có tởng chiều dài 5km, cao độ bề mặt địa hình dao động từ +8.9m đến +11,0m Dân sinh sống vùng lịng hồ thưa thớt, khơng có sở nơng nghiệp, đường giao thơng, di tích lịch sử văn hóa loại khống sản q, vậy việc di dân lịng hồ khơng ảnh hưởng nhiều đến việc thi cơng cơng trình Đường giao thơng lại tḥn tiện, tại cơng trình có tuyến đường nhựa từ quốc lộ 1A đến tận công trình tḥn lợi cho việc thi cơng sau TRANG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.2 Điều kiện địa chất NGÀNH KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH 1.2.1Khới lượng khảo sát Tài liệu địa chất vùng xây dựng cơng trình cơng ty tư vấn chuyển giao công nghệ trường Đại học Thủy Lợi khảo sát lập tuyến đập, vùng lòng hồ, bãi vật liệu, tuyến kênh, khối lượng công việc sau: - Đo vẽ đồ địa chất cơng trình vùng tún lịng hồ tỷ lệ 1/5000 - Bình đồ vị trí hố khảo sát vùng tuyến đập tỷ lệ 1/500 - Bình đồ vị trí hố khảo sát vùng tuyến kênh tỷ lệ 1/500 - Sơ lược vị trí khảo sát bãi vật liệu xây dựng - Các mặt cắt địa chất cơng trình vùng tún đập - Các mặt cắt địa chất cơng trình vùng tún kênh - Bảng tởng hợp tiêu lý lớp đất vùng tuyến đập - Bảng tổng hợp tiêu lý lớp đất vùng tuyến kênh - Bảng tổng hợp tiêu lý lớp đất vật liệu xây dựng 1.2.2 Đặc điểm địa chất khu vực 1.2.2.1 Địa tầng Theo đồ địa chất khoáng sản Việt Nam tỷ lệ 1/200.000 xuất năm 1997 địa tầng tại khu vực dự án có đặc điểm sau: a,Trầm tích tứ đệ Các trầm tích tứ đệ phân bố phạm vi rộng tạo thành lớp phủ bề mặt có chiều dày 1m đến vài chục mét.Theo thứ tự tuổi địa chất(từ cổ đến trẻ) theo nguồn gốc tạo thành có sơ chia thành lớp sau: - Phần trầm tích (d-cQ1): Bao gồm lớp sét lẫn sạn dăm, hỗn hợp đất sét dăm tảng lăn kích thước lớp màu xám nâu vàng nhạt, loang lổ xám trắng, lớp phân bố tại sườn đỉnh đồi núi bề dày từ 1m đến 5m TRANG - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH Trầm tích sơng biển: Các trầm tích sơng biển pleistocen muộn phân bố vùng ven rìa đồng Tuy Hịa Nham thạch chủ yếu dạng hỗn hợp cát cuội sỏi xen kẹp thấu kính sét chứa mùn thực vật phân hủy kém màu xám nhạt, xám trắng đục, xám xanh đen.Bề dày chung khoảng 20m - Trầm tích ven biển: Các trầm tích ven biển Holecen phân bố dọc theo thềm, sông bậc bao gồm lớp sét, sét màu xám xanh phớt xám vàng, chiều dài chung khoảng 5m b,Đá gốc Tại khu vực lộ phổ biến loại đá xâm nhập Kreta thuộc phức hệ đèo bao gồm đá granit biotit, grabo syenit biotit Đá màu hồng xám kiến trúc hạt thô cấu tạo khối Các thành tạo đá biến chất thuộc tầng Khâm Đức lộ mảng nhỏ phân bố chân núi 1.2.2.2 Địa chất vật lý: Theo tài liệu địa chất khoáng sản cục địa chất khoáng sản Việt Nam xuất năm 1997 nhìn chung hoạt động kiến tạo vùng diễn vào cuối Paleozoi muộn-Tây Nam kéo dài từ Hòn Chát đến Núi Chát có mặt trượt thẳng đứng dịch sang trái rõ.Nếu tính theo vị trí cơng trình đứt gãy khơng qua khu vực đầu mối cách khu vực 2km phái nam Nhìn chung hoạt động tân kiến tạo khơng xảy cụm cơng trình đầu mối hồ chứa Ninh Sơn 1.2.2.3 Địa chất khoáng sản Theo tập thuyết trình địa chất khoáng sản Việt Nam sản xuất năm 1977 cho thấy vùng lòng hồ khu vực đầu mối chứa hồ Ninh Sơn hồn tồn khơng có mỏ quặng khống sản 1.2.3 Đặc điểm địa chất cơng trình 1.2.3.1 Địa chất cơng trình khu vực lịng hồ: a.