Thiết kế hồ chứa nước Tây Nguyên

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: GS.TS Phạm Ngọc Qúy MỤC LỤC CHƢƠNG I: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.1 Vị trí địa lý cơng trình 1.2 Đặc điểm địa hình 1.2.1 Tài liệu khảo sát địa hình 1.2.2 Đặc điểm địa hình 1.2.3 Đánh giá điều kiện địa hình 1.3 Địa chất 1.3.1 Tài liệu địa chất 1.3.2 Đặc điểm địa chất khu vực lòng hồ 10 1.3.3 Điều kiện địa chất cơng trình 10 1.3.4 Đánh giá địa chất cơng trình 10 1.3.5 Các tiêu lý đất 10 Địa chất thủy văn 11 1.4.1 Phức hệ chứa nước trầm tích bở rời đệ tứ 11 1.4.2 Phức hệ chứa nước khe nứt đá gốc 12 1.5 Điều kiện khí tượng 12 1.5.1 Tài liệu 12 1.5.2 Các đặc trưng khí tượng 12 1.5.2.1 Nhiệt độ 12 1.5.2.2 Bốc 12 1.5.2.3 Độ ẩm 13 1.5.2.4 Mưa 13 1.5.2.5 Gió bão 13 1.6 Điều kiện thủy văn 13 1.6.1 Hệ thống sơng ngòi 13 1.6.2 Dòng chảy nhiều năm 14 1.6.3 Dòng chảy năm 14 1.6.4 Dòng chảy lũ 14 1.6.5 Dòng chảy bùn cát 14 1.6.6 Quan hệ lưu lượng mực nước hạ lưu 14 1.6.7 Quan hệ đặc trưng hồ chứa 15 1.7 Vật liệu xây dựng 15 CHƢƠNG II: TÌNH HÌNH DÂN SINH, KINH TẾ 16 2.1 Tình hình dân sinh 16 SVTH: Trần Thị Trang Lớp 54LTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: GS.TS Phạm Ngọc Qúy 2.2 Tình hình kinh tế 16 2.2.1 Nông nghiệp 16 2.2.2 Công nghiệp 16 2.2.3 Dịch vụ 16 2.3 Hiện trạng thủy lợi 16 2.3.1.Nguồn nước 16 2.3.2.Hiện trạng tưới 17 2.3.3 Hiện trạng khu vực xây dựng cơng trình 17 CHƢƠNG III : PHƢƠNG HƢỚNG PHÁT TRIỂN VÀ GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH 18 3.1 Định hướng chung 18 3.2 Phương hướng phát triển 18 3.2.1 Nông nghiệp 18 3.2.2 Công nghiệp 18 3.2.3 Dịch vụ 18 3.3 Nhiệm vụ cơng trình 18 3.3.1 Yêu cầu dùng nước 18 3.3.2 Cao trình tưới tự chảy đầu kênh 19 3.4 Giải pháp thủy lợi 19 3.4.1 Phương án xây dựng trạm bơm 19 3.4.2 Phương án xây dựng đập dâng 19 3.4.3 Xây dựng hồ chứa 20 3.4.4 Lựa chọn phương án 20 3.5 Các phương án cơng trình 20 3.5.1 Phương án tuyến 20 3.5.1.1 Nguyên tắc chung lựa chọn tuyến xây dựng 20 3.5.1.2 Các phương án tuyến đầu mối cơng trình 20 3.5.2 Bố trí tổng thể cơng trình đầu mối 21 3.5.2.1 Các hạng mục cơng trình đầu mối 21 3.5.2.2 Đề xuất phương án 21 3.5.3 Kết luận phương án 22 3.5.4 Hình thức kết cấu cơng trình 22 3.5.4.1 Kết cấu đập đầu mối 22 3.5.4.2 Kết cấu cống trình tháo lũ 22 3.5.4.3 Kết cấu cống lấy nước 22 SVTH: Trần Thị Trang Lớp 54LTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: GS.TS Phạm Ngọc Qúy 3.5.5 Vật liệu 23 3.5.5.1 Vật liệu thiết kế đập 23 3.5.5.2 Vật liệu thiết kế tràn 23 3.5.5.3 Vật liệu thiết kế cống 23 3.5.6 Cao trình ngưỡng tràn 23 3.5.7 Bề rộng tràn 24 3.6 Cấp cơng trình tiêu thiết kế 24 3.6.1 Xác định cấp cơng trình 24 3.6.2 Các tiêu thiết kế 24 CHƢƠNG IV: XÁC ĐỊNH MỰC NƢỚC CHẾT MỰC NƢỚC DÂNG BÌNH THƢỜNG 26 4.1 Tính tốn mực nước chết hồ 26 4.1.1 Khái niệm mực nước chết dung tích chết 26 4.1.2 Nguyên tắc lựa chọn MNC 26 4.1.3 Nội dung tính tốn 26 Hình 4-1 Sơ đồ xác định mực nước chết 27 4.1.3.1 Xác định theo điều kiện bùn cát lắng đọng 27 4.1.3.2 Xác định theo điều kiện khống chế tưới tự chảy 28 4.1.3.3 Kết luận 28 4.2 Xác định MNDBT dung tích hồ 28 4.2.1 Khái niệm 28 4.