ĐỀ-CƯƠNG-CỐNG-LỘ-THIÊN

Trường Đại học Thủy lợi Bộ môn Thủy công -o0o TP HCM, tháng 8/2016 ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hệ quy Đề tài: Thiết kế cống sơng Rớ Thời gian:14 tuần PHẦN TÀI LIỆU CƠ BẢN (10%) 1.1 Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực xây dựng 1.2 Đặc điểm khí tượng, thủy văn 1.3.1 Đặc điểm khí tượng: Nhiệt độ, bốc hơi, độ ẩm, gió, mưa 1.3.2 Đặc điểm thủy văn, dịng chảy: Tóm tắt hệ thống sơng ngịi khu vực ảnh hưởng đến cơng trình Chế độ dịng chảy, chế độ thủy triều Tình hình ngập úng, chất lượng nước mặt, chua phèn 1.3 Điều kiện địa chất 1.4.1 Địa chất cơng trình: Thể mặt cắt địa chất, tiêu lý, cường độ đất 1.4.2 Địa chất thủy văn 1.4.3 Vật liệu đắp: mang cống, đường vào cầu, bờ…thể tiêu chế bị (nếu có) 1.4 Điều kiện dân sinh kinh tế 1.4.1 Tình hình dân sinh kinh tế 1.4.2 Hiện trạng thuỷ lợi điều kiện cần thiết xây dựng công trình, tình hình qui hoạch nguồn nước vùng 1.4.3 Phương hướng phát triển kinh tế 1.5 Các phương án sử dụng nguồn nước nhiệm vụ cơng trình Nêu lý tổng quát bố trí cống điều tiết chiều, chiều mà không đắp đập ngăn sơng, có bố trí trạm bơm hỗ trợ hay khơng, Các phương án qui hoạch khu vực…Nêu mục tiêu nhiệm vụ cơng trình 1.6 Các tổ hợp mực nước Sinh viên GVHD cung cấp báo cáo tính tốn thủy văn, thủy lực Dựa vào báo cáo xác định tổ hợp mực nước, bao gồm: tổ hợp mực nước xác định diện, tổ hợp mực nước tính tốn tiêu tổ hợp mực nước tính tốn ổn định Chú ý: Mặc dù sinh viên không thực toán thủy lực mạng phải biết chế vận hành, xác định trường hợp tính tốn… PHẦN THIẾT KẾ CƠ SỞ (25 ÷ 30%) 2.1 Giải pháp cơng trình thành phần cơng trình 2.2 Cấp cơng trình tiêu thiết kế 2.2.1 Xác định cấp cơng trình 2.2.2 Xác định tiêu thiết kế 2.3 Vị trí tuyến cơng trình 2.4 Hình thức cơng trình: cống, âu tàu, kênh dẫn… Dựa vào điều kiện vật liệu xây dựng, địa hình, địa chất, giao thơng khu vực, kinh nghiệm tiêu nước khu vực, định tính chọn hình thức cơng trình: loại cống hở, ngầm, kênh đất hay bê tông, cầu giao thông…để chọn cần phải so sánh định lượng để chọn hợp lý 2.5 Xác định thông số cống: 2.5.1 Xác định diện cống (bao gồm cao trình đáy cống bề rộng cống): Theo u cầu giao thơng thủy tốn tiêu, tưới 2.5.2 Tính tốn cao trình đỉnh trụ pin Dựa vào mực nước cao để xác định cao trình đỉnh trụ pin, có kể đến sóng đứng, độ dềnh độ vượt cao an toàn 2.6 Chọn phương án cơng trình Có thể chọn phương án cơng trình theo hướng sau: - Chọn theo số khoang cống: chọn khoảng mơ đun bố trí số khoang mà so chọn (ví dụ khoang 7,5m