TCVN 8642:2011: Công trình thủy lợi Yêu càu kỹ thuật thi công hạ chìm ống xi phông kết cấu thép.

TCVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 8642 : 2011 Xuất lần CÔNG TRÌNH THỦY LỢI YÊU CẦU KỸ THUẬT THI CÔNG HẠ CHÌM ỐNG XI PHÔNG KẾT CẤU THÉP Hydraulic structures - Technical requirements for construction by sinking method of steel siphon HÀ NỘI - 2011 TCVN 8642 : 2011 Mục lục Lời nói đầu Trang Phạm vi áp dụng Thuật ngữ định nghĩa Yêu cầu kỹ thuật chế tạo đoạn ống đường ống Vận chuyển đường ống Thi công lắp ráp đoạn ống chi tiết đường ống trường thành ống xi phông hoàn chỉnh Thi công hạ chìm đường ống 11 Kiểm tra nghiệm thu 17 Phụ lục A (Tham khảo): Yêu cầu kỹ thuật hàn ống xi phông 20 Phụ lục B (Quy định): Dung sai cho phép chế tạo, lắp ráp đường ống áp lực 23 Phụ lục C (Tham khảo): Hệ số mái dốc hào thi công 24 Phụ lục D (Tham khảo): Sơ đồ liên kết chôn lấp đường ống xi phông 25 Phụ lục E (Tham khảo): Neo giữ đường ống mặt nước chờ hạ chìm: 27 Phụ lục F (Tham khảo): Tính toán xác định trạng thái ứng suất - biến dạng đường ống 29 Thư mục tài liệu tham khảo 30 TCVN 8642 : 2011 Lời nói đầu TCVN 8642 : 2011 Công trình thủy lợi – Yêu cầu kỹ thuật thi công hạ chìm ống xi phông kết cấu thép, chuyển đổi từ 14TCN 179:2006, theo quy định khoản điều 69 Luật Tiêu chuẩn Quy chuẩn kỹ thuật điểm a, khoản điều Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 01 tháng năm 2007 Chính phủ quy định chi tiết thi hành số điều Luật Tiêu chuẩn Quy chuẩn kỹ thuật TCVN 8642 : 2011 Trung tâm Khoa học Triển khai kỹ thuật thủy lợi thuộc trường Đại học Thủy lợi biên soạn, Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học Công nghệ công bố Quyết định số 362/QĐ-BKHCN ngày 28 tháng 02 năm 2011 TCVN 8642 : 2011 TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 8642 : 2011 Công trình thủy lợi - Yêu cầu kỹ thuật thi công hạ chìm ống xi phông kết cấu thép Hydraulic structures - Technical requirements for construction by sinking method of steel siphon Phạm vi áp dụng 1.1 Tiêu chuẩn quy định yêu cầu kỹ thuật thi công hạ chìm ống xi phông kết cấu thép tiết diện tròn dùng công trình thủy lợi dẫn nước vượt qua đáy sông, hồ phương pháp hạ chìm tự (không có phao có phao để giữ ổn định) hạ chìm có phao hỗ trợ (hạ chìm nhiều giai đoạn) 1.2 Khi nghiên cứu biện pháp thi công hạ chìm ống xi phông kết cấu thép, việc tuân thủ quy định tiêu chuẩn phải tuân thủ quy định tiêu chuẩn kỹ thuật hành khác có liên quan Thuật ngữ định nghĩa Trong tiêu chuẩn sử dụng thuật ngữ định nghĩa sau: 2.1 Ống xi phông kết cấu thép dùng công trình thủy lợi (Steel siphon used in hydraulic work) Ống thép có tiết diện tròn, uốn cong theo hình chữ U, dùng để dẫn nước luồn xuống phía đoạn có công trình khác cắt ngang đường giao thông, sông ngòi công trình thủy lợi khác… 2.2 Lốc ống (To make the steel pipes) Công nghệ gia công thép thành ống thép