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến MNDBT 28 4.2.3 Xác định hình thức điều tiết hồ 29 4.2.4 Tính tốn điều tiết theo phương pháp lập bảng 29 4.2.4.1 Xác định dung tích hiệu dụng hồ chứa chưa kể tổn thất 29 4.2.4.2 Xác định dung tích hiệu dụng kể tổn thất theo phương án trữ sớm 30 4.2.4.3 Kết luận 35 CHƢƠNG V: ĐIỀU TIẾT LŨ 36 5.1 Mục đích, nhiệm vụ ý nghĩa việc tính tốn điều tiết lũ 36 5.1.1 Mục đích 36 5.1.2 Nhiêm vụ 36 5.1.3 Ý nghĩa 36 5.2 Hình thức tràn xả lũ 36 5.3 Điều tiết lũ 36 5.3.1 Phương pháp điều tiết lũ 36 5.3.2 Nội dung phương pháp potatôp 37 5.3.3 Kết tính tốn 38 SVTH: Trần Thị Trang Lớp 54LTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: GS.TS Phạm Ngọc Qúy CHƢƠNG VI: THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC HẠNG MỤC CƠNG TRÌNH 40 6.1 Đặt vấn đề 40 6.2 Thiết kế đập 40 6.2.1 Chọn tuyến đập, loại đập 40 6.2.2 Hình thức đập 40 6.2.3 Các kích thước đập 41 6.2.3.1 Cao trình đỉnh đập Zđđ 41 6.2.3.2 Bề rộng đỉnh đập 44 6.2.3.3 Mái đập 44 6.2.3.4 Cơ đập 44 6.2.4 Cấu tạo chi tiết đập 45 6.2.4.1 Đỉnh đập 45 6.2.4.3 Bảo vệ mái thượng lưu 45 6.2.4.4 Bảo vệ mái hạ lưu 45 6.2.4.5 Thiết bị thoát nước 46 6.3 Thiết kế sơ cơng trình xả lũ 46 6.3.1 Chọn tuyến tràn 46 6.3.2 Hình thức tràn 46 6.3.3 Tính tốn thủy lực phương án tràn 47 6.3.3.1 Tính tốn thủy lực ngưỡng tràn 47 6.3.3.2 Tính tốn thủy lưc nối tiếp sau ngưỡng tràn 48 6.3.3.3 Tường bên dốc nước 50 6.3.3.4 Thiết kế kênh hạ lưu 51 6.3.3.5 Tính toán tiêu hạ lưu 53 6.3.4 Chọn cấu tạo chi tiết tràn 55 6.3.4.1 Chi tiết cửa vào 55 6.3.4.2 Ngưỡng tràn 55 6.3.4.3 Nối tiếp sau ngưỡng tràn 55 CHƢƠNG VII: TÍNH TỐN KHỐI LƢỢNG VÀ GIÁ THÀNH CƠNG 57 7.1 Tính tốn khối lượng 57 7.1.1 Khối lượng đập 57 7.1.2 Khối lượng tràn xả lũ 57 7.1.3 Giá thành cơng trình 57 7.1.4 Chọn phương án 58 Chƣơng VIII: KIỂM TRA LƢU LƢỢNG THÁO LŨ CỦA ĐƢỜNG TRÀN 60 8.1 Đặt vấn đề 60 8.2 Tính tốn hệ số 60 8.2.1 Xét ảnh hưởng lưu tốc 60 SVTH: Trần Thị Trang Lớp 54LTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: GS.TS Phạm Ngọc Qúy 8.2.2 Xác định hệ số co hẹp bên ε 61 8.2.3 Xác định hệ số lưu lượng m 61 8.3 Tính lại điều tiết 61 8.4 Đánh giá khả tháo 62 8.4.1 Về kĩ thuật 62 8.4.2 Về kinh tế 62 8.5 Kết luận 62 CHƢƠNG IX: THIẾT KẾ ĐẬP CHẶN NƢỚC 63 9.1 Loại đập hình thức đập 63 9.2 Xác định kích thước mặt cắt ngang đập 63 9.2.1 Cao trình đỉnh đập 63 9.2.2 Bề rộng đỉnh đập 64 9.2.3 Chọn hệ số mái đập m 64 9.3 Chọn cấu tạo chi tiết đập 64 9.3.1 Cấu tạo đỉnh đập 64 9.3.2 Bảo vệ mái đập 64 9.3.4 Thiết bị chống thấm 65 9.3.5 Thiết bị thoát nước 66 9.4 Tính tốn thấm 67 9.4.1 Mục đích,nhiệm vụ việc tính tốn thấm 67 9.4.2 Các trường hợp tính tốn 67 9.4.3 Các mặt cắt 67 9.4.4 Số liệu tính tốn 67 9.4.5 Tính tốn cụ thể 67 9.4.5.1 Tính thấm cho mặt cắt lòng sơng 67 9.4.5.3 Kiểm tra độ bền thấm đặc biệt (cho hai trường hợp) 71 9.4.5.5 Tính thấm cho mặt cắt sườn đồi 72 9.4.6 Tổng lưu lượng thấm 75 9.5.Tính tốn ổn định 76 9.5.1.Mục đích tính tốn 76 9.5.2.Trường hợp tính tốn 76 9.5.3.Phương pháp tính tốn 77 9.5.4 Tài liệu tính tốn 77 9.5.4.1Các tiêu lí đất đắp đập 77 9.5.4.2 Các tiêu đất tầng thấm nước 77 SVTH: Trần Thị Trang Lớp 54LTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: GS.TS Phạm Ngọc Qúy 9.5.4.3 Khối đá làm thiết bị thoát nước 77 9.5.5 Tìm vùng chứa tâm cung trượt nguy hiểm 77 9.5.6 Xác định hệ số Kmimmin 79 9.5.7 Xác định hệ số an toàn nhỏ 79 9.5.8 Kết tính tốn 80 9.5.9 Đánh giá tính hợp lý ổn định mái hạ lưu 81 CHƢƠNG X: THIẾT KẾ TRÀN XẢ LŨ 82 10.1 Mục đích trường hợp tính tốn 82 10.1.1 mục đích 82 10.1.2 Trường hợp tính tốn 82 10.2 Chọn hình thức tràn xả lũ 82 10.3 Tính toán thủy lực tràn 82 10.3.1 Thủy lực ngưỡng tràn 82 10.3.2 Nối tiếp sau ngưỡng tràn 83 10.3.2.1 Tính tốn thuỷ lực đoạn thu hẹp 83 10.3.2.2 Tính toán thủy lực đoạn khơng đổ i 84 10.3.2.3 Tường bên dốc nước 85 10.3.3 Thiết kế kênh hạ lưu 86 10.3.4 Tính toán tiêu hạ lưu 87 10.3.4.1 Mục đích tính tốn 87 10.3.4.2 Tính Q tiêu 88 10.3.4.3 Xác định kích thước tiêu bể 88 10.3.4.4 Sân sau bể tiêu 89 10.4 Chọn cấu tạo chi tiết 89 10.4.1 Chọn chi tiết cửa vào 89 10.4.2 Ngưỡng tràn 90 10.4.3 Dốc nước 