so với khoang 5m) –chú ý đảm bảo yêu cầu kỹ thuật - Chọn theo phương án xử lý nền: Với khầu diện (một số cống chia nhiều diện đảm bảo giao thông thủy) chọn phương án xử lý khác như: cọc BTCT, xi măng đất, cừ tràm, cọc nhồi… - Chọn theo kết cấu cống: Chọn cống theo truyền thống, đập trụ đỡ xà lan - Chọn theo kết cấu cửa van: Một số cống lớn kết cấu cửa van ảnh hưởng lớn đến giá thành cơng trình, chọn phương án cửa van như: cửa tự động, cửa sập, cửa nâng trục đứng (lifting gate), cửa cổng (visor), cửa van cung… 2.7 Thiết kế sơ phương án - Thiết kế sơ thân cống: chọn cấu tạo phận - Thiết kế sơ bể tiêu năng: Tính toán sơ bộxác định tiêu sau cống chọn cấu tạo bể tiêu - Thiết kế sơ kênh dẫn thượng hạ lưu cống: dựa vào điều kiện tự nhiên địa hình, địa chất tính tốn thủy lực để xác định kích thước kênh dẫn, độ dốc kênh - Tính khối lượng giá thành cơng trình - Chọn phương án hợp lý kinh tế kỹ thuật PHẦN THIẾT KẾ KỸ THUẬT PHƯƠNG ÁN CHỌN (40 ÷ 45%) 3.1 Tính tốn thuỷ lực kênh dẫn 3.1.1 Thiết kế mặt cắt kênh 3.1.2 Kiểm tra xói lở, bồi lắng kênh 3.1.3 Kiểm tra ổn định mái kênh (Trường hợp mái kênh tường cừ đứng: sinh viên tính tốn tường cừ khơng bắt buộc) tính phần chuyên đề kỹ thuật 3.2 Kiểm tra diện cống Với diện chọn phần thiết kế sở, tính tốn xác cho trường hợp tưới, tiêu tương ứng với hệ số lưu lượng, co hẹp bên, cột nước… xác hóa 3.2.1 Các trường hợp tính tốn: tính tốn cho trường hợp tiêu tưới (nếu có) 3.2.2 Sơ đồ tính tốn 3.2.3 Kiểm tra chế độ chảy qua cống 3.2.4 Kiểm tra khả tháo 3.3 Tính tốn tiêu 3.3.1 Tài liệu tính tốn 3.3.2 Sơ đồ tính tốn tiêu 3.3.3 Xác định trạng thái nước nhảy sau cống 3.3.4 Tính tốn bố trí tiêu 3.4 Cấu tạo chi tiết phận cống 3.4.1 Thân cống, bể tiêu năng, tính tốn tầng lọc ngược (nếu có) 3.4.2 Nối tiếp thượng hạ lưu cống 3.4.3 Thiết kế chọn chi tiết khác như: đáy dầm cầu giao thông, bề rộng độ dốc cầu, đường vào cầu, cao trình kết cấu giàn van… 3.5 Tính thấm đáy cống 3.5.1 Những vấn đề chung - Mục đích tính tốn - Các trường hợp tính tốn,tài liệu - Nhiệm vụ tính thấm: - Phương pháp tính thấm:Sinh viên phải tính thấm theo phương pháp tính khuyến khích tính tốn phần mềm 3.5.2 Tính thấm phương pháp tỷ lệ đường thẳng - Vẽ sơ đồ - Xác định chiều dài tính tốn - Kiểm tra điều kiện an tồn thấm: - Tính áp lực đẩy ngược lên đáy cống: - Tính gradient thấm lưu tốc thấm trun gbình: - Tính lưu lượng thấm đơn vị - Kiểm tra độ bền thấm chung: 3.5.3 Tính thấm theo phương pháp vẽ lưới thấm tay - Xây dựng lưới thấm - Xác định áp lực thấm lên đáy - Xác định lưu