tính toán thủy lực cống lộ thiên ứng với các trường hợp thiết kế, ứng với cấp công trình và chỉ tiêu thiết kế. Tính toán bố trí cốt thép cho cống.
Đồ án môn học Công trình hệ thống Thủy Lợi GVHD: Nguyễn Hoàng Long ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH TRÊN HỆ THỐNG THỦY LỢI THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN CỐNG B, ĐỀ 44 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN Trường hợp Tiêu nước Ngăn triều Chỉ tiêu Đề (m3/s) (m) (m) 44 95 3,68 3,5 0,15 6,1 1,02 I Vị trí nhiệm vụ công trình Cống B xây dựng ven sông Y (chịu ảnh hưởng vùng thủy chiều) để: - Tiêu nước cho 30.000 ruộng - Ngăn triều giữ nước - Cống xây dựng tuyến đường giao thông với xe loại – 10 qua II Cấp công trình tiêu thiết kế Cấp công trình Theo 285-2002 quy chuẩn quốc gia công trình thủy lợi cấp công trình xác định theo điều kiện chiều cao công trình nhiệm vụ công trình a Theo chiều cao công trình: Chiều cao công trình: =+d - =6,1 + 0,7 – (-1) = 7,8(m) Trong : d độ vượt cao an toàn lấy d=0,7m Tra bảng P1-1 (Phụ lục 1- Đồ án môn học thủy công) tương ứng với công trình đập bê tông đất ta có cấp công trình cấp IV b Theo nhiệm vụ công trình: Theo 285-2002 với diện tích tiêu 30.000 công trình thuộc cấp II Vậy, ta chon cấp công trình cấp II Các tiêu thiết kế SVTH: Nguyễn Văn Hải – Lớp: 53CTL4 Đồ án môn học Công trình hệ thống Thủy Lợi + + + + + + - GVHD: Nguyễn Hoàng Long Dựa cấp công trình ta xác định tiêu thiết kế sau : Tần suất lưu lượng, mực nước lớn để tính ổn định, kết cấu : P = 0,5% Tần suất mực nước lớn sông khai thác : P = 10% Các hệ số lệch tải n : Trọng lượng thân công trình : 1,05 Áp lực thẳng đứng trọng lượng đất : 1,2 Áp lực bên đất : 1,2 Áp lực nước tĩnh, áp lực thấm ngược, áp lực sóng : 1,0 Tải trọng gió : 1,3 Tải trọng động đất : 1,0 Hệ số điều kiện làm việc : m = 1,0 Hệ số tin cậy : Kn = 1,2 CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THỦY LỰC CỐNG LỘ THIÊN Mục đích: Xác định diện cống tính toán tiêu I Tính toán kênh hạ lưu Theo phương pháp mặt cắt thủy lực lợi Các tài liệu kênh: - Zđáy kênh = -1 m - Độ dốc mái: m = 1,5 - Độ nhám : n = 0,025 - Độ dốc đáy : i = 10-4 - Lưu lượng tính toán: Q = Q tiêu max = 95(m3/h) Tính toán bề rộng kênh - Độ sâu mực nước kênh: H = Z sTKông − Z đáy = 3,5 − (−1) = 4,5 • Chiều rộng đáy kênh: Với m = 1,5 tra theo phụ lục 8-1 (bảng tra thủy lực) ta có (4mo) = 8,424 Ta có: f(R ln ) = (4m0 ) 0,0001 i = 8,424 = 0,00089 (m / s ) Q 95 Tra phụ lục 8-1 (bảng tra thủy lực) với n = 0,025ta Rln = 3,468 (m) Lập tỷ số: H 4,5 = = 1,298 R ln 3,498 Tra bảng K3 với m = 