Đồ án môn học thiết kế cống lộ thiên (đề 1C)

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN THIẾT KẾ CỐNG LỘ THI£N A - Tµi liƯu cho tríc I NhiƯm vơ c«ng tr×nh: - Cèng C x©y dùng ven s«ng Z ®Ĩ lµm nhiƯm vơ d©ng níc tíi cho 35000ha rng, tiªu níc cho khu vùc trªn vµ ng¨n lò tõ s«ng vµo Cèng x©y dùng trªn ®êng giao th«ng cã lo¹i xe -10 tÊn ®i qua II C¸c mùc níc vµ Lu lỵng tiªu: Trêng hỵp ChØ tiªu §Ị sè 1-C Tiªu Qtiªumax (m3/s) Z®ångmin (m) Zs«ngTK (m) 80 5.10 4.95 Ng¨n lò Z®ångmax Zs«ngmin (m) (m) 6.50 3.00 Zs«ngmax (m) Z®ångmin (m) 6.00 2.00 III Tµi liƯu vỊ kªnh tiªu: Z®¸y kªnh = +1.00m §é dèc ®¸y i = 10-4 ÷ 10-5 §é dèc m¸i m = 1,5 §é nh¸m n = 0,025 IV Tµi liƯu vỊ giã vµ chiỊu dµi trun sãng: - Giã: TÇn st P% 20 30 50 V (m/s) 28 26 22 18 16 14 - Sãng: Trêng hỵp Zs«ng b×nh thêng Zs«ng max D (m) 200 300 V Tµi liƯu ®Þa chÊt: - §Êt thÞt tõ cao ®é: +2.50 ®Õn +1.00 - §Êt c¸t pha tõ : +1.00 ®Õn -15.00 - §Êt sÐt tõ : -15.00 ®Õn -35.00 ChØ tiªu c¬ lý xem b¶ng VI Thêi gian thi c«ng: n¨m B - Yªu cÇu ®å ¸n I Thut minh: 1/ X¸c ®Þnh cÊp c«ng tr×nh vµ c¸c chØ tiªu thiÕt kÕ 2/ TÝnh to¸n thđy lùc x¸c ®Þnh chiỊu réng cèng vµ gi¶i qut tiªu n¨ng 3/ Chän cÊu t¹o c¸c bé phËn cèng 4/ TÝnh to¸n thÊm vµ ỉn ®Þnh cèng 5/ Chuyªn ®Ị: tÝnh to¸n b¶n ®¸y cèng theo ph¬ng ph¸p dÇm trªn nỊn ®µn håi _ _ SV: – Lớp TH11 Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN II B¶n vÏ: Tõ ®Õn b¶n khỉ A1, thĨ hiƯn ®ỵc c¾t däc, mỈt b»ng, chÝnh diƯn thỵng, h¹ lu, mỈt c¾t ngang cèng vµ c¸c cÊu t¹o chi tiÕt ChØ tiªu c¬ lý cđa ®Êt nỊn cèng Lo¹i ®Êt (b¶ng 1) §Êt sÐt 1,41 §Êt thÞt 1,47 C¸t pha 1,52 1,70 0,40 19o 16o 1,50 1,00 1,75 0,38 23o 18o 0,50 0,30 1,69 0,45 12o 10o 3,50 2,50 Kt (m/s) 4.10-7 2.10-6 1.10-8 HƯ sè rçng e 0,67 0,61 0,82 Hª sè nÐn a (m2/N) 2,20 2,00 2,30 HƯ sè kh«ng ®Ịu η ChØ tiªu γk (T/m3) γtn (T/m3) §é rçng n ϕtn (®é) ϕ bh (®é) Ctn (T/m2) Cbh (T/m2) CH¦¥NG I : GiíI THIƯU CHUNG I VÞ TRÝ, NHIƯM VU C«NG TR×NH: Cèng C ®ỵc x©y dùng ven s«ng Z ®Ĩ lµm nhiƯm vơ d©ng níc tíi cho 35000ha rng, tiªu níc cho khu vùc trªn vµ ng¨n lò tõ s«ng vµo §ång thêi cèng ®ỵc x©y dùng trªn trơc ®êng giao th«ng cho lo¹i xe -10 tÊn ®i qua II CÊP C«NG TR×NH VΜ C¸C CHØ TIªU THIÕT KÕ: 1/ CÊp c«ng tr×nh: (x¸c ®Þnh theo TCXD VN 285:2002) CÊp c«ng tr×nh ®ỵc x¸c ®Þnh tõ ®iỊu kiƯn sau: a- Theo chiỊu cao c«ng tr×nh vµ lo¹i nỊn: c¨n cø vµo c¸c sè liƯu vỊ mùc níc, kªnh tiªu ®· cho tríc nhËn xÐt thÊy chiỊu cao c«ng tr×nh ë vµo kho¶ng tõ (5-10)m, _ _ SV: – Lớp TH11 Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN víi nỊn lµ ®Êt thÞt vµ ®Êt c¸t pha tra b¶ng 2.2 (TCXD VN 285:2002) → c«ng tr×nh thc cÊp IV b- Theo nhiƯm vơ c«ng tr×nh: Víi nhiƯm vơ tíi, tiªu cho 35000ha tra b¶ng 2.1 (TCXD VN 285:2002) → c«ng tr×nh thc cÊp II * KÕt ln: Tõ ®iỊu kiƯn trªn, chän cÊp cđa c«ng tr×nh lµ cÊp II C¸c chØ tiªu thiÕt kÕ: T¬ng øng víi c«ng tr×nh cÊp II ta x¸c ®Þnh ®ỵc c¸c chØ tiªu thiÕt kÕ nh sau: (theo TCXD VN 285:2002) - TÇn st lu lỵng, mùc níc lín nhÊt ®Ĩ tÝnh ỉn ®Þnh vµ kÕt cÊu (b¶ng 4.2) P = 0,5% - TÇn st giã lín nhÊt vµ giã b×nh qu©n lín nhÊt tÝnh to¸n dùa theo QPTL C1-78 TÇn st giã lín nhÊt P2% ⇒ V2% = 28 m/s TÇn st giã b×nh qu©n lín nhÊt P50% ⇒ V50% = 14 m/s - HƯ sè ®iỊu kiƯn lµm viƯc: m = (phơ lơc B) - HƯ sè tin cËy: Kn= 1,20 Ch¬ng II : TÝnh to¸n thđy lùc cèng Mơc ®Ých: X¸c ®Þnh khÈu diƯn vµ tÝnh to¸n tiªu n¨ng cèng I TÝNH TO¸N KªNH H¹ LU: + X¸c ®Þnh kÝch thíc mỈt c¾t kªnh: Chän h×nh thøc kªnh h×nh thang cã c¸c u tè thđy lùc nh sau: - HƯ sè m¸i kªnh m = 1,5 - §é dèc ®¸y kªnh i = 10-4 - §é nh¸m n = 0,025 - Lu lỵng tÝnh to¸n Q = Qtiªumax = 95 m3/s - Cao tr×nh ®¸y kªnh Z®¸ykªnh = +1.00 m - Cao tr×nh mùc níc s«ng thiÕt kÕ Zs«ngTK = 4.95 m ⇒ hh = Zs«ngTK - Z®¸ykªnh = 4.95-1 = 3.95 m Ta t×m ®ỵc chiỊu réng ®¸y kªnh b theo ph¬ng ph¸p mỈt c¾t cã lỵi nhÊt vỊ mỈt thủ lùc b»ng c¸ch thư dÇn ta cã kÕt qu¶ nh sau: Q (m3/s) m n i h (m) b (m) ω(m2) V(m/s) 80.00 1.5 0.025 0.0001 3.95 18.57 96.75 0,83 Tõ kÕt qu¶ b¶ng tÝnh trªn ®Ĩ thn tiƯn cho thi c«ng chän bk = 20 m + KiĨm tra ỉn ®Þnh kªnh theo ®iỊu kiƯn kh«ng xãi: Vmax < [Vkx] Víi kÕt qu¶ b¶ng tÝnh trªn ta cã Vmax = V = 0,83 m/s [Vkx ] : tèc ®é kh«ng xãi cho phÐp, phơ thc chÊt ®Êt n¬i tun kªnh ®i qua ® ỵc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc kinh nghiƯm [Vkx ] = k.Q0,1max _ _ SV: – Lớp TH11 Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN * Qmax = Q = 80 m3/s: lu lỵng lín nhÊt ch¶y kªnh * k: hƯ sè phơ thc chÊt ®Êt