đồ án tốt nghiệp thiết kế Hồ chứa Cẩn Hậu sông Quán Dưa

PHẦN I : TÀI LIỆU CƠ BẢN CHƯƠNG 1: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ DÂN SINH KINH TẾ 1.1 Điều kiện tự nhiên: 1.1.1 Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực xây dựng công trình. . Vị trí địa lý: Công trình hồ chứa nước Cẩn Hậu dự kiến xây dựng trên sông Quán Dưa thuộc xã Hoài Sơn Huyện Hoài Nhơn Tỉnh Bình Định. Công trình sau khi hoàn thành nhằm tưới từ 500 600 ha thuộc khu vực các xã phía Bắc huyện Hoài Nhơn. Đập đầu mối hồ chứa nước Cẩn Hậu xác định theo bản đồ tỷ lệ 125.000 và 150.000 có vị trí như sau : 14o37’30” Vĩ độ Bắc. 109o01’00” Kinh độ Đông. Hồ chứa nước nằm ở địa phận xã Hoài Sơn huyện Hoài Nhơn. Phía Bắc giáp huyện Đức Phổ tỉnh Quảng Ngãi. Phía Tây giáp huyện Ba Tơ – Quảng Ngãi và An Lão – Bình Định. Phía Nam giáp Mỹ Tường, La Vuông. Phía Đông giáp lưu vực suối Bến Lội. Khu hưởng lợi của hồ chứa nước Cẩn Hậu tùy theo các phương án đập bao gồm 2 xã (Hoài Sơn, Hoài Châu Bắc) hoặc 3 xã (Hoài Sơn, Hoài Châu Bắc và Tam Quan Bắc). Vị trí địa lý như sau: 14o35’00” ÷ 14o37’30” Vĩ độ Bắc 109o00’00” ÷109o01’30” Kinh độ Đông Phía Tây là các thôn từ An Hội 1 đến Trường Sơn 2. Phía Đông là suối Bến Lội đến ngã ba suối Bến Lội suối Bà Quyến. Phía Bắc là suối Bến Lội (thôn An Hội 1 sang thôn Phú Nông 2). Phía Nam là các thôn Trường Sơn 2, Túy An 1, Liễu An 1. . Đặc điểm địa hình địa mạo: + Căn cứ vào bản đồ tỷ lệ 125.000 + Sau khi đi thực địa vùng tuyến cụm công trình đầu mối, dự kiến chọn 2 vùng tuyến cụm công trình đầu mối có khả thi để khảo sát và nghiên cứu như sau: Vùng tuyến đập I: Địa hình lòng hồ nằm trong khu sườn dốc có độ cao thay đổi từ +161,00m đến +195,00m, độ dốc sườn dốc tương đối lớn, lòng hồ hẹp, lại bị mỏm đồi ở giữa có cao trình +190,00m chia tách thành hai khu, phía Đông là dãy đồi thấp khống chế cao độ mực nước trong hồ chỉ đến +190,00 ÷ +192,00m nên dung tích hồ bị hạn chế. Tuyến đập I nằm về phía hạ lưu của hợp lưu hai nhánh suối. Lòng suối phía thượng lưu tuyến đập có độ dốc rất lớn. Vùng tuyến đập II: + Cách vùng tuyến I khoảng 2,7km về phía hạ lưu suối Quán Dưa, vị trí đập ở xóm Cẩn Hậu 1. Địa hình lòng hồ tương đối bằng phẳng, cao độ thay đổi từ +33,00 đến +55,00m. + Tuyến đập IIa nằm phía thượng lưu tuyến đập IIc, phía bên phải cùng xuất phát từ sườn núi như tuyến IIc và nối với đồi đất bên trái có cao trình +54,00 qua yên ngựa ở cao trình +47,50 sang núi Vàng. Chiều dài toàn tuyến đập khoảng 950m. Dung tích hồ tuyến này không lớn, nhưng diện tích hoa màu và mồ mả phải bồi thường, di rời nhiều. + Tuyến đập IIc tương đối dài (khoảng 1,1 km), nằm phía hạ lưu tuyến IIa, vai phải cùng xuất phát bên núi như tuyến IIa nối sang Núi Bé. Bên phía Đông lòng hồ có một yên ngựa ở cao trình +39,00 m. Do đó ở tuyến này còn có thêm một tuyến đập phụ tại vị trí yên ngựa phía Đông dài khoảng 350m tạo thành một hồ chứa có dung tích hồ tương đối lớn đáp ứng đủ nhu cầu về nước tưới và điều hòa nước ngọt cho việc nuôi tôm vùng ven biển thuộc xã Tam Quan Bắc.

