Tài liệu Sổ tay Kỹ Thuật Thuỷ Lợi -Phần 2-Tập 1 -Mục A-Chương 3 docx

A - Những vấn đề chung thiết kế công trình thủy lợi 95 Chương tải trọng tác động Biên soạn: GS TSKH Trịnh Trọng Hàn 3.1 Tổng quát tải trọng, tác động tổ hợp chúng Khi thiết kế kết cấu xây dựng móng công trình xây dựng nói chung công trình thủy nói riêng người ta phân biệt thành tải trọng thường xuyên tải trọng tạm thời Tải trọng thường xuyên (tiêu chuẩn tính toán) tải trọng tác động liên tục suốt thời kỳ xây dựng sử dụng công trình Tải trọng tạm thời tải trọng không xuất thời điểm thời kỳ trình xây dựng sử dụng công trình Đối với công trình thủy lợi sông tải trọng tác động sử dụng để tính cho kết cấu thông thường cần phải kể đến tải trọng tác động a) Với nhóm tải trọng thường xuyên gồm có: áp lực thủy tĩnh, áp lực thấm áp lực kẽ rỗng nước, phản áp lực mặt cắt tính toán khớp thi công kết cấu bêtông bêtông cốt thép ứng với trạng thái mực nước dâng thường điều kiện làm việc bình thường kết cấu chống thấm kết cấu thoát nước, trọng lượng thiết bị công nghệ có vị trí đặt lên công trình không thay đổi thời gian vận hành (như tổ máy thủy lực, máy phát, máy biến áp v.v ) b) Với nhóm tải trọng tạm thời có thời gian tác động tương đối dài gồm có: áp lực bổ sung đất (ngoài phần áp lực bản) xuất biến dạng kết cấu tác động nhiệt (khi thay đổi nhiệt độ), áp lực bùn cát lắng đọng c) Với nhóm tải trọng tạm thời ngắn hạn (thời gian tác động ngắn) gồm có: tải trọng tàu thuyền (cập bến hay va chạm), tải trọng băng, tải trọng sóng, tải trọng bốc dỡ hay vận chuyển thiết bị nâng chuyển làm việc gây ra, tải trọng từ vật trôi nổi; áp lực nước va giai đoạn vận hành bình thường, tải trọng mạch động đường dẫn không áp có áp d) Với nhóm tải trọng đặc biệt gồm có: áp lực thủy tĩnh lực mặt cắt tính toán khớp nối kết cấu bêtông bêtông cèt thÐp xt hiƯn mùc n­íc gia c­êng hc tác động nhiệt ẩm, tải trọng bổ sung ¸p lùc thÊm xt hiƯn hËu qu¶ c¸c kÕt cấu chống thấm hay kết cấu thoát nước bị hư hỏng, tải trọng nước va xả hoàn toàn, áp lực băng băng tan vỡ tháo nước vào mùa đông vùng khí hậu băng giá 96 sổ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập Tổ hợp tải trọng: Trong tính toán công trình thủy phân biệt thành tổ hợp tải trọng tổ hợp tải trọng đặt biệt Đặc trưng cho tổ hợp tải trọng hệ số an toàn tối thiểu có giá trị phụ thuộc vào cấp công trình Tổ hợp tải trọng bản: Bao gồm tải trọng thường xuyên tải trọng tác động không thường xuyên (gồm tải trọng có thời gian tác động dài -Tải trọng tạm thời dài hạn tải trọng có thời gian tác động tức thời - Tải trọng tạm thời ngắn hạn) Tổ hợp tải trọng đặc biệt: Gồm nhóm tải trọng thường xuyên, nhóm tải trọng tạm thời dài hạn, số tải trọng tạm thời ngắn hạn xảy số tải trọng đặt biệt (chi tiết xem TCXDVN 285-2002 TCVN 2737-1995) Khi tính toán cần lấy tải trọng tác động có tính bất lợi có khả xảy xét riêng trường hợp thi công thời kỳ vận hành công trình Tính toán theo trạng thái giới hạn thứ thực với tải trọng tính toán Tải trọng tính toán tải trọng tiêu chuẩn nhân với hệ số lệch tải n (bảng 3-1) Tải trọng tiêu chuẩn nêu