90 10.4.4 Bể tiêu 91 10.4.5 Kênh xả hạ lưu 92 10.5 Tính tốn ổn định tường bên tràn 92 10.5.1 Mục đích 92 10.5.2 Các trường hợp tính tốn 92 10.5.3 Phương pháp tính tốn 92 10.5.4 Tính tốn cụ thể 93 10.5.4.1 Trường hợp vừa thi công xong (TH1) 93 SVTH: Trần Thị Trang Lớp 54LTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: GS.TS Phạm Ngọc Qúy 10.5.4.2 Trường hợp hồ vừa xả lũ xong (MNN = MNLTK) 96 CHƢƠNG XI: THIẾT KẾ CỐNG LẤY NƢỚC 100 11.1 Mục đích, yêu cầu 100 11.2 Vị trí, hình thức cống 100 11.3 Thiết kế kênh thượng lưu, hạ lưu 100 11.3.1 Xác định kích thước kênh hạ lưu 100 11.3.2 Kiểm tra điều kiện khơng xói 101 11.4 Tính tốn diện cống 102 11.4.1 Trường hợp tính tốn 102 11.4.2 Tính bề rộng cống bc 102 11.4.2.1 Tính tổn thất cửa ,cửa vào tổn thất cục 103 11.4.2.2 Tổn thất dọc đường 104 11.4.3 Xác định chiều cao cống cao trình đặt cống 105 11.5 Kiểm tra trạng thái chảy tính tốn tiêu 105 11.5.1 Trường hợp tính tốn 105 11.5.2 Xác định độ mở cống 106 11.5.3 Kiểm tra trạng thái chảy cống 107 11.5.3.1 Xác định dạng đường mặt nước 107 11.5.3.2 Xác định vị trí nước nhảy 108 11.5.4 Tiêu sau cống 110 11.6 Chọn cấu tạo chi tiết cống 110 11.6.1 Cấu tạo cửa vào 110 11.6.2 Cấu tạo cửa 110 11.6.3 Sân sau bể tiêu 111 11.6.4 Thân cống 111 11.4.2.1 Mặt cắt cống 111 11.4.2.2 Phân đoạn cống 112 11.4.2.3 Nối tiếp thân cống với 113 11.4.2.4 Nối tiếp thân cống với đập 113 11.4.2.5 Tháp van 113 11.7 Tính lực tác dụng lên mặt cắt ngang cống 113 11.7.1 Mục đích tính tốn 113 11.7.2 Các số liệu tính tốn 114 11.7.4 Các áp lực 115 11.7.4.1 Áp lực đất 115 11.7.4.2 Áp lực nước 115 11.7.4.3 Trọng lượng thân 116 SVTH: Trần Thị Trang Lớp 54LTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: GS.TS Phạm Ngọc Qúy 11.7.4.4 Phản lực 116 11.5.4.5 Sơ đồ lực cuối 116 CHƢƠNG XII: TÍNH TỐN CHUN ĐỀ KỸ THUẬT –TÍNH TỐN BỐ TRÍ CỐT THÉP ĐOẠN CỐNG SAU THÁP VAN 118 12.1 Mục đích: 118 12.2 Tài liệu tính tốn 118 12.2.1 Cơng trình 118 12.2.2 Bê tông Error! Bookmark not defined 12.2.3 Cốt thép Error! Bookmark not defined 12.3 Trường hợp tính tốn 120 12.4 Phương pháp tính tốn 120 12.5 Xác định lực tác dụng 120 12.5.1 Xác định phương trình đường bão hòa vị trí tính tốn 120 12.5.2 Các áp lực: 121 12.6 Xác định nội lực tác dụng mặt cắt cống 122 12.6.1 Mục đích 122 12.6.2 Tính tốn cụ thể 122 12.6.2.1 Trình tự thực giải toán phần mềm SAP 2000 v12 123 12.7 Tính tốn cốt thép 129 12.7.1 Mặt cắt tính tốn 129 12.7.2 Tính tốn bố trí cốt thép dọc 130 12.7.2.1 Tính tốn bố trí cốt thép dọc cho trần cống 130 12.7.2.2 Tổng hợp kết tính tốn cốt thép dọc chịu lực 132 12.7.3 Tính tốn cốt thép ngang ( cốt xiên) 132 12.7.3.1 Điều kiện tính tốn 132 12.7.3.2 Trình tự tính tốn 132 12.7.3.3 Tổng hợp kết tính tốn cốt thép ngang 134 12.7.4Tính tốn kiểm tra nứt 134 12.7.4.1 Cơ sở tính tốn kiểm tra nứt 134 12.7.4 Kiểm tra nứt 135 12.7.4.3 Kết luận 137 KẾT LUẬN 138 TÀI LIỆU THAM KHẢO 139 SVTH: Trần Thị Trang Lớp 54LTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: GS.TS Phạm Ngọc Qúy CHƢƠNG I: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.1 Vị trí địa lý cơng trình Hồ chứa nước Tây Nguyên nằm khe Cái địa bàn xóm 1, Đồng Tâm xã Quỳnh Thắng Quỳnh Lưu Nghệ An có toạ độ vào khoảng: 19o17’ vĩ độ Bắc,105o33’ kinh độ Đông Khe Cái bắt nguồn từ dẫy núi có cao độ 300m xã Quỳnh Thắng ( huyện Quỳnh Lưu ) huyện Nghĩa Đàn 1.2 Đặc điểm địa hình 1.2.1 Tài liệu khảo sát địa hình Bình đồ lòng hồ, tỷ lệ 1/2000 Bình đồ vị trí đập chính, đập phụ tràn xả lũ tại, tỷ lệ 1/500 Trắc ngang đập chính, đập phụ, tràn xả lũ kênh tại, tỷ lệ:1/100 Trắc dọc, ngang cống lấy nước 1.2.2 Đặc điểm địa hình Vùng lòng hồ có diện tích lưu vực 