1,5 ta có: B = 4,898 ⇒ B = 4,898 × 3,468 = 17( m) R ln SVTH: Nguyễn Văn Hải – Lớp: 53CTL4 Đồ án môn học Công trình hệ thống Thủy Lợi - GVHD: Nguyễn Hoàng Long Vậy ta chọn B = 17 (m) Sơ xác định vận tốc xói theo công thức : VKX = KQ 0,1 (m/s) Trong : Q – lưu lượng kênh (m3/s) K – hệ số phụ thuộc vào đất lòng kênh ( K = 0,53) ⇒ VKX = 0,53 × 95 0,1 = 0,836 (m / s ) Kiểm tra điều kiện không xói kênh Theo điều kiện khống chế Vmax< VKX Trong Vmax lưu tốc lớn lòng kênh ứng với lưu lượng Qmax Vmax = 95 = 0,889 (m / s ) 4,5 × (17 + 4,5 × 1,5) Vmax> XKX nên ta chọn lại bề rộng kênh B = 19 (m), tính lại: Vmax = 95 = 0,82 ( m / s ) < VKX 4,5 × (19 + 4,5 × 1,5) Do tài liệu hạt lơ lửng dòng chảy nên ta không kiểm tra điều kiện không lắng Kết luận: Bề rông kênh 19 (m) II Tính toán diện cống Trường hợp tính toán: Chênh lệch mực nước thượng hạ lưu nhỏ, cần tháo với lưu lượng Qtk - Qtk = Q tiêu max = 95 (m3/s) ∆Z = Z đồng khống chế - Z sông TK= 3,68 – 3,5 = 0,18 (m) Chọn loại cao trình ngưỡng cống: - Hình thức ngưỡng: Ngưỡng đỉnh rộng - Cao trình ngưỡng: Để tăng khả tháo ta chọn cao trình ngưỡng cống ngang với cao trình đáy sông thượng lưu, Ztl = -1 (m) Xác định bề rộng cống: a Xác định trạng thái chảy: SVTH: Nguyễn Văn Hải – Lớp: 53CTL4 Đồ án môn học Công trình hệ thống Thủy Lợi GVHD: Nguyễn Hoàng Long Zhp H h P Hình 1: Sơ đồ tính diện cống với ngưỡng đỉnh rộng Theo TCVN 9147-2012, đập chảy ngập hn> n.H0; đó: hn = hh– P αv 02 H0 = H + 2g n hệ số sơ lấy 0,75 n (0,83 ÷ 0,87) Ta có: hn = hh – P = hh = 4,5 (m) Do chênh lệch mực nước thượng hạ lưu nhỏ nên ta lấy v0 = αv 02 H0 = H + 2g = Z đồng khống chế - Z đáy kênh = 3,68 – (-1) = 4,68 (m) hn h > ( n ) pg = (0,7 ÷ 0.85) H0 H0 Tiêu chuẩn chảy ngập Như vậy, đập chảy ngập Do độ cao phục hồi nhỏ nên ta bỏ qua , lấy h = hn = 4,5 (m) ∑b b Tính toán bề rộng cống : Tính bề rộng cống theo công thức đập tràn đỉnh rộng chảy ngập: Q = ϕ nϕ g ∑ bh 2g(H0 − h) - ϕn Trong đó: ε0 hệ số lưu tốc, chọn m = 0,34 ; = 0,95 Tra bảng = 0,9 ϕg ϕg ε0 × hệ số co hẹp bên, = 0,5 + 0,5 = 0,5 0,95 + 0,5 = 0,975 SVTH: Nguyễn Văn Hải – Lớp: 53CTL4 hh Đồ án môn học Công trình hệ thống Thủy Lợi ⇒ ∑b = = Q ϕ nϕ g h 2g(H − h) 95 = 12,9(m) 0,9 × 0,975 × 4,5 × × 9,81 × (4,68 − 4,5) Chọn GVHD: Nguyễn Hoàng Long ∑b = 12,9 (m) Chia cống thành khoang, khoang rộng 4,3 (m) mố trụ dày (m); mố bên lượn tròn dày r = 0,5 (m) ε0 Tính lại theo trị số m : ε0 = ∑ b = 12,9 = 0,811 ∑ b + ∑ d 12,9 + ϕ g = 0,5 × ε + 0,5 = 0,5 × 0,811 + 0,5 = 0,905 r 0,5 = = 0,116 b 4,3 Với b 12,9 = = 0,811 B 15,9 tra bảng TCVN 9147-2012 ϕg Ta được: m = 