Địa tầng: Lòng hồ chứa nước Ninh Sơn nằm vùng đá mắc ma xâm nhập thuộc phức hệ Đèo Cả phần thành tạo đá biến chất thuộc hệ tầng Phân Đức Các đá có cấu tạo dạng khối, phần bị phong hóa nứt nẻ Tầng phủ đá gốc sườn đỉnh đồi núi chủ yếu hỗn hợp sạn dăm tảng lăn đất đá, sét có bề dày TRANG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH từ 1m đến m Nguồn gốc pha tàn tích, phần bụng hồ lớp sét, sét lẫn lớp cát cuội sỏi có bề dày đến 20m nguồn gốc bồi tích b Địa chất thủy văn: - Nước mặt: Nguồn cung cấp chủ yếu cho lòng hồ Ninh Sơn nước mặt gồm nước mưa nước lũ Vào mùa mưa, nước lũ có đặc điểm dâng lên rút nhanh bề mặt địa hình dốc Lượng nước mặt phong phú cung cấp hệ thống sông suối như: Suối đá Bàn Thượng, sông Trong, suối Đổ, suối Chanh - Nước ngầm: Nước ngầm có quan hệ chặt chẽ với nước sông suối vùng Về mùa khô lượng nước ngầm chủ yếu bổ sung cho nước sông suối 1.2.3.2 Đánh giá điều kiện xây dựng hồ chứa: - Khả giữ nước: Hồ chứa nước Ninh Sơn có khả giữ nước đến cao trình thiết kế lịng hồ bao bọc xung quanh dãy núi cao nối liền cấu tạo bới loại đá có cấu tạo khối đặc sít, thấm nước ́u Vì vậy vấn đề thấm nước tại khu vực lòng hồ - Vấn đề ngập bán ngập: Trong khu vực lòng hồ, dân cư sinh sống thưa thớt, khơng có sở cơng nghiệp, đường giao thơng, di tích văn hóa loại khoáng sản quý Vùng đất canh tác nhân dân chủ ́u trồng mía, vậy việc di dân đền bù hoa màu khu vực lòng hồ khơng ảnh nhiều tới việc thi cơng cơng trình - Vấn đề tái tạo bờ hồ bồi lắng lòng hồ: Lòng hồ chứa nước Ninh Sơn bao quanh dãy núi cao, nham thạch sườn, đỉnh đồi núi cấc lớp sét, hỗn hợp dăm tảng lớp sét, bề mặt phủ thảm thực vật dày, đá gốc có cấu tạo dạng khối vững Khi lịng hồ tích nước có thể xảy tượng tái tạo bờ hồ số vị trí có độ dốc lớn Tuy nhiên bề dày tầng phủ không lớn, đá gốc có cường độ chịu lực cao, nằm nơng lên vấn đề tái tạo bồi lắng lịng hồ khơng ảnh hưởng đến khả giữ nước 1.2.4 Địa chất công trình khu đầu mối: 1.2.2.1 Tuyến đập: a Đặc điểm địa hình: TRANG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH Tún đập thiết kế qua thung lũng không đối xứng, phần bên trái đập qua đồi thấp Tại khu vực lịng sơng thềm sơng, cao độ địa hình dao động từ +6,9m đến 12m Phần sườn đồi núi có cao độ từ + 12.0 ÷ 44 m Các sườn đỉnh đồi phủ thảm thực vật dày b Điều kiện địa tầng: Theo mặt cắt địa chất cơng trình lập dựa vào kết khảo sát địa chất tại tuyến đập, địa tầng từ xuống gồm lớp sau: - Lớp (1): Á sét – sét nhẹ, hạt cát lẫn tạp chất hữu cơ, kết cấu kém bền chặt