lượng thấm đơn vị - Xác định gradient thấm - Kiểm tra độ bền thấm 3.5.4 Tính thấm phương pháp hệ số sức kháng - Phân vùng tính thấm - Xác định hệ số sức kháng vùng - Xác định áp lực thấm - Xác định lưu lượng thấm - Xác định gradient thấm - Kiểm tra độ bền thấm 3.5.5 Tính thấm theo phương pháp PTHH phần mềm Geo-studio/SEEP/W 3.5.6 So sánh kết qua phương pháp tính thấm 3.6.Tính tốn ổn định thân cống 3.6.1 Mục đích tính tốn 3.6.2 Các tài liệu bản: - Kích thước bản: - Tài liệu địa chất: - Tài liệu mực nước - Các trường hợp tính tốn 3.6.3 Xác định lực tác dụng lên tường đáy cống: - Các lực đứng - Các lực ngang (Chú ý: Các lực cầu truyền xuống trụ, giàn van truyền xuống trụ tham khảo theo GVHD Tuy nhiên khuyến khích tính tốn) 3.6.4 Tính ứng suất đáy móng - Trường hợp tính tốn: thi cơng xong, ngăn triều, giữ nước - Tính ứng suất đáy móng cho trường hợp 3.6.5 Kiểm tra sức chịu tải nền, so sánh với ứng suất đáy móng để xác định có hay không xử lý Trường hợp đảm bảo khả chịu tải tiến hành kiểm tra: - Phán đoán khả trượt kiểm tra ổn định trượt - Tính tốn lún nền: khơng đảm bảo điều kiện lún → xử lý 3.7 Tính tốn xử lý 3.7.1 Mục đích tính tốn 3.7.2 Các phương pháp xử lý 3.7.3 Chọn chiều dài cọc 3.7.4 Xác định sức chịu tải cọc đơn - Sức chịu tải cọc theo điều kiện cường độ vật liệu cọc - Sức chịu tải cọc dọc trục theo điều kiện đất 3.7.5 Tính tốn số lượng cọc bố trí cọc - Chọn chiều dài số lượngcọc - Bố trí cọc 3.7.6 Kiểm tra tải trọng đứng lớn truyền xuống cọc - Tính toán lực tác dụng lớn nhất, nhỏ lên cọc Nmax; Nmin - Kiểm tra điều kiện chịu nén chịu nhổ 3.7.7 Kiểm tra tải trọng ngang tác dụng lên cọc (nếu có) 3.7.8 Kiểm tra móng qui ước - Xác định kích thước móng qui ước - Tính tốn lực tác dụng lên móng qui ước - Tính ứng suất đáymóng qui ước - Kiểm tra khả chịu tải đất đáy móng qui ước - Kiểm tra lún đáy móng quy ước 3.8.Thiết kế âu tàu (nếu có) – khơng bắt buộc - Đặt vấn đề - Xác định kích thước, cao trình âu tàu - Tính tốn thủy lực, cân nước âu tàu - Chọn kích thước theo yêu cầu cấu tạo 3.9.Thiết kế dẫn dịng (khơng bắt buộc) 3.9.1 Các phương án dẫn dòng 3.9.2 Biện pháp dẫn dịng thi cơng 3.10 Đánh giá tác động mơi trường (không bắt buộc) PHẦN CHUYÊN ĐỀ KỸ THUẬT (20%) Tùy thuộc vào nội dung đồ án, sinh viên chọn chuyên đề kỹ thuật sau: 4.1 TÍNH TỐN XỬ LÝ NỀN BẰNG CỌC BTCT CHỊU TẢI ĐỨNG (Áp dụng cho tất cống có xử lý cọc) 4.1.1 Đặt vấn đề 4.1.2 Trường hợp tính tốn: 4.1.3 Xác định sức chịu tải cọc theo vật liệu 4.1.3 Xác định sức chịu tải đứng cọc theo đất phương pháp