MỤC LỤC MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU PHẦN I : TÀI LIỆU CƠ BẢN CHƢƠNG 1: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ DÂN SINH KINH TẾ 1.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN: 1.1.1 Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực xây dựng cơng trình 1.1.3 Điều kiện địa chất cơng trình: 10 1.2.2 Hiện trạng thủy lợi: 14 1.2.3 Phƣơng hƣớng phát triển kinh tế: 16 1.3 CAC PHƢƠNG AN SỬ DỤNG NGUỒN NƢỚC VA NHIỆM VỤ CONG TRINH 17 PHẦN II:PHƢƠNG ÁN CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI 18 CHƢƠNG 2: CHỌN PHƢƠNG ÁN 18 2.1 GIẢI PHAP CONG TRINH VA THANH PHẦN CONG TRINH: 18 2.2 CẤP BẬC CONG TRINH VA CAC CHỈ TIEU THIẾT KẾ: 18 2.2.1 Xác định cấp bậc cơng trình: 18 2.2.1.5 Theo lực phục vụ tƣới: 19 2.2.2 Xác định tiêu thiết kế: 19 2.3 VỊ TRÍ TUYẾN CƠNG TRÌNH ĐẦU MỐI: 20 2.3.1 Tuyến đập: 20 2.3.2 Tuyến tràn 21 2.3.3 Tuyến cống: 22 2.4 XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ HỒ CHỨA: 23 2.4.1 Tính tốn cao trình mực nƣớc chết: 24 2.4.2 Tính tốn cao trình mực nƣớc dâng bình thƣờng, dung tích hữu ích: 25 2.4.3 Tính tốn điều tiết lũ theo phƣơng án lặp 32 PHẦN III: THIẾT KẾ SƠ BỘ TRÀN XẢ LŨ VÀ ĐẬP ĐẤT 55 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ SƠ BỘ ĐẬ ĐẤT 55 3.1 ĐẬP NGĂN SÔNG: 55 3.1.1 Chọn tuyến đập 55 3.1.2 Hình thức kết cấu đập 55 3.1.3 Kích thƣớc đập đất 55 3.1.4 Thiết kế mắt cắt đập 64 3.2 CHỌN CẤU TẠO CAC BỘ PHẬN 64 3.2.1 Mái đập 65 3.2.2 Cơ đập 65 3.2.3 Bảo vệ mái thƣợng lƣu,hạ lƣu 66 3.2.4 Bảo vệ mái hạ lƣu 66 3.3.5 Thiết bị thoát nƣớc thân đập 67 4.1 BỐ TRÍ CHUNG 69 4.1.1.Vị trí 69 4.2 BỐ TRÍ VÀ CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN TRÀN 69 4.2.1 Nối tiếp thƣợng lƣu 69 4.2.2 Ngƣỡng tràn 69 4.2.4 Tính tốn thủy lực dốc nƣớc 70 4.2.5 Vấn đề hàm khí dốc nƣớc 88 3.3 TÍNH TOÁN MẶT CẮT KÊNH DẪN SAU DỐC NƢỚC 90 4.4.TÍNH TỐN TIÊU NĂNG 91 4.4.2 Các hình thức tiêu 91 4.4.3 Tính tốn thơng số tiêu phóng xa 92 4.5.TÍNH TỐN KHỐI LƢỢNG CƠNG TRÌNH VÀ CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ 97 PHẦN IV: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CÁC CƠNG TRÌNH ĐẦU MỐI 101 CHƢƠNG 5- THIẾT KẾ TRÀN XẢ LŨ 101 5.1 KIỂM TRA KHẢ NĂNG THÁO CỦA TRÀN 101 5.1.1 Đặt vấn đề 101 5.1.2 Kiểm tra khả tháo 103 5.2 THIẾT KẾ TRÀN XẢ LŨ 108 5.2.1 Mục đích nhiệm vụ 108 5.2.2 Bố trí tổng thể 108 5.2.3 Tính tốn thủy lực tràn xả lũ 109 5.2.4 Tính tốn thủy lực dốc nƣớc 111 5.4 TÍNH TỐN TIÊU NĂNG 118 5.4.2 Tính tốn vẽ đƣờng bao hố xói 123 5.5 CẤU TẠO CHI TIẾT ĐƢỜNG TRÀN DỌC 126 5.5.1 Bộ phận nối tiếp thƣợng lƣu 126 5.5.3 Cầu giao thông 127 5.6 TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CÁC BỘ PHẬN TRÀN 129 5.6.1 Mục đích tính tốn 129 5.6.3 Nội dung tính toán 129 CHƢƠNG 6- THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT 139 6.1 TÀI LIỆU VỀ HỒ CHỨA 139 6.1.1 Tài liệu hồ chứa: 139 6.1.2 Tài liệu tràn xả lũ: 139 6.2 THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT 139 6.2.1.Xác định kích thƣớc đập 139 6.2.2.Chọn cấu tạo chi tiết đập 143 6.2.3 Tính tốn thấm qua đập 149 8.5 TÍNH TỐN NỨT: 239 8.5.1 Mặt cắt tính tốn: 239 8.5.2 Xác định đặc trƣng quy đổi: 239 8.5.3 Khả chống nứt tiết diện: 240 PHẦN MỞ ĐẦU Những năm gần đây, đất nƣớc ta đà phát triển để hội nhập kinh tế với nƣớc khu vực Đời sống nhân dân ngày đƣợc đổi phát triển Song nƣớc ta sống chủ yếu nhờ sản xuất nơng nghiệp (90%) Vì vậy, đà cơng nghiệp hóa đại hóa đất nƣớc nhƣng không ngừng trọng phát triển nông nghiệp cách tồn diện, để nơng nghiệp ln tảng vững cho nghiệp xây dựng đất nƣớc Do vậy, hàng loạt dự án xây dựng hồ chứa phục vụ cho nhu cầu nông nghiệp, sinh hoạt nhƣ nhu cầu điện đƣợc triển khai thực Miền trung nói chung tỉnh Bình Định nói riêng khu vực có nhiều tiềm để phát triển đặc biệt