Lớp có bề dày nhỏ (0,3 ÷ 1,2m) phân bố bãi bồi ven sông, khả chịu lực thấp, hệ số thấm lớn, cần bóc bỏ hồn tồn - Lớp (2): Á sét trung chứa hữu cơ, kết cấu kém chặt, trạng thái dẻo mềm, chiều dày 3÷4,5m, lớp có hệ số thấm nhỏ, khả chịu lực thấp, có tính lún theo thời gian chịu tải trọng cơng trình - Lớp (3): Đất sét nhẹ, kết cấu kém chặt Lớp có hệ số thấm nhỏ, có tính nén lún cao lún theo thời gian Chiều dày từ 2,3 ÷ 4,5m - Lớp (4): Hỡn hợp cát cuội sỏi màu xám nâu nhạt, trắng đục, tầng bão hòa nước rời rạc, tầng xen kẹp thấu kính sét Chiều dày lớp đến 18,4m, lớp có tính thấm lớn, cần xử lý thấm để tránh nước từ thượng lưu hạ lưu thi công đập - Lớp (5): Á sét nặng chứa dăm sạn thạch anh granit màu xám nâu, xám vàng, nâu đỏ Đất ẩm, kém chặt, dẻo cứng phân bố chủ yếu tại sườn đỉnh đồi, bề dày lớp 0,8 ÷ 5,5m Lớp có khả chịu lực lớn, hệ số thấm trung bình - Lớp (6): Đá granit phong hóa mãnh liệt, hầu hết biến thành sét trung – nặng lẫn sạn thạch anh màu xám nâu, xám vàng đốm trắng Lớp có khả chịu lực tính thấm trung bình.Chiều dày lớp 4,6 ÷ m - Lớp (7): Đá granit phong hóa mạnh xen kẹp với đới phong hóa vừa màu xám nâu, xám vàng nhạt, xám trắng có tính chịu lực cao, hệ số thấm trung bình Bề dày lớp từ đến 11,2m - Lớp (8): Đá granit phong hóa nhẹ, tươi màu xám xanh, xám trắng đốm đen Đá có cấu tạo khối kiến trúc hạt thơ, thành phần chủ yếu Thạch anh, Fenspat, Biotit, đá cứng chắc, nứt nẻ, khe nứt kín, phạm vi phân bố sâu Các tiêu lý lớp đất thu từ kết thí nghiệm sau: TRANG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH Bảng 1.1: Chỉ tiêu lý lớp đất vùng tuyến đập STT Chỉ tiêu lý Đơn vị Lớp Lớp Lớp Lớp % 33.87 40.03 34.6 31.53 Độ ẩm tự nhiên (W) Dung trọng tự nhiên (ɣtn) T/m3 1.7 1.71 1.78 1.85 Dung trọng khô(ɣk) T/m3 1.27 1.22 1.32 1.41 Tỷ trọng(∆) 2.62 2.66 2.67 2.72 Hệ số rỗng (ε) 1.063 1.178 1.019 0.934 Độ rỗng (n) 51.53 54.09 50.47 48.29 % TRANG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH Lực dính đơn vị(C) Kg/cm2 0.15 0.2 0.17 0.15 Góc ma sát (φ) độ 12 14 16 12 Hệ số thấm (K) cm/s 5.10-4 5.10-5 3.10-4 1.1.10-5 c Địa chất thủy văn: Trong phạm vi tuyến đập có lớp tầng chứa nước, lớp lại không chứa nước ngầm Về mùa mưa nước tồn tại tạm thời lớp phủ nhanh chóng rút xuống vùng trũng thấp 1.2.4.2 Tuyến tràn xả lũ: Tuyến tràn bố trí tại vai phải tuyến đập Theo mặt cắt địa chất lập tại tuyến tràn, địa tầng từ xuống gồm lớp sau: - Lớp (5): Á sét nặng chứa sạn dăm thạch anh màu xám nâu, xám vàng, nâu đỏ, đất ẩm, kém chặt, bề dày từ 2,5 ÷ 3,5 m - Lớp (6): Đá granit phong hóa mãnh liệt hầu hết biến thành đất sét trung nặng lẫn sạn thạch anh màu xám nâu, xám vàng đốm trắng Đá mềm bở, dễ bóp vụn nát tay Bề dày khoảng 4,8 m - Lớp (8): Đá granit thơ phong hóa nhẹ, tươi màu hồng xám, xám xanh đốm đen Đá có cấu tạo khối cứng chắc, nứt nẻ, phân bố sâu Đánh giá: Tại phạm vi tuyến lớp (5) (6) bị tác