I VỊ TRÍ NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH : Cống A được xây dựng ven sông X để nước tưới cho 60.000 ha ruộng . Ngăn nước sông tràn vào đồng khi có lũ . Kết hợp đường giao thông với loại xe 8 – 10 tấn đi qua. II CẤP CÔNG TRÌNH VÀ CHỈ TIÊU THIẾT KẾ : 1 Cấp công trình được xác định theo TCXDVN 285:2002 : Căng cứ vào quy phạm 2002 với đối tượng là đập bê tông trên nền đất ở trạng thái bão hòa nước và chiều cao đập 8m là công trình cấp IV Căn cứ vào nhiệm vụ công trình chủ yếu tưới cho 60.000 ha ta có công trình thuộc cấp II là chủ yếu,cấp III thứ yếu. 2 Các chỉ tiêu thiết kế : Căn cứ vào cấp công trình đã chọn là công trình cấp II, ta xác định được các chỉ tiêu cần thiết cho việc thiết kế cống như sau : Tần suất lưu lượng : P% = 0,5% Hệ số vượt tải : (Bảng P 1 – 4) + Trọng lượng bản thân công trình n = 1.05 + Áp lực đứng của trọng lượng đất n = 1.20 + Áp lực bên của đất n = 1.20 + Áp lực tĩnh, áp lực sóng, áp lực thấm ngược n = 1.00 + Tải trọng do gió n = 1.30 Hệ số tin cậy : Kn = 1.2 (Bảng P 1 – 6 )
Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN ( Đề số : A – ) I/- NHIỆM VỤ : Cống A xây dựng ven sông X để: - Lấy nước tưới cho 60.000ha ruộng - Ngăn nước sông tràn vào đồng có lũ - Kết hợp đường giao thông với loại xe – 10 qua II/- CÁC LƯU LƯNG VÀ MỰC NƯỚC THIẾT KẾ : Lấy nước: Qmaxlấy = 100 m 3/s ; Z đầu kênh = 3,50 m Zmaxsoâng = 7.50m ; Z soâng = 3.70 m Chống lũ: Zsông max = 8.60 m ; Z đồng = 2.50 m III/- TÀI LIỆU KÊNH HẠ LƯU : Zđáy kênh = 0,00 m ; Độ nhám n= 0,025 Độ dốc mái m = 1,5 ; Độ dốc đáy i = 0,0004 IV/- TÀI LIỆU GIÓ : Tần suất P % V (m/s) 20 30 50 28 22 18 16 14 V/- CHIEÀU DÀI TRUYỀN SÓNG : Trường hợp D (m) Z sông bình thường 200 Z sông max 300 VI/- TÀI LIỆU ĐỊA CHẤT : - Đất thòt cao độ : + 3.50 đến + 5.00 - Đất cát pha : +0.50 đến – 10.00 - Đất sét : -10.00 đến – 30.00 Sinh viên thực : Vũ Đình Tuấn Trang Lớp TH 13 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên Các tiêu lý đất cống Loại đất Chỉ tiêu k (T/m3) tn (T/m3) Độ rỗng n tn (độ) bh (độ) Ctn (T/m2) Cbh (T/m2) Kt (m/s) Hệ số rỗng e (m /N) Hệ số nén a Hệ số nén không Thòt Cát pha Sét 1,47 1,65 0,46 190 160 1,50 1,00 4.10-7 0,86 1,52 1,70 0,36 230 180 0,50 0,30 2.10-6 0,92 1,61 1,75 0,39 120 100 3,50 2,50 3.10-8 0,90 2,2 0,92 2,3 VII/- THỜI GIAN THI CÔNG : năm Yêu cầu : 1- Xác đònh cấp công trình tiêu thiết kế 2- Tính toán thủy lực xác đònh chiều rộng cống giải tiêu 3- Chọn cấu tạo phận cống 4- Tính toán thấm ổn đònh cống 5- Tính toán đáy cống theo phương pháp dầm đàn hồi Sinh viên thực : Vũ Đình Tuấn Trang Lớp TH 13 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên PHẦN I : GIỚI THIỆU CHUNG I- VỊ TRÍ NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH : - Cống A xây dựng ven sông X để nước tưới cho 60.000 ruộng - Ngăn nước sông tràn vào đồng có lũ - Kết hợp đường giao thông với loại xe – 10 qua II- CẤP CÔNG TRÌNH VÀ CHỈ TIÊU THIẾT KẾ : 1- Cấp công trình xác đònh theo TCXDVN 285:2002 : -Căng vào quy phạm 20-02 với đối tượng đập bê tông đất trạng thái bão hòa nước chiều cao đập 8m công trình cấp IV -Căn vào nhiệm vụ công trình chủ yếu tưới cho 60.000 ta có công trình thuộc cấp II chủ yếu,cấp III