tròn 2.3 Phương pháp hạ chìm (Sinking methods) Phương pháp thi công lắp đặt ống xi phông vào vị trí qua đáy sông, hồ TCVN 8642 : 2011 2.4 Phương pháp hạ chìm tự (Free sinking method) Phương pháp thi công lắp đặt ống xi phông thép qua đáy sông, hồ cách bơm nước vào đầy ống xi phông cho chìm từ từ xuống vị trí công trình Trong trình hạ chìm xi phông sử dụng phao không sử dụng phao để giữ ổn định vị trí đường ống 2.5 Phương pháp hạ chìm cưỡng (Sinking method by force) Phương pháp thi công lắp đặt ống xi phông thép qua đáy sông, hồ cách bơm nước vào ống xi phông, dùng hệ thống phao neo giữ ống mặt nước, mở van cho nước vào phao theo trình tự định (hoặc cắt phao theo trình tự định) để hạ chìm xi phông theo đợt toàn ống đặt xuống vị trí công trình 2.6 Âu đà (Canal for assembly of siphon) Hào để thi công lắp ráp, nối đoạn ống thành ống xi phông hoàn chỉnh 2.7 Hào chôn ống (Canal for installation of siphon) Đường hào đào phía công trình chắn ngang để lắp đặt ống xi phông 2.8 Neo ống (Anchorring siphon) Biện pháp định vị ống xi phông mặt nước vị trí lắp đặt để chuẩn bị hạ chìm neo giữ ống trình hạ chìm 2.9 Chiều cao lớp phủ ống (High of cover of siphon) Khoảng cách từ đỉnh ống xi phông đến đáy công trình chắn ngang Yêu cầu kỹ thuật chế tạo đoạn ống đường ống 3.1 Chế tạo sơn phủ bảo vệ thực theo tiêu chuẩn hành thiết kế, chế tạo kiểm tra ống xi phông kết cấu thép công trình thủy lợi quy định sau: a) Vật liệu thép chế tạo đoạn ống vết nứt, rạn, nếp gấp, xước, sạn Cho phép sử dụng thép có khuyết tật vết rạn, vết nứt để làm đường ống trường hợp cạo khuyết tật mà độ dày thành ống lớn 80 % độ dày thành ống tính toán Ưu tiên chọn loại thép ống cán nóng mối hàn, có kích thước phù hợp để chế tạo chi tiết ống xi phông; TCVN 8642 : 2011 b) Chiều dài đoạn ống từ mét trở lên Số lượng ống dài mét không vượt 10 % tổng số chiều dài ống toàn công trình Tất ống phải thử nghiệm thủy lực nhà máy chế tạo theo quy định tiêu chuẩn đường ống áp lực 3.2 Khi chế tạo chi tiết ống xi phông phương pháp lốc từ thép thành ống hàn nối phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật sau: a) Vật liệu làm ống phải đảm bảo yêu cầu quy định khoản a 3.1; có đủ hồ sơ, chứng nguồn gốc, chất lượng theo yêu cầu thiết kế quy định hành Trường hợp sử dụng vật liệu không rõ nguồn gốc bắt buộc phải thí nghiệm xác định tiêu lý vật liệu phòng thí nghiệm cấp có thẩm quyền công nhận quan tư vấn thiết kế chấp nhận; b) Phải lốc ống máy lốc trục để ống, không gò ống tay Hai mặt đầu đoạn ống phải thẳng góc với đường tâm trục dọc ống Đường hàn dọc ống phải vuông góc với mặt đầu ống Mối hàn dọc ống phải hàn máy Mối hàn liên kết phải có độ bền vững kim loại làm ống Mối hàn phải mịn, không nứt, rỗ xỉ theo tiêu chuẩn kỹ thuật quy định, tham khảo phụ lục A Tất đường hàn cấp I cấp II kiểm tra chất lượng phương pháp siêu âm Sai số cho phép gia công chế tạo