dụng mạnh dòng nước dễ bị lở rửa trơi Lớp có khả chịu tải lớn bền vững, phạm vi phân bố sâu 1.2.4.3 Tuyến cớng Tún cống bố trí tại vai trái tún đập Theo mặt cắt địa chất cơng trình lập, từ xuống gồm lớp sau: - Lớp (1): Á cát, sét nhẹ hạt cát phân bố tại cuối đuôi cống, bề dày khoảng 0,3m TRANG - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH Lớp (2): Á sét trung hạt cát lẫn sỏi màu xám, xám xanh, xám đen nhạt Đất ẩm kết cấu kém chặt, trạng thái dẻo cứng, bề dày lớp khoảng 2,7m - Lớp (3): Đất sét nhẹ màu xám nâu, xám vàng nhạt Đất ẩm kết cấu kém chặt, trạng thái dẻo cứng, bề dày khoảng 1,5m - Lớp (5): Á sét nặng chứa sạn dăm thạch anh màu xám nâu, nâu đỏ Đất ẩm, kém chặt, dẻo cứng, chiều dày khoảng 3,0m - Lớp (7): Đá granit phong hóa mạnh màu xám nâu, xám vàng nhạt, đá kém cứng có thể bẻ tay, bề dày lớp khoảng 1m - Lớp (8): Đá granit hạt thơ phong hóa nhẹ, tươi, nứt nẻ, vững chắc, phân bố sâu Đánh giá: Tại vị trí tún cống lớp (1), (2), (3) có tính lún cao, phân bố cục tại phần đuôi cống Lớp (7) có chiều dày nhỏ, diện phân bố hẹp Lớp (8) có sức chịu tải cao, phạm vi phân bố sâu 1.3 Đặc điểm khí hậu thủy văn 1.3.1 Các đặc trưng lưu vực Sông Trong nhánh cấp sơng Bàn Thạch, bắt nguồn từ đỉnh Hịn Ngang cao +1131.1m có hướng chảy từ Nam Bắc Lưu vực từ đỉnh cao +1000m có xu thế giảm dần phái Bắc, dãy núi phía Tây có đồ cao từ +1000m đến +1100m, dãy núi phía Đơng thấp hơn, có độ cao khoảng +500m tạo điều kiện thuận lợi cho việc hứng gió biển Các đặc trưng hình thái lưu vực (tính tới tún cơng trình) sau: - Tởng diện tích lưu vực: Flv = 66,2 km2 - Chiều dài sông : Ls = 10,2 km - Độ dốc lịng sơng : Js = 29,7 % - Chiều dài sườn dốc : Bd = 3,2 km 1.3.2 Mạng lưới quan trắc khí tượng thủy văn Trên lưu vực sơng có trạm khí tượng, gần khu vực nghiên cứu có trạm khí tượng, cách lưu vực khơng xa phía Đơng Bắc 22km có trạm khí tượng Tuy Hịa, phía Tây 40km có trạm khí tượng sông Hinh Thời gian đo đạc quan trắc có yếu tố sau: TRANG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH Bảng 1.2: Mạng lưới trạm khí tượng Tên trạm đo Tuy Hịa Sơn Hịa Kinh độ Cao độ Thời gian quan trắc yếu tố Vĩ độ Mưa T0 Độ ẩm Bốc Gió 1993-34 1976-80 1977-99 1977-99 1977-99 13005’ 1958-99 1957-99 108059’ 1976-99 1976-99 1976-99 1976-99 1976-99 109013’ 12 13003’ Sông Hinh 108057’ 1979-91 12055’ Bảng 1.3: Các trạm khí tượng thủy văn TT Trạm đo Tọa độ Sông F (km2) Thời gian đo Các yếu tố đo Sông Hinh 108057’- 12055’ S.Ba 752 1980-1991 H,Q,ρ,T Đồng Trăng 108056’- 12017’ S.Cái 1244 1977 H,Q,ρ,T (NhaTrang) TRANG 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NGÀNH KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH 120 P1’ = 37,03.tg2 (450 - ) = 24,28 (T/m) b Áp lực nước: Do trường hợp tính tốn cống đóng nên sẽ khơng có áp lực nước bên cống mà có áp lực dịng thấm tác dụng thành cống Áp lực nước xác định theo quy luật thủy tĩnh : Trên đỉnh : q2 = γn.Z2 = 1.12,6 = 12,6 T/m Hai bên : P2 = γn.Z2 = 1.12,6 = 12,6 T/m P’2 = γn.