n¬i tun kªnh ®i qua, víi ®Êt thÞt tra ®ỵc k = 0,57 → [Vkx ] = 0,57*800,1 = 0,90 m/s VËy Vmax < Vkx → kªnh ®¶m b¶o ỉn ®Þnh II TÝnh to¸n khÈu diƯn CèNG 1/ Trêng hỵp tÝnh to¸n: Chän chªnh lƯch mùc níc thỵng h¹ lu nhá ∆Zmin, cÇn th¸o lu lỵng thiÕt kÕ Theo tµi liƯu cho tríc, chän trêng hỵp tÝnh to¸n lµ: + Lu lỵng thiÕt kÕ: QTK = Qtiªumax = 80 m3/s + Chªnh lƯch mùc níc: ∆Zmin = Z®ångmin - Zs«ngTK = 5.10-4.95 = 0,15 m 2/ Chän lo¹i vµ cao tr×nh ngìng cèng: + Cao tr×nh ngìng cèng: §Ĩ t¨ng kh¶ n¨ng th¸o cđa cèng, chªnh lƯch mùc níc khèng chÕ nhá → Chän ngìng thÊp cã cao tr×nh b»ng cao tr×nh ®¸y kªnh tiªu Z ngìng = Z®¸ykªnh = +1.00 m + H×nh thøc ngìng: ®Ëp trµn ®Ønh réng 3/ X¸c ®Þnh bỊ réng cèng: a- §Þnh tr¹ng th¸i ch¶y: Theo QPTL C8-76, ®Ëp trµn ®Ønh réng ch¶y ngËp hn > nHo ®ã: + hn = hh - P1 ; (P1= ) ⇒ hn = hh = 3.95 m + Ho = H + αVo2/2g: cét níc trµn toµn phÇn * H: cét níc trµn: H = 5.1-1 = 4,1 m * V0: lu tèc tíi gÇn: V0 = Q/ω0 ω0 = (20+1.5*4.1)*4.1 = 107.21 m2 ⇒ V0 = 80/107.21 = 0.746 m/s ⇒ αVo2/2g = 1*0.832/2*9.81 = 0.035 m ⇒ H0 = 4.1+0.035 = 4.135 m + n: hƯ sè, s¬ bé lÊy 0.75 ≤ n ≤ 0.83÷0.87; lÊy n = 0.8 ⇒ n.Ho = 0.8*4.135 = 3.30 m So s¸nh hn = 3.95 m > n.Ho = 3.30 m ⇒ tr¹ng th¸i ch¶y ngËp b- TÝnh bỊ réng cèng: tõ c«ng thøc tÝnh lu lỵng qua ®Ëp trµn ®Ønh réng ch¶y ngËp Q = ϕ n ϕ g ∑ b.h 2g( H o − h ) ⇒ ∑b= Q ϕ n ϕ g h 2g ( H o − h ) (1) Trong ®ã: + ϕn: hƯ sè lu tèc, ®ỵc lÊy theo trÞ sè cđa hƯ sè lu lỵng m Víi cưa vµo t¬ng ®èi thn, theo Cumin lÊy m = 0,35 ⇒ ϕn = 0,93 + ϕg: hƯ sè co hĐp bªn; ϕg = 0,5εo + 0,5 S¬ bé chän εo = 0,97 → ϕg = 0,5*0,97 + 0,5 = 0,985 + h = hn-Zhp Zhp: ®é cao håi phơc, víi ®Ëp ch¶y ngËp Zhp rÊt nhá nªn cã thĨ bá qua ⇒ h = hn = 3.95 m Thay c¸c gi¸ trÞ trªn vµo ph¬ng tr×nh (1), ta ®ỵc: 80 ∑b = = 11,45 m ; chän Σb = 12.0 m 0,93 * 0,985 * 3,95 * * 9,81 * ( 4,135 − 3,95) - Víi Σb = 12.0 m, ph©n cèng thµnh khoang _ _ SV: – Lớp TH11 Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN → bỊ réng mçi khoang bc = m, chän h×nh thøc mè bªn vu«ng gãc, mè trơ lỵn trßn, chiỊu dµy mè d = 1,2 m Ta cã B = Σb+Σd = 12+2,4 = 14,4 m - TÝnh l¹i Σb: + TÝnh lÇn thø nhÊt: * ϕn: víi sè khoang cèng vµ h×nh thøc mè ®· chän nh trªn, tra theo b¶ng cđa Cumin nhËn thÊy hƯ sè lu lỵng m kh«ng thay ®ỉi lín, v× vËy cã thĨ gi÷ nguyªn ϕn = 0,93 ®Ĩ tÝnh to¸n Σb 12 = = 0,833 * ϕg: ®ỵc tÝnh to¸n l¹i víi ε = Σb + Σd 14,4 ⇒ ϕg = 0,5*0,833 + 0,5 = 0,917 80 = 12,88 m ⇒ ∑b = 0,93 * 0,917 * 3,95 * * 9,81 * ( 4,135 − 3.95) + TÝnh lÇn thø hai: * ϕg: ®ỵc tÝnh to¸n l¹i víi ε = Σb 12,88 = = 0,843 Σb + Σd 12,88 + 2,4 ⇒ ϕg = 0,5*0,843 + 0,5 = 0,921 80 = 12,83 m ⇒ ∑b = 0,93 * 0,921 * 3,95 * * 9,81 * ( 4,135 − 3,95) So s¸nh thÊy kÕt qu¶ tÝnh lÇn thø nhÊt vµ lÇn thø hai xÊp xØ VËy víi viƯc ph©n cèng thµnh khoang nh trªn, ®Ĩ thn tiƯn cho thi c«ng chän Σb = 12,90 m → bỊ réng mçi khoang bc = 4,3 m H×nh thøc mè trơ vµ mè bªn nh ®· chän ë trªn III - TÝnh tiªu n¨ng phßng xãi 1/ Trêng hỵp tÝnh to¸n: Chän th¸o lu lỵng qua cèng víi chªnh lƯch mùc níc thỵng h¹ lu lín nhÊt lµ ∆Zmax Víi cèng tiªu kÕt hỵp d©ng tíi nh tµi liƯu cho tríc, chän trêng hỵp tÝnh to¸n thĨ lµ: mùc níc s«ng nhá nhÊt (Zs«ngmin) vµ mùc níc ®ång lín nhÊt (Z®ångmax) Trêng hỵp nµy yªu cÇu d©ng níc tíi mµ kh«ng më hÕt van, chØ më ®đ ®Ĩ th¸o lu lỵng tiªu thiÕt kÕ §Ĩ ®¬n gi¶n tÝnh to¸n chän trêng hỵp më ®Ịu c¸c cưa van T¬ng øng trêng hỵp tÝnh to¸n ®· chän ta cã: + Chªnh lƯch mùc níc: ∆Zmax = Z®ångmax - Zs«ngmin = 6.50-3.00 = 3.5 m + Lu l¬ng tiªu thiÕt kÕ: QTK = Qtiªumax = 80 m3/s 2/ Lu lỵng tÝnh to¸n tiªu n¨ng: Trong trêng hỵp nµy v× cèng ®Ỉt gÇn s«ng nªn mùc níc h¹ lu cèng kh«ng phơ thc lu lỵng th¸o qua cèng Do ®ã lu lỵng tiªu n¨ng ë ®©y chÝnh lµ kh¶ n¨ng th¸o lu lỵng tiªu thiÕt kÕ cđa cèng QTK = 80 m3/s, øng víi cao tr×nh mùc níc thỵng lu lµ Z®ångmax = 6.50 m VËy lóc nµy cÇn x¸c ®Þnh ®é më a cđa cèng + TÝnh ®é cao më cèng a theo c¸c bíc sau: - X¸c ®Þnh chÕ ®é ch¶y vµ ®é më cèng: Q * TÝnh F(τ c ) = ; ϕ: hƯ sè lu tèc; chän ϕ = 0,95 ϕ.Σ b.H 30 / Q = 80 m3/s; Σb = 12,90 m; H0 ≈ H = 6.50-1 = 5.50 m 80 = 0,514 , tra phơ lơc 16-1 (c¸c b¶ng tÝnh Thđy ⇒ F(τ c ) = 0,95 * 12,9 * 5,5 / lùc) ®ỵc τ"c = 0,567 ⇒ h"c = τ"c*H = 0,567*5,50 = 3,46 m * Víi trêng hỵp tÝnh to¸n Zs«ngmin = 3.00 m ⇒ hh = 3.00-1 = 2.00m _ _ SV: – Lớp TH11 Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN So s¸nh ta thÊy h"c = 3,46 m > hh = 2,00 m → cèng ch¶y tù * Víi chÕ ®é ch¶y tù do, tra phơ lơc 16-1 (c¸c b¶ng tÝnh Thđy lùc) ®ỵc: τc = 0,124 ⇒ hc = τc*H = 0,124*5,5 = 0,76 m a/H = 0,2 ⇒ a = 0,2*H = 0,2*5,5 = 1,10 m - X¸c ®Þnh h×nh thøc nèi tiÕp: * TÝnh ®é s©u ph©n giíi: h k = αQ * 80 = = 0,05 m ; g.