6,9km2, nằm miền địa hình đồi núi thấp đến núi cao trung bình,rừng trồng khoanh ni thảm thực vật tương đối dày,tồn vùng có cao trình thiên nhiên từ (70÷110)m,vùng hưởng lợi từ vùng núi cao trung bình đến vùng bán sơn địa,địa hình xuống thấp từ (30÷40)m 1.2.3 Đánh giá điều kiện địa hình Khu vực lòng hồ có thảm thực vật rừng trồng rừng tự nhiên phủ kín hầu hết khoảng trống xung quanh hồ,do mực nước hồ khơng có thay đổi lớn mùa nên không ảnh hường nhiều đến thảm thực vật ngập lụt rừng lòng hồ Giao thông thuận lợi cho việc tập kết vật liệu , nhiên xung quanh hồ khơng có bãi lấy đất nên cần lấy đất bãi Đồng Chùa cách 2km 1.3 Địa chất 1.3.1 Tài liệu địa chất Đánh giá chất lượng địa chất cơng trình đập đập chính, đập phụ có Trắc ngang địa chất tuyến đập chính, đập phụ, từ tim lấy phía 50m Trắc dọc địa chất tuyến đập chính, đập phụ SVTH: Trần Thị Trang Lớp 54LTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: GS.TS Phạm Ngọc Qúy Tài liệu xác định vị trí, khoan thăm dò, đánh giá, đo vẽ trắc dọc, trắc ngang địa chất bãi vật liệu đất đắp đập 1.3.2 Đặc điểm địa chất khu vực lòng hồ Lòng hồ có địa chất tốt,khơng bị thấm nước nhiên, vùng lưu vực lòng hồ có số điểm sạt lở cục bộ, vấn đề có ảnh hưởng tới bồi lắng lòng hồ Cần bảo vệ rừng khu vực xung quanh lòng hồ, chống xói lở đảm bảo ổn định bờ hồ, vách hồ 1.3.3 Điều kiện địa chất cơng trình Lớp 1: Đất hỗn hợp sét trung lẫn nhiều sạn sỏi,màu vàng,xám vàng,xám trắng,xám nâu,nâu đỏ.Trạng thái đất ẩm,nửa cứng đến cứng.Kết cấu chặt vừa.Bề dày thay đổi từ (3,80~7,50)m Lớp 2: Đất sét lẫn sạn sỏi,ít cuội bồi tích lũng khe.Trạng thỏi đất ẩm,nửa cứng đến dẻo cứng,kết cấu chặt vừa đến chặt.Bề dày chưa xác định Lớp 3: Đất sét lẫn sạn sỏi màu xám trắng lẫn nâu đỏ.Trạng thái ẩm,dẻo mềm đến dẻo cứng,kết cấu chặt vừa.Bề dày chưa xác định Lớp 4: Đất sét lẫn sạn tàn tích màu xám nâu.Trạng thái đất ẩm,nửa cứng đến cứng.Kết cấu chặt vừa Lớp 4a:Đất sét lẫn dăm sạn tàn tích,tảng lăn,đá gốc cứng chắc.Đất ẩm,cứng,chặt khó đào.Tỷ lệ đất tảng lăn 60/40 Lớp 5: Đá sét vôi màu xám xanh,cấu tạo phân lớp vừa.Đá phong hoá vừa đến phong hoá nhẹ,cứng chắc.Bề dày lớn không xác định Lớp 5a: Đá Bazan màu xám nâu,nâu vàng.Đá phong hố vừa cứng đến cứng trung bỡnh.Bề dày lớn không xác định 1.3.4 Đánh giá địa chất cơng trình Ta thấy lớp đất đá phân bố đồng đều, giữ nước có khả chịu lực tốt Thuận lợi cho việc xây dựng cơng trình 1.3.5 Các tiêu lý đất Các tiêu lý đất, đá lớp địa chất tuyến cơng trình (bảng 1-1 ) SVTH: Trần Thị Trang 10 Lớp 54LTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: GS.TS Phạm Ngọc Qúy Hình 12-10 Định nghĩa tải trọng Bước 4: Gán tiết diện vào khung Dùng chuột quét khung sau vào :Assign / Frame / Frame Section Hình 12-11Gán tiết diện vào khung Bước 5: Gán tải trọng Chọn đối tượng cần gán tải trọng / Assign / Frame Loads / Distributed Bước : Gán liên kết lò xo đáy cống Chia nhỏ thành đoạn nhau: Edit / Edit Lines / Divide Frames SVTH: Trần Thị Trang 126 Lớp 54LTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: GS.TS Phạm Ngọc Qúy Hình 12-12 Chia nhỏ Gán liên kết lò xo: Quét chọn tất đoạn vừa chia / Assign / Frames / Line Springs Bước 7: Chạy chương trình Analyze / Set Analyze / Options / bảng Analysis Options / Plane Frames / OK Analyze / Set Load Case to Run / Nhấn chuột vào Modal / Click to : Run/Do Not Run Case (bỏ không chạy mode dao động riêng) / nhấn Run Now Hình 12-13 Chạy chương trình Chọn đối tượng xuất kết nhiều mặt cắt : chọn đỉnh hai đáy / Assign / Frame / Output Station / bảng Assign Frame Output Station/ OK Hình 12-14 Chọn đối tượng xuất kết nhiều mặt cắt SVTH: Trần Thị Trang 127 Lớp 54LTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: GS.TS Phạm Ngọc Qúy Bước : Hiển thị biểu đồ nội lực Biểu đồ mô men uốn Mcc: Display / Show Forces/Stresses / Frame / Moment 3-3 Biểu đồ lực cắt Qcc: Display / Show Forces/Stresses / Frame / Shear 2-2 / OK Biểu đồ lực dọc Ncc: Display / Show Forces/Stresses / Frame +) - 5,56 A 11,636 + 11,636 1,742 D - B 1,888 C 5,908 A + - - 6,261 - 5,56 - 5,908 + 13,576 + 2,049 D C - 6,627 a)Trường hợp tải trọng tiêu chuẩn B 1,824 13,576 6,261 - 6,627 b) Trường hợp tải trọng tính tốn Hình12-15 Biểu đồ Mơ men Mcc 19,86 A 21,561 + B 16,718 A - 16,718 - + B 19,256 - 19,256 - 21,561 19,86 + + + 1,024 1,024 1,092 1,092 23,136 21,36 18,415 C + - + - 18,451 D 21,36 21,06 21,06 D a)Trường hợp tải trọng tiêu chuẩn C + 23,136 b) trường hơp tải trọng tính tốn Hình12-16 Biểu đồ lực cắt Qcc SVTH: Trần Thị Trang 128 Lớp 54LTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 16,718 19,86 GVHD: GS.TS Phạm Ngọc Qúy A 19,256 21,561 16,718 19,86 - A B - D - - D Trường hợp tải trọng tiêu chuẩn C 25,892 21,06 23,985 18,415 - - C 23,985 18,415 B - 19,256 21,561 - 25,892 21,06 - Trường hợp tải trọng tính tốn Hình 12-17 Biểu đồ lực dọc Ncc 12.7 Tính tốn cốt thép 12.7.1 Mặt cắt tính tốn Biểu đồ nội lực để tính tốn bố trí cốt thép theo phương ngang cho cống sau: 6,261 A 1,824 6,261 - B 21,561 + A B 19,256 - 19,256 - 19,256 21,561 A + 13,576 13,576 + - 1,092 1,092 23,136 6,627 D 2,049 21,06 - 6,627 21,06 D C + - D - + C B 21,561 + 19,256 21,561 - 25,892 21,06 C 25,892 21,06 - 23,136 Hình 12-18 Biểu đồ nội lực để tính tốn cốt thép (tải trọng tính tốn) Căn vào biểu đồ nội lực ta chọn mặt cắt nguy hiểm để tính toán cốt thép + Với trần cống: chọn mặt cắt qua A mặt cắt có giá trị mơ men căng ngồi lớn để tính tốn bố trí cốt thép phía ngồi trần cống Chọn mặt cắt qua mặt cắt có giá trị mơ men căng lớn để tính tốn bố trí cốt thép phía trần cống Mặt cắt A (trần cống) có : MA = -6,261(T.m); QA = 21,561 (T); NA = - 19,256 (T) Mặt cắt (trần cống) có: M2 = 1,824(T.m); Q2 = (T); N2 = 19,256(T) SVTH: Trần Thị Trang 129 Lớp 54LTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: GS.TS Phạm Ngọc Qúy + Với thành bên: chọn mặt cắt qua C mặt cắt có giá trị mơ căng ngồi lớn để tính tốn bố trí cốt thép phía ngồi thành bên chọn mặt cắt qua mặt cắt có giá trị mơ men căng lớn để tính tốn bố trí cốt thép phía cho thành bên cống Mặt cắt C (thành bên) có: Mc = -6,627(T.m); Qc = -21,06 (T); Nc = - 25,892(T) Mặt cắt (thành bên) có: M3 = 13,576 (T.m); Q3 = -1,092 (T); N3= 23,727(T) + Với đáy cống: chọn mặt qua D mặt cắt có giá trị mơ men căng ngồi lớn để tính tốn bố trí cốt thép phía ngồi cho đáy cống Chọn mặt cắt qua mặt cắt có mơ men căng lớn để tính tốn bố trí cốt thép phía đáy cống Mặt cắt D (đáy cống) có: MD = -6,627(T.m); QD = - 23,136 (T) ; ND = - 21,06 (T) Mặt cắt (đáy cống) có: M4 = 2,049 (T.m); Q4 = (T); N4 = 21,06(T) 12.7.2 Tính tốn bố trí cốt thép dọc 12.7.2.1 Tính tốn bố trí cốt thép dọc cho trần cống Tiết diện : b x h = 100 x 50 (cm) Xét uốn dọc: lo 0,5.B 0,5.2    < 10 nên ảnh hưởng uốn dọc với cấu kiện h h 0,5 khơng đáng kể, em lấy  = Xét độ lệch tâm eo = M 6, 261   0,325m  32,5 (cm) N 19, 256 Ta thấy .eo = 32,5(cm) > 0,3.ho = 13,5 (cm) nên cấu kiện cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn.Tính tốn cốt thép: N e' e n.e0 Rn F'a R'a.F'a a x Rn.bx h0 h Fa Ra.Fa a b Hình 12-19 Sơ đồ tính tốn cốt thép dọc trục (nén lệch tâm lớn) SVTH: Trần Thị Trang 130 Lớp 54LTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: GS.TS Phạm Ngọc Qúy Trong đó: e =  eo+ 0,5.h - a = 1.32,5+0,5.50 – 5=52,5 (cm): khoảng cách từ điểm đặt lực dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu kéo Fa e' = .eo - 0,5.h + a' =12,5 (cm) : khoảng cách từ điểm đặt lực nén dọc N đến trung tâm cốt thép chịu nén Fa' x: chiều cao vùng nén cấu kiện + Cơng thức (các phương trình bản) kn.nc.N  mb.Rn.b.x + ma.Ra'.Fa' - ma.Ra.Fa (1) x kn.nc.N.e  mb.Rn.b.x.