(Z2 + Hc) = 1.(12,6+ 3) = 15,6 T/m Dưới đáy : q3 = γn.(Z2 + Hc) = 1.(12,6 + 3) = 15,6 T/m c Trọng lượng thân cống: Xem trọng lượng lực phân bố dọc theo chiều dài đường trung tâm thành cống có chiều hướng xuống Cường độ lực phân bố phụ thuộc vào kích thước tiết diện cống vật liệu làm cống + + + d Trọng lượng nắp: q4 = γBTCT.tn = 2,5.0,5 = 1,25 T/m Trọng lượng bên: q5 = γBTCT.tb = 2,5.0,5 = 1,25 T/m Trọng lượng đáy: q6 = γBTCT.tđ = 2,5.0,5 = 1,25 T/m Phản lực nền: Biểu đồ phân bố phản lực phụ thuộc vào loại cách đặt cống Thường phản lực r phân bố không nên tính tốn ta xem gần phân bố q5 ( H − t d − t n ) B r = q1 + q2 + q4 + q6 – q3 + q Trong đó:H : Chiều cao mặt cắt ngang cống H = 3,0m B : Chiều rộng mặt cắt ngang cống, B = 2,3 m tn, tđ : Chiều dày nắp đáy cống, tn = tđ = 0,5m SV: BÙI VĂN HẬU TRANG 257 LỚP: 51C-TL3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NGÀNH KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH Bảng (11-): Các ngoại lực tác dụng lên cống Tải trọng Hệ số Tải trọng tiêu chuẩn (T/m) lệch tải n tính tốn (T/m) q1 35.67 1.1 39.237 P1 24.05 1.2 28.86 24.08 1.2 28.896 q2 12.6 12.6 P2 12.6 12.6 15.6 15.6 q3 15.6 15.6 Thành phần lực P' Áp lực đất P' Áp lực nước SV: BÙI VĂN HẬU TRANG 258 LỚP: 51C-TL3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NGÀNH KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH q4 1.25 1.05 1.3125 q5 1.25 1.05 1.3125 Trọng lượng thân cống q6 1.25 1.05 1.3125 Phản lực qr 37.34 - 37.34 11.6.4.3 Sơ đồ lực cuối cùng: a Các lực thẳng đứng: Lực phân bố đỉnh: q = q1 + q2 + q4 Lực phân bố hai bên : q5 Lực phân bố đáy: qn = qr - q6 + q3 b Các lực nằm ngang: Phân bố : P = P1+ P2 Phân bố tuyến tính : Pt = P’1+ P’2 - ( P1+P2) Hình (11- 7) : Sơ đồ ngoại lực cuối tác dụng lên cống SV: BÙI VĂN HẬU TRANG 259 LỚP: 51C-TL3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NGÀNH KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH q q5 q5 Pt P P qn Pt Bảng (11- ): Bảng tổng hợp ngoại lực tác dụng lên cống Tải Thà trọn Tải nh Diễ g trọng phầ n tiêu tính n tốn chuẩ tốn lực n Phâ n bố đỉnh q= q1 + 49,5 53,1 q2 + 495 q4 Phâ n bố 1.31 q5 1.25 bên 25 thàn h Phâ n bố đáy qn = r – 51,6 51,6 q6 + 275 q3 Nga p= 36,6 41,4 SV: BÙI VĂN HẬU TRANG 260 LỚP: 51C-TL3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NGÀNH KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH ng phâ p1+ n bố p2 Nga ng tuyế n tính pt= p'1+ 3,03 p'2- 3,03 p1 – p2 PHẦN IV: CHUN ĐỀ KỸ THUẬT CHƯƠNG XII: TÍNH TỐN KẾT CẤU CỐNG NGẦM 12.1 Mục đích và trường hợp tính toán 12.1.1 Mục đích: Tính tốn kết cấu cống ngầm nhằm mục đích xác định ngoại lực từ tính toán nội lực phận cống ứng với trường hợp làm việc khác để từ bố trí cốt thép kiểm tra tính hợp lý chiều dày thành cống chọn 12.1.2 Trường hợp tính toán : Cần phải tính tốn cống ứng với trường hợp khác cống : SV: BÙI VĂN HẬU TRANG 261 LỚP: 51C-TL3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NGÀNH KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH + Khi thi cơng xong cống chưa có nước + Vận hành bình thường + Cống đóng, thượng lưu MNLNTK Trường hợp cống đóng, thượng lưu MNLNTK áp lực tác dụng lên cống lớn Vì vậy ta chọn trường hợp để tính tốn bố trí cốt thép cho thân cống 12.2 Xác định ngoại lực tác dụng lên cống Đã tính tại phần 11.6 Tính toán kết cấu cống 12.3 Xác định nội lực mặt cắt ngang cống 12.3.1 Mục đích tính toán: + + + + + • Tính tốn nội lực cống ngầm để xác định xác giá trị nội lực vị trí khác cống để phục vụ cho việc tính tốn bố trí cốt thép 12.3.2 Phương pháp tính toán: Cống ngầm có mặt cắt chữ nhật kết cấu siêu tĩnh bậc ba dạng khung kín Dưới tác dụng ngoại lực, cống sẽ phát sinh nội lực, để xác định nội lực cống có thể sử dụng phương pháp sau: Phương pháp tra bảng Phương pháp lực Phương pháp chuyển vị Phương pháp phần tử hữu hạn Phương pháp phân phối momen Để đơn giản việc tính tốn nội lực kết cấu cống ngầm, sử dụng phương pháp tra bảng (Tính theo bảng (2.5.8) - Sở tay tính tốn thủy lợi tập 1, phần (2006)), với ngun tắc tính tốn: Tiến hành chủn mặt cắt thực tế cống (có độ dày thành cống t = 0.5m) dạng khung, để áp dụng công thức học kết cấu (khơng có độ dày) Kích thước khung lấy đường trung bình mặt cắt thực tế cống, tức là: l x h = (1,3+ 0.5) × (2 + 0.5) = (1,8 x 2,5)m Đường nét đứt phía mơ men có dấu (+) Hình (12-1): Sơ đồ tính toán kết cấu cống ngầm dạng khung SV: BÙI VĂN HẬU TRANG 262 LỚP: 51C-TL3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NGÀNH KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH B A Theo bảng (2.5.8) trang 223-Sở tay tính tốn thủy lợi tập 1, phần (2006) có: k= J = I2 J I1 = I1 ; h; J2 l 1,3 × 0,53 = 0,0135m4 12 = 1,3 × 0,53 = 0,0135m4 12 = b.tb 12 b.t n 12 I2 = = J Với : tb: Chiều dày bên, tb = 0,5m tn: Chiều dày nắp đáy đáy, tn = 0,5m k= I J h 0,0135 × 2,5 = = = 1,39 I1 J1 l 0,0135 × 1,8 • Chuyển lực tác dụng lên cống lực tính tốn mặt cắt cống chủn đởi Áp dụng nguyên lý cộng tác dụng để xác định nội lực cho từng phận, từng mặt cắt cống Tức với loại lực, đưa sơ đồ lực để có thể áp dụng SV: BÙI VĂN HẬU TRANG 263 LỚP: 51C-TL3 C D ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NGÀNH KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH phương pháp tra bảng Sau đó, áp dụng nguyên lý cộng tác dụng để cộng thành phần lực lại, biểu đồ nội lực cuối kết cấu 12.3.3 Nội dung tính toán Tính nội lực cho 1m chiều dài cống tại mặt cắt đỉnh đập Chia sơ đồ lực cuối thành sơ đồ lực Tính nội lực cho sơ đồ lực bản, sơ đồ nội lực cuối tính từ sơ đồ lực phương pháp cộng tác dụng Hình (12-2): Sơ đồ các lực tác dụng lên cống dạng khung q B Pt P C A D P Pt qn 12.3.3.1 Sơ đồ 1: Mômen lực phân bố đỉnh