Σ b 9,81 * 12,9 So s¸nh c¸c ®é s©u ta thÊy h" c > hh > hk > hc ⇒ h×nh thøc nèi tiÕp lµ níc nh¶y phãng xa, cÇn ph¶i tÝnh to¸n tiªu n¨ng 3/ TÝnh to¸n kÝch thíc thiÕt bÞ tiªu n¨ng: a- Chän biƯn ph¸p tiªu n¨ng: §Ĩ ®¶m b¶o ®iỊu kiƯn lµm viƯc ỉn ®Þnh, c¨n cø vµo tµi liƯu ®Þa chÊt nỊn cèng lµ ®Êt thÞt pha c¸t, chän biƯn ph¸p tiªu n¨ng b»ng c¸ch ®µo bĨ b- TÝnh to¸n kÝch thíc bĨ: + Sè liƯu tÝnh to¸n: Qtn = 80 m3/s ⇒ qtn = 80/12,9 = 6.20 m3/s-m; hh = 2.0 m Bá qua lu tèc tíi gÇn, cha ®µo bĨ ta cã E0 = H = 5.50 m + TÝnh ®é s©u bĨ: theo c«ng thøc d = σh''c - (hh+ Z2) Trong ®ã: - σ: hƯ sè ngËp, chän σ = 1,05 hh = 2.0 m - h''c: ®é s©u liªn hiƯp sau níc nh¶y - Z2: chªnh lƯch ®Çu níc ë ci bĨ vµo kªnh, ®ỵc tÝnh nh ®Ëp trµn ®Ønh réng ch¶y ngËp q2 q2 Z2 = − 2g.ϕ2n h 2h 2g σ.h 'c' ( ) * Tr×nh tù tÝnh to¸n: b»ng c¸ch tÝnh ®óng dÇn, gi¶ thiÕt chiỊu s©u bĨ d gt1 → q E01' = E0 + dgt1 → F( τc ) = , cã F(τc ), tra phơ lơc (15-1) b¶ng tra thủ lùc ϕ.E'3o / ®ỵc τc'' → hc'' = τc ''.E0 → Z2 → dtt1: nÕu dtt1 ≈ dgt1 th× ®ã lµ ®é s©u bĨ cÇn t×m, nÕu kh«ng gi¶ thiÕt l¹i vµ thùc hiƯn theo tr×nh tù nh trªn cho ®Õn nµo dtt ≈ dgt lµ ®ỵc KÕt qu¶ nh b¶ng tÝnh sau: dgti (m) E0' (m) F(τc) h"c (m) Z2 (m) dtti (m) τ"c 1,00 7,10 0,4098 0,5169 3,67 0,393 1,16 1,20 7,30 0,3930 0,5091 3,72 0,397 1,20 Tõ kÕt qu¶ tÝnh to¸n ë b¶ng trªn ta cã ®é s©u bĨ tiªu n¨ng d = 1,20 m + TÝnh chiỊu dµi bĨ: theo c«ng thøc Lb = L1 + βLn - L1: ChiỊu dµi níc r¬i tõ ngìng xng s©n tiªu n¨ng, tÝnh theo Trect«uxèp L = h k ( P + 0,35h k ) * P = 1,20 m: chiỊu cao ngìng cèng so víi bĨ * hk ≈ 2/3.Ho = 2/3*-5.5 = 3.66 m ⇒ L = 3.66 * (1,2 + 0,35 * 3,66 ) = 6,02 m - Ln: chiỊu dµi níc nh¶y, tÝnh theo c«ng thøc kinh nghiƯm Ln = (4,5÷5)(hc''- hc) Víi F(τc ) = 0,393, tra phơ lơc (15-1) b¶ng tra thủ lùc ®ỵc τc = 0,093 → hc = τc E0 = 0,093*7.3 = 0,68 m _ _ SV: – Lớp TH11 Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN ⇒ Ln = (4,5÷5)*(3,72- 0,68) = (13,68÷15,20) m; chän Ln = 14 m - β: hƯ sè; lÊy β = 0,8 ⇒ Lb = 6,02+0,8*14 = 17,22 m VËy ®Ĩ thn tiƯn cho thi c«ng chän Lb = 18 m Ch¬ng III : Bè trÝ c¸c bé phËn cèng I -Th©n cèng: Bao gåm b¶n ®¸y, trơ vµ c¸c bé phËn bè trÝ trªn ®ã Cưa van: Víi bỊ réng khoang cèng bc = 4,3 m (bỊ réng kh«ng lín l¾m) → chän h×nh thøc bè trÝ cưa van ph¼ng b»ng thÐp Lo¹i nµy ®ỵc sư dơng phỉ biÕn v× cÊu t¹o ®¬n gi¶n, l¾p r¸p dƠ, ®iỊu tiÕt lu lỵng kh¸ tèt Chän chiỊu réng c¸nh cèng b = 4,80 m ( b = 4,3+2*0,25 = 4,8m), chiỊu cao h v = 6-1+0.4 = 5,4m Têng ngùc: bè trÝ ®Ĩ gi¶m chiỊu cao van ®ã gi¶m ®ỵc cao tr×nh cÇu c«ng t¸c vµ lùc ®ãng më a- C¸c giíi h¹n cđa têng ngùc: + Cao tr×nh ®¸y têng ngùc: Z®t = Ztt + δ Trong ®ã: - Ztt: lµ cao tr×nh mùc níc tÝnh to¸n khÈu diƯn cèng, tøc lµ cÇn ®¶m b¶o øng víi trêng hỵp nµy, më hÕt cưa van chÕ ®é ch¶y cèng ph¶i lµ kh«ng ¸p, øng víi trêng hỵp tÝnh to¸n ë trªn ta cã: H0 = 4.13m ⇒ Ztt = 4.13+1 = 3.13 (m) - δ: ®é lu kh«ng, thêng lÊy δ = (0,5-0,7) m; Chän δ = 0,57 m VËy Z®t = 3.13 + 0.57 = 3.7 m + Cao tr×nh ®Ønh têng ngùc ®ỵc lÊy b»ng cao tr×nh ®Ønh cèng, ®ỵc x¸c ®Þnh th«ng qua tÝnh to¸n cao tr×nh ®Ønh cèng øng víi trêng hỵp sau: Z®c1 = MNDBT + d Z®c2 = MNDGC + d' Trong ®ã: - MNDBT:cao tr×nh mùc níc s«ng thiÕt kÕ: MNDBT = Zs«ngTK = 4.95m - MNDGC: cao tr×nh mùc níc s«ng lín nhÊt øng víi trêng hỵp ng¨n lò (theo nhiƯm vơ c«ng tr×nh) MNDGC = Zs«ngmax = 6.00 m - d,d': ®é vỵt cao cđa ®Ønh ®Ëp so víi MNDBT vµ MNDGC ®ỵc x¸c ®Þnh nh sau: d = ∆h + ηs + a d' = ∆h' + η's + a' *∆h , ∆h': ®é dỊnh cđa sãng giã * ηs, η's: ®é dỊnh cao nhÊt cđa sãng * a, a': ®é cao an toµn øng víi cÊp c«ng tr×nh Trong ph¹m vi ®å ¸n nµy viƯc tÝnh to¸n cao tr×nh ®Ønh têng ngùc kh«ng ph¶i yªu cÇu chÝnh, v× thÕ s¬ bé chän d, d' theo b¶ng (5-1) trang 93 Gi¸o tr×nh Thđy C«ng tËp1, t¬ng øng víi c«ng tr×nh cÊp II ta cã: d = 1,5 m; d' = 1,0 m ⇒ Z®c1 = 4.95 + 1.5 = 6.45 m Z®c2 = 6.00 + 1.0 = 7.00 m VËy chän Z®c = 7.00 m b- KÕt cÊu têng: Chän h×nh thøc kÕt cÊu têng b»ng bª t«ng cèt thÐp M200, gåm b¶n mỈt vµ dÇm ®ì (ë ®Ønh vµ ®¸y têng) ®ỉ liỊn khèi víi mè trơ Víi chiỊu réng khoang cèng bc = 3,5m, chiỊu cao têng l = 7.0 - 6.0 = 1.0 m, ta cã: b/l > ⇒ tÝnh to¸n theo s¬ ®å dÇm ®Çu ngµm KÝch thíc têng s¬ bé x¸c ®Þnh nh sau: + ChiỊu dµy b¶n mỈt: δ = 0,20 m + DÇm trªn: (bxh) = (0,2×0,5) m + DÇm díi: (bxh) = (0,3×0,5) m _ _ SV: – Lớp TH11 Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN CÇu c«ng t¸c: CÇu c«ng t¸c lµ n¬i ®Ỉt m¸y ®ãng më vµ thao t¸c van Chän h×nh thøc kÕt cÊu gåm c¸c trơ cÇu, dÇm däc vµ b¶n mỈt b»ng bª t«ng cèt thÐp M200 ChiỊu cao cÇu c«ng t¸c ph¶i ®¶m b¶o kÐo hÕt cưa van lªn vÉn cßn kho¶ng kh«ng cÇn thiÕt ®Ĩ ® a van khái vÞ trÝ cèng cÇn KÝch thíc c¸c bé phËn c¬ b¶n s¬ bé chän nh sau: + Cao tr×nh ®¸y dÇm däc: Z®d = Z®c+hv+e+δ * e: kÝch thíc cđa hƯ thèng ®Ỉt rßng räc kÐo van; chän e = 0,8m * δ: kÝch thíc an toµn; chän δ = 0,7m ⇒ Z®d = 7.0+5.4+0.8+0.7 = 13.90 m + Cao tr×nh mỈt cÇu: Zmc = 13.90+0.5 = 14.40 m + BỊ réng mỈt cÇu: Bcct = m + ChiỊu cao lan can: hlc = 0,8 m Khe phai vµ cÇu th¶ phai: §ỵc bè trÝ ë ®Çu vµ ci cèng ®Ĩ ng¨n níc vµ gi÷ cho kho¶ng kh«ng kh« r¸o sưa ch÷a cèng Víi bỊ réng khoang cèng kh¸ lín nªn trªn cÇu th¶ phai bè trÝ ®êng ray cho cÇn cÈu th¶ phai CÇu giao th«ng: Cao tr×nh mỈt cÇu bè trÝ b»ng ®Ønh cèng, yªu cÇu giao th«ng cã xe qua l¹i tõ ÷10 tÊn, chän bỊ réng mỈt cÇu Bcgt = m VÞ trÝ cÇu ®ỵc ®Ỉt sau cưa van Mè cèng: Bao gåm mè gi÷a vµ mè bªn Nh ®· chän s¬ bé ë trªn, ta cã h×nh thøc vµ kÝch thíc c¬ b¶n cđa mè nh sau: + Mè gi÷a: ®Çu mè lỵn trßn, chiỊu dµy mè dgi = 1,20m Cao tr×nh ®Ønh mè: Z®m = Z®c = 7.00 m + Mè bªn: ®Çu mè vu«ng gãc, chiỊu dµy mè bªn cÇn ®đ ®Ĩ chÞu ¸p lùc ®Êt n»m ngang, s¬ bé chän db= 1,0 m Khe lón: BỊ réng cèng kh«ng lín l¾m nªn kh«ng cÇn bè trÝ khe lón B¶n ®¸y: + ChiỊu dµi b¶n ®¸y: tõ ®iỊu kiƯn bè trÝ c¸c kÕt cÊu bªn trªn, s¬ bé chän chiỊu dµi b¶n ®¸y Lb® = 15 m + BỊ dµy b¶n ®¸y: thêng chän theo ®iỊu kiƯn chÞu lùc, víi bỊ réng khoang cèng, c¸c t¶i träng bªn trªn vµ tÝnh chÊt ®Êt nỊn Theo kinh nghiƯm s¬ bé chän bỊ dµy b¶n ®¸y δb® = 1m II §êng viỊn thÊm: Bao gåm b¶n ®¸y cèng, s©n tríc, c¸c b¶n cõ, ch©n khay, kÝch thíc b¶n ®¸y cèng nh ®· chän ë trªn Lb® = 15 m KÝch thíc c¸c bé phËn kh¸c s¬ bé chän nh sau: S©n tríc: Chän h×nh thøc s©n tríc b»ng ®Êt sÐt, bªn trªn phđ líp bª t«ng M200 dµy 0,15 m KÝch thíc s©n ®ỵc chän nh sau: + ChiỊu dµi s©n: theo kinh nghiƯm Ls ≤ (3÷4)H * H: cét níc tríc cèng H = 7.0-1 = 6.0 m ⇒ Ls ≤ (18,3÷24,4) m Chän Ls= 20 m + ChiỊu dµy s©n: thay ®ỉi tõ ®Çu ®Õn ci s©n * §Çu s©n: theo ®iỊu kiƯn cÊu t¹o chän t1 = 0,8 m * Ci s©n: theo yªu cÇu chèng thÊm t2 ≥ ∆H/[J] [J]: gradien thÊm cho phÐp, víi s©n b»ng ®Êt sÐt chän [J] = ∆H: ®é chªnh mùc níc ë phÝa trªn vµ phÝa díi s©n tríc lÊy b»ng chªnh lƯch mùc níc tríc vµ sau cèng, øng víi trêng hỵp tÝnh to¸n ë ®©y ∆H = 7.0-3.3 = 3.2 m ⇒ t2 ≥ 3.2/4 = 0.8m; chän t2 = 1.0 m Ch©n khay: ®Ĩ t¨ng ỉn ®Þnhvµ gãp phÇn kÐo dµi ®êng viỊn thÊm, bè trÝ ch©n khay ë ®Çu b¶n ®¸y Tho¸t níc thÊm: bè trÝ lç tho¸t níc thÊm ë s©n tiªu n¨ng theo h×nh thøc so le nhau, c¸c lç c¸ch 2,0m Díi s©n tiªu n¨ng bè trÝ tÇng läc ngỵc bao gåm líp c¸t _ _ SV: – Lớp TH11 Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN läc dµy 20cm, líp d¨m (sái) läc dµy 20cm, s©n tiªu n¨ng ®ỵc lµm b»ng bª t«ng cèt thÐp M200 dµy 1m ®ỉ t¹i chç S¬ ®å ®êng viỊn thÊm xem b¶ng vÏ trang sau: S¬ bé kiĨm tra chiỊu dµi ®êng viỊn thÊm: C«ng thøc kiĨm tra: Ltt ≥ C.H Trong ®ã: - H: cét níc lín nhÊt cđa cèng; H = 6.0 m - C: hƯ sè phơ thc vµo lo¹i ®Êt nỊn Tra phơ lơc P3-1 → C = - Ltt: chiỊu dµi tÝnh to¸n cđa ®êng viỊn thÊm tÝnh theo ph¬ng ph¸p cđa Len Ltt = L® + Ln/m * L®: ChiỊu dµi tỉng céng cđa c¸c ®o¹n th¼ng ®øng vµ c¸c ®o¹n xiªn gãc cã gãc nghiªng so víi ph¬ng ngang ≥ 45o L® = 0,8 + 1,41 + 2,24 = 4,45 m * Ln: ChiỊu dµi tỉng céng cđa c¸c ®o¹n n»m ngang vµ c¸c ®o¹n xiªn gãc cã gãc nghiªng so víi ph¬ng ngang < 45o Ln= 18+1,44+2+11+2 = 34,44 m * m = (1÷1,5): hƯ sè phơ thc sè hµng cõ Chän m = 1,0 ⇒ Ltt= 4,45 + 34,44/1,0 = 38,89 m; C.H = 5*6.0 = 30,5 m VËy Ltt > C.H tho¶ m·n ®iỊu kiƯn chiỊu dµi ®êng viỊn thÊm III Nèi tiÕp thỵng lu vµ h¹ lu: Nèi tiÕp thỵng lu: Chän h×nh thøc têng c¸nh nèi tiÕp lµ têng th¼ng, têng c¸nh më réng dÇn tõ mÐp mè bªn cèng ®Õn ®¸y kªnh thỵng lu KÕt cÊu têng b»ng bª t«ng cèt thÐp M200 ChiỊu dµi ®o¹n nèi tiÕp b»ng chiỊu dµi s©n tríc L = 20 m ⇒ gãc më θ = 10o03' Nèi tiÕp kªnh h¹ lu: Chän h×nh thøc nèi tiÕp nh thỵng lu + S©n tiªu n¨ng: b»ng bª t«ng cèt thÐp M200, cã bè trÝ lç tho¸t níc ChiỊu dµy s©n cã thĨ x¸c ®Þnh nh sau: t = 0,15V1 h1 - V1,h1: lu tèc vµ chiỊu s©u chç ®Çu ®o¹n níc nh¶y * h1= δ.hc = 1,05*0,68 = 0,714 m * V1= Q/ω1 = Q/(b.h1) = 80/(20*0,714) = 5,60 m/s ⇒ t = 0,15 * 5,6 * 0,714 = 0,84 m ; Chän t = 1,0 m + S©n sau: Lµm b»ng tÊm