Đề án môn thủy công

Đồ án thiết kế cống lộ thiên Nguyễn văn Kha lớp 46 c3 đại học thủy lợi hà nội Đồ án môn học thuỷ công thiết kế cống lộ thiên Đề số:66_B I- Tài liệu: 1- Nhiệm vụ: cống B xây dựng ven sông Y (vùng chịu ảnh hởng thuỷ triều) để tiêu nớc, ngăn triều giữ Diện tích tiêu: 30.000 Cống xây dựng tuyến đờng giao thông có loại xe - 10 qua 2- Các lu lợng mực nớc thiết kế: a- Tiêu nớc: - Qtiêumax = 84 m3/s - Zđồng khống chế = 3,7 m - ZsôngTK = 3,49m - Zsôngmin = 0,00 m b- Ngăn triều: - Zsôngmax = 6,60 m - Zđồngmin = 0,90 m 3- Tài liệu kênh tiêu: - Zđáy kênh = -1,0 m - Độ dốc mái: m = 1,5 - Độ nhám: n = 0,025 - Độ đốc đáy: i = 10-4 4- Tài liệu gió: Tần suất P% 20 30 50 V (m/s) 28 26 22 18 16 14 5- Chiều dài truyền sóng: Trờng hợp D (m) Zsông bình thờng Zsông max 200 300 Đồ án thiết kế cống lộ thiên Nguyễn văn Kha lớp 46 c3 đại học thủy lợi hà nội 6- Tài liệu địa chất: - Đất thịt từ cao độ +1,00 đến -1,00 - Đất cát pha từ -1,00 đến -20,00 - Đất sét từ -20,00 đến -40,00 Chỉ tiêu lý đất cống Loại đất Thịt Cát pha Sét k (T/m3) 1,47 1,52 1,41 tn (T/m3) 1,70 1,75 1,69 Độ rỗng n 0,40 0,38 0,45 tn (độ) 190 230 120 bh (độ) 160 180 100 Ctn (T/m2) 1,50 0,50 3,50 Cbh (T/m2) 1,00 0,30 2,50 Kt (m/s) 4.10-7 2.10-6 1.10-8 Hệ số rỗng e 0,67 0,61 0,82 Hệ số nén a (m2N) 2,20 2,00 2,30 Hệ số không 8,00 9,00 7,00 Chỉ tiêu 7- Thời gian thi công: năm II- Yêu cầu đồ án: 1- Xác định cấp công trình tiêu thiết kế 2- Tính toán thuỷ lực xác định chiều rộng cống giải tiêu 3- Chọn cấu tạo phận cống 4- Tính toán thấm ổn định cống 5- Chuyên đề: tính toán đáy cống theo phơng pháp dầm đàn hồi 6- Bản vẽ: - vẽ khổ A1, thể đợc cắt dọc, mặt bằng, diện thợng lu, diện hạ lu, mặt cắt ngang cống cấu tạo chi tiết Đồ án thiết kế cống lộ thiên Nguyễn văn Kha lớp 46 c3 đại học thủy lợi hà nội thiết kế cống lộ thiên 1- Giới thiệu chung: 1.1- Vị trí, nhiệm vụ công trình: Tiêu nớc cho 30.000 ruộng ,ngăn triều ngọt.Đồng thời kết hợp với dờng giao thômg cho loại xe trọng tảI _10 qua 1.2- Cấp công trình: a- Theo chiều cao công trình: Hct = Zsôngmax + d - Zđáy kênh = 6,6 + 0,7 - (-1) = 8,3m Trong đó: d độ vợt cao an toàn, lấy d = 0,7 m Tra bảng P1-1 (Phụ lục - Đồ án môn học Thuỷ công) tơng ứng với công trình đập bê tông đất ta có cấp công trình cấp IV b- Theo nhiệm vụ công trình: tra bảng P2-1 TCXDVN 285-2002 với diện tích tiêu 30.000 ta có cấp công trình cấp II Vậy ta chọn cấp công trình cấp II 1.3- Các tiêu thiết kế: - Tần suất lu lợng, mực nớc lớn để tính ổn định, kết cấu: Bảng 4_2 TCVN 285_2002:P = 1% - Tần suất mực nớc lớn sông khai thác: Bảng 4_4 TCVN 285_2002: P = 10% -Các hệ số vợt tải n tra Bảng P6_1 TCVN 285_2002: + Trọng lợng thân công trình:n1= 1,05 + áp lực thẳng đứng trọng lợng đất:n2 =1,10 + áp lực bên đất:n3=1,20 + áp lực nớc tĩnh, áp lực thấm ngợc, áp lực sóng:n4=1,00 + Tải trọng gió: n5=1,30 + Tải trọng động đất:n6=1,10 Theo phụ lục B TCVN 285_2002: - Hệ số điều kiện làm việc: m = 1,00 - Hệ số tin cậy: Kn = 1,15 Đồ án thiết kế cống lộ thiên Nguyễn văn Kha lớp 46 c3 đại học thủy lợi hà nội B- Tính toán thuỷ lực cống: Mục đích: xác định diện cống tính toán tiêu I- Tính toán kênh hạ lu: theo phơng pháp đối chiều với mặt cắt có lợi thuỷ lực 1- Các tài liệu kênh tiêu: - Zđáy kênh = -1,0 m - Độ dốc mái: m = 1,5 - Độ nhám: n = 0,025 - Độ đốc đáy: i = 10-4 - Lu lợng tính toán: Q = Qtiêumax = 84m3/s 2- Tính bề rộng kênh: * Độ sâu mực nớc kênh: H = ZsôngTK - Zđáy kênh = 3,49 - (-1) = 4,49 m * Chiều rộng đáy kênh: Ta có: f(Rln) = 4.m0 i 8,424 0,0001 = = 0,001 Q 84 Tra bảng phụ lục 8-1 (bảng tra thuỷ lực) với n = 0,025 ta có: Rln=3,34 m Lập tỷ số H 4,49 = = 1,344 Rln 3,34 Tra bảng 8-3 (bảng tra thuỷ lực) với m = 1,5 ta có: B = 4,56 B = 15,23 m Rln Vậy ta chọn bề rộng kênh B = 16 m Thì thoả mãn điều kiện: < B n.Ho Trong - hn = hh - P1 = hh = 4,49 m v 02 - H0 = H + = (Zđồng khống chế - Zđáy kênh) = 3,7 - (-1) = 4,7 m 2.g (Coi vo= o) -n hệ số sơ lấy 0,75 n ( 0,83 ữ 0,87 ) Chọn n=0,8 n.Ho =0,8.4,7=3,76 ( )pg = (1,2 ữ 1,4) hk 1,93 hk thoả mãn tiêu chuẩn chảy ngập III- Tính toán tiêu phòng xói cho hạ lu: 1- Trờng hợp tính toán: tháo lu lợng qua cống với chênh lệch mực nớc thợng hạ lu lớn Cống tiêu vùng triều, trờng hợp mực nớc triều hạ xuống thấp (chân triều); phía đồng mực nớc khống chế Trờng hợp thờng tranh thủ mở hết cửa van để tiêu, lu lợng tiêu qua cống lớn lu lợng tiêu thiết kế Tuy nhiên chế độ không trì thời gian dài 2- Lu lợng tính toán tiêu năng: Với cống tiêu vùng triều, cống đặt gần sông nên nói chung mực nớc hạ lu cống không phụ thuộc lu lợng tháo qua cống Khi Qtt khả tháo lớn ứng với mực nớc tính toán chọn Qtt = Qtiêumax = 84 m3/s Kiểm tra trạng thái chảy: Đồ án thiết kế cống lộ thiên Nguyễn văn Kha lớp 46 c3 đại học thủy lợi hà nội - H = Zđồng khống chế - Zđáy kênh = 3,7 - (-1) = 4,7 m V0 - H0=H+ 2g -Vo= 84 Q = =1,787 10.4,7 -H0=4,7+ 1.1,787 =4,86 2.9,81 - hh = Zsôngmin - Zđáy kênh = 0,00 - (-1) = 1,00 m hn hn 4,7 = =0,967> H 4,86 H0 = 0,7 ữ 0,85 pg Vậy đập tràn thoả mãn chảy ngập 3- Xác định kích thớc kết cấu tiêu năng: Cống xây đất nên đào bể sâu đợc ta chọn biện pháp đào bể kết hợp tơng tiêu hợp lý E0=H0= 4,86 Chọn hệ số lu tốc: = 0,95 F ( c ) = Q ( b )E0 3/ = 84 =0,5158 16.0,95.4,86 / Tra bảng ta có: ' ' c = 0,5679 hc ,, = 2,76 c = 0,1245 hc = 0,605 Xác định tờng tiêu năng: -Chiều