( ho  ) + ma.Ra'.Fa'.( ho- a' ) (2) + Đây toán xác định Fa Fa' biết điều kiện b, h, M, N, cấu kiện Chọn x = o.ho ( = o, A = Ao) thay vào phương trình (2) ta được: kn nc N e  mb Rn b.h02 Ao 1,15.1.19256.52,5 1.90.100.45 2.0, 42 Fa'  = = - 54,6 (cm2)  ' ma Ra (ho  a ') 1,1.2700.(45 5) Vì Fa' < nên em chọn Fa' theo điều kiện sau: + Đk hàm lượng cốt thép Fa' = min.b.ho = 0,0005.100.45 =2,25 (cm2) + Đk cấu tạo: Fa' = 412 = 4,52 (cm2) Vậy em chọn Fa' = 412, khoảng cách cốt thép 25 (cm) + Bây toán trở thành toán xác định Fa biết Fa' điều kiện khác Đặt A = .( 1- 0,5. ), từ phương trình (2) ta có: kn nc N e  ma Ra' Fa' (ho  a ') 1,15.1.19256.52,5  1,1.2700.4,52(45  5)   0,034 2 m R b h 1.90.100.45 b n A= 2.a ' 2.5 Có A ta tính  = 1- 1 A = 0,034 =>   0, 222 ho Nhận thấy   45 2.a ' chứng tỏ Fa' đạt a' < Ra' Nên em lấy x = 2.a' tính Fa ho kn nc N e ' 1,15.1.19256.12,5   2,33 m R ( h  a ') 1,1.2700.(45  5) a a o theo công thức: Fa = ( cm2 ) Fa > min.b.ho = 2,25 (cm2), nên diện tích thép tính đạt yêu cầu Chọn thép bố trí theo yêu cầu cấu tạo Fa=412=4,52 (cm2), khoảng cách cốt thép 25cm SVTH: Trần Thị Trang 131 Lớp 54LTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: GS.TS Phạm Ngọc Qúy 12.7.2.2 Tổng hợp kết tính tốn cốt thép dọc chịu lực Tính tốn tương tự với mặt cắt khác Bảng 12-2 Kết tính toán cốt thép dọc chịu lực cống ngầm Cốt thép phía Cốt thép phía ngồi cống cống Thành phần Diện Khoảng Diện Loại Loại tích cách tích thép thép (cm2) (cm) (cm2) Trần cống 4,52 4,52 412 25 412 Thành bên 4,52 10,05 516 412 25 Đáy cống 4,52 4,52 412 25 412 12.7.3 Tính tốn cốt thép ngang ( cốt xiên) Tính tốn cường độ mặt cắt nghiêng cấu kiện tiến hành theo phương pháp đàn hồi phương pháp trạng thái giới hạn Ở em sử dụng phương pháp đàn hồi 12.7.3.1 Điều kiện tính tốn Khi thoả mãn điều kiện sau cần phải tính tốn cốt đai cho cấu kiện: 0, mb4 R k  1  0  k n n c Q  mb3 R k c 0,9.b.h * 12.7.3.2 Trình tự tính toán Với cốt thép ngang cống ta bố trí cốt thép xiên cống dài khơng bố trí cốt đai Trên mặt cấu kiện em chọn mặt cắt có lực cắt lớn để tính tốn bố trí cốt thép ngang cho cống * Tính tốn cốt xiên cho trần cống (mặt cắt B) 0,6.mb4.Rk = 0,6.0,9.7,5 = 4,05 (KG/cm2) 0  kn nc Q 1,15.1.21561   6,12 0,9.b.h0 0,9.100.45 (KG/cm2) mb3.Rkc = 1.11,5 = 11,5 (KG/cm2) SVTH: Trần Thị Trang 132 Lớp 54LTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: GS.TS Phạm Ngọc Qúy So sánh: 0,6.mb4.Rk=4,05 < 1 = o  kn nc Q = 6,12 < mb3.Rkc=11,5 Nên phải 0,9.b.ho tính tốn bố trí cốt thép xiên cho trần cống Sơ đồ tính tốn: Hình 12-20 Sơ đồ tính tốn cốt xiên Trong đó: 1a: Ứng suất kéo cốt dọc chịu 1X: Ứng suất cốt xiên phải chịu 1= o: Ứng suất kéo cốt xiên cốt dọc phải chịu  x : Phần diện tích biểu đồ ứng suất tiếp cốt xiên phải chịu Do biểu đồ ứng suất kéo có dạng tam giác nên ứng suất cốt dọc chịu tính theo cơng thức: 1a = 0,225 1 = 0,225.6,12= 1,377(kg/cm2) 1X = 1 - 1a = 6,12– 1,377 = 4,743 (kg/cm2)   0,6.mb4.R K x 6,12  4, 05  x 0,5.100  16,9  cm  0,5b 1 6,12 Đặt cốt thép nghiêng với cấu kiện góc 450, diện tích cốt thép xiên tính theo công thức: Fx   x 0,5b ma Rax  16,9.