bª t«ng M200 cã ®ơc lç tho¸t níc, phÝa díi cã tÇng ®Ưm (c¸t, d¨m) theo h×nh thøc läc ngỵc ChiỊu dµi s©n x¸c ®Þnh theo c«ng thøc kinh nghiƯm: Lss = k q ∆H - ∆H: chªnh lƯch cét níc thỵng h¹ lu, ∆H = 7.0-3.3 = 3.7 m - k: hƯ sè phơ thc tÝnh chÊt ®Êt lßng kªnh Do ®Êt lßng kªnh lµ lo¹i ®Êt c¸t pha nªn k = 10÷ 20, lÊy k = 10 - q: lu lỵng ®¬n vÞ ci s©n tiªu n¨ng, q = 80/15,3 = 5,22 (m3/s-m) ⇒ L ss = 10 5,22 3,8 = 34,79 m; Chän Lss = 35 m Ch¬ng IV: TÝnh to¸n thÊm díi ®¸y c«ng tr×nh I Nh÷ng vÊn ®Ị chung: Mơc ®Ých: X¸c ®Þnh lu lỵng thÊm q, lùc thÊm ®Èy ngỵc lªn b¶n ®¸y cèng W t vµ Gradien thÊm J Trong ph¹m vi ®å ¸n ®Ỉc tÝnh cđa cèng chØ yªu cÇu x¸c ®Þnh Wt vµ J Trêng hỵp tÝnh to¸n: Khi chªnh lƯch mùc níc thỵng - h¹ lu lín nhÊt Trong ®å ¸n nµy chän trêng hỵp ng¨n lò cã Zs«ngmax = 6.40 m; Z®ångmin = 2.10 m _ _ SV: – Lớp TH11 Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN Ph¬ng ph¸p tÝnh: VÏ líi thÊm b»ng tay II TÝnh thÊm cho trêng hỵp ®Μ chän: VÏ líi thÊm: - TÊt c¶ c¸c ®êng dßng vµ ®êng ®¼ng thÕ ph¶i trùc giao - C¸c « líi lµ h×nh vu«ng cong - §êng thÕ ®Çu tiªn lµ mỈt nỊn thÊm phÝa thỵng lu - §êng thÕ ci cïng lµ mỈt nỊn thÊm phÝa h¹ lu - §êng dßng ci cïng lµ tÇng kh«ng thÊm níc ë ∇-35 S¬ ®å líi thÊm díi c«ng tr×nh xem h×nh vÏ trang sau X¸c ®Þnh c¸c ®Ỉc trng cđa dßng thÊm: a - Tỉng ¸p lùc thÊm ®Èy ng ỵc lªn b¶n ®¸y: Tõ h×nh vÏ líi thÊm ta thÊy líi thÊm cã: èng dßng vµ 10 d¶i ta cã: + Cét níc tỉn thÊt qua mçi d¶i: ∆H = H/n Víi H = ZS«ngmax - Z®ångmin = 6.0 - 2.0 = 4.0 m ⇒ ∆H = 4.0/10 = 0.4 m + Cét níc thÊm t¹i mét ®iĨm x bÊt kú c¸ch ®êng thÕ ci cïng i d¶i, cã cét níc thÊm sÏ lµ hx = i ∆H Tõ ®ã x¸c ®Þnh ®ỵc hA = 9*0.4 = 3.6 m; hB = 5*0.4 = 2.0 m Dùa vµo hA vµ hB ta vÏ ®ỵc biĨu ®å ¸p lùc thÊm díi ®¸y c«ng tr×nh BiĨu ®å ¸p lùc thÊm díi ®¸y c«ng tr×nh xem h×nh vÏ trang sau + Tỉng ¸p lùc thÊm ®Èy ngỵc lªn b¶n ®¸y: ®ỵc x¸c ®Þnh nh sau Wt = W®n+ Wtt; ®ã: Wtt = γ n ( h A + h B ) L bd * ( 3.6 + 2.0 ) * 15 = = 42 (T/m) 2 W®n = γn (H2+t)Lb® = 1*(1.1 + 1)*15 = 31.5 (T/m) ⇒ Wt = W®n+ Wtt = 31.5+ 42.0 = 73.2 (T/m) b - X¸c ®Þnh Gradien thÊm ë cưa ra: H n.∆S Dùa vµo líi thÊm ®· vÏ ta cã trung ®o¹n ∆S t¹i « líi 10 (« líi cưa ra) lµ ∆S = 2,30 Gradien thÊm t¹i mét « líi bÊt kú cã trung ®o¹n ∆S sÏ lµ: J tb = m = 0,187 10 * 2.3 III KiĨm tra ®é bỊn thÊm cđa nỊn: KiĨm tra ®é bỊn thÊm chung: J Ktb §iỊu kiƯn: J tb ≤ Kn Trong ®ã: - Kn: HƯ sè tin cËy, Kn = 1,2 - JKtb: Gradien cét níc tíi h¹n trung b×nh tÝnh to¸n lÊy theo b¶ng TCVN 425386, JKtb= 0,22 - Jtb: Gradien cét níc trung b×nh vïng thÊm tÝnh to¸n + TrÞ sè Jtb ®ỵc x¸c ®Þnh theo ph¬ng ph¸p cđa ViƯn VNIIG nh c«ng thøc sau: ⇒ J = J tb = H Ttt ∑ ξ Trong ®ã: * H: Cét níc t¸c dơng; H = 4.0m * Ttt: ChiỊu s©u tÝnh to¸n cđa nỊn Do tÇng kh«ng thÊm n»m rÊt s©u, víi chiỊu dµy tÇng thÊm thùc T = 36m nªn chiỊu s©u tÝnh to¸n cđa nỊn ®ỵc x¸c ®Þnh theo tû sè: _ _ SV: – Lớp TH11 Trang 10 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN hinh chieu chieu dai nam ngang 35 = = 17,5 > hinh chieu chieu dai thang dung (theo b¶ng 4-2 thiÕt kÕ cèng) ta cã Ttt = 0,5l0 = 0,5*35 = 17,5 m * Σξ: Tỉng hƯ sè c¶n cđa ®êng viỊn thÊm tÝnh theo ph¬ng ph¸p cđa Trugaev: Σξ = ξv + ξr + ξd + ξn + ξv, ξr: HƯ sè søc kh¸ng ë bé phËn vµo vµ ra, ta coi bé phËn vµo vµ nh vµ kh«ng cã cõ ⇒ ξv = ξr = 0,44+ξb = 0,44 + a/Ttt = 0,44+1,0/17,5 = 0,497 + ξd = ξb + ξc, v× kh«ng cã cõ nªn: ξd = ξb= a1/T1 = 2/17,5 = 0,114 + ξn: HƯ sè søc kh¸ng cđa bé phËn n»m ngang, v× kh«ng cã cõ nªn: ξn = l0/Ttt = 35/17,5 = ⇒ Σξ = 0,497+0,497+0,114+2 = 3,108 4.0 = 0,08 ⇒ J tb = 17,5 * 3,108 ⇒ Jtb = 0,08 < JKtb/Kn = 0,22/1,2 = 0,183 VËy c«ng tr×nh tho¶ m·n ®iỊu kiƯn ®é bỊn thÊm chung KiĨm tra thÊm cơc bé: §iỊu kiƯn: Jra ≤ [J] Trong ®ã: Jra: tri sè gradien cơc bé ë cưa ra, x¸c ®Þnh theo kÕt qu¶ trªn Jra = 0,187 [J]: gradien thÊm cho phÐp: [J]: = Jgh/m Jgh: gradien thÊm cơc bé tíi h¹n Theo tiªu chn ®· nªu J gh cÇn x¸c ®Þnh theo thÝ nghiƯm m« h×nh hc ë hiƯn trêng Trong ph¹m vi ®å ¸n v× cha cã tµi liƯu nh vËy nªn tham kh¶o c¸c trÞ sè cđa Ixtomina, víi Jgh phơ thc hƯ sè kh«ng ®Ịu h¹t η = d60/d10; theo tµi liƯu cho tríc η = Tra phơ lơc P3-1 ®ỵc Jgh = 0,51 m: hƯ sè an toµn; m = 1,2 ⇒ [J] = 0,51/1,2 = 0,425 VËy Jra = 0,187 < [J] = 0,425 ⇒ tho¶ m·n ®iỊu kiƯn ®é bỊn thÊm cơc bé Ch¬ng V TÝnh to¸n ỉn ®Þnh cèng I Mơc ®Ých vµ trêng hỵp tÝnh to¸n: Mơc ®Ých: KiĨm tra ỉn ®Þnh cđa cèng vỊ trỵt, lËt, ®Èy nỉi Trong ph¹m vi ®å ¸n nµy chØ giíi h¹n phÇn tÝnh to¸n ỉn ®Þnh