ống sau: - Độ sai lệch đường kính đoạn ống so với kích thước tiêu chuẩn không vượt   , với  độ dày thành ống; - Độ ô van đầu ống, xác định tỷ số hiệu đường kính cực đại cực tiểu đầu ống so với đường kính tiêu chuẩn không lớn 2 , D0 đường kính tiêu chuẩn 3D đường ống; - Các sai lệch khác so với vẽ thiết kế lấy theo bảng B.1 phụ lục B 3.3 Các đoạn cút cong phải sản xuất nhà máy chuyên dụng, tuân theo quy định tiêu chuẩn hành thiết, chế tạo, kiểm tra nghiệm thu ống xi phông kết cấu thép công trình thủy lợi Vận chuyển đường ống 4.1 Căn số lượng, trọng lượng chi tiết đoạn ống, thực trạng quãng đường cần vận chuyển lập phương án vận chuyển từ nơi sản xuất đến công trường thi công xây lắp phù hợp với quy định hành, đặc biệt ý tới yếu tố “siêu trường, siêu trọng” 4.2 Khi kê kích ống xi phông để vận chuyển, khoảng cách gối kê tính theo công thức (1): L  0,1R2 Dng  R2 W  k 0G k 0G  (1) đó: L khoảng cách gối kê, cm; R2 ứng suất tính toán cho phép ống xi phông, MPa; TCVN 8642 : 2011 W mô đun chống uốn ống, cm3; Dtr đường kính trong, cm; Dng đường kính ống, cm;  hệ số tỷ lệ:   D tr ; Dng G trọng lượng cm ống, MPa.cm; k0 hệ số mô men gối đỡ dầm liên tục, lấy theo bảng L Hình – Sơ đồ kê ống phương tiện vận chuyển Bảng - Hệ số mô men gối đỡ k0 4.3 Số gối đỡ Hệ số k0 0,500 0,125 0,100 0,107 0,105 >7 0,106 Các đoạn ống chi tiết đường ống xếp xe để vận chuyển phải chằng buộc che chắn cẩn thận Quá trình cẩu bốc hàng lên xe, vận chuyển tháo dỡ hàng hoá xuống trường thi công phải đảm bảo an toàn tuyệt đối Phải sử dụng phương tiện giới để di chuyển đường ống, không lăn ống tự 4.4 Phải có bãi đủ rộng để chứa đoạn ống chi tiết đường ống 4.5 Hồ sơ giao nhận hàng thực theo quy định hành Thi công lắp ráp đoạn ống chi tiết đường ống trường thành ống xi phông hoàn chỉnh 5.1 Âu đà 5.1.1 Nên chọn tuyến hào thi công lắp ráp có phương thẳng trùng với tuyến công trình Trường hợp chọn theo phương thẳng tuyến công trình tuỳ vào điều kiện địa hình khu vực thi công chọn theo phương song song với bờ sông phương khác phải đảm bảo điều TCVN 8642 : 2011 kiện thuận lợi để lai dắt ống vị trí tuyến công trình, điều kiện giải phóng mặt san lấp hoàn trả mặt sau hạ chìm 5.1.2 Nền tuyến hào phải đảm bảo ổn định để gối kê không bị lún không trình lắp ráp thử thủy lực nghiệm thu sau lắp ráp hoàn chỉnh ống xi phông 5.1.3 Căn vào đặc điểm thủy văn đặc điểm thủy triều khu vực hạ chìm xi phông để chọn cao trình đáy hào phù hợp, đảm bảo mở âu đà cho nước vào hào có đủ độ sâu nước để ống xi phông để đưa vị trí tuyến công trình 5.1.4 Chọn mái hào thi công lắp ráp phải vào tài liệu địa chất để đảm bảo không bị sạt lở trình thi công lắp ráp ống Hệ số độ dốc mái m tuyến hào dựa vào kết tính toán ổn định mái đào, lấy theo bảng C.1 phụ lục C Chiều rộng đáy hào phải đảm bảo điều kiện hoạt động thi công lắp ráp ống 5.2 Hệ thống kê kích ống hào thi công lắp ráp 