tài nguyên nƣớc (có nhiều sơng suối thác ghềnh) nhƣng mật độ dân cƣ thƣa thớt Do mà nhà nƣớc triển khai đẩy mạnh sách xây dựng vùng kinh tế đƣa ngƣời dân lên khu vực để phát triển kinh tế, biến Bình Định thành vùng kinh tế trù phú, nguồn lực để phát triển đất nƣớc Muốn vậy, việc xây dựng cơng trình thủy lợi để phát triển tiềm có sẵn khu vực quan trọng, cần có biện pháp khai thác sử dụng triệt để Hồ chứa Cẩn Hậu cơng trình hồ chứa tỉnh Bình Định, dự kiến đƣợc xây dựng nhằm đáp ứng đƣợc nhu cầu tới tiêu sản xuất nông nghiệp, nhu cầu dùng nƣớc sinh hoạt toàn khu vực nơi đây, cải thiện đời sống nhân dân khu vực, góp phần hiệu đƣa huyện miền núi tỉnh từ huyện nghèo nhiều thiếu thốn, khó khăn trở thành vùng vững mạnh mặt tỉnh Bình Định PHẦN I : TÀI LIỆU CƠ BẢN CHƢƠNG 1: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ DÂN SINH KINH TẾ 1.1 Điều kiện tự nhiên: 1.1.1 Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực xây dựng cơng trình * Vị trí địa lý: Cơng trình hồ chứa nƣớc Cẩn Hậu dự kiến xây dựng sông Quán Dƣa thuộc xã Hồi Sơn Huyện Hồi Nhơn Tỉnh Bình Định Cơng trình sau hồn thành nhằm tƣới từ 500 - 600 thuộc khu vực xã phía Bắc huyện Hoài Nhơn Đập đầu mối hồ chứa nƣớc Cẩn Hậu xác định theo đồ tỷ lệ 1/25.000 1/50.000 có vị trí nhƣ sau : 14o37‟30” Vĩ độ Bắc 109o01‟00” Kinh độ Đông - Hồ chứa nƣớc nằm địa phận xã Hoài Sơn huyện Hoài Nhơn - Phía Bắc giáp huyện Đức Phổ - tỉnh Quảng Ngãi - Phía Tây giáp huyện Ba Tơ – Quảng Ngãi An Lão – Bình Định - Phía Nam giáp Mỹ Tƣờng, La Vng - Phía Đơng giáp lƣu vực suối Bến Lội Khu hƣởng lợi hồ chứa nƣớc Cẩn Hậu tùy theo phƣơng án đập bao gồm xã (Hoài Sơn, Hoài Châu Bắc) xã (Hoài Sơn, Hoài Châu Bắc Tam Quan Bắc) - Vị trí địa lý nhƣ sau: 14o35‟00” † 14o37‟30” Vĩ độ Bắc 109o00‟00” †109o01‟30” Kinh độ Đơng - Phía Tây thôn từ An Hội đến Trƣờng Sơn - Phía Đơng suối Bến Lội đến ngã ba suối Bến Lội - suối Bà Quyến - Phía Bắc suối Bến Lội (thơn An Hội sang thơn Phú Nơng 2) - Phía Nam thôn Trƣờng Sơn 2, Túy An 1, Liễu An * Đặc điểm địa hình địa mạo: + Căn vào đồ tỷ lệ 1/25.000 + Sau thực địa vùng tuyến cụm cơng trình đầu mối, dự kiến chọn vùng tuyến cụm cơng trình đầu mối có khả thi để khảo sát nghiên cứu nhƣ sau: Vùng tuyến đập I: Địa hình lòng hồ nằm khu sƣờn dốc có độ cao thay đổi từ +161,00m đến +195,00m, độ dốc sƣờn dốc tƣơng đối lớn, lòng hồ hẹp, lại bị mỏm đồi có cao trình +190,00m chia tách thành hai khu, phía Đông dãy đồi thấp khống chế cao độ mực nƣớc hồ đến +190,00 ÷ +192,00m nên dung tích hồ bị hạn chế Tuyến đập I nằm phía hạ lƣu hợp lƣu hai nhánh suối Lòng suối phía thƣợng lƣu tuyến đập có độ dốc lớn Vùng tuyến đập II: + Cách vùng tuyến I khoảng 2,7km phía hạ lƣu suối Quán Dƣa, vị trí đập xóm Cẩn Hậu Địa hình lòng hồ tƣơng đối phẳng, cao độ thay đổi từ +33,00 đến +55,00m + Tuyến đập IIa nằm phía thƣợng lƣu tuyến đập IIc, phía bên phải xuất phát từ sƣờn núi nhƣ tuyến IIc nối với đồi đất bên trái có cao trình +54,00 qua n ngựa cao trình +47,50 sang núi Vàng Chiều dài tồn tuyến đập khoảng 950m Dung tích hồ tuyến khơng lớn, nhƣng diện tích hoa màu mồ mả phải bồi thƣờng, di rời nhiều + Tuyến đập IIc tƣơng đối dài (khoảng 1,1 km), nằm phía hạ lƣu tuyến IIa, vai phải xuất phát bên núi nhƣ tuyến IIa nối sang Núi Bé Bên phía Đơng lòng hồ có n ngựa cao trình +39,00 m Do tuyến có thêm tuyến đập phụ vị trí n ngựa phía Đơng dài khoảng 350m tạo thành hồ chứa có dung tích hồ tƣơng đối lớn đáp ứng đủ nhu cầu nƣớc tƣới điều hòa nƣớc cho việc ni tôm vùng ven biển thuộc xã Tam Quan Bắc * Đƣờng quan hệ đặt tính lòng hồ F~Z,V~Z: Bảng 1.1: Đường quang hệ đặc tính lòng hồ: (Z~V) (Z~F) Z F W m 103m3 166 0,7 168 1,9 2,6 170 6,16 10,66 172 16,76 33,58 174 32,56 82,9 176 51,44 166,9 178 76,2 294,54 180 110,68 481,42 182 163,4 755,5 184 236,44 1155,34 186 306,6 1698,38 188 358,12 2363,1 190 422,64 3143,86 192 590,56 4157,06 195 816,88 6268,22 BIỂU ĐỒ QUAN HỆ Z~W Z (m) 198 195 192 189 186 183 180 177 174 171 168 165 162 W (10^3m^3) 2000 4000 6000 8000 BIỂU ĐỒ QUAN HỆ Z~F 202 Z (m) 194 186 178 170 162 200 400 600 1.1.2 Điều kiện khí tượng thủy văn: 1.1.2.1 Đặc điểm khí tượng: Nhiệt độ: - Nhiệt độ trung bình năm: 26,80C - Nhiệt độ thấp 150C - Nhiệt độ cao 42,10C Độ ẩm khơng khí: - Độ ẩm trung bình năm 79% 800 F (ha) 1000 - Độ ẩm nhỏ 12% Nắng: Số nắng trung bình năm 2521 Gió: - Vận tốc gió trung bình lớn không kể hƣớng Vtbmax = 13,8 m/s - Vận tốc gió lớn quan trắc Vmax = 35,2 m/s Bốc hơi: - Bốc lƣu vực Z0lv = 910 mm - Bốc mặt nƣớc Zn = K Zpiche = 12,5 mm - Chênh lệch bốc Z = Zn - Z0lv = 305 mm - Phân phối theo tháng Bảng 1.2: Bảng phân phối bốc theo tháng Tháng Z (mm) 20,5 17,9 20,9 20,8 27,1 34,2 35 10 11 12 40 26,4 21,5 20,1 20,6 305 Mưa : - Lƣợng mƣa trung bình nhiều năm Xtbnn = 2200 mm(lƣu vực ) - Lƣợng mƣa khu tƣới theo p% X(75%) = 1407 mm X(50%)`= 1782 mm Xtb 1.1.2.2 Đặc điểm thủy văn: Dòng chảy năm Lƣu vực nghiên cứu gồm có vùng tuyến Các đặc trƣng lƣu vực nhƣ sau: Năm = 1900 mm Bảng 1.3: Đặc trưng lưu vực Flv Ls Js Q W Q 75% W 75% (km² ) (km ) % (m3/s) (106m3) (m³/s) (106 m³) Tuyến I 14,2 5,8 24,5 0,582 18,33 0,348 10,96 Tuyến II 19,3 7,8 24,4 0,791 24,93 0,482 15,18 Tuyến đập dâng 5,10 - - - - - - THƠNG SỐ Bảng 1.4: Phân phối dòng chảy năm Q (m³/s) Tháng 10 11 12 Năm Lv I 0,345 0,165 0,083 0,097 0,061 0,067 0,065 0,049 0,108 0,379 2,327 0,424 0,348 0,228 0,116 0,133 0,085 0,093 0,091 0,068 0,150 0,525 3,293 0,587 0,482 Lv II 0,482 1.1.2.3 Dòng chảy lũ: Trên sở tính tốn thuỷ văn Đƣờng q trình lũ thiết kế lấy với tần suất p=1% cho theo bảng sau: Bảng 1.5: Đường trình lũ P 0,2% P 1% Ti(h) Qi(m³/s) Ti(h) Qi(m³/s) 0,0 0,0 0,0 0,0 14,0 9,0 277,0 196,0 465,0 354,0 414,0 325,0 292,0 237,0 182,0 152,0 105,0 90,0 59,0 52,0 10 32,0 10 29,0 11 17,0 11 15,0 12 9,0 12 8,0 13 4,0 13 4,0 14 2,0 14 2,0 15 1,0 15 1,0 16 1,0 16 1,0 1.1.2.4 Dòng chảy bùn cát: - Bùn cát lơ lƣ ng chọn ll = 66,80 g/m3 - Bùn cát hồ V = Vdđ + Vll + Vsl (1-1) 1.1.3 Điều kiện địa chất cơng trình: 1.1.3.1 Địa chất cơng trình: Địa chất bao gồm lớp bồi tích lớp cát cuội sỏi, sét trung - sét có chiều dày mỏng khoảng (0,5-7)m nằm lòng suối, vùng thung lũng, đồng Các lớp sƣờn tàn tích phân bố vùng đồi núi lớp sét-sét, hỗn hợp dăm sạn, đá lăn Đá gốc thuộc phức hệ Hải Vân Granít, Granit hai Mica dạng hạt vừa-lớn Trong khu vực khơng có tƣợng địa chất nhƣ động đất, hoạt động kiến tạo, núi lửa… gây ảnh hƣởng đến cơng trình Vùng tuyến I: Vùng tuyến đập khu vực lòng suối có mặt đá gốc phong hóa nhẹ nằm mặt nứt nẻ nên tốt sức chịu tải chống thấm tốt Ở hai vai đập tầng phủ lớp sét nhẹ - trung lẫn dăm sạn dày 0,2 - 1,2m, gây tƣợng thấm nƣớc hai vai đập Lớp đá gốc ngƣỡng tràn nằm nông 1,0 - 2,4m so với mặt đất tự nhiên, tràn khoảng 3,2m, đuôi tràn tảng đá lăn lớn, dƣới đá gốc Granit phân hóa vừa nhẹ, gần nhƣ lộ mặt cơng tác thi cơng tràn thuận