sâu hạ lu:hh=1m -Chiều sâu liên hiệp với chiều sâu hạ lu: , hh = q2 1.84 + = + = 1,92 9,81.16 2.1 g.hh hh -Vận tốc trung bình mặt cắt co hẹp sau tờng: , vh = q hh , = 84 = 2,731( m / s ) 16.1,922 -Cột nớc toàn phần E01 trớc tờng (trong bể) so với đáy hạ lu: E10 = hh, + v h, 2,7312 = , 922 + = 2,343 2.g 2.9,81.0,95 Đồ án thiết kế cống lộ thiên Nguyễn văn Kha lớp 46 c3 đại học thủy lợi hà nội -Giả thiết tờng làm việc theo đập tràn thực dụng chảy tự do,không ngập: n = chọn :m=0,42.Cột nớc toàn phần đỉnh tờng tiêu la`: H 10 Q = b.m' g 2/3 84 = 16.0,42 2.9,81 2/3 =2 -Chiều cao tờng tới hạn để nớc nhảy phóng xa dới tờng,dòng chảy qua tờng dòng chảy không ngập,nớc nhảy sau tờng nớc nhảy ngập: C0=E10-H10=2,343-2=0,343 -Để có tợng nớc nhảy ngập ,lấy:c= ( 0,90 ữ 0,95) c0 = 0,32 (m) -Cao trình đỉnh tờng tiêu năng: Zt=-1+0,32=-0,68(m) -Kiểm tra lại:Cột nớc hạ lu đỉnh tờng tiêu năng: Hn=0-(-0,68)=0,68>0+ hn, 0,68 = = 0,34 H 10 Tra bảng tra 14_1 ta co: n = 0,987 -Vậy tờng thành đập tràn chảy ngập Xác định chiều cao tờng tiêu năng: -Chiều sâu bể tiêu đợc xác định theo công thức: d = hc,, c H -Do H1 hc phụ thuộc vào chiều sâu bể d nên toán đợc giai theo phơng pháp tính gần đúng:Giả thiết d=0,83 Eo=Ho+d=4,86+0,83=5,69 F ( c ) = Q 84 = = 0,4071 3/ ( b ).E 16.0,95.5,69 / c,, = 0,5152 hc,, = 2,931 c = 0,0967 hc = 0,55 -Mặt khác : vb2 84 H = H 10 = 2 = 1,852 2g 16 2.9,81(1,05.2,931) d = hc,, H c = 1,05.2,931 1,852 0,32 = 0,82 d d gt Vậy chiều sâu đào bể là:d=0,83 m Tính toán chiều dài bể tiêu năng: Đồ án thiết kế cống lộ thiên Nguyễn văn Kha lớp 46 c3 đại học thủy lợi hà nội Chiều dài bể tiêu đợc tính theo công thức: Lb=L1+ Ln Trong đó:- hệ số kinh nghiệm lấy :0,70 ữ 0,80.Chọn =0,80 -Ln:chiều dài nớc nhảy hoàn chỉnh,không ngập Ta tính theo công thức kinh nghiệm sau: Ln = 4,5( hc,, hc ) = 4,5( 2,931 0,55) = 10,715 -L1:Chiều dài nớc rơI từ ngỡng xuống sân tiêu tính theo công thức Trectôxốp: L1 = hk ( P + 0,35hk ) Với hk=2/3 H0=3,24 P chiều cao ngỡng cống so với bể P=d=0,83 L1 = 3,24( 0,83 + 0,35.3,24 ) 5,045 Lb = 5,045 + 0,8.10,715 = 13,62( m ) Vậy chiều dài bể tiêu Ln=14(m) Nh ta bố trí tiêu cho cống bể tờng kết hợp với số liệu sau: Chiều cao tờng :c=0,32 Chiều sâu bể:d=0,83 Chiều dài bể:Lb=14m C- Bố trí phận cống: I- Thân cống: Bao gồm đáy, trụ phận bố trí 1- Cửa van:Cửa cửa van phẳng cửa van cung Trong trờng hợp ta chọn cửa van phẳng cua cống không lớn Chiều dài thân cống chọn 15 m để bố trí van cầu giao thông 2- Tờng ngực: bố trí để giảm chiều cao van lực đóng mở a- Giới hạn tờng: * Cao trình đáy tờng: Zđ = Ztt + = 3,7 + 0,5 = 4,2 m Trong đó: Ztt: mực nớc tính toán diện cống (ứng với trờng hợp này, mở