5.2.1 Nên dùng gỗ để làm gối đỡ Khoảng cách gối đỡ quy định 4.2 Các gối phải đảm bảo điều kiện ổn định lún, ổn định độ bền, ổn định lật trượt trình thi công lắp ráp kiểm tra thử thủy lực Kiểm tra độ bền ổn định hệ thống kê kích với trường hợp ống xi phông hoàn chỉnh đầy nước thử thủy lực 5.2.2 Tính toán kết cấu hệ thống kê kích theo phương pháp học kết cấu với sơ đồ tính toán dầm liên tục làm việc với nền, với tải trọng sau: a) Trọng lượng ống, kể trọng lượng mặt bích, trọng lượng lớp bảo vệ chống rỉ Nếu xi phông gồm nhiều ống kể trọng lượng liên kết ống; b) Trọng lượng nước ống; c) Trọng lượng gân gia cường (nếu có); d) Trọng lượng gối đỡ; e) Lực đàn hồi 5.3 Hàn đoạn ống thành ống xi phông hoàn chỉnh trường 5.3.1 Công nhân hàn phải có chứng thợ hàn ống áp lực Khi hàn phải tuân theo quy trình công nghệ phê duyệt vật liệu hàn, loại que hàn, loại máy hàn, phương pháp hàn 5.3.2 Hàn đối đầu Khi hàn đoạn ống phải kê để đảm bảo đồng trục, bố trí đường hàn dọc lắp nối liên tiếp phải lệch khoảng cách theo chu vi ống đường hàn dọc không nhỏ lần chiều dầy đường ống, xem quy định A.2 phụ lục A 5.3.3 Mối hàn nhiều lớp phải làm xỉ lớp hàn trước hàn lớp Các mối hàn phải đảm bảo kỹ thuật mỹ thuật 5.3.4 Các đường hàn phải kiểm tra phương pháp không phá hủy TCVN 8642 : 2011 5.3.5 Sau kiểm tra đường hàn đạt tiêu chuẩn quy định hàn mặt bích đầu ống Trên mặt bích đầu phải đặt van bơm nước Van thoát khí thiết phải đặt mặt bích đầu ống phải đặt sát phía bên ống để đảm bảo bơm đạt áp suất thử thủy lực 5.4 Ghép đường ống 5.4.1 Nếu xi phông có từ ống trở lên phải liên kết ống song song với nhau, ống cách khoảng b, xem quy định D.2 hình D.2 phụ lục D 5.4.2 Các liên kết đường ống phải đảm bảo đủ độ bền đủ “lỏng” cho phép ống dịch chuyển nhỏ tương đối so với tốc độ chìm không trình hạ chìm, xem hình D.1 phụ lục D 5.5 Liên kết phao với đường ống Dây buộc liên kết phao với đường ống xi phông phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật sau: a) Không bị đứt lực đẩy lớn phao; b) Phao không bị tụt khỏi khỏi dây phao chìm không suốt trình hạ chìm; c) Có đủ chiều dài theo thiết kế để đảm bảo giữ đường ống nằm thẳng vị trí dừng hạ chìm giai đoạn chờ hạ chìm giai đoạn (nếu đường ống phải hạ chìm giai đoạn thiết kế quy định); d) Nên dùng loại dây đủ chịu lực thuận lợi cho giải phóng phao xi phông chìm tới cao độ thiết kế 5.6 Thử nghiệm thủy lực 5.6.1 Đường ống sau hàn lắp nối hoàn chỉnh thiết phải thử thủy lực Áp suất thử thủy lực xác định theo công thức (2): Pth = kPlv (2) đó: Pth áp suất thử , MPa ; Plv áp suất làm việc ống xi phông, MPa; k hệ số lấy 1,25 đến 1,50 5.6.2 Thời gian trì áp suất thử nghiệm không phút đảm bảo suốt trình thử nghiệm áp suất thử không bị tụt, toàn đường ống tượng thấm nước 5.7 Sơn phủ bọc chống rỉ 5.7.1 Đường ống trước sơn phủ bọc chống rỉ phải đánh rỉ lúc có ánh kim Bề mặt trước sơn phải khô, không