thứ yếu 2- Các tiêu thiết kế : Căn vào cấp công trình chọn công trình cấp II, ta xác đònh tiêu cần thiết cho việc thiết kế cống sau : - Tần suất lưu lượng : P% = 0,5% - Hệ số vượt tải : (Bảng P – 4) + Trọng lượng thân công trình n = 1.05 + Áùp lực đứng trọng lượng đất n = 1.20 + Áùp lực bên đất n = 1.20 + Áùp lực tónh, áp lực sóng, áp lực thấm ngược n = 1.00 + Tải trọng gió n = 1.30 - Hệ số tin cậy : K n = 1.2 (Baûng P – 6) Sinh viên thực : Vũ Đình Tuấn Trang Lớp TH 13 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên - Hệ số điều kiện làm việc : – 5) m = 1.0 (Bảng P PHẦN II : TÍNH TOÁN THỦY LỰC CỐNG I- TÍNH TOÁN KÊNH HẠ LƯU : Cao trình mực nước thiết kế = 3.45 m HTK = Z TK – Zđáy kênh = 3,45 – 0,00 = 3.45 m Chọn kênh hạ lưu mặt cắt hình thang ta có : m = 1,5 ; n = 0,025 ; i = 0,0004 Theo phương pháp đối chiếu với mặt cắt lợi thủy lực ta có : Với m = 1,5 4mo = 8,424 Qtưới = 120 m3/s 4mo i 8,424 0,0004 f(Rln) = = = 0,0014 Q 120 Tra phụ lục (8-1) với n = 0,025 tra Rln = 2,94 Vậy h/Rln = 3.45 / 2.94 = 1.173 Tra phuï luïc (8-3) b/Rln = 6.037 b = b/Rln Rln = 6.037*2.94 = 17.75m Chọn b = 18 m II/- TÍNH TOÁN KHẨU DIỆN CỐNG : Sinh viên thực : Vũ Đình Tuấn Trang Lớp TH 13 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên 1- Trường hợp tính toán : Khi cần tháo lưu lượng Q tưới = 120 m3/s với chênh lệch mực nước thượng lưu nhỏ Z sôngmin =3.7 m ; Zđầu kênh = 3.45 m ; Z = 0.25 m 2- Chọn loại cao trình ngưỡng cống : - Cao trình ngưỡng : Chọn cao trình đáy kênh Z = 0.00 m - Hình thức ngưỡng cống : Đập tràn đỉnh rộng không ngưỡng P = 3- Xác đònh bề rộng cống : a Xác đònh trạng thái chảy : Theo quy phạm QPTL C876 , đập chảy ngập hn > nHo * Tính hn : n : gọi số ngập n = (hn/H0)pg 0,75 0,8 Sơ choïn n = 0,8 hn = hh – P1 = h h Vì P1 = Z ngưỡng = Zđk hn = hh = 3.45 m (bỏ qua độ cao hồi phục Zhp) * Tính H0 : Từ công thức H0 = H+V02/2g ta có : TK : Diện tích mặt cắt kênh hạ lưu cống TK = (b+mh)h = (18 + 1.5 * 3.45)3.45 = 79.95 m2 V0 = QTK/TK = 120 / 79.95 = 1.5m/s H0 = 3.7 + (1.52 / 2*9,81) = 3.81 m hn = 3.45 m > 0,8H o= 0.8 * 3.81 = 3.04 m Vậy thoã mãn điều kiện để đập chảy ngập Tính bề rộng cống : Tính tổng bề rộng cống từ công thức đập tràn đỉnh rộng chảy ngập Trong : Qc n g b.h g H h - n : hệ số lưu tốc chảy ngập lấy theo trò số hệ số lưu lượng m (tra bảng Cumin bảng 14-12 GTTL tập III trang 35) ta lấy m = 0.36 ; tra (bảng 14-13) ta n = 0.96 - g : hệ số lưu tốc phụ thuộc thêm có co hẹp ngang g = 0,5 0 + 0,5 0 sơ ta chọn = 0.97 g = 0.5*0.97 + 0.5 = 0.98 QTK b = n g h 2g ( H0 – h) Sinh viên thực : Vũ Đình Tuấn Trang Lớp TH 13 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên 120 = = 13.9 m 0,96 0,98 3,45 9,81 (3.81 -3.45) Chọn b = 14 m c Phân chia khoang chọn mố : Phân khoang chọn mố sau : Chọn cửa cửa m; mố trụ mố rộng 1m d Kiểm tra chiều rộng coáng : b 14 0 = = = 0,94 (b + d) (14 +1) Trong : d = m : Tổng chiều dày mố Tính lại b với 0 = 0,94 g = 0,5 0 + 0,5 = 0,5 0,94 + 0,5 = 0,97 b = 120 = 14.05 m 0,96 0,97 3.45 9,81 (3.81 – 3.45) Qc n g b.h g H h = 0,96 0,97 14 3,45 2 9,81 (3.81 -3.45) = 119,53 m3/s Vậy chọn b = 14 m phù hợp.Như Bc = 15 m III/- TÍNH TOÁN TIÊU NĂNG PHÒNG XÓI : 1- Trường hợp tính toán : Khi tháo lưu lượng qua cống với chênh lệch mực nước thượng, hạ lưu lớn Với cống lấy nước Z sông lớn , Zđồng phụ thuộc lưu lượng lấy , chế độ đóng mở cữa van trường hợp đơn giản mở cống 2-Xác đònh lưu lượng tính toán tiêu : Để xác đònh lưu lượng tính toán tiêu , cần tính với cấp lưu lượng từ Q đến Qmax , với cấp Q ta xác đònh độ mở cữa cống a Sinh viên thực : Vũ Đình Tuấn Trang Lớp TH 13 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên Qtt trò số ứng với (hc’’ – hh)max Q b h c g ( H o h c ) Trong : : hệ số co hẹp bên, lấy = : hệ số lưu tốc, lấy = 0.95 hc = .a với hệ số co hẹp đứng = 0.61 Ho : cột nước tính toán trước cửa van Ho = 7.6 (bỏ qua lưu tốc tới gần) Tính Ftc = Q bc H o a/H = 0.042 Nên ta có độ mở cống a =a/H*H = 0.042*7.6 = 0.32 m hc = Tc Ho = .(a/H).H = .a = 0,61* 0,32 = 0,20 m Độ sâu phân giới hk : hk = q2 g với q = Q/bc =120/14 = 8,57 m2/s neân hk = 8,57 1,96 m 9,81 Độ sâu liên hiệp hc " = 2,3 m Mà ta có hh = 1,81 m So sánh độ sâu ta thấy : hc = 0,2 m < hk = 1,64 m < hh = 1,81 m < hc" = 2,3 m tức cống chảy tự hc" > hh nên sau cống có nước nhảy phóng xa Để đảm bảo cho hạ lưu làm việc bình thường ta bố trí thiết bò tiêu (Từ bảng tính xác đònh Qtt tiêu , ứng với Q = 40m /s có trò số (hc’’ – hh) đạt giá trò lớn Do ta chọn lưu lượng tính toán tiêu Q tt = 40m /s Xác đònh độ mở cống a : Có Fc = 0.082 , tra bảng ta có a/H = 0.031m => a =a/H *H = 0.031* 7.9 = 0.245m) 3- Tính toán tiêu : Biện pháp tiêu ta chọn tường bể kết hợp + Xác đònh chiều sâu bể : Bài toán tính dần Giả thiết dgt = hc’’ – hh = 2.3 – 1.81 = 0.49 m Ta coù E0’ = E0 + d0 = 7.66 + 0.49 = 8.15 m 40 Tính F(c) = = 0.10185 0,95.18 (8.15)3/2 Sinh viên thực : Vũ Đình Tuấn Trang Lớp TH 13 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên c” = 0,2749 hc” = 0.2749*8.15 = 2.22 m Chiều sâu bể tiêu xác đònh theo công thức : dtt = hc” – hh - Z (*) Trong : - = 1.05 - hc’’ = 2.22 m - hh = 1.81m q2 Z = 2g.2 hh2 q2 2g.( hc”)2 2.2222 2.2222 Z = = 0.0345 m 2 2*9,81*0,95 *1.81 2*9,81(1,05*2.22)2 Thay giá trò vào (*) ta có : dtt = 1.05*2.22 – 1.81 – 0.0345 = 0.4865 m So saùnh d0 d1 ta thấy dgt dtt Như ta chọn chiều sâu bể d = 1.0m + Xác đònh chiều dài bể : lb = l1 + ln Trong : : Hệ số kinh nghiệm (0,7 0,8) Chọn = 0.8 L1 hk P 0.35 * hk l1 : Chiều dài nước rơi tính theo công thức : L1 5.0671 0.35 5.067 7.5 m P = d = m chiều cao ngưỡng cống so với bể Chiều dài nước nhảy ln : ln = 4,5 hc” = 4,5*2.22 = 9.99 m ( Chiều dài nước nhảy.) lb = 7.5 + 0,8 9,99 = 18.3 m Choïn lb = 18 m Như bể tiêu có kích thước chọn laø : d = m vaø lb = 18 m Sinh viên thực : Vũ Đình Tuấn Trang Lớp TH 13 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên Phần III : BỐ TRÍ CÁC BỘ PHẬN CỐNG I/- THÂN CỐNG : Bao gồm đáy, trụ phận 1- Cửa van : Chọn cửa van phẳng , cấu tạo thép ,với dàn đóng mở van quay, đỉnh cữa van cao đáy tường ngực 0.2m 2- Tường ngực : a- Cao trình đáy tường ngực : Do không yêu cầu giao thông thủy nên ta chọn Zđt theo công thức : Zđt = Ztt + = 3,70 + 0,5 = 4,2m Trong : Ztt = 3,7 m : Cao trình mực nước tính toán = 0,5 m : Độ lưu không b- Cao trình đỉnh tường : Lấy cao trình đỉnh cống xác đònh theo công thức : Zđc = MNDGC + h’ + s’ + a’ (*) Với : - MNDGC = Zsôngmax = 8,5 m - h’ : Độ dền gió tính với trường hợp vận tốc gió bình quân lớn theo công thức : h’ = 2.10-6 V2 D cos /g.H Vận tốc gió bình quân lớn V50% = 14 m/s D : Đà gió D = 300 m; g = 9,81 m/s2 ; = 00 H = 8,5 – 0,0 = 8,5 m chiều sâu đập h’ = 2.10-6 (14)2 300 1/9,81 8,5 = 0,0014 m s’ : Độ dền cao sóng (công trình cấp II P = 1%) Tính s’ theo bước sau : Giả thiết trường hợp xét sóng nước sâu H > 0,5 Tính đại lượng không thứ nguyên : gt 9,81 3.600 * = = 15.7 V 14 Với t thời gian gió thổi liên tục lấy t = gD 9,81 300 * = = 15 2 V 14 Sinh viên thực : Vũ Đình Tuấn Trang Lớp TH 13 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên Tra đồ thò P2-1 hướng dẫn đồ án môn học trang 136 ta tra cặp nhỏ : gt g gh Ứng với = 15.7 = 1,3 ; = 0,0127 V V V2 Tính : h g V 14 = x = 1,3 = 1,85 m V g 9,81 gh V 142 h = x = 0,0127 = 0,253 m V g 9,81 g2 9,81 1,852 = = = 3,4 m 2 3,14 * Kiểm tra điều kiện sóng sâu H > 0,5 8,5 > 0,5 3,4 = 1,7 m Vậy giả thiết ban đầu sóng nước sâu * Tính chiều cao sóng theo tần suất P = 1% sau : h1% = K1% hs Tra đồ thò P2-2 hướng dẫn đồ án môn học thủy công với gD/V2 = 15 tra K 1% = 2,08 h1% = 2,08 0,253 = 0,526 m * Tính độ dềnh cao sóng : s’ = kns h1% Tra đồ thò P2-4 với : 3,4 h 0,253 = = 0,459 vaø = = 0,07 kns = 1,15 H 7,4 3,4 s’ = 1,15 0,526 = 0,6 m * a’ = 0,3 m độ vượt cao an toàn tra bảng (5-1) giáo trình thủy công tậpI Thay giá trò tìm vào công thức(*) Zđc = 8,5 + 0,0014 + 0,6 + 0,3 = 9.4 m Sinh viên thực : Vũ Đình Tuấn Trang 10 Lớp TH 13 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên Căn vào điều kiện làm việc công trình ; trường hợp chống lũ mực nước sông lớn = 8.5 m mực nước đồng = 2.5 m Vậy H = 6.0 m Sơ đồ tính toán toàn đáy với phận đặt lên III/- TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TRƯT : 1- Xác đònh lực tác dụng lên công trình : a/ Các lực đứng : Bao gồm : - Trọng lượng cầu giao thông, cầu công tác - Cửa van, tường ngực, mố cống , đáy - Nước cống - Phần đất hai chân khay (trong phạm vi khối trượt) lực đẩy ngược (thấm, thủy tónh) Trọng lượng mố : Gồm mố bên và1 mố P1 = [9.4*1*20*1 + 2*9.4*20(0.6 +2)/2]2.5 = 1692 T Cánh tay đòn so với đáy a1 = *Trọng lượng tường ngực : P2 = (0.4*0.4 + 0.2*5.2)14*2.5 = 42 T xc F1 x1 F2 x2 0.6 * 5.2 0.3 0.4 * 4.4 0.4 0.1706 m 0.6 * 5.2 0.4 * 4.4 F1 F2 Xác đònh cánh tay đòn a2 : a2 = – 0.1706 = 5.83 m * Trọng lượng cầu công tác ( P3 ): Trụ đứng (6 trụ) = (6*0.4*0.4*10)2.5 = 24 T Dầm ngang (6 dầm) = (6*0.3*0.3*4)2.5 = 5.4 T Dầm dọc (2 dầm) = (2*0.4*0.8*16)2.5 = 25.6 T Hành lang , bậc thang = 20 T Tổng cộng : P3 = 75 T a = 5.0 m * Trọng lượng cầu giao thông : Chọn cầu bê tông cốt thép cho loại xe có tải trọng _ 10 Có trọng lượng P4 = 100 T ; a4 = +2.0m Trọng lượng cữa van : P5 P5 =31 T P5 0.157 * F F 0.157 * * 14 * 14 31.8 T a5 = m Sinh viên thực : Vũ Đình Tuấn Trang 19 Lớp TH 13 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên * Trọng lượng đáy : P6 P6 = [(1.0*19*20) + 2*19(1.0+2.5)/2]2.5 = 1116.25 T P6 = 1200 T a6 = * Trọng lượng nước cống : Trọng lượng nước cống ứng với trường hợp chống lũ : - Phần sông : P7 = 8.5*15*5*1 = 638 T a7 = 7.5m -Phần phía đồng : P8 = 2.5*15*15*1 = 563 T a8 = +2.5 m * p lực thuỷ tónh