lợi 10 =-  (1 90 100  24, 68  1,1 2700  3,93  1,15 1,  40020) 1,11902 =-89,74 cm2 Fa < nên ta chọn bố trí cốt thép theo điều kiện cấu tạo ta chọn Fa  510  3,93 (cm ), khoảng cách cốt thép 20cm Căn vào kết tính tốn cốt thép cho hai mặt cắt ta có kết bố trí cốt thép cho trần cống nhƣ sau: + Cốt thép phía cống: Fngoài = 5φ12 = 5,65 (cm2), a = 20 cm + Cốt thép phía cống: Ftrong = 5φ10 = 3,93 (cm2), a = 20 cm 8.4.3.2Tính bố trí cốt thép cho thành cống a Mặt cắt A: - Giá trị nội lực: MA = 15,56 (T.m); QA = 42,89(T); NA = 52,05 (T) - Tiết diện tính tốn hình chữ nhật có kích thƣớc (bxh) = 100 x 50(cm) - Trình tự tính tốn cốt thép cho mặt cắt nhƣ sau: + Qua tải trọng tác dụng vào tiết diện ta thấy cấu kiện chịu nén lệch tâm + Xét ảnh hƣởng uốn dọc: l0 0,5B 0,5 1,8    1,8  10 h h 0,5 Do bỏ qua ảnh hƣởng uốn dọc, =1 + Độ lệch tâm: e0  M 15,56   0, 299 N 52, 05 (m) + Ta có: a = a‟= (cm) = 0,04 (m), vậy: h0= h – a = 0,5 – 0,04 = 0,46 (m) Ta thấy e0 = 0,299 (m ) > 0,3h0 = 0.3×0,46 = 0,138 (m) nên cấu kiện cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn Tính tƣơng tự nhƣ mặt cắt B ta đƣợc: Fa‟= -39,7 (cm2) Chọn Fa‟ = 510 = 3,93 (cm2) => A= 0,134 230   0,144  2a '    0,17 h0 46  Fa = 4,32 (cm2) + Chọn Fa theo hai điều kiện sau:   min b.h0  2,3cm Fa ≥   4,32cm Vậy chọn Fa = 512 = 5,65 (cm2) Khoảng cách cốt thép 20cm b Mặt cắt G: - Giá trị nội lực: MG = 8,09 (T.m), NG = 57,52 (T) - Tiết diện tính tốn hình chữ nhật có kích thƣớc (bxh) = 100 x 50(cm) - Trình tự tính tốn cốt thép cho mặt cắt nhƣ sau: + Qua tải trọng tác dụng vào tiết diện ta thấy cấu kiện chịu nén lệch tâm + Xét ảnh hƣởng uốn dọc: l0 0,5B 0,5 1,8    1,8  10 h h 0,5 (l0 chiều dài tính tốn dầm, coi nhƣ dầm hai đầu ngàm) Do bỏ qua ảnh hƣởng uốn dọc, =1 + Độ lệch tâm: e0  M 8, 09   0,141 N 57,52 (m) + Ta có: a = a‟= (cm) = 0,04 (m), vậy: h0= h – a = 0,5 – 0,04 = 0,46 (m) Ta thấy e0 = 0,141 (m ) >0,3h0 = 0,3×0,46 = 0,138 (m) nên cấu kiện cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn - Tính tốn tƣơng tự nhƣ mặt cắt E ta đƣợc kết quả: + e = 35,1 (cm) + e‟ = 6,9 (cm) Tính tƣơng tự nhƣ mặt cắt B ta đƣợc: Fa‟= -45,51 (cm2) 231 Chọn Fa‟ = 510 = 3,93 (cm2) => A= 0,096    0,101  2a '    0,17 h0 46  Fa =3,65 (cm2) + Chọn Fa theo hai điều kiện sau:   min b.h0  2,3cm Fa ≥   3, 65cm Vậy chọn Fa = 510 = 3,93 (cm2) Khoảng cách cốt thép 20cm Căn vào kết tính tốn cốt thép cho hai mặt cắt ta có kết bố trí cốt thép cho thành bên nhƣ sau: + Cốt thép phía ngồi cống: Fngồi = 5φ12 = 5,65 (cm2), a = 20 cm + Cốt thép phía cống: Ftrong = 5φ10 = 3,93 (cm2), a = 20 cm 8.4.3.3Tính bố trí cốt thép cho đáy cống: a Mặt cắt D: - Giá trị nội lực: MD = 15,56 (T.m); QD = 51,14 (T), ND = 42,89(T) - Tiết diện tính tốn hình chữ nhật có kích thƣớc (bxh) = 100 x 50(cm) - Trình tự tính toán cốt thép cho mặt cắt nhƣ sau: + Qua tải trọng tác dụng vào tiết diện ta thấy cấu kiện chịu nén lệch tâm + Xét ảnh hƣởng uốn dọc: l0 0.5B 0.5 1.8    1.8  10 h h 0.5 Do bỏ qua ảnh hƣởng uốn dọc, =1 + Độ lệch tâm: e0  M 15,56   0,363 N 42,89 (m) 232 + Ta có: a = a‟= (cm) = 0,04 (m), vậy: h0= h – a = 0,5 – 0,04 = 0,46 (m) Ta thấy e0 = 0,363 (m ) > 0.3h0 = 0.3×0.46 = 0,138 (m) nên cấu kiện cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn Tính tƣơng tự nhƣ mặt cắt B ta đƣợc: Fa‟= -41,46 (cm2) Chọn Fa‟ = 510 = 3,93 (cm2) => A= 0,123=> α0 = 0,132 < 2a '    0.17 h0 46  Fa = 2,89 (cm2) + Chọn Fa theo hai