(4, 743  4, 05  1,377).0,5.100  1, 44(cm2 ) (cm ) 1,1.2700 Chọn bố trí cốt thép: Với Fx = 1,44cm2 ta chọn 210  1,57(cm2 ) để bố trí cốt xiên cho cống bố trí cốt xiên thành lớp Xác định vị trí cốt xiên: Vị trí cốt xiên xác định sau: Xác định trọng tâm phần diện tích thép xiên x Từ trọng tâm phần diện tích thép xiên dóng lên trục dầm ta xác định vị trí lớp thép xiên Gọi khoảng cách mép ngồi trục cấu kiện tới vị trí thép xiên x1 thì: SVTH: Trần Thị Trang 133 Lớp 54LTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư x1= GVHD: GS.TS Phạm Ngọc Qúy  1X  2.(0, 6.mb Rk  1a ) x  7, 7(cm) 3.( X  0, 6.mb Rk   1a ) Hình 12-21 Sơ đồ bố trí cốt xiên 12.7.3.3 Tổng hợp kết tính tốn cốt thép ngang Làm tương tự tính tốn bố trí cốt thép xiên cho thành cống đáy cống Các bước tính tốn tổng hợp bảng sau: Bảng 12-3 Tính tốn cốt thép xiên mặt cắt Mặt cắt B H D Q (T) 21,561 23,136 21,06 0,6.mb4.Rk η0 ζ1a ζ1x x Fx x1 4,05 4,05 4,05 (T/m) 6,12 6,57 5,98 (T/m) 1,377 1,478 1,346 (T/m) 4,743 5,092 4,634 (cm) 16,9 19,2 16,2 (cm2) 1,44 1,75 1,42 cm 7,7 8,6 7,4 Vậy để thuận tiện cho việc bố trí thép xiên cho cống em chọn mặt cắt có diện tích thép xiên lớn Do em chọn diện tích thép xiên có Fx = 4ф10 =3,14 ( cm ) 12.7.4Tính tốn kiểm tra nứt 12.7.4.1 Cơ sở tính tốn kiểm tra nứt Lấy giai đoạn Ia giai đoạn trước vết nứt xuất làm sở tính tốn Lúc tải trọng dùng để tính tóan kiểm tra nứt tải trọng tiêu chuẩn Chọn mặt cắt có mơ men lớn ( ứng với tải trọng tiêu chuẩn ) để tính tóan kiểm tra nứt cho kết cấu Điều kiện để đảm bảo khơng xuất khe nứt thẳng góc là: nc N C  N n   1.Rkc eo  Wqd Fqd SVTH: Trần Thị Trang 134 Lớp 54LTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 5,56 A 1,888 GVHD: GS.TS Phạm Ngọc Qúy 5,56 - B 19,86 A + B 16,718 16,718 19,86 - 16,718 - A 5,908 11,636 11,636 + D 1,742 + + 1,024 - 18,451 D 5,908 - - 18,415 - - 1,024 21,36 C B 19,86 + 16,718 19,86 - D C + 21,36 23,985 18,415 C 23,985 18,415 - Hình 12-22 Biểu đồ nội lực để kiểm tra nứt ( Tải trọng tiêu chuẩn) 12.7.4 Kiểm tra nứt Từ bảng tính giá trị nội lực em thấy mặt cắt ( thành bên cống ) có mơ men lớn em tiến hành tính tốn kiểm tra nứt mặt cắt với tải trọng tiêu chuẩn Hệ số qui đổi : n  Ea 2100   8, 75 Eb 240 *Xác định giá trị qui đổi: - Chiều cao vùng nén ( Khoảng cách từ mép biên chịu nén đến trọng tâm tiết diện qui đổi ) xn = S qd Fqd + Sqđ: mô men tĩnh qui đổi tiết diện + Fqđ: diện tích qui đổi tiết diện Với tiết diện hình chữ nhật ta có : xn  0,5bh2  nFa' a '  nFa h0 0,5.100.502  8,75.4,52.5  8,75.10,05.45   25,19(cm) bh  nFa'  nFa 100.50  8,75.4,52  8,75.10,05 - Mô men quán tính qui đổi tiết diện: b Jqđ  ( xn3  (h  xn )3 )  n.Fa' ( xn  a ')2  n.Fa (ho  xn ) 100 J qd  (25,193  (50  25,19)3 )  8,75.4,52.(25,19  5)2  8,75.10,05.(45  25,19)2  1092479,03(cm4 ) - Mô đun chống uốn tiết diện: Wqđ  J qd h  xn  1092479, 03  44033,82(cm3 ) 50  25,19 *Khả chống nứt tiết diện: SVTH: Trần Thị Trang 135 Lớp 54LTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: GS.TS Phạm Ngọc Qúy Với cấu kiện chịu nén lệch tâm khả chống nứt tiết diện xác định theo công thức:Nn   1.Rkc eo  Wqd Fqd + Tra phụ lục 13 giáo trình '' Kết cấu bê tơng cốt thép '' ta hệ số mh = + Tra phụ lục 14 giáo trình '' Kết cấu bê tơng cốt thép '' ta hệ số  = 1,75 + 1 = .mh = 1.1,75 = 1,75 ( : Hệ số chảy dẻo BT với tiết diện chữ nhật ) M DC 11636  C   0,53(m)  53(cm) + Độ lệch tâm lực nén dọc tiêu chuẩn: eo N D 21923 Thay số vào công thức ta được:  1, 75.11,5 53  44033,82 100.50  8, 75.4,52  8, 75.10, 05  19953,54 Nn *Kiểm tra khả nứt Điều kiện kiểm tra nứt nc.N1 = 1.21923 (KG) > Nn Vậy cấu kiện (thành bên cống) bị nứt theo phương dọc cống (kg) Do cần xác định bề rộng khe nứt xem có thoả mãn điều kiện cho phép hay khơng (an  an gh ) Nếu bề rộng khe nứt khơng thoả mãn điều kiện kết cấu bị ổn định trình làm việc nứt gây * Xác định bề rộng khe nứt Bề rộng khe nứt xác định theo công thức kinh nghiệm: an = k.c. σa  σo 7.