bị ẩm 5.7.2 Vật liệu sử dụng để sơn phủ bảo vệ bề mặt phải có đủ nhãn mác, chủng loại tiêu kỹ thuật theo yêu cầu thiết kế Phải thực theo quy trình sơn phủ quy trình bảo dưỡng sơn thiết kế quy định 10 TCVN 8642 : 2011 5.7.3 Mặt mặt đường ống sơn chống rỉ theo trình tự: sơn lót trước sơn chống rỉ sau Có thể dùng máy phun hay bút lông để sơn phủ Thời gian để khô nhiệt độ từ 18 oC đến 20 oC sau đợt sơn (sơn lót sơn phủ) không 24 Phương pháp sơn theo quy định hành sơn đường ống áp lực Sơn lót mặt phải loại chất độc hại đối tượng nước xi phông cấp 5.7.4 Toàn mặt ống xi phông sau sơn chống rỉ phải bọc lớp vải tẩm nhựa đường với chiều dày lớp bọc  lớn mm Trước bọc lớp vải nhựa đường cần sơn lót nhựa đường chế tạo từ nhựa đường (NĐ) pha xăng không chì (X) theo tỷ lệ sau: - Theo khối lượng: NĐ : X = : 2; - Theo thể tích: NĐ : X = : Nếu không bọc chống rỉ vải tẩm nhựa đường, cho phép bảo vệ phun phủ kẽm sử dụng protectơ, thực theo quy định thiết kế Thi công hạ chìm đường ống 6.1 Đào hào chôn ống 6.1.1 Cắm cọc tiêu cho tuyến ống 6.1.1.1 Hai bên bờ phải cắm cọc tiêu định vị tuyến đường ống đào hào trình hạ chìm 6.1.1.2 Nếu nước sông (hồ) khu vực hạ chìm nông cắm số cọc tiêu tuyến đào ngang sông (hồ) Trên cọc tiêu đánh số với mốc cao trình để xác định cao trình đào hào cho toàn tuyến, xem hình 6.1.1.3 Thả hàng cọc tiêu giới hạn chiều rộng tuyến đào hàng đào Cọc tiêu xác định tuyến đào Tuyến đào Cọc tiêu xác định tuyến đào Cọc tiêu đánh số Hình - Sơ đồ bố trí cọc tiêu tuyến đường ống 11 TCVN 8642 : 2011 Bảng A.1 – Hình dạng đường hàn khuyết tật bên đường hàn cấp I, II III Sơ họa khuyết tật Các loại khuyết tật cho phép Đường hàn cấp I Đường hàn cấp II Đường hàn cấp III Không cho phép Không cho phép h < 0,05. không sâu mm Tổng chiều dài vết lõm  25 % chiều dài đường hàn Các khuyết tật riêng đường kính không lớn mm số lượng không 25 cm đường hàn Các khuyết tật riêng đường kính không lớn mm số lượng không 25 cm đường hàn Các khuyết tật riêng đường kính không lớn mm, số lượng không 25 cm đường hàn Không cho phép dẫy tập trung khuyết tật có chiếu dài 15 mm chỗ tập trung khuyết tật diện tích < cm2 đoạn 25 cm đường hàn dẫy tập trung khuyết tật có chiếu dài 20 mm chỗ tập trung khuyết tật diện tích < cm2 đoạn 25 cm đường hàn d-e  0,1b không lớn 2mm d-e  0,2b không lớn 4mm  Tên khuyết tật  Các vết lõm Các khuyết tật nằm riêng rẽ bề mặt Các dẫy chỗ tập trung khuyết tật bề mặt Đối với hàn thủ công Chiều rộng không đặn theo chiều dài đường hàn, b chiều rộng thiết kế, d e chiều rộng lớn thực tế đường hàn d-e  0,1.b không lớn mm Đối với đường hàn tự động d - b  0,3b b - e  0,2b Gờ, bậc lớn đường hàn Các vết nứt hàn không thấu bề theo chiều dọc ngang đường hàn, miệng hàn lõm không dầy, chỗ đốt thủng chỗ hở cục K2 Sai lệch chiều cao mối hàn góc so với kích thước thiết kế K Không cho phép K1 Không cho phép Không cho phép Không