trỵt Trêng hỵp tÝnh to¸n: Chän trêng hỵp tÝnh to¸n ng¨n lò, lóc nµy chªnh lƯch mùc níc thỵng h¹ lu lµ lín nhÊt ∆Z = 4,3m (t¬ng øng víi trêng hỵp ®· tÝnh thÊm) Cèng kh«ng ph©n khe lón, v× vËy s¬ ®å tÝnh to¸n lµ toµn bé b¶n ®¸y víi tÊt c¶ c¸c bé phËn trªn nã II TÝnh to¸n ỉn ®Þnh trỵt: Sè liƯu tÝnh to¸n: - B¶n ®¸y b»ng BTCT M200 dµy 1,0m + ChiỊu dµi (theo ph¬ng dßng ch¶y): L = 15,0 m + ChiỊu réng: B = 4,0*3+1,2*2+1*2 = 17,3 m - NỊn lµ ®Êt c¸t pha (c¸c chØ tiªu nh b¶ng 1) - S©n phđ thỵng lu lµ ®Êt sÐt (c¸c chØ tiªu nh b¶ng 1) X¸c ®Þnh c¸c lùc t¸c dơng lªn b¶n ®¸y: a - C¸c lùc ®øng bao gåm: träng lỵng cÇu giao th«ng, cÇu c«ng t¸c, cưa van, têng ngùc, mè cèng, b¶n ®¸y, níc tríc cèng, phÇn ®Êt gi÷a hai ch©n khay (trong ph¹m vi khèi trỵt) vµ c¸c lùc ®Èy ngỵc (thÊm, thđy tÜnh) + Träng lỵng mè cèng G1: _ _ SV: – Lớp TH11 Trang 11 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN G1 = V1.γb (γb= 2,5 T/m3) G1 = [2*6,0*15+2,4*6,0*15]*2,5 = 1056 (T); a1 = + Träng lỵng têng ngùc G2: G2= (0,2*0,5+0,3*0,5+0,2*0,9)*12,9*2,5 = 13,87 (T) Ta cã: Yc = (F1Y1+F2Y2+F3Y3)/(F1+F2+F3) = (0,2*0.5*0.25+0,3*0,5*0,25 + 0,2*0,9*0,1)/(0,2*0,5+0,3*0,5+0,2*0,9) = 0,19 ⇒ a2 = 7,5-(4,2+0,19) = 3,11 m + Träng lỵng cÇu c«ng t¸c G3: s¬ bé chän G3 = 40 (T); a3 = 2,8m + Träng lỵng cÇu giao th«ng G4: s¬ bé chän G4 = 100 T; a4 = 1,1m + Träng lỵng cưa van G5: s¬ bé chän G5 = 50T; a5 = 2,65m + Träng lỵng b¶n ®¸y: G6 = 1*15*17,3*2.5 = 648,75 (T); a6 = G6' = 1,5*2*17,3*2.5*2 = 259,5 (T); a6' = ± 6,75 m + Träng lỵng níc phÝa s«ng G7 G7 = 10*5,4*12,9*1 = 696,6 (T); a7 = 2,5m + Träng lỵng níc phÝa ®ång G8: G8= 5*1,1*12,9*1 = 70,95 (T); a8 = 5m + Träng lỵng ®Êt gi÷a ch©n khay G9: G9 = 2*12*17,3*1,75 = 726,6 (T); a9 = 0m + ¸p lùc thđy tÜnh ®Èy ngỵc G10: G10 = Wtt B = 31,5*17,3 = 544,95(T), a10 = + ¸p lùc thÊm G11: G11 = γn hB B.L= 1*2,15*17,3*15 = 557,93 (T); a11 = G11' = γn (hA - hB).B.L= 1*(3,87-2,15)/2*17,3*15 = 223,17 (T); a11' = 2,5 m b - C¸c lùc ngang bao gåm: ¸p lùc níc thỵng, h¹ lu, ¸p lùc ®Êt chđ ®éng ë ch©n khay thỵng lu (Ectl), ¸p lùc ®Êt bÞ ®éng ë ch©n khay h¹ lu (Ebhl) + ¸p lùc níc thỵng lu: T1= γn.H12/2.Bc = 1*5,42/2*12,9 = 188,09 (T) y1 = H1/3 +0,5 = 5,4/3 +0,5 = 2,5 m + ¸p lùc níc h¹ lu: T2 = γn.H22/2.Bc = 1*1,12/2*12,9 = 7,8 (T) y2 = 1,1/3 + 0,5 = 0,87 m + ¸p lùc ®Êt chđ ®éng ë ch©n khay thỵng lu Ec®: Ectl = γ®.H®2.λc/2 Trong ®ã: γ® - Dung träng cđa ®Êt, γ® = 1,75 T/m3 H® - ChiỊu cao cét ®Êt t¸c dơng, H® = m Víi α = β = ⇒ λc = tg2(45o -ϕ/2) = tg2(45o - 18o/2) = 0,528 ⇒ Ec® = 1,75*32*0,528/2 = 4,158 (T/m) ⇒ Toµn bé ch©n khay: Ec® = 4,158*17,3 = 71,93 (T); yc® = 2,5 m + ¸p lùc ®Êt bÞ ®éng ë ch©n khay h¹ lu: Ebhl = σb; víi σ b = γ d Hλ b + 2C λ b Trong ®ã: σb - Cêng ®é ¸p lùc ®Êt ë ®iĨm ®¸y ch©n khay C - Lùc dÝnh ®¬n vÞ cđa ®Êt, C = 0,3T/m2 λb = tg2(45o +ϕ/2) = tg2(45o + 18o/2) = 1,89 ⇒ σb = 1,75*3*1,89+2*0,3 1,89 = 10,74 (T/m) ⇒ Ebhl = 10,74*17,3 = 185,8 (T); yb® = 2,5 m X¸c ®Þnh ¸p lùc ®¸y mãng: theo s¬ ®å nÐn lƯch t©m ta cã: σ = (ΣP/F) ± (ΣMo/W) Trong ®ã: _ _ SV: – Lớp TH11 Trang 12 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN F: DiƯn tÝch b¶n ®¸y cèng tÝnh to¸n; F = (15*17,3) = 259,5 m2 W: m«®un chèng n cđa b¶n ®¸y cèng tÝnh to¸n; W = B.L2/6 = (17,3*152)/6 = 648,75 m3 ΣP: tỉng c¸c lùc th¼ng ®øng; tõ kÕt qu¶ tÝnh to¸n ë trªn ta cã tỉng c¸c lùc ®øng ΣP = 4988,32 (T) ΣMo: tỉng m« men cđa c¸c lùc t¸c dơng lªn b¶n ®¸y cèng, lÊy ®èi víi t©m O ®¸y cèng Víi lùc t¸c dơng vµ c¸nh tay ®ßn ®· x¸c ®Þnh ë trªn ta cã: ΣMo = 1018,92 (T.m) Thay sè liƯu vµo c«ng thøc trªn ta cã kÕt qu¶ c¸c lo¹i øng st ®¸y mãng nh sau: σmax = 4988,32/259,5 + 1018,92/648,75 = 20,79 T/m2 σmin = 4988,32/259,5 - 1018,92/648,75 = 17,65 T/m2 ⇒ σtb = (20,79+17,65)/2 = 19,22 T/m2 Ph¸n ®o¸n kh¶ n¨ng trỵt: XÐt theo ®iỊu kiƯn sau: a ChØ sè m« h×nh ho¸: N = σmax/B.γ1 ≤ Nσlim Trong ®ã: B: ChiỊu réng m¶ng tÝnh to¸n (chiỊu song song víi lùc ®Èy trỵt) ⇒ B = L = 15 m γ1: Dung träng ®Èy nỉi cđa ®Êt nỊn tõ c¸c chØ tiªu ®· cho ë b¶ng ta cã γ1 = γ®n = [γk(1+)-1] γn/ (1+) = [1,52*(1+0,61)-1]*1/(1+0,61) = 0,9 (T/m3) Nσlim- ChØ sè kh«ng thø nguyªn, ®Êt c¸t pha Nσlim = ⇒ N = 20,79/15*0,9 = 1,54 < Nσlim = VËy tháa m·n ®iỊu kiƯn b ChØ sè kh¸ng trỵt: tg ψ1 = tgϕ1 + C1/σtb ≥ 0,45 Trong ®ã: ϕ1, C1 - Gãc ma s¸t vµ lùc dÝnh ®¬n vÞ cđa ®Êt nỊn chØ sè lµ t ¬ng øng tÝnh to¸n ®Êt nỊn theo tr¹ng th¸i giíi h¹n thø nhÊt: ϕ1 = 18o; C1 = 0,3 T/m2 ⇒ tgψ1 = tg18o+0,3/19,22 = 0,34 < 0,45 ⇒ Kh«ng tho¶ m·n ®iỊu kiƯn chØ sè kh¸ng trỵt, nh vËy ngoµi trỵt ph¼ng ta ph¶i xÐt ®Õn trỵt s©u vµ trỵt hçn hỵp Tuy nhiªn ph¹m vi ®å ¸n m«n häc nµy chØ tÝnh to¸n cho trêng hỵp trỵt ph¼ng c HƯ sè møc ®é cè kÕt: C 0V = K t (1 + ε).t ≥4 a.γ n h 20 Trong ®ã: Kt: hƯ sè thÊm; Kt = 2.10-6 (m/s); ε = 0,61 h0: chiỊu dµy líp ®Êt cã sÐt (nhng kh«ng lín h¬n B), h0 = m; a: hƯ sè nÐn cđa ®Êt; a = (m2/N) t0: thêi gian thi c«ng c«ng tr×nh; chän 12 th¸ng⇒ t0=12*24*86400 = 24,9 06 (s) 2.10 −6 * (1 + 0,61) * 24,9.10 ⇒ CV = = 4,45 > *1 * 32 VËy tháa m·n ®iỊu kiƯn TÝnh to¸n trỵt ph¼ng: m R (*) Sù ỉn ®Þnh cđa cèng ®ỵc ®¶m b¶o vỊ trỵt khi: n c N tt ≤ Kn Trong ®ã: nc- HƯ sè tỉ hỵp t¶i träng, víi c«ng tr×nh cÊp II, tỉ hỵp lùc chđ u n = 1,2 Kn - HƯ sè tin cËy, Kn = 1,2 Ntt vµ R lµ c¸c gi¸ trÞ tÝnh to¸n cđa lùc tỉng qu¸t g©y trỵt vµ chèng trỵt giíi h¹n V× mỈt trỵt n»m ngang nªn c¸c gi¸ trÞ trªn x¸c ®Þnh nh sau: Ntt = Ttl + Ectl - Thl _ _ SV: – Lớp TH11 Trang 13 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN R = ΣPtgϕ1 +m1Ebhl+FC1 Trong ®ã: Ttl vµ Thl lµ tỉng gi¸ trÞ tÝnh to¸n c¸c thµnh phÇn n»m ngang cđa c¸c lùc chđ ®éng t¸c dơng tõ phÝa thỵng vµ h¹ lu trõ ¸p lùc chđ ®éng cđa ®Êt m1: hƯ sè ®iỊu kiƯn lµm viƯc xÐt ®Õn quan hƯ gi÷a ¸p lùc bÞ ®éng cđa ®Êt víi chun vÞ ngang cđa cèng, lÊy m1 = 0,7 C¨n cø vµo kÕt qu¶ tÝnh to¸n ë trªn ta cã: Ntt = 188,09+71,93-7,8 = 252,22 (T) R = 4988,32*tg18o+0,7*185,8+259,5*0,3 = 1828,71 (T) ⇒ Thay c¸c kÕt qu¶ trªn vµo ®iỊu kiƯn (*) ta ®ỵc: ncNtt = 1,2*252,22 = 302,66 (T) (m/Kn).R = (1/1,2)*1828,71 = 1523,93 (T) So s¸nh ta thÊy tháa m·n ®iỊu kiƯn (*) VËy c«ng tr×nh ®¶m b¶o ỉn ®Þnh vỊ trỵt ph¼ng Ch¬ng VI TÝnh kÕt cÊu b¶n ®¸y cèng I Më ®Çu Mơc ®Ých: X¸c ®Þnh s¬ ®å ngo¹i lùc, tÝnh to¸n néi lùc vµ bè trÝ cèt thÐp b¶n ®¸y cèng Trong ph¹m vi ®å ¸n nµy, chØ yªu cÇu x¸c ®Þnh s¬ ®å ngo¹i lùc ®Ĩ tÝnh kÕt cÊu b¶n ®¸y theo ph¬ng ph¸p dÇm trªn nỊn ®µn håi Trêng hỵp tÝnh to¸n: Chän trêng hỵp tÝnh to¸n ng¨n lò, lóc nµy chªnh lƯch mùc níc thỵng h¹ lu lµ lín nhÊt ∆Z = 4,0m (t¬ng øng víi trêng hỵp ®· tÝnh thÊm vµ tÝnh ỉn ®Þnh ë trªn) Chän b¨ng tÝnh to¸n: TÝnh cho b¨ng ë sau cưa van, gi÷a hai mỈt c¾t vu«ng gãc víi chiỊu dßng ch¶y, cã chiỊu réng b = 1m II.TÝnh to¸n ngo¹i lùc: Trªn b¨ng tÝnh to¸n ®· chän, c¸c ngo¹i lùc t¸c dơng lªn b¶n ®¸y gåm: lùc tËp trung tõ c¸c mè, lùc ph©n bè trªn b¨ng vµ c¸c t¶i träng bªn Lùc tËp trung trun tõ mè: ChÝnh lµ tỉng hỵp cđa c¸c ¸p lùc ®¸y c¸c mè ph¹m vi cđa b¨ng ®ang xÐt, thêng xÐt riªng cho tõng mè S¬ ®å tÝnh to¸n cho mét mè xem h×nh vÏ trang sau: Tõ s¬ ®å tÝnh to¸n ta cÇn x¸c ®Þnh: - G1, G2 - Träng lỵng c¸c phÇn cđa mè - G3 - Träng lỵng têng ngùc - G4 - Träng lỵng cÇu c«ng t¸c - G5 - Träng lỵng cÇu giao th«ng - G6 - Träng lỵng ngêi vµ xe trªn cÇu - T1, T2 - ¸p lùc níc ngang tõ thỵng lu vµ trun qua khe van øng st th¼ng ®øng ë ®¸y mè x¸c ®Þnh theo c«ng thøc nÐn lƯch t©m: ΣG ΣM σm = ± Fm Wm Trong ®ã: ΣG: tỉng c¸c lùc th¼ng ®øng ΣMo: tỉng m« men ngo¹i lùc lÊy víi t©m ®¸y mè Fm: diƯn tÝch ®¸y mè Wm: m« men chèng n cđa ®¸y mè KÕt qu¶ tÝnh to¸n nh b¶ng sau: Lo¹i mè Mè bªn Tªn t¶i träng G1+G2 G3 G4 ®ßn TrÞ sè Tay (m) 240,0 2,3 -3,11 13,3 -2,8 Mo -7,15 -37,24 Lo¹i mè Mè gi÷a TrÞ sè 240,0 4,6 26,6 Tay ®ßn -3,11 -2,8 M« men -14,30 -74,48 _ _ SV: – Lớp TH11 Trang 14 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN G5 G6 T1 T2 Σ 33,3 8,6 31,4 1,3 330,20 1,1 2,0 -1,8 0,37 36,63 17,20 -56,52 0,48 -46,60 66,6 17,2 62,8 2,6 420,40 1,1 2,0 -1,8 0,37 73,26 34,40 -113,04 0,96 -93,20 Tõ b¶ng tÝnh trªn ta x¸c ®Þnh ®ỵc øng st th¼ng ®øng ë ®¸y mè nh sau: + TÝnh cho mè bªn: Fm = 1*15 = 15,0 (m2) d.L2m * 15 Wm = = = 37,5 (m3) 6 ∑ G ∑ M o 330,2 46,6 23,36 σm = ± = ± = Fm Wm 15 37,5 20,77 + TÝnh cho mè gi÷a: Fm = 1,2*15 = 18 (m2) Wm = 45 (m3) σm = ∑G ∑M o 420,4 93,2 25,43 ± = ± = (T/m2) 21,28 Fm Wm 18 45 Tõ biĨu ®å øng st ®¸y mè ®· tÝnh ®ỵc ë trªn, t¸ch mét b¨ng gi÷a b¶n ®¸y dĨ tÝnh to¸n ta cã: + Gäi P'1 lµ lùc tËp trung cđa mè bªn trun cho ®¸y → P'1 = PK1.b.d, víi b = 1m, d = 1,0 m ta cã: σ + σ (23,36 + 20,77) PK1 = max = = 22,07 (T) 2 ⇒ P'1 = 22,07*1*1 = 22,07 (T) + Gäi P'2 lµ lùc tËp trung cđa mè gi÷a trun cho ®¸y → P'2 = PK2.b.d, víi b = 1m, d = 1,2 m ta cã: σ + σ (25,43 + 21,28) PK = max = = 23,36 (T) 2 ⇒ P'2 = 23,36*1*1,2 = 28,03 (T) C¸c lùc ph©n bè trªn b¨ng: -Träng lỵng níc cèng qo = γ.b.hn; hn: chiỊu s©u líp níc ë b¨ng tÝnh to¸n ta cã hn=3.95m ⇒ qo = 1*1*3.95 = 3.95 (T/m) - Träng lỵng b¶n ®¸y: q1 = γb.t.b = 2,5*1*1 = 2,5 (T/m); t: chiỊu dµy b¶n ®¸y t¹i b¨ng tÝnh to¸n - Lùc ®Èy nỉi: ( gåm lùc thÊm vµ lùc thủ tÜnh) q2 = γnh®nb; h®n: cét níc ®Èy nỉi t¹i b¨ng tÝnh to¸n h®n = H2 + t +(hA+hB)/2 = 1,1+1+(3,6+2,0)/2 = 4,9 m ⇒ q2 = 1*4,9*1 = 4,9 (T/m) - Ph¶n lùc nỊn: (s¬ bé coi nh ph©n bè ®Ịu) q3 = Pp.b; Pp: cêng ®é ¸p lùc ®¸y mãng t¹i b¨ng tÝnh to¸n Pp = (σmax+σmin)/2 = (20,79+17,65)/2 = 19,22 (T/m2) ⇒ q3 = 19,22*1 = 19,22 (T/m) Lùc c¾t kh«ng c©n b»ng (Q): a-TrÞ sè: x¸c ®Þnh tõ ph¬ng tr×nh c©n b»ng tÜnh sau: Q + ΣPK + 2l.