hết cửa van chế độ chảy qua cống phải không áp) Ztt = Zđồng khống chế = 3,7 m : độ lu không, chọn = 0,5 m * Cao trình đỉnh tờng: Zđỉnh1 = Zsông bình thờng + h + s + a Đồ án thiết kế cống lộ thiên Nguyễn văn Kha lớp 46 c3 đại học thủy lợi hà nội Zđỉnh2 = Zsông max + h' + 's + a' Trong đó: - h, s :Độ dềnh cao mặt nớc sóng tính với vận tốc gió tính toán lớn - h', 's :Độ dềnh cao mặt nớc sóng tính với vận tốc gió tính toán bình quân lớn - a, a':Độ vợt cao an toàn phụ thuộc vào cấp công trình Công trình cấp II nên a = 0,7 m; a' = 0,5 m * Tính h s: h = 2.10-6 v D cos s g H Trong đó: V: vận tốc gió ứng với tần suet P=2% V = 28 m/s D: đà gió ứng với Zsông bình thờng, D = 200 m H: chiều sâu cột nớc dới cống, H = ZsôngTK - Zđc = 3,49 - (-1) = 4,49 m s: góc kẹp trục dọc cống với hớng gió, s = 00 28 2.200 cos 0 = 0,007 m h = 2.10 9,81.4,49 -6 s = k s h Trong đó: k s :hệ số tra từ đồ thị P2_3 h hs = f , H h: chiều cao sóng H:chiều sâu nức sóng :chiều dài sóng Vì cha biết nên giả thiết trờng hợp sóng nớc sâu,với thời gian gió thổi liên tục t=6 h.Ta có g.t 9,81.21600 = = 7568 v 28 g = 3,85 v Tra đồ thị hình 2-1 ta có: g.h = 0,074 v g.D 9,81.200 = = 2,5 v 28 10 (1) Đồ án thiết kế cống lộ thiên Nguyễn văn Kha lớp 46 c3 đại học thủy lợi hà nội - Đờng cuối mặt đất nằm ngang Theo hình vẽ ta có: - Số dải thế: n = 13 - Số ống dòng: m = - Dùng lới thấm xác định đặc trng dòng them(Wt,J): Cột nớc thấm tổn thất qua dải đờng là: h = H 5,7 = 0,438(m) = n 13 Cột nớc thấm điểm x cách đờng cuối i dải: hx = i.h = i H n Điểm A: hA = 5.h = 5.0,438 = 2,19(m) Điểm B: hB = 6,8.h =6,8.0,438 = 2,98( m) Biểu đồ áp lực thấm tác dụng lên đáy cống n.hB n.hA Tổng áp lực thấm tác dụng lên đáy công trình là: Wth = n 2,19 + 2,98 h A + hB 15 = 387,75 (KN/m) Ld = 10 2 Xác định gradien thấm: JTB = h 0,438 = S S III- Kiểm tra độ bền thấm nền: 1.Kiểm tra độ bền thấm chung: k J TB JTB Kn Trong đó: - JTB: gradien cột nớc trung bình vùng thấm - Kn:Hệ số tin cậy.Kn=1,15 20 Đồ án thiết kế cống lộ thiên Nguyễn văn Kha lớp 46 c3 đại học thủy lợi hà nội - J tbk : gradien cột nớc tới hạn trung bình tính toán (Tra bảng P3-2) JTB = H Ttt - H: cột nớc tác dụng, H = 5,7 m - Ttt: chiều sâu tính toán nền,phụ thuộc vào tỉ số trị số hình chiếu ngangL0 hình chiếu đứng S0 đờng viền thấm + Hình chiếu đứng đờng viền: S0 = 7,2(m) + Hình chiếu đờng viền: L0 = 15 + 16 = 31(m) Ta có tỷ lệ L0 31 = 4,31 = S0 7,2 Tra bảng 3-1 (GTTC tập 1), ta đợc Ttt = 2,5.So = 2,5.7,2= 18(m) Ta có: :Tổng hệ số cản đờng viền thấm tính theo phơng pháp Trugaep: = v + n1 + d1 + d + n2 + r Bộ phận cửa vào,cửa ra: v = 0,44 + 1,5 S + T1 0,5 S T1 = 0,44 (do cửa vào cừ) S 0,75 