đáy cống : P9 = 70*19 = 1330 T a9 = * Aùp lực đẩy ngược đáy cống : P10 = 60*19 = 1140 T a10 = 3.3 m b/ Caùc lực nằm ngang : Áp lực nước thượng hạ lưu, áp lực đất bò động chân khay thượng lưu * Áùp lực nước phía sông : T1 = 0.5*n*B*H2 = 0.5*1*15*8.52 = 542 T e1 = 0.5 + H/3 = 0.5 + 8,5 / = +3.3 m * Áùp lực nước phía đồng : T2 = 0.5*n*B*hh2 = 0.5*1*15*2.5 = 19 T e2 = 0.5 + hh/3 = 0.5 + 2,5/3 = 1.3 m * Áp lực đất chủ động thượng lưu (chân khay thượng lưu) : Ectl =1/2(đH2c) Trong : - đ trọng lượng riêng đất - H chiều cao cột đất tác dụng Với = = = => c = tg2 (45o-/2) = tg2(45o-18o/2) = tg236o = 0.528 => Ectl = 1/2(1.7*22*0.528) = 1.8 T/m Toàn chân khay Ectl = 1.8*19 = 34 T e3 = 1.5 - 2/3 = 0.83 m Áp lực đất bò động hạ lưu (chân khay hạ lưu) : Eb hl 2.C b b H 2 Sinh viên thực : Vũ Đình Tuấn Trang 20 Lớp TH 13 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên Trong đó: - b cường độ áp lực đất điểm đáy chân khay tính sau b = đ*H*b + 2C b C = 0.3T/m2 lực dính đơn vò đất b = tg2 (45o+/2) = tg2(45o+18o/2) = tg254o = 1.89 b = 1.7*2*1.89 + 2*0.3 1.89 = 7.25T/m Eb hl * 0.3 1.89 7.25 8.07T 2 Toàn chân khay Ebhl = 8.07*19 = 153 T e4 = 1.5 – 2/3 = 0.83 m 2/- Xác đònh áp lực đáy móng : Theo sơ đồ nén lệch tâm, xác đònh công thức : P M F W Trong : - P tổng lực thẳng đứng (tấn) - F diện tích đáy móng (m2) - M Tổng mô men lực tác dụng lên móng , lấy tâm đáy móng - W mô đuyn chống uốn đáy móng(m3) Sinh viên thực : Vũ Đình Tuấn Trang 21 Lớp TH 13 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên Tính M = P1 a1 + P2 a2 + P3 a3 + P4 a4 + P5 a5 + P6 a6 + P7 a7 + P8 a8 + P9 a9 + T1 e1 + T2 e2 + Ectl e3 + Ebhl e4 M = 1692*0 – 42*5.83 - 75*5 +100*2 - 31*5 +1200*0 – 638*7.5 + 563*2.5 + 1140*3.3 +1330*0 + 542*3.3 - 19*1.3 34*0.83 + 153*0.83 = 1672Tm P = 1871 T Fmg = 20*19 = 380 m2 W = (B*L2)/6 = (19*202)/6 = 1266.7 m3 Vaäy : mg 1871 max = 1672 + 380 mg = 6.24 T/m 1266.7 1871 = 1672 - = 3.6 T/m 380 1266.7 tb = (max+min)/2 = 4.92 T/m2 3- Phán đoán khả trượt : Xét điều kiện a/ Chỉ số mô hình hóa : N = max/ (B ñn) = 6.24/ (20 0.88) = 0,35 Nc = Trong : - B : Chiều rộng mảng (chiều // lực đẩy ngược) - đn : Dung trọng đất (lấy dung trọng đẩy nổi) - Nc : Chuẩn số không thứ nguyên lấy = loại đất khác đn = k – (1 - n) n = 1.52 –(1- 0.36)1 = 0.88 T/m3 b/ Chỉ số kháng trượt : tg = tg1 + C1/th = tg 180 + 0,3/4.59 = 0,39 Trong : 1; C1 : Góc ma sát lực dính đơn vò đất Ta có : tg = 0,39 < 0,45 Yêu cầu không thoã mãn c/ Hệ số mức độ cố kết : C v0 Trong : =2.10-6 m/s) - e (e=0.92) K t 1 e t a n h0 0.4 - Kt : Hệ số thấm đất ( K t : Hệ số rỗng đất tự nhiên Sinh viên thực : Vũ Đình Tuấn Trang 22 Lớp TH 13 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên - t0 : Thời gian thi công trình ( t = 63.25.10 6) - a : Hệ số nén đất (a = m2/N) - n : Dung trọng nước (n = 9.81.103 N/m3) - h0 : Chiều dày tính toán lớp cố kết, lấy chiều dày lớp đất có sét, trường hợp ta lấy không lớn B, ta chọn h = B = 20 m Vậy ta có : C v0 2.10 1 0.92 63.25.10 3.09.10 2 9810 20 Vậy điều kiện không đạt trượt phẳng phải xét trượt sâu trượt hổn hợp; Trong đồ án yêu cầu kiểm tra trượt phẳng 4- Tính toán trượt phẳng : Ổn đònh cống trượt phẳng : nc Ntt < (m/Kn) R Trong : nc = : Hệ số tổ hợp tải trọng m = 1.0 : Hệ số điều kiện làm việc tra bảng P1-5 Kn = 1.2 : Hệ số tin cậy Ntt; R : Giá trò tổng quát lực gây trượt lực chống trượt giới haïn Ntt = Ttl + Ectl – Tht = 542+ 34 – 19 = 557 T R = P tg1 + m1 Ebhl + F C = = 1871* tg180 + 0.7*153 + 380* 0,3 = 829 T nc Ntt = 557 = 557 T < (m/K n) R = (1/1,2) 829 = 690.8 T Đảm bảo an toàn trượt phẳng, công trình ổn đòmh PHẦN VI : TÍNH TOÁN KẾT CẤU BẢN ĐÁY CỐNG I/- MỤC ĐÍCH VÀ CÁC TRƯỜNG HP TÍNH TOÁN : Sinh viên thực : Vũ Đình Tuấn Trang 23 Lớp TH 13 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên Mục đích : - Xác đònh sơ đồ ngoại lực - Tính toán nội lực bố trí cốt thép - Bố trí cốt thép đáy Theo yêu cầu đồ án ta xác đònh sơ đồ ngoại lực để tính toán kết cấu đáy theo phương pháp dầm đàn hồi 2- Trường hợp tính toán : Ta tính cho trường hợp chênh lệch mực nước thượng hạ lưu lớn Vì ta chọn trường hợptổ hợp chống lũ tính phần thấm ổn đònh trên 3- Chọn băng tính toán : Tính toán cho băng sau cửa van, có chiều rộng 1m giới hạn hai mặt cắt vuông góc với chiều dòng chảy II/- TÍNH TOÁN NGOẠI LỰC TÁC DỤNG LÊN BĂNG : Gồm lực 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 : - G1 : Trọng lượng phần mố - G2 : Trọng lượng tường ngực - G3 : Trọng lượng cầu công tác - G4 : Trọng lượng cầu giao thông - G5 : Tải trọng người xe cầu - G6 : trọng lượng cửa van - T1, T2 : p lực nước ngang từ thượng lưu hạ lưu truyền qua khe van (khi van đóng) Sơ đồ tính toán lực mố truyền cho đáy Sinh viên thực : Vũ Đình Tuấn Trang 24 Lớp TH 13 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên * Tính lực tập trung mố bên : Bảng tính lực tập trung tác dụng lên mố bên TT TẢI TRỌNG Trọng lượng mố cống Trọng lượng tường ngực Trọng lượng cầu công tác Trọng lượng cầu giao thông Trọng lượng người xe cộ Trọng lượng cữa van p lực nước thượng lưu p lực nước hạ lưu Tổng cộng G1 G2 TRỊ SỐ (T) 611 10.5 G3 KÝ HIỆU a (m) M (T.m) 5.83 61.2 18.75 93.75 G4 25.00 50 G5 10.00 G6 T1 7.75 135.5 3.3 38.75 447.75 T2 4.75 853.25 1.3 6.175 717.62 Sinh vieân thực : Vũ Đình Tuấn Trang 25 Lớp TH 13 20 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên Ứng suất thẳng đứng đáy mố xác đònh theo công thức nén lệch tâm max G M F W Trong : - P tổng lực thẳng đứng (tấn) - F diện tích đáy mố (m2) - Mo Tổng mô men ngoại lực lấy tâm đáy mố -W mô đuyn chống uốn đáy mố(m3) + Diện tích đáy mố bên : Fm = 2*20 = 40m2 + Mô đun chống uốn đáy mố bên : Wm = (B.L2)/6 = (2*202)/6 = 133.33m3 Vaäy: max 853.25 717.62 26.71 40 133.33 T / m2 853.25 717.62 15.95 40 133.33 T / m2 TB = 0.5(max + min) = 21.33 T/m2 Với giá trò max min , coi ứng suất đáy mố phân bố theo đường thẳng ta vẽ biểu đồ ứng suất đáy mố NHỚ VẼ HÌNH Trò số Pk xác đònh : max 26.71 15.95 x 15.95 10 21.33 T / m L Đình Tuấn Sinh viên thực : Vũ Lớp20 TH 13 PK Trang 26 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên Vậy lực tập trung mố bên truyền cho băng tính toán đáy tính theo công thức sau : Pk’ =Pk.b.d Với : b – bề rộng băng tính toán = 1m ; d – bề dày mố bên = 2m Pk’ = 21.33*1*2 = 42.66 T = P1' = P3" = 42.66 T * Tính lực tập trung mố : Bảng tính lực tập trung tác dụng lên mố TT TẢI TRỌNG Trọng lượng mố cống Trọng lượng