q cống qn gây ra: a Sơ đồ tính tốn biểu đồ nội lực: Hình (12-3)a: Tải trọng phân bố q,qn SV: BÙI VĂN HẬU TRANG 264 Hình(12-3)b: Dạng biểu đồ mômen LỚP: 51C-TL3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NGÀNH KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH q B C MB MC M1 1 M2 M M4 M3 A D qn MA MD b Biểu đồ nội lực: Với sơ đồ tra bảng (2.5.8) Khung nhịp khép kín – Sở tay thủy lực tập 1, phần (2006) có: l qn ( 2k + 3) − q.k M = M = − 12 k + 4k + A D l q.( 2k + 3) − qn k M = M = − 12 k + 4k + B C q n l q.l 1 M = − MB M2 = − M 1A 8 1 M 1A + M B1 1 3=M 4= M Trong đó:q, qn : Lực phân bố đỉnh q đáy cống qn l : Chiều rộng tính tốn cống l = 1,8 m SV: BÙI VĂN HẬU TRANG 265 LỚP: 51C-TL3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NGÀNH KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH Bảng (12-1): Bảng tính nội lực tải trọng phân bố q và qn gây q qn M1A M1B M1C M1D M11 M12 M13 M14 Tải trọng T/m T/m T.m T.m T.m T.m T.m T.m T.m T.m Tải trọng tiêu chuẩn 49.52 53.15 -6.134 -5.464 -5.464 -6.134 14.59 16.06 -5.799 -5.799 Tải trọng tính tốn 51.69 51.62 -5.830 -5.842 -5.842 -5.830 15.09 15.06 -5.836 -5.836 12.3.3.2 Sơ đồ 2: Mômen lực phân bố P hai bên thành cống gây ra: a Sơ đồ tính tốn biểu đồ nội lực: Hình (12-4)a: Tải trọng phân bố P Hình(12-4)b: Dạng biểu đồ mômen B C M1 M3 M M4 M2 A P b Biểu đồ nội lực: MC MB D P MA MD Với sơ đồ tra bảng (2.5.8) Khung nhịp khép kín – Sở tay thủy lực tập 1, phần (2006) có: SV: BÙI VĂN HẬU TRANG 266 LỚP: 51C-TL3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NGÀNH KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH P.h k M =M =M =M =− 12 k + A B C D P.h P.h k + M =M = − MA = 24 k + M 12 = M 22 = M A2 = M B2 Trong đó:P : Tải trọng phân bố bên thành cống h : Chiều cao tính tốn cống h = 2,5m Bảng (12-2): Bảng tính nội lực tải trọng phân bố bên thành cống P M2A M2B M2C M2D M21 M22 M23 M24 Tải trọng T/m T.m T.m T.m T.m T.m T.m T.m T.m Tải trọng tiêu chuẩn 36.650 -11.102 -11.102 -11.102 -11.102 -11.102 -11.102 17.531 17.531 Tải trọng tính tốn 41.460 -12.559 -12.559 -12.559 -12.559 -12.559 -12.559 19.832 19.832 12.3.3.3 Sơ đồ 3: Mômen lực phân bố tuyến tính Pt hai bên thành cống gây ra: a Sơ đồ tính tốn biểu đồ nội lực: Hình (12-5)a: Tải trọng phân bố Pt SV: BÙI VĂN HẬU TRANG 267 Hình(12-5)b: Dạng biểu đồ mômen LỚP: 51C-TL3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NGÀNH KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH B C MB 3 M1 3 M M3 M4 M4 Pt A b Biểu đồ nội lực: MC Pt D MD MA Với sơ đồ tra bảng (2.5.8) Khung nhịp khép kín – Sổ tay thủy lực tập 1, phần (2006) có: Pt h k.( 3k + 8) M =M =− 60.( k + 4k + 3) A D Pt h k.( 2k + 7) M =M =− 60.( k + 4k + 3) B C Pt h ( k + 3) M =M =− 48.