(4  100 ) d Ea Với cấu kiện chịu nén lệch tâm:Ứng suất cốt thép a  N C (e  Z1 ) Fa Z1 +e = .e0 + 0,5.h - a = 1.53 + 0,5.50 – = 73 (cm) +Z1: khoảng cách từ trọng tâm cốt thép dọc chịu kéo đến điểm đặt hợp lực miền nén tiết diện có khe nứt Z1 xác định theo công thức kinh nghiệm: Z1 = .h0 Với  hệ số phụ thuộc vào hàm lượng cốt thép chịu kéo,  = 0,85  Z1 = 0,85.45 = 38,25 (cm)  a  21923.(73  38, 25) = 1981,79 (kg/cm2) 10, 05.38, 25 Thay số vào công thức ta được: SVTH: Trần Thị Trang 136 Lớp 54LTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư an = 1.1,3.1 GVHD: GS.TS Phạm Ngọc Qúy 1981, 79  200 7.(4  100.0, 0022) 16 = 0,116 (mm) 2,1.106 - Bề rộng khe nứt cho phép angh: Tra bảng 18 TCVN 4116 – 85 với kết cấu chịu áp lực gradien cột nước nhỏ 20 cơng trình cấp III ta bề rộng khe nứt giới hạn: angh = 0,15.1,6=0,24 (mm) 12.7.4.3 Kết luận Vậy an = 0,116 < angh = 0,24 mm nên kết cấu đảm bảo điều kiện ổn định trình làm việc khe nứt xuất SVTH: Trần Thị Trang 137 Lớp 54LTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: GS.TS Phạm Ngọc Qúy KẾT LUẬN Sau 14 tuần làm đồ án, với cố gắng thân hướng dẫn nhiệt tình, khoa học thầy giáo Gs.Ts Phạm Ngọc Quý em thực Thiết kế Cụm công trình đầu mối hồ Tây Nguyên - Phương án 2với nội dung sau: Tổng quan cơng trình tài liệu Tính tốn xác định thơng số hồ chứa Thiết kế sơ bộ, chọn Bt hợp lý Thiết kế đập đất, đường tràn xả lũ cống lấy nước Chun đề kỹ thuật: Tính tốn ổn định mái thượng lưu đập Các công việc trình bày cụ thể phần thuyết minh đồ án kèm vẽ A1 bao gồm mặt bằng, mặt cắt, chi tiết…của hạng mục cơng trình Đồ án hồn thành hoàn toàn nỗ lực thân, giúp đỡ tận tình thầy giáo Gs.Ts Phạm Ngọc Quý Em xin cam đoan trước hội đồng nhà trường tồn thể thầy giáo lời khai thật Em xin chân thành cảm ơn thầy, giúp đỡ em hồn thành đồ án Hà Nội, ngày 20 tháng 06 năm 2014 SINH VIÊN THỰC HIỆN Trần Thị Trang SVTH: Trần Thị Trang 138 Lớp 54LTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: GS.TS Phạm Ngọc Qúy TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình thuỷ cơng, tập I + II, NXB Xây dựng - 2005 Đồ án môn học thuỷ công Trường Đại Học Thuỷ Lợi - 2004 Giáo trình thuỷ lực, tập I + II, NXB Nông Ngiệp-2006 Bài tập thuỷ lực, tập I + II Các bảng tính thủy lực, NXB Xây dựng - 2005 Giáo trình thuỷ văn cơng trình NXB Nơng nghiệp - 1993 Cơng trình tháo lũ đầu mối cơng trình thủy lợi, NXB Xây dựng - 2005 Thiết kế đập đất - Nguyễn Xuân Trường – Xuất 1972 Sổ tay tính tốn thủy lực, NXB Nơng Nghiệp 10 Cơng trình thuỷ lợi, quy định chủ yếu thiết kế QCVN 04 – 05:2010/BNNPTNT 11 Quy phạm thiết kế đập đất đầm nén, TCVN 8216:2009 12 Quy phạm tính tốn Thủy lực đập tràn QPTL C8 – 76 13 Quy phạm tải trọng tác dụng lên công trình thủy lợi TCVN 8421:2010 14 Quy phạm tính tốn thuỷ lực cống sâu TCVN 9151:2012 15 TCVN 4253:2012Nền cơng trình thuỷ cơng SVTH: Trần Thị Trang 139 Lớp 54LTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư SVTH: Trần Thị Trang GVHD: GS.TS Phạm Ngọc Qúy 140 Lớp 54LTC1 ... thức điều tiết hồ Theo tài liệu thủy văn phân phối dòng chảy năm thiết kế nhu cầu dùng nước năm ta thấy: Wđến>Wdùng , năm lượng nước đến đáp ứng đủ lượng nước dùng.Vậy hồ chứa Tây Nguyên ta tiến... nguồn nước 18 hồ đập Riêng với dự án hồ chứa nước Tây Nguyên chủ yếu tưới cho khoảng 90ha đất trồng lúa hai vụ (Đông xuân Hè thu) HTX Đồng Tâm Khu vực lũng hồ cú địa chất tốt,không bị thấm nước, vùng... 2.3.2.Hiện trạng tưới Do điều kiện tự nhiên khu vực hồ Tây Nguyên tương đối giống hồ Vực Mấu (Quỳnh Thắng) ta sử dụng kết tính tốn thủy nơng hồ cho Hồ Tây Nguyên Tháng I Đông Xuân 1260 Vụ Hố Thu Bảng