0,366 Tra bảng 13, ta ⇒ ∑b = = 0,972 95 0,972 × 0,905 × 4,5× × 9,81 × (4,68 − 4,5) Chênh lệch không đáng kể nên ta chọn ∑b = 12,9(m) =12, (m), khoang rộng 4,3 (m); mố trụ dày (m); mố bên lượn tròn dày 0,5 (m) Kiểm tra lại tiêu chuẩn chảy ngập: ⇒ V0 = hh = hn= 4,5 H0 Q 95 = = 1,637(m/s) ω 4,55× 12,9 α.v 02 2g = Zđồng khống chế - Zđáy kênh + h hn = 0,934 > n Ho H0 q= = × 1,637 3,68 − (−1) + = 4,82 (m) × 9,81 pg m3 Q 95 = = 7,364 ∑ b 12,9 s.m SVTH: Nguyễn Văn Hải – Lớp: 53CTL4 Đồ án môn học Công trình hệ thống Thủy Lợi GVHD: Nguyễn Hoàng Long Độ sâu phân giới: hk = α q × 7,364 =3 = 1,77(m) g 9,81 h hn 4,5 = = 2,54 > n h k 1,77 hk = (1,2 ÷ 1,4) pg Vậy trang thái chảy cống chảy ngập Chiều rộng đáy cống là: B = 15,9 (m) III Tính toán tiêu phòng xói cho hạ lưu Trường hợp tính toán: ΔZ max Khi tháo nước 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 Z sông = 0,15 triều) m; phía đồng mực nước khống chế 3,68 m Trường hợp thường tranh thủ mở hết cửa van để điều tiết, lưu lượng tiêu qua cống lớn lưu lượng thiết kế Tuy nhiên, chế độ chảy không làm việc thời gian dài Lưu lượng tính toán tiêu năng: Với cống tiêu vùng triều, cống đặt gần sông nên mực nước hạ lưu không phụ thuộc lưu lượng cống Khi Qtt khả tháo lớn ứng với mực nước tính toán chọn Qtt = Q tiêu max = 95 (m3/s) Xác định kích thước bể tiêu năng: a Chọn biện pháp tiêu năng: Có thể đào bể, xây tường, tường bể kết hợp Với cống đất, ta chọn biện pháp tiêu đào bể b Tính toán kích thước bể: - Chiều sâu bể: d = σ n h "c − (h h + Z ) Trong đó: σ h hệ số ngập, chọn σ = 1,05 " c độ sâu liên hiệp sau nước nhảy Z2 chênh lệch đầu nước cuối bể kênh, tính đập tràn đỉnh rộng SVTH: Nguyễn Văn Hải – Lớp: 53CTL4 Đồ án môn học Công trình hệ thống Thủy Lợi q Z2 = 2gϕ h n h q − " 2g σ h n c GVHD: Nguyễn Hoàng Long Trong : Q 95 = = 5,975 B 15,9 q lưu lượng đơn vị mặt cắt cuối bể ; q = (m) hh mực nước hạ lưu sau bể hh = Z sông – Z đáy kênh = 1,15 (m) d xác định theo phương pháp thử dần Khi chưa đào bể, ta có E0 = H0 = 4,82 (m) F(τ c ) = q 5,975 = = 0,594 3/2 ϕE 0,95 × 4,823/2 Tra bảng 15-1 (bảng tra thủy lực) ta có τ "c = 0,6 ; τ c = 0,145 h "c = τ "c E = 0,6 × 4,82 = 2,892 (m) h c = τ c E = 0,145× 4,82 = 0,699 (m) h "c Ta thấy = 2,892 (m)> hh = 1,15 (m) Sau cống xuất nước nhảy phóng xa nên cần tính toán tiêu tháo nước d = σhc" − hh = 1,05 × 2,892 − 1,15 = 1,89 Giả thiết (m) Vậy Eo = 4,82 + 1,89 = 6,71 (m) F(τ c ) = q 5,975 = = 0,362 3/2 ϕE 0,95 × 6,713/2 τ "c = 0,487 Tra bảng 15-1 (bảng tra thủy lực) ta có h "c = τ "c E = 0,487 × 6,71 = 3,268 SVTH: Nguyễn Văn Hải – Lớp: 53CTL4 ; (m) τ c = 0,086 Đồ án môn học Công trình hệ thống Thủy Lợi h c = τ c E = 0,086 × 6,71 = 0,577 q Z2 = 2gϕ h n h q − 2gσ h " n c GVHD: Nguyễn Hoàng Long (m) 2 5,975 5,975 = − × 9,81 × 1,05 × 3,268 × 981 × , 95 × , 15 = 1,37 (m) d = σ n h "c − (h h + Z ) = 1,05 × 3,268 - (1,15 + 1,37) = 0,911 (m) Giả thiết lại d0 = 0,911 (m) F(τ c ) = ⇒ E0 = 4,82 + 0,911 = 5,731 (m) q 5,975 = = 0,4584 3/2 ϕE 0,95 × 5,7313/2 Tra bảng 15-1 (bảng tra thủy lực) ta có h "c = τ "c E = 0,522 × 5,731 = 2,99 q − 2gσ h " n c ; τ c = 0,11 (m) h c = τ c E = 0,11× 5,731 = 0,6304 q Z2 = 2gϕ h n h τ "c = 0,522 (m) 2 5,975 5,975 = − × 981 × 0,95 × 1,15 × 9,81 × 1,05 × 2,99 = 1,156 (m) d = σ n h "c − (h h + Z ) = 1,05 × 2,99 - (1,15 + 1,156) = 0,834 (m) Ta thấy d1 - ≈ d0 Vậy chọn chiều sâu bể 0,9 (m) để thuận tiện cho thi công Chiều dài bể tiêu năng: L b = L1 + βL n Trong đó: SVTH: Nguyễn Văn Hải – Lớp: 53CTL4 2 Đồ án môn học Công trình hệ thống Thủy Lợi GVHD: Nguyễn Hoàng Long L1: chiều dài nước rơi từ ngưỡng xuống sân tiêu Tính theo Tretôuxốp: L1 = h k (P + 0,35h k ) ( h k ≈ H0 ) L1 = 3,21(0 + 0,35 × 3,21) = 3,8 (m) P : chiều cao ngưỡng cống so với bể Ln chiều dài nước nhảy Tính theo công thức kinh nghiệm: L n = (4,5 ÷ 5,5)(h "c − h c ) L n = × (2,99 − 0,6304) = 11,8 (m) β Hệ số lấy 0,75 × Vậy, ta có: Lb = 3,8 + 0,75 11,8 = 12,65 (m) Kích thước bể tiêu : + Chiều sâu bể tiêu d = 0,9 (m) + Chiều dài bể tiêu Lb = 12,6 (m) Chương III: BỐ TRÍ CÁC BỘ PHẬN CỐNG I Thân cống Thân cống bao gồm đáy, trụ phận bố trí Cửa van: Trong thực tế việc lựa chọn cửa van cần thông qua so sánh kinh tế - kỹ thuật Trong giới hạn đồ án ta chọn cửa van phẳng Tường ngực: a Các giới hạn tường: - Cao trình đáy tường ngực: Z đt = Z tt + δ Trong đó: + Ztt: mực nước tính toán diện cống, tức cần đảm bảo ứng với trường hợp này,khi mở hết cửa van chế độ chảy qua cống không áp + Ztt = Zđồng khống chế = 3,68 (m) + - δ δ : độ lưu không, = 0,5 ⇒ ÷ 0,7 (m) δ Zđt = 3,68 + = 4,38(m) Cao trình đỉnh tường ngực: cao trình đỉnh cống, lấy theo công thức SVTH: Nguyễn Văn Hải – Lớp: 53CTL4 Đồ án môn học Công trình hệ thống Thủy Lợi GVHD: Nguyễn Hoàng Long Z sTKông + Δh + ηs + a Zđỉnh1 = ' ' ' Z smax ông + Δh + η s + a Zđỉnh2 = Trong đó: + Δh , η s tính với vận tốc gió tính toán lớn Δh ' , η s' + tính với vận tốc gió tính toán bình quân lớn + a, a’ phụ thuộc vào cấp công trình Công trình cấp II a =0,5; a’ = 0,4 (m) * Tính Zđỉnh1 - Tính Δh Δh = 2.10 −6 v2D cosα s gH : Trong đó: + v vận tốc gió tính toán lớn nhất, v = 28(m/s) (công trình cấp II nên vận tốc gió lấy vơi tần suất P = 4%) + D đà gió; D = 200 (m) + H chiều sâu cột nước cống, H = + αs Tính = 3,5 – (-1) =4,5 (m) góc kẹp trục dọc cống với hướng gió; ⇒ - Z sTKông − Z đc Δh = 2.10 −6 αs = v D 24 × 200 cosα s = 2.10 −6 cos0 = 0,0071(m) gH 9,81 × 4,5 2 ηs : Giả thiết sóng nước sâu, ta có: gt 9,81 × × 3600 = = 7567,7 v 28 Tra đồ thị ta _ g τ = 3,8 v _ g h = 0,075 v (1) gD 9,81 × 200 = = 2,503 v2 28 SVTH: Nguyễn Văn Hải – Lớp: 53CTL4 10 Đồ án môn học Công trình hệ thống Thủy Lợi GVHD: Nguyễn Hoàng Long _ g τ = 0,52 v _ g h = 0,003 v Tra đồ thị, ta (2) Chọn cặp giá trị nhỏ cặp giá trị (1) (2) Ta có : _ τ= 0,56v 0,56 × 28 = = 1,484 (s) g 9,81 0,0034v2 0,0034 × 28 h= = = 0,24 (m) g 9,81 _ _ gτ 9,81 × 1,4842 λ= = = 3,44 (m) 2π × 3,14 _ _ λ Ta thấy H = 4,5 (m) > =1,72 (m) nên giả thiết sóng nước sâu Chiều cao sóng ứng với mức đảm bảo 5% _ h s 5% = K 1% × h = 1,75 × 0,24 = 0,42 (m) η s = k ηs h 1% Độ dềnh cao sóng : λ 3,44 H = 4,5 = 0,77 ⇒ k ηs = 1,175 _ h = 0,24 = 0,0697 λ 3,44 η s = k ηs h 5% = 1,175 × 0,42 = 0,4935 (m) Vậy Zđỉnh1 = 3,5 + 0,0072 + 0,4935 + 0,5 = 4,501(m) * Tính Zđỉnh2 : - Tính Δh ' Δh ' = 2.10 −6 v2D' cosα s gH : Trong đó: + v’ vận tốc gió bình quân lớn nhất, v = 14(m/s) (công trình cấp nên vận tốc gió lấy vơi tần suất P = 50%) + D’ đà gió ứng với Zsôngmax; D’ = 300 (m) SVTH: Nguyễn Văn Hải – Lớp: 53CTL4 11 Đồ án môn học Công trình hệ thống Thủy Lợi + H’ chiều sâu cột nước cống, H’ = + αs ⇒ - Tính Z smax ông − Z đc = 6,1 – (-1) =7,1 (m) góc kẹp trục dọc cống với hướng gió; Δh' = 2.10 −6 GVHD: Nguyễn Hoàng Long αs = v D' 14 × 300 cosα s = 2.10 −6 cos0 = 0,0017 (m) gH' 9,81 × 7,1 2 ηs ' : Giả thiết sóng nước sâu, ta có: gt 9,81× × 3600 = = 15135 v 14 Tra đồ thị ta _ g τ' = 5,0 v _ g h' = 0,118 v (1) gD' 9,81 × 300 = = 15 v2 14 _ g τ' = 1,3 v _ g h' = 0,0132 v Tra đồ thị, ta (2) Chọn cặp giá trị nhỏ cặp giá trị (1) (2) Ta có : _ τ' = 1,3v 1,3× 14 = = 1,855 (s) g 9,81 0,0132v2 0,0132 × 14 h' = = = 0,264 (m) g 9,81 _ _ g τ'2 9,81× 1,855 λ' = = = 5,375 (m) 2π × 3,14 _ _ λ Ta thấy H’ = 7,1 (m) > = 2,688 (m) nên giả thiết sóng nước sâu Chiều cao sóng ứng với mức đảm bảo 5% SVTH: Nguyễn Văn Hải – Lớp: 53CTL4 12 Đồ án môn học Công trình hệ thống Thủy Lợi GVHD: Nguyễn Hoàng Long _ h s 5% = K 5% × h ' = 1,75 × 0,264 = 0,462 (m) η s = k ηs h 1% Độ dềnh cao sóng : λ' 5,375 H' = 7,1 = 0,74 ⇒ k'ηs = 1,13 _ h' 0,264 = = 0,05 λ' 5,375 η' s = k'ηs h'5% = 1,13× 0,462 = 0,522 (m) Vậy Zđỉnh2 = 6,1 + 0,0017 + 0,522 + 0,4 = 7,02 (m) Vậy, chọn cao trình đỉnh tường 7,1 (m) b Kết cấu tường ngực : bao gồm mặt dầm đỡ - Chiều cao tường ngực : Ht = Z đỉnh – Zđ = 