điều kiện sau:   min b.h0  2,3cm Fa ≥   2,89cm Vậy chọn Fa = 510 = 3,93 (cm2) Khoảng cách cốt thép 20cm b Mặt cắt F: - Giá trị nội lực: MF = 7,86(T.m); QF = 9,5 (T), NF = 42,89 (T) - Tiết diện tính tốn hình chữ nhật có kích thƣớc (bxh) = 100 x 50(cm) - Trình tự tính tốn cốt thép cho mặt cắt nhƣ sau: + Qua tải trọng tác dụng vào tiết diện ta thấy cấu kiện chịu nén lệch tâm + Xét ảnh hƣởng uốn dọc: l0 0.5B 0.5 1.8    1.8  10 h h 0.5 (l0 chiều dài tính tốn dầm, coi nhƣ dầm hai đầu ngàm) Do bỏ qua ảnh hƣởng uốn dọc, =1 + Độ lệch tâm: e0  M 7,86   0,184 N 42,8 (m) + Ta có: a = a‟= (cm) = 0,04 (m), vậy: h0= h – a = 0,5 – 0,04 = 0,46 (m) Ta thấy e0 = 0,184 (m ) >0,3h0 = 0,3×0,46 = 0,138 (m) nên cấu kiện cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn 233 - Tính tốn tƣơng tự nhƣ mặt cắt E ta đƣợc kết quả: + e = 39,4 (cm) + e‟ = 2,6(cm) + e0 = 0,184 (m) > 0.2h0 = 0.2×0.46 = 0.092 (m) nên: x  1,8(0,3.h0 e0 )  0 h0  1,8(0,3.46  1.0,184)  0,6.46  52,11 Ta có: x > h0 nên tính gần ứng suất cốt thép Fa nhƣ sau:  a  (1   e0 h0 ).Ra  (1  1.18, ).2700  1620( DaN / cm2 ) 46 + Fa' = - 59,41 (cm2) Chọn bố trí thép 510 với Fa' = 3,93 (cm2) thỏa mãn điều kiện hàm lƣợng thép tối thiểu (Fa‟> μ b.h = 0,05%×100×46 = 2,3 cm2) + Fa = - 242 (cm2) Chọn bố trí thép 510 với Fa' = 3,93 (cm2) thỏa mãn điều kiện hàm lƣợng thép tối thiểu (Fa‟ ≥ μ b.h = 0.05%×100×46 = 2,3 cm2) Căn vào kết tính tốn cốt thép cho hai mặt cắt ta có kết bố trí cốt thép cho đáy cống nhƣ sau: + Cốt thép phía ngồi cống: Fngồi = 5φ12 = 5,65 (cm2), a = 20 cm + Cốt thép phía cống: Ftrong = 5φ10 = 3,93 (cm2), a = 20 cm Bảng 8.1 Kết tính tốn cốt thép dọc chịu lực Cốt thép phía cống Thành phần Diện tích Cốt thép phía ngồi cống Loại thép Khoảng Diện tích cách (cm) (cm2) Loại thép Khoảng cách (cm) Trần cống 3,93 10 20 5,65 12 20 Thành cống 3,93 10 20 3,93 12 20 Đáy cống 10 20 5,65 12 20 (cm ) 3,93 234 8.4.4 Tính tốn bố trí thép ngang cho cống Tính tốn cƣờng độ mặt cắt nghiêng cấu kiện đƣợc tiến hành theo phƣơng pháp đàn hồi phƣơng pháp trạng thái giới hạn Ở ta sử dụng phƣơng pháp đàn hồi để tính toán Với cốt thép ngang cống ta thƣờng bố trí cốt thép xiên nên tính tốn cốt thép ngang cho cống ta tính tốn bố trí cốt thép xiên cho cống mà khơng tính tốn bố trí cốt đai cho cống 8.4.4.1 Điều kiện tính tốn: Điều kiện để bố trí thép xiên cho cấu kiện: 0,6 mb4 Rk < ζ1=  = k n nc Q < mb3 R ck 0,9b.h0 Trong đó: + Q: lực cắt lớn tải trọng tính tốn gây + R ck : Cƣờng độ tiêu chuẩn chịu kéo bê tông R ck = 11,5(daN/cm2) + Rk: Cƣờng độ chịu kéo bê tông Rk= 7,5 (daN/cm2) + mb3: hệ số điều kiện làm việc bê tông kết cấu bê tông cốt thép tra phụ lục trang 155 sách bê tơng cốt thép ta có: mb3= + mb4: hệ số điều kiện làm việc kết cấu bê tông mb4= 0,9 +  : ứng suất tiếp lớn mặt cắt tính tốn (daN/cm2) + kn: hệ số tin cậy, phụ thuộc vào cấp cơng trình kn= 1,15 + nc: hệ số tổ hợp tải trọng nc=1 8.4.4.2 Mặt cắt tính tốn:  Tính cho trần cống, xét mặt cắt qua điểm B có: MB= 13,86(T.m), QB = 42,98(T/m), NB= 40,02(T) 235 Đối với cống ngầm, cốt thép ngang cốt xiên,tính với trƣờng hợp khơng có cốt đai.Tính theo phƣơng pháp đàn hồi Thay vào công thức: 0,6mb4 Rk < ζ1=  = k n nc Q < mb3 R ck 0,9b.h0 0,6 mb4 Rk = 0,6 0,9 7,5.