cho phép Không cho phép K1 – K  0,1.K K2 – K  0,1.K Không cho phép CHÚ THÍCH: Chỉ cho phép bốn loại (tên) khuyết tật số 1, 2, có chiều dài 25 cm đường hàn 22 TCVN 8642 : 2011 Phụ lục B (Quy định) Dung sai cho phép chế tạo, lắp ráp đường ống áp lực Bảng B.1 Tên sai lệch chế tạo, lắp ráp Sai lệch cho phép Sai lệch đường kính trung bình đo đầu đoạn cốt ống lắp nối Dtb: Dtb  Lngoài    C1  C2   mm đó: - Lngoài chiều dài thực tế chu vi hình tròn đầu đoạn cốt - C1, C2 chiều dầy thành ống điểm đối diện đường kính Hiệu số đường kính trung bình đoạn ống lắp nối với 1,5 mm + 0,0003.D0 Hiệu số chiều rộng thép đoạn ống mm Khe hở cục mép vành tăng cứng với mặt mm chiều dài dưỡng kiểm tra dưỡng có chiều dài 500 mm không 200 mm Sai lệch chiều dài li đoạn cốt ống theo đường sinh (2mm + 0,0007.l i) Hiệu số chiều dài đường sinh đoạn cốt ống đầu hai đường 0,0005.li , mm kính thẳng góc với Sai lệch khoảng cách từ vành tăng cứng đến đầu mép đoạn ống  20 mm Sai lệch khoảng cách vành tăng cứng  30 mm Sai lệch chiều dài L chi tiết có hình dạng riêng (côn, cút, ba chạc…)  (2mm + 0,0007.L) 10 Độ vát m mặt mút đoạn ống trơn  mm 11 Sai lệch khe hở mặt mặt đoạn co giãn: k  0,1.K  k1  0,2.K 12 Sai lệch tim ống với đường thẳng nối tâm đoạn ống 0,0005.LK , mm phạm vi hai gối đỡ kề LK 13 Sai lệch tim đoạn ống: - Theo bình diện - Theo cao độ  mm 14 Độ xê dịch tâm lăn gối đỡ  mm 15 Sai lệch độ cao đỡ lăn gối đỡ  mm 16 Sai lệch độ nghiêng đỡ lắp gối đỡ 0,3 mm 100 mm  mm chiều dài 23 TCVN 8642 : 2011 Phụ lục C (Tham khảo) Hệ số mái dốc hào thi công Bảng C.1 - Hệ số mái dốc m tuyến hào làm âu đà thi công lắp ráp đường ống xi phông Độ sâu hào Loại đất 2 m Cát mịn 1,50 2,00 Cát hạt không 1,25 1,50 Đất lẫn sỏi sạn (sỏi sạn lớn 40%) 0,75 1,00 Á sét 0,67 1,25 Sét 0,50 0,75 Đất đá cứng 0,25 0,25 Bảng C.2 - Hệ số mái dốc m1 tuyến hào đặt đường ống xi phông Độ sâu hào Loại đất 2 m Cát mịn 2,5 3,0 Cát hạt trung 2,0 2,5 Cát hạt không 1,8 2,3 Cát hạt thô 1,6 1,8 Đất lẫn sỏi sạn (sỏi sạn lớn 40%) 1,0 1,5 Á cát 1,5 2,0 Á sét 1,0 1,5 Sét 0,5 1,0 Đất đá cứng 0,5 1,0 24 TCVN 8642 : 2011 Phụ lục D (Tham khảo) Sơ đồ liên kết chôn lấp đường ống xi phông D.1 Liên kết ống xi phông Đường ống Bản thép ôm Bu lông Hình D.1 – Sơ đồ liên kết ống xi phông D.2 Chôn lấp đường ống D.2.1 Lấp phủ bề mặt đường ống thực theo hình D.2 b Dng B b Dng b Hmin 0,25Dng 0,75Dng a CHÚ DẪN: lớp lót; lớp chèn; lớp phủ Hình D.2 – Sơ đồ lớp phủ bề mặt đường ống 25 TCVN 8642 : 2011 D.2.2 Các kích thước hình D.2 xác định theo công thức sau: a > 0,1.(1+ Dng); B = n.