tiêu chuẩn khảo sát thiết kế quy định riêng biệt cho loại công trình, kết cấu chúng Bảng 3-1 Hệ số lệch tải (n) Tên tải trọng tác động Hệ số lệch tải (n) - Trọng lượng thân công trình (không kể trọng lượng đất, lớp áo đường hầm) 1,05 (0,95) - Trọng lượng thân lớp áo đường hầm 1,20 (0,80) - áp lực thẳng trọng lượng đất gây 1,10 (0,90) - áp lực bên đất 1,20 (0,80) - ¸p lùc bïn c¸t 1,20 - ¸p lùc đá: + Trọng lượng đá tạo vòm + ¸p lùc ngang cđa ®¸ 1,50 1,20 (0,80) - Träng lượng toàn lớp đất, đá đường hầm trọng lượng vùng bị phá huỷ v.v (áp lực thẳng đứng trọng lượng đất gây ra) 1,10 (0,90) - áp lực nước trực tiếp lên bề mặt công trình nền, áp lực nước đẩy ngược áp lực nước thấm, áp lực kẽ rỗng 1,00 - áp lực tĩnh nước ngầm lên lớp áo đường hầm 1,10 (0,9) - áp lực nước bên đường hầm (kể nước va) 1,00 - áp lực mạch động nước 1,20 - áp lực vữa xi măng 1,20 (1,00) 97 A - Những vấn đề chung thiết kế công trình thủy lợi Tên tải trọng tác động Hệ số lệch tải (n) - Tải trọng thẳng đứng nằm ngang máy nâng, bốc dỡ, vận chuyển tải trọng thiết bị công nghệ cố định 1,20 - Tải trọng xếp kho phạm vi bến xếp dỡ, hoạt động cầu lăn 1,30 - Tải trọng gió 1,30 - Tải trọng tàu thuyền 1,20 - Tác động nhiệt độ độ ẩm 1,10 - Tác động động đất 1,10 - Tải trọng bốc hµng khèi 1,30 (1,00) Chó thÝch: HƯ sè lƯch tải tàu chạy đường sắt, xe chạy đường ôtô, phải lấy theo tiêu chuẩn thiết kế cầu; Cho phÐp lÊy hƯ sè lƯch t¶i b»ng 1,00 trọng lượng thân công trình, áp lực thẳng đứng trọng lượng khối đất đắp, trọng lượng khối xác định từ giá trị tính toán đặc trưng đất (trọng lượng riêng đặc trưng độ bền), bê tông xác định từ đặc trưng vật liệu (trọng lượng riêng bê tông đặc trưng khác) phù hợp với tiêu chuẩn thí nghiệm tiêu chuẩn thiết kế hành; Chỉ sử dụng hệ số vượt tải ghi ngoặc đơn kết tính toán thể công trình tình trạng bất lợi Tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai cho công trình, kết cấu thực với hệ số lệch tải (n), hệ số sai lệch vật liệu nvl đất nđ lấy 1,00 trừ trường hợp quy định cụ thể tiêu chuẩn khảo sát thiết kế chuyên ngành Khi thiết kế công trình thủy phải tính toán theo tổ hợp tải trọng kiểm tra theo tổ hợp tải trọng đặc biệt 3.2 Trọng l-ợng thân công trình Trọng lượng công trình phương tiện thiết bị đặt xác định theo kích thước lấy từ vẽ thiết kế dung trọng vật liệu xây dựng Trong số trường hợp để tính toán sơ sử dụng công thức thực nghiệm, ví dụ xác định trọng lượng van Dung trọng bê tông kết cấu đá xây công trình giữ ổn định trọng lượng thân chúng xác định thí nghiệm với độ xác tới 0,005 T/m3 giai đoạn thiết kế khác nhau, dung trọng bê tông sơ lấy 2,4 T/m3, bê tông cốt thÐp lÊy 2,5 T/m3 98 sæ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập 3.3 áp lực thủy tĩnh thủy động áp lực thủy tĩnh nước xác định theo công thức thủy lực Mật độ nước lấy T/m3 Khi có bùn cát lơ lửng nước mật độ nước lấy 1,1 T/m3 lớn tuỳ thuộc vào hàm lượng bùn cát áp lực thủy động tác dụng lên công trình phụ thuộc vào vận tốc chuyển động nước, điều kiện chảy bao, diện tích bề mặt chắn nước vật góc tạo phương chuyển động tia dòng với