7,1–4,501 = 2,6 (m) - Cấu tạo tường ngực : Bố trí dầm đỡ đỉnh đáy tường Bản mặt đổ liền khối với dầm, chiều dày mặt chọn 0,3 (m) - Kết cấu tường ngực xác hoá tính toán kết cấu phần sau Cầu công tác : Là nơi đặt thiết bị đóng mở thao tác van Kết cấu cầu bao gồm mặt, dầm đỡ cột chống Các cột chống gắn liền với trụ cống Chiều cao cầu công tác đảm bảo kéo hết cửa van lên khoảng không cần thiết để đưa van khỏi vị trí cống cần Kết cấu bao gồm mặt, dầm đỡ cột chống Kích thước phân : -chiều cao cầu 6m - Bề rộng cầu: (m) - Kích thước cột chống: 30x40 (cm) - Chiều cao lan can: 0,8 (m) Khe phai cầu thả phai: bố trí đầu cuối cống, để ngăn nước giữ cho khoang cống khô cần sửa chữa hay gặp cố bão lụt lớn Cầu giao thông: - Đặt dầm cầu lên cao trình cao trình đỉnh tường ngực Dầm cầu cao 50 cm, mặt cầu dày 30 cm - Cao trình mặt cầu: Z mặt cầu = 7,1 + 0,5 + 0,3 = 7,9 (m) - Bề rộng cầu: theo yêu cầu giao thông chọn b = (m) Mố cống: SVTH: Nguyễn Văn Hải – Lớp: 53CTL4 13 Đồ án môn học Công trình hệ thống Thủy Lợi GVHD: Nguyễn Hoàng Long Bao gồm mố hai mố bên Trên mố bố trí khe phai khe van, hình dạng đầu mố dạng nửa tròn có bán kính r = 0,5 m để đảm bảo điều kiện thuận dòng Mố có tác dụng phân chiều rộng cống thành khoang để bố trí van phù hợp với kỹ thuật chế tạo, thi công lực làm việc thiết bị đóng mở cửa van Ngoài mố bên có tác dụng đỡ cầu công tác, cầu giao thông thiết bị đặt Mố bên tác dụng liên kết kết cấu cống với bờ Chiều dày mố bên cần đủ lớn để đảm bảo chịu áp lực đất nằm ngang - Chọn mố d = 1m, mố bên d’ = 0,5m - Chiều cao mố = Z đỉnh tường – Z đáy = 7,1 – (-1) = 8,1 (m) Khe lún: Đối với cống lớn cần phải bố trí khe lún có ác dụng làm mềm kết cấu giảm ứng suất kết cấu thân cống lún không đều.Khoảng cách khe lún từ 1520m Do B = 15,9m nên ta không bố trí khe lún mà toàn cống làm mảng Bản đáy: Dựa vào điều kiện thuỷ lực, ổn định cống yêu cầu bố trí kết cấu bên Chiều dài đáy chọn đủ để bố trí kết cấu bên trên, sau kiểm tra lại tính toán ổn định cống độ bền Theo kinh nghiệm ta chọn kích thước đáy II a b sơ bộ: Chiều dài đáy : L = 18m Chiều dày đáy t = m Đường viền thấm : Đường viền thấm bao gồm đáy công,sân trước,bản cừ chân khay,kích thước đáy cống chọn trên,kích thước phận khác chọn sau: Sân trước : Sân trước làm bê tông ÷ Chiều dài sân : Ls = (3 4)H H = (Z đồng khống chế - Z đáy kênh) = 3,68 – (-1) = 4,68 (m) Chọn Ls = 14 (m) Chiều dày sân : Sơ chọn t = (m) Bản cừ : Vị trí :do cống chịu áp lực nước từ chiều nên ta bố trí cừ đầu đáy Chiều sâu đóng cừ: Do tầng thấm dày nên ta chọn loại cừ treo Chọn S = (m) đầu thượng lưu S = (m) đầu hạ lưu Chân khay: SVTH: Nguyễn Văn Hải – Lớp: 53CTL4 14 Đồ án môn học Công trình hệ thống Thủy Lợi GVHD: Nguyễn Hoàng Long Tại đầu đáy làm chân khay cắm sâu vào m để tăng ổn định kéo dài đường viền thấm Thoát nước thấm: Các lỗ thoát nước thấm bố trí sân tiêu năng, sân bố trí tầng lọc ngược Đường viền thấm tính đến vị trí bắt đầu có tầng lọc ngược Sơ kiểm tra chiều dài đường viền thấm: L tt ≥ C.H Trong đó: + Ltt chiều dài tính toán đường viền thấm L tt = L đ + 14 m 1m Ln m 18 m 0,5 m 12.6 m 1m 6m 4m Hình 2: Sơ đồ đường viền thấm + Lđ: chiều dài tổng cộng đoạn thẳng đứng đoạn có góc nghiêng > 45º so với phương ngang Lđ = + + + + + + + + 0,5 = 24,5 (m) + Ln: chiều dài tổng cộng đoạn nằm ngang đoạn có góc nghiêng < 45º so với phương ngang Ln = 14 + 18 + 1+1 = 34 (m) + m: hệ số phụ thuộc vào số hàng cừ có sơ đồ đường viền thấm, lấy m = + C: hệ số phụ thuộc vào loại đất nền, tra bảng P3-1 với đất cát pha lấy C = + Cột nước lớn cống: Z smax ông − Z đc H= = 6,1 – (-1) = 7,1 (m) SVTH: Nguyễn Văn Hải – Lớp: 53CTL4 15 Đồ án môn học Công trình hệ thống Thủy Lợi GVHD: Nguyễn Hoàng Long 34 Ltt = 24,5 + = 41,5 (m) > C.H = 35,5 (m) III Nối tiếp với thượng, hạ lưu Nối tiếp với thượng lưu Góc mở tường phía trước lấy với tgθ1 = Hình thức tường mặt trụ nối tiếp với kênh thượng lưu, đáy đoạn kênh nối tiếp với kênh thượng lưu xây đá có chiều dày 0,5m Phía có tầng đệm cát dày 15cm Nối tiếp hạ lưu - Tường cánh: Góc mở tường phía sau tgθ2 = hình thức tường tường thẳng Sân tiêu năng: Bằng bê tông đổ chỗ có bố trí lỗ thoát nước cuối bể Chiều dày sân xác định theo công thức: t = 0.15.V1 h1 Trong đó: V1 h1 lưu tốc & chiều sâu chỗ đầu đoạn nước nhảy h = σh "c = 1,05 × 2,99 = 3,14 (m) v1 = Q 95 = = 1,91 (m/s) bh 15,9 × 3,14 Chiều dày t = 0,51 (m) Chọn t = 0,55 (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 q ∆H Trong đó: SVTH: Nguyễn Văn Hải – Lớp: 53CTL4 16 Đồ án môn học Công trình hệ thống Thủy Lợi GVHD: Nguyễn Hoàng Long 957 = 5,975 (m / s.m) 15,9 + q: lưu lượng đơn vị cuối sân tiêu q = + ∆H: chênh lệch cột nước thượng lưu, hạ lưu tính cho trường hợp cống mở ∆H = H = Zđồng khống chế – Zsông min= 3,68 – 0,15 = 3,53 m K: hệ số phụ thuộc vào tính chất lòng kênh, K = 10 (cát pha) → Lss = 10 × 5,975 × 3,53 = 33,5 (m) => chọn = 33,5(m) B: TÍNH TOÁN THẤM DƯỚI ĐÁY CỐNG I Những vấn đề chung : Mục đích: Xác định lưu lượng thấm q, lực thấm đẩy ngược lên đáy cống Wth,gradien thấm J Trường hợp tính toán: Khi chênh lệch mực nước thượng hà lưu lớn ∆H= - = 6,1 – 1,02 = 5,08 (m) Phương pháp tính toán : Dùng phương pháp đồ giải vẽ lưới tay