(Dng + b) + b ; Hmin > 0,6 m ; b  0,8.Dng Dng < 000 mm ; b = 0,8.Dng Dng từ 000 mm đến 000 mm ; b  1,0.Dng Dng > 000 mm ; Trong n số ống xi phông 26 TCVN 8642 : 2011 Phụ lục E (Tham khảo) Neo giữ đường ống mặt nước chờ hạ chìm E.1 Dạng neo giữ đường ống Đường ống Neo phương dọc Neo ngang Hình E.1 – Sơ đồ bố trí hệ thống neo giữ đường ống chờ hạ chìm E.2 Tính toán xác định tải trọng tác dụng lên đường ống neo giữ mặt nước E.2.1 Áp lực nước tác dụng lên m dài ống xác định theo công thức sau : p n  Cx S v 2 : pn lực tác dụng dòng chảy lên m dài ống, N/m; Cx hệ số cản (phụ thuộc vào hình dáng vật cản); S diện tích mặt cản vật vuông góc với dòng chảy, m2  khối lượng riêng nước vị trí hạ chìm, N/m3; v vận tốc dòng chảy, m/s 27 TCVN 8642 : 2011 E.2.2 Vận tốc dòng chảy thay đổi theo mặt cắt ngang sông theo chiều sâu lòng sông Vì ống neo mặt nước nên không đề cập tới vận tốc theo chiều sâu Quy luật phân bố vận tốc tính theo công thức sau: h  v     h1  v đó: v1 vận tốc dòng chảy sông vị trí sâu nhất, m/s; h1 chiều sâu dòng chảy vị trí sâu nhất, m; v2 vận tốc dòng chảy vị trí tính toán, m/s; h2 độ sâu nước vị trí tính toán , m E.2.3 Áp lực gió Pg , N/m2, tác động lrên m2 diện tích ống xác định theo công thức sau: a v Pg = 1,6 : a hệ số tỉ lệ , thường lấy a = 1,0; v 28 vận tốc gió trung bình, m/s TCVN 8642 : 2011 Phụ lục F (Tham khảo) Tính toán xác định trạng thái ứng suất – biến dạng đường ống F.1 Xác định chiều dài giới hạn Trong toán tính toán hạ chìm xi phông thường chia ống thành loại ống ngắn ống dài Để biết ống xi phông có chiều dài L coi ống dài hay ống ngắn phải so sánh trị số L với chiều dài giới hạn [L] : - Ống dài L > [L] ; - Ống ngắn L < [L] Chiều dài giới hạn [L] xác định theo công thức : L = q  W go x go  q 1+ go q q go q 1 pq 1 1+ (F.1) : W mô đun chống uốn mặt cắt ngang ống, m3;  ứng suất cho phép đường ống, kN/m2; go trọng lượng m dài ống, kN/m; p lực đè lên ống, kN/m : p = go + gn - pđn pđn lực đẩy m dài ống, kN/m; gn trọng lượng m dài nước ống, kN/m; q lực nâng m dài ống, kN/m : q = pđn – go F.2 Tính toán nội lực ứng suất F.2.1 Trường hợp ống dài F.2.1.1 Khi ống bị uốn cong hình chữ S, sơ đồ ngoại lực tác dụng lên đoạn ống mô tả tóm tắt hình F.1: 29 TCVN 8642 : 2011 y h x b c a a S q p h b a R c CHÚ DẪN: a độ dài đoạn ống chứa đầy nước; b độ dài đoạn ống chưa chứa nước; p lực đè; q lực nâng; S lực tác dụng ống lên mặt nước; R phản lực đất tác dụng lên ống Hình F.1 - Ống chìm dạng chữ S sơ đồ tải trọng tác dụng F.2.1.2 Để tính toán nội lực ứng suất, sử dụng công thức tính toán sau đây: Đặt n = p c  3n  n ta có phương trình: = a q 3n  Quan hệ biểu thị đồ thị hình F.2 hình F.3 30 (F.2) TCVN 8642 : 2011 a= h EJ  x   n     (F.3)     n4  p   q  n p 1 = q 3n  h EJ  a = a a = n 1 ω = p+q n n 12 10 0 10 15 20 25 30 35 40 45 p/ q Hình F.2 - Đồ thị quan hệ n p/q p > q n ,4 ,6 ,8 0 ,8 ,6 ,4 ,2 4 ,8 p/q Hình F.3 - Đồ thị quan hệ n p/q p/q < a) Mô men uốn lớn đoạn (a): Mmax = 0,5 6.h.E J  Ψa (F.4) 31 TCVN 8642 : 2011 b) Mô men uốn lớn đoạn (b): Mmax = 0,5 6.h.E.J  Ψb Ψa = n   n n   Ψb = n   n 3 n   (F.5) Ψ , Ψb a y y 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 10 15 20 25 30 35 Hình F.4 - Đồ thị biểu diễn mối quan