Σqi = Trong ®ã: 2l: chiỊu dµi b¨ng tÝnh to¸n; 2l = 17,3 m _ _ SV: – Lớp TH11 Trang 15 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN ΣP'K = 2P'1 + 2P'2 = 2*22,07+2*28,03 = 100,2 (T) Σqi = qo + q1 - q2 - q3 = 5,4+2,5-5,11-19,22 = -16,43 (T/m) ⇒ Q = -ΣP'K - 2l ∑ q i = -100,2 - (17,3*-16,43) = 184,04 (T ) i=0 b- Ph©n phèi lùc c¾t (Q) cho mè vµ b¶n ®¸y: + X¸c ®Þnh vÞ trÝ trơc trung hßa: y = ΣFm y + Fđ y Fm + Fđ Trong ®ã: ΣFm: Tỉng diƯn tÝch c¸c mè; ΣFm = 1*6,4*2+1,2*6,4*2 = 28,16 m2 F®: DiƯn tÝch phÇn b¶n ®¸y; F® = 17,3*1 = 17,3 m2 y1 = 4,2 m; y2 = 0,5 m 28,16 * 4,2 + 17,3 * 0,5 = 2,79 m ⇒ y0 = 28,16 + 17,3 + VÏ biĨu ®å m« men tÜnh Sc cđa b¨ng tÝnh to¸n: - Tõ trơc trung hoµ trë lªn: Sc = Fc.Yc = 2*4,61*1*4,61/2+2*4,61*1,2*4,61/2 = 46,75 m3 - Tõ ®¸y mè trë xng: Sc = Fc.Yc = 1*17,3*(2,79-0,5) = 39,62 m3 + TÝnh diƯn tÝch biĨu ®å Sc: - PhÇn A1 (t¬ng øng víi mè) A1 = 46,75*4,61/2+(46,75+39,62)*1,79/2 = 185,06 m4 - PhÇn A2 (t¬ng øng víi b¶n ®¸y) A2 = 39,62*1/2 = 19,81 m4 + Ph©n phèi Q cho mè (Qm) vµ b¶n ®¸y (Q®): Q m = Q A1 185,06 = 184,04 * = 166,24 (T) A1 + A 185,06 + 19,81 Q® = Q - Qm = 184,04-166,24 = 17,80 (T) + Ph©n Qm cho c¸c mè theo tû lƯ diƯn tÝch: P"K = Fmk Qm ∑Fm Fmè bªn = 1*6,4 = 6,4 m2; Fmè gi÷a = 1,2*6,4 = 7,68 m ⇒ ΣFmè = 2*6,4+2*7,68 = 28,16 m2 * Mè bªn: P''1 = P''4 = 6,4*166,24/28,16 = 37,78 (T) * Mè gi÷a: P''2 = P''3 = 7,68*166,24/28,16 = 45,34 (T) + Ph©n Q® ®Ịu cho b¶n ®¸y: q4 = Q®/2l = 17,8/17,3 = 1,03 (T/m) T¶i träng bªn: cèng kh«ng ph©n khe lón nªn chØ tÝnh to¸n t¶i träng bªn gi¸p víi bê ®Êt bao gåm: + T¶i träng ®øng: S = γ®.h®.b γ®,h®: dung träng vµ chiỊu cao cđa cét ®Êt ®¾p; γ®,= 1,7 T/m3; h®:= 7,4m ⇒ S = 1,7*7,4*1 = 12,58 (T/m) + M« men ¸p lùc ®Êt n»m ngang g©y ra: M® = E.y® E: ¸p lùc ®Êt n»m ngang ®ỵc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: γ d H λ c 2.C E= − 2CH λ c + γd Víi λc = tg2(45-ϕ/2) = tg2(45o-16/2) = 0,568 1,7 * 7,4 * 0,568 −2 * * 7,4 * 2 * 12 =16,46 1,7 ⇒ (T/m) y®: kho¶ng c¸ch tõ ®iĨm ®Ỉt cđa E ®Õn ®¸y b¨ng y® = H/3 = 7,4/3 = 2,47 m ⇒ M® = 16,46*2,47 = 40,66 (T.m) E= 0,568 + _ _ SV: – Lớp TH11 Trang 16 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN + T¶i träng xe cé trªn ®êng: S¬ bé chän q5 = (T/m) S¬ ®å ngo¹i lùc ci cïng: + C¸c lùc tËp trung t¹i mè: - Mè gi÷a: P2 = P2 = P'2 + P''2 = 28,03+45,34 = 73,37 (T) - Mè bªn: P1 = P4 = P'1 + P''1 = 22,07+37,78 = 59,85 (T) + Lùc ph©n bè ®Ịu trªn b¨ng: q = q0 + q1 + q2 + q4 = 5,4+2,5-5,11+1,03 = 3,82 (T/m) + Lùc bªn tõ phÝa gi¸p ®Êt: ( S, M®, q5): S = 12,58 (T/m); M® = 40,66 (T.m); q5 = (T/m) III tÝnh to¸n néi lùc vµ cèt thÐp: Nh mơc ®Ých ®· nªu ë trªn, ®å ¸n nµy x¸c ®Þnh s¬ ®å ngo¹i lùc ®Ĩ tÝnh kÕt cÊu b¶n ®¸y theo ph¬ng ph¸p dÇm trªn nỊn ®µn håi Cơ thĨ ë ®©y ta ¸p dơng ph¬ng ph¸p cđa M.I.Gorbunop-Poxadop v× qu¸ tr×nh tÝnh to¸n t¬ng ®èi ®¬n gi¶n vµ cã b¶ng lËp s½n Theo ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n ®· nªu c¸c trÞ sè néi lùc ®ỵc tra theo b¶ng lËp s½n øng víi c¸c lo¹i t¶i träng vµ phơ thc vµo ®é cøng t cđa d¶i tÝnh to¸n, ®ỵc x¸c ®Þnh nh sau: t ≈ 10 E l Sau x¸c ®Þnh ®ỵc ®é cøng cđa d¶i tra b¶ng øng víi tõng lo¹i t¶i E h träng x¸c ®Þnh c¸c hƯ sè P, Q, M vµ tiÕn hµnh tÝnh to¸n c¸c trÞ sè néi lùc theo c¸c biĨu thøc b¶ng 8-2 (trang 118 - ThiÕt kÕ cèng) Víi c¸c biĨu ®å néi lùc øng víi tõng lo¹i t¶i träng ®· tÝnh ®ỵc, dïng ph¬ng ph¸p céng biĨu ®å ta x¸c ®Þnh ®ỵc néi lùc dÇm Sau x¸c ®Þnh ®ỵc néi lùc dÇm tiÕn hµnh tÝnh to¸n vµ bè trÝ cèt thÐp chÞu lùc theo ph¬ng ngang cßn theo ph¬ng däc ®Ỉt thÐp theo cÊu t¹o./ -o0o - _ _ SV: – Lớp TH11 Trang 17 ...ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN II B¶n vÏ: Tõ ®Õn b¶n khỉ A1, thĨ... kho¶ng tõ (5-10)m, _ _ SV: – Lớp TH11 Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN víi nỊn lµ ®Êt thÞt vµ ®Êt c¸t pha... ] = k.Q0,1max _ _ SV: – Lớp TH11 Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN * Qmax = Q = 80 m3/s: lu lỵng lín