thông dụng: Có thể chọn phương pháp sau - Theo tiêu lý đất - Theo tiêu cường độ đất - Theo xuyên tĩnh CPT - Theo xuyên tiêu chuẩn SPT - Theo công thức động Gersevanov 4.1.4 Nhận xét phương pháp 4.1.5 Kiểm tra khả xuyên thủng đáy 4.1.6 Tính tốn bố trí thép cho cọc: Theo phương pháp cẩu lắp khả chịu tải 4.2 TÍNH TỐN XỬ LÝ NỀN BẰNG CỌC BTCT CHỊU TẢI NGANG (Áp dụng cho cống có cọc chịu tải trọng ngang- móng đài cao – Thường cho đập trụ đỡ) 4.2.1 Đặt vấn đề 4.2.2 Trường hợp tính toán: 4.2.3 Xác định sức chịu tải ngang cọc phương pháp thơng dụng: - Tính tốn cọc chịu tải ngang theo mơ hình Winkler + Tính theo phương pháp tra bảng + Tính theo phần mềm Sap 2000 - Tính tốn cọc theo phương pháp liên kết qui ước có kể đến độ cứng đài 4.2.4 Kiểm tra tính tốn bố trí thép - Kiểm tra chuyển vị ngang cọc theo tiêu chuẩn cho phép - Tính tốn, bố trí thép theo mơ men cọc 4.3.TÍNH TỐN XỬ LÝ NỀN BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT (CDM) 4.2.1 Đặtvấnđề 4.2.2 Trườnghợptínhtốn tóm tắt ƯS tính tốn phần 4.2.3 Bố trí xác định khả chịu tải cọc CDM 4.2.4 Tính tốn lún gia cố cọc CDM - Tính lún hỗn hợp cọc đất - Tính lún đáy móng qui ước Ghi chú: Bản vẽ chuyên đề kỹ thuật vẽ bố trí cọc CDM 4.4 TÍNH TỐN KẾT CẤU BẢN ĐÁY VÀ TRỤ PIN CỐNG (áp dụng cho cống truyền thống) 4.4.1 Đặt vấn đề 4.4.2 Trường hợp tính tốn tóm tắt ƯS tính tốn phần 4.4.3 Tính tốn nội lực đáy tường cống: - Tính tốn theo phương pháp dầm đảo ngược - Tính tốn đáy cống theo phương pháp bán không gian hữu hạn (tra bảng Poxadov – Goxanov Chú ý lấy mô đun đàn hồi đất theo lớp đất mũi cọc - Tính tốn đáy cống theo mơ hình Winkler mơ theo sơ đồ khơng gian cọc, đáy, tường 4.4.4 Tính tốn bố trí thép dọc thép xiên (nếu có), kiểm tra nứt Ghi chú: Bản vẽ chuyên đề kỹ thuật vẽ bố trí thép thân cống 4.5 TÍNH TỐN KẾT CẤU TƯỜNG VÀ BẢN ĐÁY CỐNG (áp dụng cho cống XÀ LAN) 4.5.1 Đặt vấn đề 4.5.2 Trườnghợptínhtốn tóm tắt ƯS tính tốn phần 4.5.3 Tính tốn nội lực: - Tính tốn tồn thân cống theo sơ đồ không gian theo mô hình Winkler mơ theo sơ đồ khơng gian 4.5.4 Tính tốn bố trí thép chịu lực, kiểm tra nứt Ghi chú: Bản vẽ chuyên đề kỹ thuật vẽ bố trí thép đáy tường cống 4.6 TÍNH TỐN CHIỀU DÀI VÀ KẾT CẤU KÊNH DẪN THƯỢNG, HẠ LƯU CỐNG (Áp dụng cho kênh thượng hạ lưu kè mái đứng) 4.6.1 Đặt vấn đề 4.6.2 Trường hợp tính tốn 4.6.3 Tính tốn chiều dài cừ nội lực cừ: - Tính tốn theo tốn thủ cơng: vẽ áp lực đất lên tường cừ, tính tốn giải tích bán đồ giải - Sử dụng phần mềm để tính tốn: Prosheet, Geo 5, Plaxis, Msheet - So sánh kết tính tốn 