hệ trị số hệ số  a ,  b với tỷ số p/q c) Ứng suất lớn đoạn (a): a = 56,125 rtb  a h  a = 56,125 rtb  a  = a h (F.6) = b h (F.7) d) Ứng suất lớn đoạn (b): b = 56,125 rtb  b h  b = 56,125 rtb  b  đó: δ chiều dầy thành ống: 32 δ = Dng - Dtr 40 p/q p/q TCVN 8642 : 2011 rtb bán kính trung bình ống: rtb = Dng  Dtr e) Các hệ số a , b phụ thuộc vào tỷ số p/q, xem hình F.4 F.2.2 Trường hợp ống ngắn Do độ cứng tương đối ống ngắn lớn, bơm nước vào để hạ chìm đường ống bị uốn Quá trình chìm ống diễn qua ba vị trí mô tả hình F.5 Trong trường hợp vị trí vị trí nguy hiểm Hình F.5 – Sơ đồ hạ chìm xi phông ống ngắn Với trường hợp ứng suất lớn xuất ống phải đảm bảo điều kiện bền, tính theo công thức (F.8)     go  q  L   =     2.q.W   g  q / g o o 1  1   go    q  q /( p  q )    (F.8) Mô men uốn lớn phải đảm bảo điều kiện bền, tính theo công thức (F.9) Mmax =    W  0,1 Dng     (F.9) F.2.3 Trường hợp ống có dạng công xôn bị uốn Trường hợp ống bị uốn có dạng công xôn, bước tính toán tương tự ống có dạng S nêu Ứng suất xuất ống hạ chìm xác định dựa công thức từ công thức F.10 đến công thức F.16 có chứa đại lượng không thứ nguyên, xem sơ đồ tính toán mô tả hình F.6: 33 TCVN 8642 : 2011 Đường ống Hch a b c p q Hình F.6 - Sơ đồ tính toán đường ống hạ chìm tự ống có dạng công xôn bị uốn = 2.2.b b 2 m = = W pq q y o E J (F.11) p pq (F.12) m. b c = 1  m .2.1  -   (F.13) 1 m  m m. b a = (1 -  m ) 34 (F.10) 1  m .2.1  (F.14)   1 m  m h =  c2   c2 c  2.c a4 (m c - a)   c  1 - m    1 +    12 12  12c m      on = a  m.c m  2.m m.c  a  m.c  a e -arctg m c   a       (F.15) (F.15) TCVN 8642 : 2011 đó: yo độ cao phần ống tự mặt nước; a, c, h, b, on đại lượng không thứ nguyên; a= a  ; c= c = a+b ;  b chiều dài đoạn ống chưa chứa nước; h độ sâu ống chìm nước h = yo.h + Dng b ứng suất đoạn b; on ứng suất đoạn ống 35 TCVN 8642 : 2011 Thư mục tài liệu tham khảo 1 TCVN 8298 : 2009 : Công trình thủy lợi - Chế tạo lắp ráp thiết bị khí, kết cấu thép - Yêu cầu kỹ thuật 2 TCVN 2245 - 99: Hệ thống ISO dung sai lắp ghép Cơ sở dung sai, sai lệch lắp ghép 3 TCVN 4394 : 1986 : Kiểm tra không phá hủy Phân loại đánh giá khuyết tật mối hàn phương pháp phim rơnghen 4 TCVN 4395 : 1986 : Kiểm tra không phá hủy Kiểm tra mối hàn kim loại tia rơnghen gama 5 TCVN 5400 : 1991 :Mối hàn Yêu cầu chung lấy mẫu để thử tính 6 TCVN 5401 : 1991 :Mối hàn Phương pháp thử uốn 7 TCVN 5402 : 1991 :Mối hàn Phương pháp thử uốn va đập 8 TCVN 5403 : 1991 :Mối hàn Phương pháp thử kéo 9 TCXD 165 : 1988 : Kiểm tra không phá hủy Kiểm tra chất lượng mối hàn ống thép phương pháp siêu âm 10 Technical standards for gates and penstocks - Hydraulic gate and penstock association - Xuất năm 1981 11 H.B Kлингepт, A.X Xoxapин, A.P Фeйшиcт : Cтaльныe тpyбoпpoводы гидpoэлekтpoтaнций иэдaтeльcтвo “энpгия” Mockвa – 1973 12 C.И Лeвин: Пoдвoдны тpyбoпpoвoды - Иэдaтeльcтвo “Heдpa” Mockвa - 1970 36