T1 a 0,8 r = 0,44 + = 0,44 + = 0,48 T 19 Bộ phận giữa: Kiểm tra điều kiện: T2 T3 T3 17,8 17,8 0,5 T ; T 0,5 < 18 = 0,99; T = 17,8 = 2 S1 ; S 0,8 < 0,28; 2,5 0,14 < 0,8 17,8 17,8 T2 T3 21 Đồ án thiết kế cống lộ thiên Nguyễn văn Kha lớp 46 c3 đại học thủy lợi hà nội d = c1 + b1 + b = a1 S + 1,5 + T1 T2 0,5 S1 T2 0,75 S1 T2 + a2 T2 5 17,8 = + 1,5 + + 0,71 2,5 17,8 18 17,8 0,75 17,8 S 0,5 T3 a a S d = b + c + b = + 1,5 + + S T2 T2 T3 0,75 T3 0,5 0,4 Bộ phận nằm ngang: Kiểm tra điều kiện: + 2,5 = 3,75 Vậy, ta có: L2 0,5.( S1 + S ) 15 0,5.(5 + 2,5) = = 0,63 n1 = T2 17,8 L 0,5S 16 0,5.2,5 n2 = = = 0,83 T3 17,8 Khoảng cách hàng cừ L = 15m > Vậy: = v + d + n1 + d + n + r = 0,44+0,71+0,63+0,4+0,83+0,48=3,49 JTB = 6,7 = 0,09 18.3,49 k Tra bảng P3-2 ta có: J TB = 0,25 JTB < k 0,25 J TB = 0,217 thoả mãn = 1,15 Kn 2- Kiểm tra thấm cục bộ: Công thức kiểm tra: Jr < Jgh Trong đó: - Jr: gradien thấm cửa ra, Jr = 0,368 - Jgh: gradien thấm tới hạn cục Có thể xác định theo biểu đồ theo thông số không đất = d 60 0,4 = =9 d10 0,05 22 Đồ án thiết kế cống lộ thiên Nguyễn văn Kha lớp 46 c3 đại học thủy lợi hà nội Tra bảng 3-1 ta có: Jgh = 0,52 Vậy Jr = 0,368 < Jk = 0,52 thoả mãn ổn định thấm cục E- Tính toán ổn định cống: I- Mục đích trờng hợp tính toán: 1- Mục đích: Kiểm tra ổn định cống trợt, lật, đẩy nổi.Trong đồ án ta giới hạn phần tính toán việc kiểm tra ổn định trợt 2- Trờng hợp tính toán: Ta tiến hành tính toán với trờng hợp cống làm việc bất lợi chênh lệch cột nớc thợng hạ lu cống lớn ( Z song , Z dong ) Do bề rộng cống không lớn max nên ta không phân chia cống làm nhiều mảng ,để nguyên cống đáy thành mảng II- Tính toán ổn định trợt: 1- Xác định lực tác dụng lên mảng tính toán: a- Các lực đứng: Bao gồm trọng lợng cầu giao thông, cầu công tác, cầu thả phai, cửa van, tờng ngực, mố cống, đáy, nớc cống lực đẩy ngợc,phần đất chân khay(trong phạm vi khối trợt) Trọng lợng đáy: Gbd = Vbd bt Trong đó: bt :Là dung trọng bê tông bt =2,4 (T/m3) Vbd :Thể tích đáy Vbd = Fbd B Chiều rộng đáy: B=b + d + 2.d' = 10 + + 2.0,7 = 12,4( m) 23 Đồ án thiết kế cống lộ thiên Nguyễn văn Kha lớp 46 c3 đại học thủy lợi hà nội Diện tích cắt ngang đáy: Fbd=15.1,2+2.1.1+2.1.1.0,5=21(m) Gbd = G1=12,4.2,4.21=625 (tấn) Trọng lợng mố: -Trọng lợng mố giữa: Gmg=G2=(14.1+3,14.0,52).8,6.2,4=305,2(tấn) -Trọng lợng mố bên: Gmb= G =2,4.2 (13,6.0,7+0,5.3,14.0,72 ).8,6=424,7(tấn) Trọng lợng cầu giao thông: 24 Đồ án thiết kế cống lộ thiên Nguyễn văn Kha lớp 46 c3 đại học thủy lợi hà nội Chiều dài cầu :Lc=B= 16 (m) Diện tích mặt cắt ngang cầu : F=0,2.0,5.2+0,5.0,5+6,5.0,3=2,65(m2) Gc=G4=2,4.16.2,65=101,76(tấn) Trọng lợng tờng ngực: -Chiều dài