4.6.3 Tính tốn bố trí thép cho tường cừ phận kèm Ghi chú: Bản vẽ chuyên đề kỹ thuật vẽ thũy cơng bố trí thép tường cừ phận kèm 4.7 TÍNH TỐN ỨNG SUẤT TRONG TRỤ ĐỠ THÂN CỐNG HOẶC TAI VAN (áp dụng cho cống đập trụ đỡ) 4.7.1 Đặt vấn đề 4.7.2 Trường hợp tính tốn tóm tắt lực tác dụng, ƯS tính tốn phần 4.7.3 Tính tốn ứng suất thân trụ đỡ - Tính tốn theo phương pháp thủ cơng - Tính tốn theo sơ đồ không gian sử dụng phần mềm Sap 2000 Ansys 4.7.4 Phân tích ứng suất tính tốn kiểm tra bê tơng, bố trí thép thân trụ Ghi chú: Bản vẽ chuyên đề kỹ thuật vẽ thể ứng suất thân trụ bố trí thép thân trụ 4.8 TÍNH TỐN KẾT CẤU CỬA VAN (Tùy thuộc vào loại cống áp dụng cho cửa van khác nhau) 4.7.1 Đặt vấn đề 4.7.2 Trường hợp tính toán 4.7.3 Vẽ sơ đồ xác định lực tác dụng lên cửa van 4.7.4 Phân tích nội lực ứng suất tính tốn kích thước cấu kiện: - Tính tốn thủ cơng (các cấu kiện có thể) - Tính tốn theo sơ đồ khơng gian sử dụng phần mềm Sap 2000 Ansys Ghi chú: Bản vẽ chuyên đề kỹ thuật vẽ chi tiết cửa van PHẦN BẢN VẼ Số lượng vẽ Tối thiểu 05 vẽ bao gồm: - Bố trí mặt tồng thể cơng trình bao gồm cống, kênh, đường nối liên quan với khơng gian bên ngồi: thể mặt thiết kế, cao độ thiết kế, cao độ tự nhiên, - Mặt chi tiết cắt dọc cống: thể - Chính diện thượng hạ lưu mặt cắt ngang, chi tiết cống: - Bản vẽ móng : mặt bố trí cọc cống cầu, giàn van, cắt dọc, ngang móng cống, cầu thể chiều dài cọc, địa tầng - Bản vẽ chuyên đề kỹ thuật: Thép tường bên, đáy, thép cọc, cửa van, thép cầu giao thông, thép giàn van, kết cấu tường kè (nếu có) Trình bày - Trình bày vẽ A1 (có thể kéo dài), nộp xếp A4 theo qui định vẽ kỹ thuật - Phơng chữ: nên chọn phơng chữ vnfont.shx có kích cỡ chữ: Ghi tên tiêu đề vẽ, tên mặt cắt, mặt bằng: cỡ chữ 8, cỡ chữ ghi : PHẦN YÊU CẦU CHUNG Đồ án phải sử dụng tối thiểu phần mềm tính tốn sau: SAP; PLAXIS, ANSYS GEO-SLOPE Đồ án nộp phải trình bày theo mẫu trường, font chữ, cỡ chữ, kích thước tờ giấy, số trang tối đa, phụ lục theo qui định trường (đã chuyển to cho sinh viên) Khi nộp phải kèm theo đĩa CD chép nội dung đồ án file liệu sử dụng phần mềm (nếu có) Tổng số đồ án phải in tối thiểu là: bộ, nộp cho trường để sinh viên mang lên để bảo vệ (đều có chữ ký giáo viên hướng dẫn) 10 PHẦN TÀI LIỆU THAM KHẢO Có thể tham khảo tất tài liệu kỹ thuật liên quan Một số tài liệu tham khảo tiêu biểu cho sinh viên : Giáo trình thủy cơng – trường đại học Thủy Lợi: tập 2 Thiết kế cống – Trịnh Bốn, Lê Hịa Xướng Nền móng - Trịnh Văn Cương Giáo trình bê tơng cốt thép – Trần Mạnh Tuân Giáo trình kết cấu