= 4,05 (daN/cm2) Ta có: ζ1=  = k n nc Q = 10,98 (daN/cm2) 0,9b.h0 mb3 R ck = 1.11,5= 11,5(daN/cm2) →0,6mb4.Rk = 4,05< ζ1=  = k n nc Q 1,15.1.40020 = =10,98 < mb3 R ck =11,5 0.9b.h0 0,9.100.46 → phải bố trí cốt xiên  Sơ đồ tính Q C D Q B x 1= 0 1x x 0,6m R b4 k 1a 0,5B 236 A x1 x 1= 0 1x x 0,6m R b4 k 1a 0,5B Hình 8-9.Sơ đồ tính tốn,bố trí cốt xiên cho trần cống Trong đó: + ζ1a: Ứng suất kéo cốt dọc chịu lực ζ1a= 0,225 ζ1= 0,225.10,98=2,47 (daN/cm2) + phần ứng suất kéo cốt xiên chịu là: ζ1x= ζ1- ζ1a= 10,98-2,47=8,51(daN/cm2)   0,6mb Rk 75.(10,98  4, 05) x →x=  47,34cm  10,98 0,5.B 1 Tính Cốt xiên đặt góc 450 Diện tích cốt xiên đƣợc xác định theo công thức x  Fx= x.( 1x  0, 6mb Rx  1a )  0,5.47,34.(8,51  4, 05  2, 47)  238,83cm2  xb 238,83.100 =  7,14 cm chọn Fx= 7,69 cm  14 ma Rax 1,1.2150 Vậy thép xiên chọn  14 hợp lý + Xác định trọng tâm phần diện tích thép xiên X + Từ trọng tâm của phần diện tích thép xiên dóng lên trục dầm ta xác định đƣợc vị trí lớp thép xiên - Trọng tâm phần diện tích thép xiên: 237 x1 =  1X  2.(0, 6.mb Rk   1a ) x 3.( X  0, 6.mb Rk   1a ) x1 = 8,51  2.(4, 05  2, 47) 47,34  18, 25 (cm) 3.(8,51  4, 05  2, 47) Tính cho thành cống, xét mặt cắt qua điểm A có: MA= 15,56(T.m), QA = 42,89 (T/m), NA= 52,05 (T) Đối với cống ngầm, cốt thép ngang cốt xiên,tính với trƣờng hợp khơng có cốt đai.Tính theo phƣơng pháp đàn hồi Thay vào công thức: 0,6mb4 Rk < ζ1=  = Ta có: k n nc Q < mb3 R ck 0,9b.h0 0,6 mb4 Rk = 0,6 0,9 7,5.= 4,05 (daN/cm2) ζ1=  = k n nc Q 1,15.1.52050  11,32 (daN/cm2) = 0,9.100.46 0,9b.h0 mb3 R ck = 1.11,5= 11,5(daN/cm2) →0,6mb4.Rk = 4,05< ζ1=  = k n nc Q < mb3 R ck → phải bố trí cốt xiên 0.9b.h0 *Sơ đồ tính  Hình 8-10.Sơ đồ tính tốn cốt xiên cho thành cống Trong đó: ζ1a: Ứng suất kéo cốt chịu lực ζ1a= 0,225 ζ1= 0,225.11,32= 2,55(daN/cm2) Phần ứng suất kéo cốt xiên chịu là:  1x     1a  11,32  2,55  8,77 (daN/cm2) Tính   0, 6mb Rk x  → x= 48,17cm 0,5B 1 Cốt xiên đặt góc 45 238 Diện tích cốt xiên đƣợc xác định theo công thức  Fx= x.(1x  0, 6mb Rx  1a )  0,5.48,32.(8, 77  4, 05  2,55)  248,12cm2  xb m a Rax = 248,12.100  7, 42cm2 chọn Fx= 7,69cm2  14 1,1.2150 Vậy thép xiên chọn  14 hợp lý - Trọng tâm phần diện tích thép xiên: x1 = x1 =  1X  2.(0, 6.mb Rk   1a ) x 3.( X  0, 6.mb Rk   1a ) 8, 77  2.(4, 05  2,55) 48,17  18, (cm) 3.(8, 77  4, 05  2,55) 8.5 Tính tốn nứt: 8.5.1 Mặt cắt tính tốn: Em dùng tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn để tính tốn kiểm tra nứt cho kết cấu, chọn mặt cắt có mơ men lớn (ứng với tải trọng tiêu chuẩn) để tính tốn kiểm tra nứt cho kết cấu, mặt cắt qua điểm thành bên cống Ta có:MA = 14,63 T.m, QA = 39,91(T/m), NA = 49,57(T) 8.5.2 Xác định đặc trưng quy đổi: Với : b = 100 (cm) ; h = 50(cm) ; a = a‟ =4 (cm) ; h0 = 46 (cm) Fa = 4,52 cm2 ; Fa‟ = 3,93 cm2 ; n = + Chiều cao vùng nén :xn = Ea 2100 = = 8,75 Eb 240 S qd Fqd Trong : Sqđ : mô men tĩnh quy đổi tiết diện Sqđ = 0,5.b.h2 + n(a‟.Fa‟ + Fa.h0) = 0,5.100.502 + 8,75.(4.3,93+4,52.46) = 126956,85 (cm2) Fqđ : diện tích quy đổi tiết diện Fqđ = Fb + n(Fa + Fa‟) = b.h + n(Fa + Fa‟) = 100.50 + 8,75(4,52+3,93) = 5073,94(cm2) 239 => xn = Sqđ// Fqđ =25(cm) + Mơ men qn tính qui đổi tiết diện : Jqđ = = b b xn  (h  xn )  n.Fa' ( xn  a ' )  nFa (h0  xn ) 3 100 100 25  (50  25)3  8, 75.3,93.(25  4)2  8, 75.4,52.