II.TÍNH TOÁN THẤM 1.Vẽ lưới thấm - Đường dòng trùng với đáy cống qua biên cừ hình vẽ - Đường dòng cuối biên lớp đất sét - Đường trùng với biên tầng lọc ngược đáy bể hạ lưu - Đường cuối mặt đất nằm ngang phía thượng lưu Theo hình vẽ ta có: chọn theo ví dụ giáo trình - Số dải : n= 18 - Số ống dòng : m= SVTH: Nguyễn Văn Hải – Lớp: 53CTL4 17 Đồ án môn học Công trình hệ thống Thủy Lợi GVHD: Nguyễn Hoàng Long 2.Dùng lưới thấm xác định đặc trưng dòng thấm Cột nước tổn thất qua dải đường : Δh = = = 0,282 Cột nước thấm điểm x cách đường cuối I dải : hx =i.Δh=i = Điểm A : = 7,5 Δh = 7,5 0,282 = 2,115 m Điểm B : = 11,8 Δh = 11,8 0,282 = 3,328 m Biểu đồ áp lực lên đáy công: SVTH: Nguyễn Văn Hải – Lớp: 53CTL4 18 Đồ án môn học Công trình hệ thống Thủy Lợi GVHD: Nguyễn Hoàng Long B - Tống áp lực thấm tác dụng lên đáy công trình : Wt = γ n - hD + hF 2,115 + 3,328 Lday = 10 .18 = 490 2 Xác định graddien thấm : === STT ∆Si 1,25 1,75 2,5 H/n 0,333 0,333 0,333 0,333 0,333 Jtbi 0,417 0,583 0,833 1,0 1,333 SVTH: Nguyễn Văn Hải – Lớp: 53CTL4 19 Đồ án môn học Công trình hệ thống Thủy Lợi GVHD: Nguyễn Hoàng Long III Kiểm tra độ bền thấm nền: J TB Kiểm tra độ bền thấm chung: Trong đó: J KTB ≤ Kn JTB- građien cột nước trung bình vùng thấm : gradien cột nước tới hạn trung bình tính toán JTB= H Ttt Σξ i H – cột nước tác dụng , H = 5,08 m Ttt – chiều sâu tính toán SVTH: Nguyễn Văn Hải – Lớp: 53CTL4 20 Đồ án môn học Công trình hệ thống Thủy Lợi (2) (1) (3) GVHD: Nguyễn Hoàng Long (5) (4) (6) (7) + Hình chiếu đứng đường viền : = 6m + Hình chiếu đường viền : = 18 + 14 =32 Ta có tỉ lệ = = 5,33 Tra bảng 2-1 ( GTTC tập ) ta = 2,5 = Ta có : = ξv ξv + ξn1 + ξcu + ξn + ξra = 0,44 + 1,5 + = 0,44 + 1,5 + = 0,91 Khoảng cách giũa hàng cừ L = 18m > Vậy ta có : ξn1 = = = 0,72 0,5 ≤ Ta có : == 18m nên thỏa mãn điều kiện SVTH: Nguyễn Văn Hải – Lớp: 53CTL4 21 T2 =1 T1 0≤ S1 < 0,8 T2 Đồ án môn học Công trình hệ thống Thủy Lợi ξcu Vậy GVHD: Nguyễn Hoàng Long = 1,5 + + = 1,5 + + 1/18 =0,78 Chiều dài sân trước L = 14m >= 2.vậy ta có : ξn = ==0,67 Tại cửa ta có : ξra = 0,44 + = 0,44 + =0,496 => Vậy = 0,91 +0,72+0,78+0,496+0,67=3,576 = =0,078 Tra bảng P3- ta có : = 0,22 = 0,078 < = =0,183 2.Kiểm tra thấm cục bộ: Công thức kiểm tra : < Trong đó: - - gradien thấm cửa ,= 0,17 - - gradien thấm tới hạn cục bộ.Có thể xác định theo biểu đồ theo thông số không đất ==9 Tra hình 3-1 ta có : = 0,6 Vậy < =0,6 thỏa mãn ổn định thấm cục SVTH: Nguyễn Văn Hải – Lớp: 53CTL4 22 Đồ án môn học Công trình hệ thống Thủy Lợi SVTH: Nguyễn Văn Hải – Lớp: 53CTL4 23 GVHD: Nguyễn Hoàng Long