thép – Vũ Thành Hải tác giả Các giảng Thủy cơng, thủy lực, móng, BTCT, KC thép QCVN 04-05:2012/BNNPTNT: Cơng trình thuỷ lợi, qui định chủ yếu thiết kế TCVN 8421:2010: Cơng trình thủy lợi - Tải trọng lực tác dụng lên công trình sóng tàu; TCXD 205 : 1998 : Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế; 10 TCVN 4253 – 2012: Cơng trình thủy lợi - Nền cơng trình thủy cơng –u cầu thiết kế; 11 TCVN 4118:2012: Cơng trình thủy lợi – Hệ thống tưới tiêu – u cầu thiết kế 12 TCVN 9147:2012 Cơng trình thủy lợi – Qui trình tính tốn thủy lực đập tràn 13 TCVN 9152:2012 Cơng trình thủy lợi – Qui trình thiết kế tường chắn cơng trình thủy lợi 14 22TCN 5664 – 2009 Phân cấp kỹ thuật đường thủy nội địa 15 Các tập sổ tay kỹ thuật thủy lợi 16 Sổ tay tính tốn thủy lực Và tài liệu, tiêu chuẩn khác cần tham khảo thêm, tùy theo nội dung chuyên để kỹ thuật mà sinh viên thực hiện: 17 TCVN 9403 : 2012 : Phương pháp gia cố đất yếu trụ đất ximăng 18 22TCN 272 – 05 - Tiêu chuẩn thiết kế cầu ôtô; 19 TCVN 5574:2012 – Kết cấu bê tông BTCT – Tiêu chuẩn thiết kế 20 TCVN 5575:2012 – Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế 21 TCVN 8299-2009: Yêu cầu kỹ thuật thiết kế cửa van, khe van thép; 11 22 TCVN 9362:2012 – Tiêu chuẩn thiết kế nhà cơng trình 23 22TCN 262 – 2000 Qui trình khảo sát thiết kế đường ô tô đắp đất yếu; 24 TCVN 8419:2010: Cơng trình thuỷ lợi - Thiết kế cơng trình bảo vệ bờ sơng để chống lũ ; 25 TCVN 4054-2005: Đường ô tô - Yêu cầu thiết kế; 26 Cơng trình thủy lợi – Tiêu chuẩn thiết kế đập trụ đỡ (dự thảo) 27 Cơng trình thủy lợi – Tiêu chuẩn thiết kế đập xà lan (dự thảo) 28 TCVN 9144:2012: Cơng trình thủy lợi – u cầu thiết kế âu tàu 29 TCVN 9143:2012 Cơng trình thủy lợi – Tính tốn đường viền thấm đất đập đá 30 Bài giảng âu tàu, Ths Phan Thanh Nghị, 2006 31 Nền móng cơng trình cầu đường- Bùi Anh Định, Nguyễn Sỹ Ngọc, 2005 32 Phân tích tính tốn móng cọc – Võ Phán, Hồng Thao, 2012 33 Nền móng – Châu Ngọc Ẩn, 2012 34 Cơng trình bến cảng – Bùi Văn Chúng, 2003 Các phần mềm sử dụng cho đồ án 35 Tính thấm qua đáy cống tính lún ổn định mái kênh: Phần mềm địa kỹ thuật Seep/version 2007, Sigma/ version 2007 Slope/ version 2007của GEO – SLOPE – CANADA 36 Tính tốn khơng gian sơ đồ kết cấu cống, cọc cửa van: Phần mềm tính tốn kết cấu Sap2000 37 Tính tốn kết cấu cho bờ kênh dẫn thượng hạ lưu cống, trường hợp tường cừ đứng: Phần mềm tính tốn cừ Prosheet 38 Phần mềm tính tốn kết cấu móng cơng trình: phần mềm Plaxis 39 Tính tốn ứng suất trụ đỡ thân cống, cửa van: Phần mềm ANSYS 12