mặt phẳng chịu tác động tia dòng Ví dụ áp lực thủy động tác dụng lên trụ pin hay mố tiêu xác định theo công thức: Wđ = C đ Wr v2 đó: Cđ - hệ số cản, phụ thuộc hình dạng chảy bao vật; W - diện tích hình chiếu vật lên mặt phẳng vuông góc với phương dòng chảy; r - mật độ nước (hay chất lỏng chuyển động); v - vận tốc trung bình dòng chảy áp lực thủy động lên chắn cửa van mở phần, lên phần đuôi công trình xả sâu (hình 3-1a), lên sân tiêu (hình 3-1b) đoạn thành ống có áp (hình 3-1c) xác định theo biểu đồ áp lực lên phận kết cấu tương ứng hình 3-1 a, b, c r0 r® rH p® p® r0 ri p® h p = ghcosa + p® a) b) c) Hình 3-1 Biểu đồ thành phần áp lực thủy động lên kết cấu công trình thủy lợi P- ¸p lùc tỉng céng; P®- ¸p lùc thđy ®éng; h- chiều sâu dòng chảy áp lực thủy động gây tượng mạch động vận tốc dòng chảy xác định thực nghiệm đánh giá theo công thức thực nghiệm 99 A - Những vấn đề chung thiết kế công trình thủy lợi 3.4 Lực tác dụng dòng thấm lên đập bê tông bê tông cốt thép Khi thiết kế đập bê tông bê tông cốt thép việc tính toán thấm thực để xác định phản áp lực thấm nước lên đáy công trình, xác định građian trung bình cục dòng thấm, vị trí mặt bo hoà vùng tiếp giáp với bờ, tổn thất nước thấm từ hồ chứa tham số làm việc kết cấu chống thấm vật thoát nước thấm Việc tính toán dòng thấm ổn định công trình thực theo mực nước cho trước thượng hạ lưu công trình, ®ã chÊp nhËn chuyÓn ®éng thÊm theo qui luËt tuyÕn tính Tính toán thấm không ổn định tiến hành trường hợp dòng thấm không áp với biến đổi nhanh mực nước thượng hạ lưu công trình Để xác định tham số đặc trưng dòng thấm tính toán đập cấp I - III cần sử dụng phương pháp tương tự điện thủy động lực (EGĐA) phương pháp mô hình tương tự mô hình số, vùng lòng sông đập cần xét toán hai chiều đứng, với vùng tiếp giáp bờ - xét toán không gian toán hai chiều bình diện hai chiều mặt đứng theo đường dòng Đối với đập cấp IV tính sơ cho đập cấp I - III đồng chất sử dụng phương pháp giải tích gần Nếu đồng chất dị hướng, giá trị tới hạn hệ số thấm xảy theo phương đứng phương ngang, qui ước xem xét toán theo sơ đồ biến đổi công trình đặt đồng chất đẳng hướng cách nhân kích thước thực tế theo phương ngang đường viền thấm với hệ sè qui ®ỉi a: a = K® Kn (3.1) đó: Kđ Kn tương ứng hệ số thấm theo phương đứng phương ngang Sử dụng phương pháp tính toán nêu trường hợp đồng chất đẳng hướng, tiến hành xác định cột nước điểm khác theo sơ đồ biến đổi Các giá trị cột nước tính sau chia cho hƯ sè biÕn ®ỉi a sÏ đại lượng tương ứng cho sơ đồ làm việc thực tế công trình Theo giá trị xác định phản áp lực yếu tố cần thiết dòng thấm Trong trường hỵp nỊn gåm hai líp víi hƯ sè thÊm K2 < 0,01 K1, th× líp nỊn n»m d­íi cã hƯ số thấm K2 xem tầng lót không thấm Đối với không đồng chất gồm nhiều lớp mỏng xen kÏ cã hƯ sè thÊm t­¬ng øng rÊt nhỏ lớn, cấu tạo thực tế thay đồng chất dị hướng với hệ số thấm theo phương đứng phương ngang xác định theo công thức sau: 100 sổ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập K® = Kn = ( t1 + t ) K1 K t t K + t K1 K1 t + K t tt + t2 (3.2) (3.3) đó: t1 t2 - độ dày tương ứng lớp đất có hệ sè thÊm nhá vµ hƯ sè thÊm lín; K1 vµ K2 - hệ số thấm tương ứng lớp đất có độ thấm nhỏ lớn Sau biến đổi, việc tính toán thấm thực đồng chất dị hướng Trường hợp có cấu tạo địa chất phức tạp phạm vi gọi vùng thấm hoạt động qui đổi sơ đồ đơn giản nêu tính toán thấm theo phương pháp tương tự EGĐA Tác động lực dòng thấm thân đập xét ®Õn t thc vµo cÊp cđa ®Ëp vµ vËt liƯu đập sau: a) Đối với đập bêtông bêtông cốt thép thuộc cấp III IV, tính toán sơ - áp dụng cho cấp đập - dạng lực bề mặt theo vùng tiếp xúc đập với (xem hình 3-1); b) Đối với đập bê tông cốt thép cấp I II đập bêtông cấp II - dạng lực bề mặt theo vùng tiếp xúc đập với gia tải lên phía thượng hạ lưu dạng lực thể tích tác động công trình (xem hình 3-1); c) Đối với đập bê tông cấp I đá - dạng lực bề mặt tác dụng lên thượng hạ lưu đập (gia tải) lên mặt chịu áp đập dạng lực thấm thể tích tác dụng thân đập tính đến đường thoát nước thấm đập Lực bề mặt theo vùng tiếp xúc đáy đập với (áp lực ngược toàn phần nước lên đáy công trình) Ptp xác định theo công thức: Ptp = (Pt + Pđn)a (3.4) đó: Pt - áp lực thấm vùng khác đường viền thấm; Pđn - áp lực đẩy có kể đến độ dốc độ cắm sâu đế chân đập vào nền; a - hệ số diện tích tác dụng hiệu áp lực ngược A - Những vấn đề chung thiết kế công trình thủy lợi 101 Hình 3-2 Biểu đồ áp lực nước vùng đập tiếp xúc với đá có chống thấm thiết bị thoát nước thấm a) Đập bê tông trọng lực; b) Đập tựa trọng lực; c) Đập vòm 1- hành lang khoan phun xi măng; 2- hành lang thoát nước thấm; 3- giếng thoát nước thẳng đứng; 4- chống thấm vữa xi măng; 5- mặt tiếp xúc bê tông với đá; 6- khoảng hở thân đập; Pđn- áp lực đẩy nổi; Pt- áp lực thấm; H- cột nước phía thượng l­u; h- cét n­íc ë phÝa h¹ l­u; Hp- cét nước tính toán; h3- cột nước dư dòng thấm theo trục phun xi măng; ht- cột nước dư dòng thấm theo trục giếng thoát nước; B- bề rộng đáy đập; Hđ - chiều cao đập Hình 3-3 Sơ đồ tác dụng lực dòng thấm đập 1- lực thấm đơn vị; 2- ximăng; 3- gia tải lên từ phía thượng lưu; 4- gia tải lên từ phía hạ lưu; 5- đường đẳng áp; - đường dòng; Ptp- áp lực toàn phần theo vùng tiếp xúc bê tông - đá; L l- chiều dài tính toán tác động áp lực nước từ phía thượng hạ lưu; hx- tung độ cột nước đo áp theo vùng bê tông tiếp xúc với đá (H > hx > h); gw- tû träng n­íc; a- hƯ sè diƯn tÝch hiƯu qu¶ áp lực ngược; I- gradien 102 sổ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập Đối với đập cấp III; IV tính sơ cho đập cấp đá, giá trị Ptp xác định theo hình 3-2, đại lượng Pđn xác định theo biểu đồ hình chữ nhật tương ứng với độ sâu nước hạ lưu, áp lực thấm Pt dọc theo trục xi măng h3 dọc trục giếng thoát nước ht xác định theo số liệu bảng 3-2 Bảng 3-2 Giá trị tung độ tương đối h3/Hp ht/Hp biểu đồ áp lực thấm Tổ hợp tải trọng lên đập Loại đập Đặc biệt* Cơ h3/Hp ht/Hp h3/Hp ht/Hp I 0,4 0,2 0,6 0,35 II 0,4 0,15 0,5 0,25 III, IV 0,3 0,4 0,15 Đập bê tông trọng lực có khớp rộng; có khoảng rỗng dọc nền; đập tựa cấp I - IV 0,4 0,5 Đập vòm; vòm träng lùc cÊp I - IV 0,4 0,2 0,6 0,35 Đập bê tông trọng lực; có chống phấm mặt chịu áp; có néo vào - với