tường ngực Trọng lượng cầu công tác Trọng lượng cầu giao thông Trọng lượng người xe cộ Trọng lượng cữa van p lực nước thượng lưu p lực nước hạ lưu Tổng cộng G1 G2 TRỊ SỐ (T) 470 21 G3 KÝ HIEÄU a (m) M (T.m) 5,83 122,43 32,5 162,5 G4 50 100 G5 10 G6 T1 15,5 271 3,3 77,5 894,3 T2 8,5 878,5 1,3 11,1 1.387,8 20 Ứng suất thẳng đứng đáy mố xác đònh theo công thức nén lệch tâm G M max F W Trong : - P tổng lực thẳng đứng (tấn) - F diện tích đáy mố (m2) - Mo Tổng mô men ngoại lực lấy tâm đáy mố Sinh viên thực : Vũ Đình Tuấn Trang 27 Lớp TH 13 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên -W mô đuyn chống uốn đáy mố(m3) + Diện tích đáy mố : Fm = 1*20 = 20m2 + Mô đun chống uốn đáy mố bên : Wm = (B.L2)/6 = (1*202)/6 = 66.67m3 Vaäy : max 878.5 1387.83 64.74 T / m 20 66.67 878.5 1387.83 23.1 T / m 20 66.67 = 0.5(max + min) = 43.92 T/m2 TB Với giá trò max min , coi ứng suất đáy mố phân bố theo đường thẳng ta vẽ biểu đồ ứng suất đáy mố Trò số Pk xác ñònh : max 64.74 23.1 x 23.1 10 23.92 T / m L 20 Vậy lực tập trung mố bên truyền cho băng tính toán đáy tính theo công thức sau : PK Pk’ = Pk.b.d Với : b – bề rộng băng tính toán = 1m ; d – bề dày mố bên = 2m Pk’ = 23.92*1*1 = 23.92 T = P2' =23.92 T 2- Các lực phân bố băng: - Trọng lượng nước cống qo = n*hn*b = 1*2.5 *1 = 2.5 T/m - Trọng lượng đáy cống q1 = b*t*b = 1*1*2.5 = 2.5T/m -Lực đẩy : q2 = n*hđn*b hđn = hmin + (hmax – hmin).x/L hñn = 2.5+1+1.5+ (4,5-1.5) *10/20 = 6.5 m q2 = 1*6.5*1 = 6.5 T/m Sinh viên thực : Vũ Đình Tuấn Trang 28 Lớp TH 13 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên - Phản lực : q3 = Pp*b Với : Pp cường độ áp lực đáy móng băng tính toaùn Pp = min + (max - min).x/L Pp = 3.6 + (6.24 – 3.6).10/20 = 4.92 T/m2 q3 = 4.92*1 = 4.92 T/m 3- Lực cắt không cân Q : a/ Xác đònh trò số từ phương trình cân tónh : Q + Pk’ + 2.L qi = Trong : 2.l = 2*9.5 = 19 m : Chiều dài băng xét Pk’ tổng lực tập trung mố băng xét truyền cho đáy Pk’ = 23.92*1 + 42.66*2 = 109.24 T qi tổngcác lực phân bố qI = qo+q1+q2-q3 qI = 2.5 + 2.5 – 6.5 – 4.92 = -6.42 T/m Q = -109.24 + 19*6.42 = 12.74 T/m (Quy ước lực xuống mang giá trò + ngược lại) Như Q có chiều xuống b/ Phân phối Q cho đáy mố : Các bước tính toán phân phối Q cho đáy mố Sinh viên thực : Vũ Đình Tuấn Trang 29 Lớp TH 13 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên Xác đònh trọng tâm mố Y 0m = (F1 Y1 - F2 Y2)/ (F1 – F2) Trong : Y0 Fi Yci Fi Y0 = 2.44m 9.4 * 1.4 9.4 0.6 * 9.4 * 9.4 * 9.4 * 9.4 2 * 19 * * 0.5 2 F Yci 2.44 Y0 i 9.4 * 1.4 Fi 0.6 * 9.4 * 9.4 19 * 1 2 Vẽ biểu đồ mô men tónh Sc băng tính toán (Là băng cách mép thượng phía hạ lưu 10m) Sc = Fc Yc Trong : - Fc : Phần diện tích bò cắt - Yc : Khoảng cách từ trọng tâm phần diện tích cắt đến trục trung hòa Tính giá trò Sc : + S1c vò trí 1/2 mố trở lên so với chiều cao: F1c = Fmg*Ymg + 2*Fmb *Ymb Với : Fmg = 4.7*1 = 4.7 m2 ymg =( 4.7/2)+2.26 = 4.61 m Fmb = (0.6+1.3)*4.7/2 = 4.46 m2 ymb = 2.26 + (4.7/3)*(2*0.6+1.3)/(0.6+1.3) = 4.32 m Vaäy : S1c = 4.7*4.61 + 2*4.46*4.32 = 60.2 m3 + S2c vò trí đáy mố tiếp giáp đáy : F2c = Fmg*Ymg + 2*Fmb *Ymb Fmg = 9.4*1 = 9.4 m2 Ymg = 4.7 – 2.44 = 2.26 m Fmb = (0.6+2)*9.4/2 = 12.22 m2 Y0mb = 9.4/3*(2*0.6+2)/(2+0.6) = 