dài tờng ngực :Lt= b=10(m) -Diện tích mặt cắt ngang tờng: F1=2.0,4.0,3+0,3.3,4=1,26(m2) Gt=G5=10.1,26.2,4=30,24(tấn) Trọng lợng cầu công tác: -Chiều dài cầu công tác:Lc=B=16(m) -Diện tích cầu công tác: F=3.0,3+0,3.3,7.2+2.2.0,2=3,93(m) Gct=G6=2,4.3,92.16=150,53(tấn) Trọng lợng cầu khe phai: - Diện tích mặt cắt ngang: F = 2.0,3.1 = 0,6 m2 Gp =G7= b.F.b = 2,4.0,6.10 = 14,4 (T) Trọng lợng nớc cống: - Phía sông: H = Zsông max - Zđáy cống = 6,6 - (-1) = 7,6 m GTL = 1.7,6.10.4 =304 (tấn) - Phía đồng: H = Zđồng - Zđáy kênh = 0,9 - (-1) = 1,9 m GHL = 1.1,9.10.11 = 209 (tấn) Trọng lợng phần đất chân khay: bh = k + Gđck = 1,9 0,61 n = 1,52 + = 1,9 T/m3 + 0,61 1+ 13 + 11 1.16 = 364,8 (tấn) Các lực đẩy ngợc: - áp lực thuỷ tĩnh: Wtt = (1,2 + 0,9).10.1.16 =336(tấn) 25 Đồ án thiết kế cống lộ thiên Nguyễn văn Kha lớp 46 c3 đại học thủy lợi hà nội - áp lực thấm: 2,19 + 2,98 10.15 = 387,75 (tấn) Wth = áp lực ngang: - áp lực nớc phía sông(thợng lu): WS = 1 n H s2 b = 1.7,6 2.10 = 288,8 (tấn) 2 Điểm đặt cánh tay đòn cách đáy đoạn Hs = 2,53 (m) - áp lực nớc phía đồng(hạ lu): Wđ = 1 n H d2 b = 1.1,9 2.10 = 18,05 (tấn) 2 Điểm đặt cánh tay đòn cách đáy đoạn Hđ = 0,63 (m Trọng lợng van: Đối với van chuyển động trợt: g = 600.( H l - 1) Trong đó: - g: trọng lợng trung bình m2 cửa van - H0: cột nớc tính đến trung tâm lỗ cống H0 = H 7,6 = = 3,8 m 2 - l: chiều rộng lỗ cống, l =5 m g = 600.( 3,8.5 = 2137,74 ) (N/m2 ) 0,214 (T/m2) Gv = g.H.b = 0,214.6,6.10 = 14,12(tấn) 26 Đồ án thiết kế cống lộ thiên Nguyễn văn Kha lớp 46 c3 đại học thủy lợi hà nội STT Lực đứng Loại lực (+) Lực ngang (-) (+) Tay đòn M0 (-) Gbđ 625 0 Gm 729,9 0 Gc 101,76 3,25 330,72 Gt 30,24 -3,89 117,63 Gct 150,53 -3,5 -526,86 Gp 14,4 -3,4 -48,96 GTL 304 -5,5 -1672 GHL 209 3,75 783,75 Gđck 364,8 10 Wtt 11 Wth 12 Ws 13 Wđ 14 Gv 0 -336 0 -387,75 2,5 -969,38 4,5 1299,6 1,7 -30,69 -2,89 -40,8 288,8 -18,05 14,12 2543,75 -723,75 288,8 -18,05 Bảng tổng kết lực b Tính ứng suất đáy móng: Theo sơ đồ nén lệch tâm: max,min = P M F W Trong đó: - P = 2543,75 723,75 = 1820(tấn) - M0 = 1057 T.m - F = B.H = 16.15 = 240 (m2) -W= B.H 16.15 = = 600 ( m3 ) 6 max = = 1820 1057 + = 7,095 ( T/m2 ) 240 600 1820 1057 = 4,667 ( T/m2) 240 600 27 -1057 Đồ án thiết kế cống lộ thiên Nguyễn văn Kha lớp 46 c3 đại học thủy lợi hà nội c Phán đoán khả trợt theo điều kiện: - Chỉ số mô hình: N= max N B. Trong đó: + B: chiều rộng mảng, B = 15 m + 1: dung trọng đất nền, lấy dung trọng đẩy nổi: = 0,9 T/m3 + N :chuẩn số không thứ nguyên lấy =1 cát chặt lấy = loại đất khác N= 7,095 0,53 < N = -> Thoả mãn 15.0,9 - Chỉ số kháng trợt: Ci tg = tg + 0,45 TB Trong đó: + TB = max + 7,095 + 4,667 = = 5,881 ( T/m2) 2 + Ci = 0,3 T/m2 + = 180 tg = tg180 + 0,3 = 0,363 không thoả mãn 5,881 Xẩy tợt phẳng - Hệ số cố kết: Cv = K t (1 + e).t a. n h02 Trong đó: + Kt: hệ số thấm, Kt = 2.10-6 m/s + e: hệ số rỗng, e = 0,61 + t0: thời gian thi công công trình, t0 = năm = 63072000 s + a: hệ số nén đất, a = (m2/N) + h0: chiều dày tính toán lớp cố kết, h0 = 19 m Cv = 2.10 6.