(46  25)2 3 = 1074273,104(cm4) + Mô đun chống uốn tiết diện : Wqđ = J qđ h  xn = 1074273,104  42970,92cm3 50  25 8.5.3 Khả chống nứt tiết diện: Với cấu kiện chịu nén lệch tâm, khả chống nứt cho tiết diện đƣợc xác định theo công thức sau: Nn   1.Rkc e0  Wqd Fqd Trong + Nn: lực nén dọc lệch tâm mà tiết diện chịu đƣợc sảy nứt +  : hệ số kể đến biến dạng dẻo bê tông vùng kéo   mh  , với mặt cắt chữ nhật chọn   1,75 + R ck : cƣờng độ chịu kéo tiêu chuẩn theo trạng thái giới hạn II R ck =11,5 + e0 : độ lệch tâm lực nén dọc tiêu chuẩn M c 14, 63  0, 295m  29,5cm e0 = c = N 49,57 * Để đảm bảo khơng xuất khe nứt thẳng góc phải thỏa mãn điều kiện : nc N c ≤ N n   1.Rkc e0  Wqd Fqd Trong : + nc : hệ số tổ hợp nc =1 240 + Nc : lực nén dọc lệch tâm tải trọng tiêu chuẩn gây Nc=49,57(T) =49570 (daN) + Nn: lực nén dọc lệch tâm mà tiết diện chịu đƣợc sảy nứt Nn =  1.Rkc e0 W  qđ Fqđ = 1, 75.11,5  51119, 66 (daN) 29,5  42970,92 5073,94 Ta thấy : nc Nc =49570 (daN) ≤ Nn =51119,66(daN)→ đảm bảo điều kiện cấu kiện không bị nứt  Vậy cấu kiện không xuất khe nứt thẳng góc 241 KẾT LUẬN Sau 14 tuần làm đồ án, với cố gắng thân dƣới hƣớng dẫn nhiệt tình, khoa học giáo Ths Lƣơng Thị Thanh Hƣơng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài: Thiết kế hồ chứa nƣớc Cẩn Hậu-PA2 Thời gian làm đồ án tốt nghiệp khoảng thời gian có ích để em có điều kiện hệ thống lại kiến thức đƣợc học giúp em biết cách áp dụng lí thuyết vào thực tế, làm quen với công việc kỹ sƣ thiết kế cơng trình thủy lợi Đây đồ án tốt nghiệp sử dụng tài liệu thực tế cơng trình thủy lợi vận dụng tổng hợp kiến thức học Dù thân cố gắng nhƣng điều kiện thời gian hạn chế nên đồ án em chƣa giải hết trƣờng hợp xảy Mặt khác kinh nghiệm thân trình độ hạn chế nên đồ khơng tránh khỏi thiếu sót Em kính mong đƣợc bảo, hƣớng dẫn, giúp đỡ thầy cô giáo giúp cho đồ án em đƣợc hồn chỉnh hơn, từ kiến thức chun mơn đƣợc hồn thiện nâng cao Em xin chân thành cảm ơn thầy cô đặc biệt cô giáo Ths Lƣơng Thị Thanh Hƣơng bảo, hƣớng dẫn tận tình, tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành đồ án Hà Nội, ngày 30 tháng 10 năm 2017 Sinh viên thực Nguyễn Thị Yến 242 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Các quy định chủ yếu thiết kế QCVN 0405 : 2012 [2] Hệ thống kênh tƣới – Yêu cầu thiết kế TCVN 4118 – 2012 [3] Nền cơng trình thuỷ cơng TCVN 4253 – 2012 [4] u cầu kỹ thuật tính tốn Thủy lực đập tràn TCVN 9147 – 2012 [5] Quy phạm thiết kế đập đất đầm nén - TCVN 8216 - 2009 [6] Giáo trình thuỷ lực, tập I + II, NXB Nơng nghiệp - 2006 [7] Giáo trình thuỷ văn cơng trình NXB Nơng nghiệp - 1993 [8] Sổ tay tính tốn thủy lực - NXB Nơng Nghiệp [9] GS.TS Phạm Ngọc Quý - Nối tiếp tiêu hạ lƣu cơng trình tháo nƣớc [10] Nguyễn Xn Trƣờng - Thiết kế đập đất– Xuất 1972 [11] Đồ án môn học thuỷ công Trƣờng Đại Học Thuỷ Lợi - 2004 [12] Các bảng tính thủy lực - NXB Xây dựng - 2005 [13] Cơng trình tháo lũ đầu mối cơng trình thủy lợi, NXB Xây dựng - 2005 [14] Giáo trình thuỷ cơng, tập I + II, NXB Xây dựng - 2005 [15] Giáo trình học đất - Trƣờng đại học thuỷ lợi - NXB Xây Dựng 2003 243 244 ... trình hồ chứa nƣớc Cẩn Hậu dự kiến xây dựng sông Quán Dƣa thuộc xã Hồi Sơn Huyện Hồi Nhơn Tỉnh Bình Định Cơng trình sau hoàn thành nhằm tƣới từ 500 - 600 thuộc khu vực xã phía Bắc huyện Hồi Nhơn... thủy lợi Cẩn Hậu sau đời đáp ứng u cầu vùng dự án Đó cần thiết phải đầu tƣ xây dựng công trình thủy lợi hồ chứa nƣớc Cẩn Hậu 17 PHẦN II:PHƢƠNG ÁN CƠNG TRÌNH ĐẦU MỐI CHƢƠNG 2: CHỌN PHƢƠNG ÁN 2.1... Đập đầu mối hồ chứa nƣớc Cẩn Hậu xác định theo đồ tỷ lệ 1/25.000 1/50.000 có vị trí nhƣ sau : 14o37‟30” Vĩ độ Bắc 109o01‟00” Kinh độ Đông - Hồ chứa nƣớc nằm địa phận xã Hồi Sơn huyện Hồi Nhơn -