3.86 m Ymb = 3.86 - 2.44 = 1.42 m S2c = 9.4*2.26 + 2*12.22*1.42 = 56 m3 + S3c taïi vò trí trục trung hòa : F3c = Fmg*Ymg + 2*Fmb *Ymb Fmg = 6.96*1 = 6.96 m2 Ymg = 3.48 m Fmb = (0.6+1.64)*6.96/2 = 7.79 m2 Ymb = (6.96/3)*(2*0.6+1.64)/(0.6+1.64) =2.94 m S3c = 6.96*3.48 + 2*7.79*2.94 = 70 m3 Sinh viên thực : Vũ Đình Tuấn Trang 30 Lớp TH 13 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên * Tính diện tích biểu đồ Phần tương ứng với mố A1 : A1 = 4.7*60.2/2 + (60.2+70)*2.26/2 + (70 + 56)*2.44/2 = 442.32 m2 A1 = 442.32 m2 Phần tương ứng với đáy A2 : A2 = 56*1/2 = 28 m2 Tổng diện tích biểu đồ : Sc = A1 + A2 = 442.32 + 28 = 470.32 m2 *Phân phối Q cho mố (Qm) : p dụng công thức sau : Qm = Q*A1/(A1 + A2) Qm = 12.74*442.32/(442.32 + 28) = 11.98 T Qñ = Q – Qm = 12.74 – 11.98 = 0.76 T Phân Qm cho mố theo tỷ lệ diện tích : Ta có Pk” = Fmk*Qm/Fm Trong : - Fmk diện tích mố thứ k - Fm tổng diện tích mố thứ k Fm =2*2 + 1*1 = m2 Vậy : Tại mố bên : P1” = P3” = 2*11.98/5 = 4.8 T Tại mố : P2” = 1*11.98/5 = 2.4 T * Phân phối Q cho đáy (Qđ) : q4 = Qđ/L = 0.76/19 = 0.04 T/m 4- Tải trọng bên : Phạm vi đắp đất cao 11.4m - Tải trọng đứng S = đ*hđ*b = 1.65*11.4*1 = 18.8T/m - Mô men áp lực đất nằm ngang gây M đ = E* E = 1/2(H2 *ñ * c ) = 1/2(10.42* 1.65*0.5) = 44.6 T/m yñ = hñ/3 = 10.4/3 = 3.46 m Mđ = 44.6*3.46 = 154.3 T/m * Tải trọng xe cộ đường : q = 10/6 = 1.67T/m 5/-Sơ đồ ngoại lực cuối gồm: Các lực tập trung mố P1” , P2” , Sinh viên thực : Vũ Đình Tuấn Trang 31 Lớp TH 13 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên + Mố bên : P1 = P3 = P1' + P1" = P3'+P3" = 42.66 + 4.8 = 47.46 T + Mố : P2 = P2' + P2" =23.92 + 2.4 = 25.6 T Lực phân bố băng q = qo+ q1+ q2+ q3+q4 q = 2.5 + 2.5 + 6.5 + 4.92 = 16.42 T Lực bên từ phía giáp đất S , Mđ , q5 S = 18.8 T Mñ = 154.3 T q5 = 1.67 T Lực bên từ phía giáp mảng khác : Khi đầu mảng tính toán tiếp giápvới mảng khác, tải trọng bên láap lực đáy móng mảng bên cạnh mảng giống nhau,thì sơ lấy tải trọng bên phản lực mảng xét NHỚ VẼ HÌNH III/- TÍNH TOÁN NỘI LỰC VÀ CỐT THÉP : Dựa vào ngoại lực tính tiến hành tính toán nội lực ,và vẽ biểu đố lực cắt Q , biểu đồ mô Sinh viên thực : Vũ Đình Tuấn Trang 32 Lớp TH 13 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên men M.Căn kết tính toán biểu đồ nội lực tính toán bố trí cốt thép cho cống (áp dụng giáo trình môn bê tông cốt thép học) KẾT LUẬN Nội dung yêu cầu đồ án ,tuy nhiên phạm vi hạn chế nên trường hợp tính toán bất lợi chưa kiểm tra hết Sinh viên thực : Vũ Đình Tuấn Trang 33 Lớp TH 13 ... gian gió thổi liên tục lấy t = gD 9,81 300 * = = 15 2 V 14 Sinh viên thực : Vũ Đình Tuấn Trang Lớp TH 13 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên Tra đồ thò P2-1 hướng dẫn đồ án môn học. .. thực : Vũ Đình Tuấn Trang Lớp TH 13 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên Phần III : BỐ TRÍ CÁC BỘ PHẬN CỐNG I/- THÂN CỐNG : Bao gồm đáy, trụ phận 1- Cửa van : Chọn cửa van phẳng , cấu tạo thép... toán đáy cống theo phương pháp dầm đàn hồi Sinh viên thực : Vũ Đình Tuấn Trang Lớp TH 13 Đồ án môn học Thủy công - Cống lộ thiên PHẦN I : GIỚI THIỆU CHUNG I- VỊ TRÍ NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH : - Cống A