(1 + 0,61).63072000 = 2,8.10-5 < 2.10000.19 không thoả mãn 28 Đồ án thiết kế cống lộ thiên Nguyễn văn Kha lớp 46 c3 đại học thủy lợi hà nội d.Tính toán trợt phẳng: m nc.Ntt K R n Trong đó: - nc: hệ số tổ hợp tải trọng, nc = 1,08 - m: hệ số điều kiện làm việc, m = - Kn: hệ số tin cậy, Kn = 1,15 - Ntt = TTL - THL = 288,8 18,08 = 270,72(tấn) - R = P.tgI + F.CI = 1820.0,325 + 240.0,3=663,5(tấn) - nc.Ntt = 1,08.270,72 = 292,38(tấn) - m R = 663,5 576,96 (tấn) Kn 1,15 m nc.Ntt < K R ổn định n F- Tính toán kết cấu đáy cống: I- Mở đầu: 1- Mục đích: Xác định sơ đồ ngoại lực, tính toán nội lực bố trí cốt thép đáy cống Trong đồ án yêu cầu xác định sơ đồ ngoại lực để tính kết cấu đáy cống theo phơng pháp dầm đàn hồi 2- Trờng hợp tính toán: Trong đồ án ta tính toán với trờng hợp mực nớc đồng max, mực nớc sông kết hợp với động đất - Zsông max = 6,6 m; Zđồng = 0,9 m 3- Chọn băng tính toán: Việc tính toán đáy cống cần tiến hành cho băng khác (gọi băng phần cống có chiều rộng 1m, hai mặt cắt vuông góc với chiều dòng chảy qua cống) Trong đồ án yêu cầu tính băng sau cửa van II- Tính ngoại lực tác dụng lên băng chọn: Trờng hợp cống gồm nhiều mảng ngăn cách khớp lún việc tính kết cấu tiến hành cho mảng độc lập Trên băng mảng, ngoại lực 29 Đồ án thiết kế cống lộ thiên Nguyễn văn Kha lớp 46 c3 đại học thủy lợi hà nội tác dụng lên đáy bao gồm lực tập trung từ mố, lực phân bố băng tải trọng bên 1- Lực tập trung truyền từ mố: Đây tổng hợp áp lực đáy mố phạm vi xét Thờng xét riêng cho mố Mố bên TT Loại lực Ký hiệu G1 G2 G3 Trị số `+ (+) ) 182.48 3.6 7.56 Khoảng cách -3.4 -3.89 Trọng lợng mố Trọng lợng cầu thả phai Trọng lợng tờng ngực Trọng lợng cầu công tác G4 37.63 -3.5 Trọng lợng cầu giao thông G5 25.44 3.25 Trọng lợng cửa van áp lực nớc phía sông G6 T1 3.53 72.2 -2,89 4.5 áp lực nớc phía đồng T2 4.7 -1,7 Tổng 260,24 -12.24 -29.41 -131.71 82.68 10.2 324.9 -8 236.43 max = 260,24 236,43 G M = 15,78(T / m ) = 10,5 26,25 F W max = 260,24 236,43 G M + = 33,79 T / m + = 10 , 26 , 25 F W ( 30 ) Đồ án thiết kế cống lộ thiên Nguyễn văn Kha lớp 46 c3 đại học thủy lợi hà nội Mố TT Loại lực Ký hiệu G1 G2 G3 G4 Trọng lợng mố Trọng lợng cầu thả phai Trọng lợng tờng ngực Trọng lợng cầu công tác Trọng lợng cầu giao thông G5 Trọng lợng cửa van áp lực nớc