cấp ®Ëp * Ghi chó: ChØ tr­êng hỵp kÕt cÊu chống thấm kết cấu thoát nước làm việc không bình thường ứng với mực nước dâng bình thường thượng lưu Hệ số a xác định nghiên cứu tính toán có xét đến yếu tố sau: độ thấm nước bê tông đất nền, tốc độ tích nước hồ chứa, trạng thái ứng suất bê tông đất nền, diện thiết bị chống thấm mặt chịu áp, khớp nối đập lòng hồ Khi tính đại lượng Ptp vùng tiếp xúc đập với đất cát đất hạt lớn kể đất sét đá có luận xác đáng lấy hệ số a = 3.5 Tác dụng sóng (do gió) 3.5.1 Các thông số tính toán sóng vùng mặt n-ớc thông thoáng Những thông số xác định có kể ®Õn tèc ®é, h­íng vµ thêi gian kÐo dµi cđa tác động gió bề mặt nước, kích thước, hình dạng chiều sâu nước hồ chứa, cần xét dao động mực nước gió gây thay đổi mực nước trình tích nước xả nước hồ chứa Khi xác định yếu tố sóng gió hồ chứa người ta chia thành vùng sau: Vùng nước sâu (H > 0,5 l s ), đáy hồ không ảnh hưỏng đến đặc trưng sóng; Vùng n­íc n«ng (0,5 l s > H > HK), đáy hồ có ảnh hưởng đến phát triển sóng đặc trưng nó; Vùng sóng đổ (HK > H > HK.II), nơi bắt đầu kết thúc trình sóng đổ; A - Những vấn đề chung thiết kế công trình thủy lợi 103 Vùng sóng tiếp bờ (H < HK.II), nơi dòng chảy sóng vỡ trườn lên mái bờ theo chu kỳ đây: H - chiều sâu vùng xem xét øng víi mùc n­íc tÝnh to¸n; l s - chiỊu dài trung bình sóng vùng nước sâu tính b»ng mÐt (m); HK - chiỊu s©u n­íc ph©n giíi ứng với bắt đầu trình sóng đổ, m; HK.II - chiỊu s©u ph©n giíi øng víi sù kÕt thúc sóng đổ, m Mực nước tính toán đặc trưng gió xác định theo kết xử lý thống kê nhiều năm (không 25 năm) tài liệu quan trắc gió Tần suất tính toán chiều cao sóng lấy theo bảng 3-3 Bảng 3-3 Tần suất tính toán chiều cao sóng dùng để tính cường độ độ ổn định công trình thủy kết cấu chúng Công trình thủy Mặt cắt đứng Tần suất tính toán % Các vật cản có dạng chảy bao thông thoáng thuộc cấp: I II III IV 13 Các kết cÊu gia cè bê thuéc cÊp: II III vµ IV - Bằng bê tông - Bằng đá ®ỉ M¸i dèc cã gia cè: Chó thÝch: Khi xác định tải trọng tác dụng lên công trình sử dụng chiều cao sóng với tần suất đ cho hi chiều dài sóng ứng với tác dơng lín nhÊt cđa sãng ph¹m vi 0,8 l 1,4 l Khi chọn cao độ công trình thông thoáng xây dựng vùng mặt nước hở cho phép lấy tần suất tính toán chiều cao sóng 0,1% có luận xác đáng Khi xác định chiều cao sóng leo lên công trình thủy lấy tần suất sóng 1% Các yếu tố sóng sóng leo tính toán với tần suất gió bo 2% có luận lấy tần suất 1% công trình cấp I II lấy tần suất 4% công trình cấp III IV; Khi chọn cao độ đỉnh giới hạn gia cố phía mái dốc công trình lấy tần suất vận tốc gió lớn tuỳ thuộc vào tần suất đ cho mực nước tính toán 104 sổ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập Vận tốc gió tính toán W xác định độ cao 10m bề mặt nước Tài liệu vận tốc gió đo độ cao Z so với mặt nước tính đổi theo công thức: W = WZ k Z (3.5) Trong ®ã: kZ - hƯ sè qui ®ỉi, lÊy b»ng 1,1 Z = m; b»ng 1,0 Z = 10 m vµ b»ng 0,9 Z 20 m Tài liệu vận tốc gió đo phong kế cần hiệu chỉnh cách nhân với hệ số kp có giá trị 1,0 W = 10 m/s; kp = 0,9 W = 15 m/s; kp = 0,8 W ³ 25 m/s Tần suất