( k + 1) 3 M 13 = M B3 M 23 = M A3 Trong đó:Pt : Tải trọng phân bố tún tính bên thành cống h : Chiều cao tính tốn cống h = 2,5m Bảng (12-3): Bảng tính nội lực tải trọng phân bố tuyến tính bên thành cống Tải trọng Pt M3A M3B M3C M3D M31 M32 M33 M34 T/m T.m T.m T.m T.m T.m T.m T.m T.m SV: BÙI VĂN HẬU TRANG 268 LỚP: 51C-TL3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH Tải trọng tiêu chuẩn 3.030 -0.509 -0.232 -0.232 -0.509 -0.232 -0.509 -0.725 -0.725 Tải trọng tính tốn 3.036 -0.510 -0.233 -0.233 -0.510 -0.233 -0.510 -0.726 -0.726 12.3.3.4 Biểu đồ nội lực cuối a Biểu đồ mômen cuối cùng: Căn vào kết tính tốn mơmen ứng với sơ đồ tính tốn đơn giản, phương pháp cộng biểu đồ, xác định mômen cuối theo công thức sau: M CC = M + M + M Bảng (12-4): Kết xác định biểu đồ mô men cuối Tải trọng tiêu chuẩn Tải trọng tính tốn M1 M2 M3 Mcc M1 M2 M3 Mcc Thứ tự Tiết diện (T.m) (T.m) (T.m) (T.m) (T.m) (T.m) (T.m) (T.m) A -6.134 -11.102 -0.509 -17.745 -5.830 -12.559 -0.510 -18.899 B -5.464 -11.102 -0.232 -16.799 -5.842 -12.559 -0.233 -18.633 C -5.464 -11.102 -0.232 -16.799 -5.842 -12.559 -0.233 -18.633 SV: BÙI VĂN HẬU TRANG 269 LỚP: 51C-TL3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NGÀNH KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH D -6.134 -11.102 -0.509 -17.745 -5.830 -12.559 -0.510 -18.899 14.591 -11.102 -0.232 3.257 15.093 -12.559 -0.233 2.301 16.061 -11.102 -0.509 4.450 15.067 -12.559 -0.510 1.999 -5.799 17.531 -0.725 11.007 -5.836 19.832 -0.726 13.270 -5.799 17.531 -0.725 11.007 -5.836 19.832 -0.726 13.270 Hình (12-6)a:Biểu đồ mô men Mcc ứng với tải trọng tiêu chuẩn 16,799 B 4,445 18,633 16,799 B C 11,007 11,007 A 17,745 3,257 Hình (12-6)b: Biểu đồ mô men Mcc ứng với tải trọng tính toán 17,745 C 13,27 13,27 A D 2,301 18,633 1,999 18,899 D 18,899 b Biểu đồ lực cắt: Biểu đồ lực cắt suy trực tiếp từ biểu đồ mô men theo công thức: Q =± ij i ∆ M ij lij + Qoij(i ) Trong đó: SV: BÙI VĂN HẬU TRANG 270 LỚP: 51C-TL3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ Qi( ij ) NGÀNH KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH : Lực cắt tại đầu i ij Qo(ij(i)) : Lực cắt tại đầu i ij tải trọng gây (xem dầm đơn hai đầu khớp chịu tải trọng cục bộ) Lấy dấu (+) trị số lực cắt làm cho ij quay thuận chiều kim đồng hồ, lấy dấu (-) ngược lại ∆M ij l ij : Lực cắt ij chênh lệch mômen hai đầu gây Lấy dấu (+) đường nối giá trị mômen hai đầu quay phương trục góc α< 900 ngược chiều kim đồng hồ, lấy dấu (-) ngược lại lij : Chiều dài tính tốn Cụ thể: Hình (12-7): Sơ đồ tính toán lực cắt Q của q(T/m) P(T/m) A A B B QA=ql/2 QB=ql/2 QA=Pl/3 QB=Pl/6 l nên đường lực cắt Q có Vì đường momen thanhl AB CD có dạng phượng trình bậc dạng bậc Gía trị tung độ nội lực treo thanh, xác định sau: Với tải trọng tiêu chuẩn: Với tải trọng tính tốn : η AB = η CD = Pt h 3.03 × 2,5 = = 0.95T 8 η AB = η CD = Pt h 3,036 × 2,5 = = 0,95T 8 Bảng (12-5): Bảng xác định giá trị lực cắt Q Tiết Công thức SV: BÙI VĂN HẬU Tải trọng tiêu chuẩn TRANG 271 Tải trọng tính tốn LỚP: 51C-TL3