phía sông G6 T1 áp lực nớc phía đồng T2 Trị số (+) (+) 365 7.2 15.12 75.26 Khoảng cách -3.4 -3.89 -3.5 -24.48 -58.82 -263.4 50.88 3.25 165.36 7.06 144.4 -2.89 4.5 -20.4 649.8 9.4 -1.7 -15.98 Tổng 520.52 432.0698 ( ) ( ) max = 520,52 432,07 G M = 23,18 T / m = 15 37 , F W max = 520,52 432,07 G M + = 46,22 T / m + = 15 37 , F W Xét băng mố nh hình vẽ: max Ta có: pk1 = 24,79 T/m2; pk2 = 34,7 T/m2 Cuối lực mố truyền cho đáy đợc coi lực tập trung có trị số nh sau: P'k = pk.b.d Trong đó: - b: bề rộng băng tính toán - d: chiều dày mố đáy P1 =24,79.1.0,7=17,35(T) 31 Đồ án thiết kế cống lộ thiên Nguyễn văn Kha lớp 46 c3 đại học thủy lợi hà nội P2 =34,7.1.1=34,7(T) 2- Các lực phân bố băng: P'1 P'2 P'1 -Trọng lợng nớc cống: Trong đó: hn : chiều dày lớp nớc băng tính toán hn =7,6(m) q0 = n.hn.b = 1.7,6.1 = 7,6(T/m) - Trọng lợng đáy: q1 = b.t.b = 2,4.1,2.1 = 2,88(T/m) - Lực đẩy nổi: q2 = n.hđn.b = 1.(2,6 + 2,1).1 = 4,7(T/m) - Phản lực nền: q3 = pb.b = 5,88.1 = 5,88 (T/m) 3- Lực cắt không cân bằngQ: a- Trị số: Xác định từ phơng trình cân tĩnh: Q + Pk + 2.l.qi = Q = -Pk - 2.l.qi = -(2.17,35 + 34,7) - 10.(7,6 + 2,88 - 4,7 5,88) = -70,4T b- Phân phối Q cho mố đáy: - Xác định vị trí trục trung hoà: 32 Đồ án thiết kế cống lộ thiên Nguyễn văn Kha lớp 46 c3 đại học thủy lợi hà nội y0 = Fm y1 + Fd y Fm + Fd Trong đó: -Fm:Tổng diện tích mố.Fm=20,64(m2) -Fd:Diện tích đáy.Fd=12(m2) y0 = 20,64.5,5 + 12.0,6 = 3,7(m) 20,64 + 12 B S c = 6,1.2,4.1/2.6,1 = 44,65 (m3) Sc = 1,2.10.(3,7-1,2.1/2) = 37,2 (m3) A1 = 1 6,1.44,65 + 2,5.(44,65 + 37,2) = 238,5(m4) 2 A2 = 1,2.37,2 = 22,32 (m4) Phân phối Q cho mố đáy: Qm = Q A1 238,5 = 64,38 (T) = 70,4 A1 + A2 238,5 + 22,32 Qđ = Q - Qm = 70,4 - 64,38 = 6,02 (T) Phân Qm cho mố theo tỷ lệ diện tích: P''k1 = P''k2 = Fmb 6,02 Qm = 64,38 = 19 T Fm 20,4 Fmg Fm Qm = 8,6 64,38 = 27,14 T 20,4 Phân Qđ cho đáy: q4 = Qd 6,02 = = 0,602 T/m 2.l 10 4- Tải trọng bên: - Phạm vi đào đắp: hđ = 9,2 m - Tải trọng đứng: S = đ.hđ.b = (1,7 - 1).9,8.1 = 6,86 T/m - Mô men áp lực đất nằm ngang gây ra: Mđ = E.yđ.1 = h 18 9,8 .h2.tg2(450 - 1) = 0,7.9,82.tg2(450 ) 2 3 = 57,96 T.m Tổng hợp lực cuối cùng: 33 Đồ án thiết kế cống lộ thiên Nguyễn văn Kha lớp 46 c3 đại học thủy lợi hà nội P1 = P'1 + P''1 = 17,35 + 19 = 36,35 T P2 = P'2 + P''2 = 34,7 + 27,14 = 61,84 T q = q0 + q1 - q2 - q4 = 7,6 + 2,88 - 4,7- 0,602 = 5,178 T/m H- Kết luận: Qua trình làm đồ án, với kiến thức thực tế hạn chế thời gian làm đồ án không nhiều, nhng dới hớng dẫn tận tình cô giáo Phạm Thu Hơng, em hoàn thành đồ án nắm đợc nhiều kiến thức học lớp Em xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày tháng năm 2008 Sinh viên 34