vận tốc gió F cần xác định theo c«ng thøc: F= 4,17t Nn t Pw (3.6) Trong đó: t - thời gian kéo dài liên tục tác động gió, giờ; hồ chứa nhân tạo hồ tự nhiên sơ lấy t = 6h; N - số ngày quan trắc năm; nt - số năm quan trắc quy định; Pw - độ lặp lại hướng gió nguy hiểm tổng số hướng gió quan sát thấy Vận tốc gió tính toán đà gió nhỏ 100 km xác định theo số liệu quan trắc thực tế giá trị vận tốc gió lớn hàng năm không xét đến thời gian gió thổi kéo dài liên tục Các thông số sóng vùng nước sâu (H>0,5 l s ): Chiều cao sóng trung bình hs (m) chu kỳ sóng trung bình t (giây) xác định đồ thị hình 3-4 theo trình tự sau: theo giá trị đại lượng không thứ nguyên gt/w gD/ w2 (g - gia tèc r¬i tù do, m/s2; D - chiều dài đà gió, km) theo đường bao đường cong tìm giá trị g h s/w2 từ trị số nhỏ tìm được, tính chiều cao sóng trung bình hs Tương tự tìm chu kỳ sóng Chiều dài trung bình sóng l s (m) xác định theo công thức: gt ls = 2p (3.7) Tính l s cần kiểm tra điều kiện H > 0,5 l s có thoả mn không, nghĩa trường hợp tính toán có phải vùng nước sâu hay không 110 sổ tay KTTL * Phần - công trình thủy lỵi * TËp V - vËn tèc giã, m/s; D - đà gió, km Công thức (3.16) (3.17) thường dùng cho sóng nước sâu chiều cao sóng (2h) chiều cao sóng lớn Công thức hå chøa Quan S¶nh 2h = 0,0166 V5/4 D1/3; (3.18) 2L = 10,4 (2h)0,8; (3.19) Công thức (3.18) (3.19) đ nêu phụ lục II "Qui phạm thiết kế đập trọng lực bê tông" Trung Quốc (SDI21-78) dïng cho hå chøa vïng ®åi nói cã vËn tốc gió - 16m/s, đà gió 13km với đập bê tông cấp I - II III Trong "Qui phạm thiết kế đập đất đá kiểu đầm lăn" Trung Quốc sử dụng công thức (3.18) ®Ĩ tÝnh chiỊu cao sãng (2h) nh­ng kiÕn nghÞ tÝnh chiều dài sóng (2L) theo công thức hồ chứa Hedi lµ: 2L = 0,389 V D1/3 (3.20) Nh­ vËy qui phạm nói sử dụng công thức (3.18) (3.20) gọi công thức "Quan Sảnh - Hedi" để thiết kế sơ đập đất đá Công thức SMB (Sherdrup - Munk - Breschnefder) - Víi sãng n­íc s©u: 0,42 é g2h h ỉ gD ù = 0,283th 0, 0125 ỗ ữ ỳ ; V2 èV ø ú ê ë û (3.21) 0,25 é gTh ổ gD ự = 7,54th 0, 077 ỗ ÷ ú ; V èV ø ú ê ë û (3.22) - Víi sãng n­íc n«ng: 0,75 é g2h h ỉ gH o ù = 0,283th ê 0,52 ç ÷ ú ; V2 è V ø ú ê ë û (3.23) 0,375 é ù gTh æ gH o = 7,54th 0,833 ỗ ữ ỳ; V è V ø ê ú ë û (3.24) Trong công thức (3.21) (3.24), 2hh Th tương ứng chiều cao (m) chu kỳ (giây) sóng hữu hiệu; Ho - độ sâu nước trước công trình thủy (m) Dựa vào công thức xây dựng đồ thị quan hệ g2hh/V2 với gD/V2 đồ thị quan hệ gTh/V2 với gD/V2 để xác định chiều cao sóng chu kỳ sóng hữu hiệu (2hh) (Th) 111 A - Những vấn đề chung thiết kế công trình thủy lợi 3.5.2 Tải trọng sóng đứng lên công trình có mặt chịu áp thẳng đứng Công trình có mặt chịu áp thẳng đứng cần tính với áp lực sóng đứng sóng tiếp công trình từ đỉnh sóng (xem hình 3-11.a) từ bụng sóng (xem hình 3-11.b) ứng với chiều sâu nước H > 1,5h Tải trọng ngang đơn vị dài công trình có mặt thẳng đứng Px sóng tiếp mặt công trình từ đỉnh hay đáy xác định theo đồ thị áp lực sóng (xem hình 3-11) vùng nước sâu, áp lực sóng P (Pa) độ sâu Z(m) tính theo công thøc: kh2 -2kz kh2 k2h3 -3kz -2kz P =gwhe cos st -gw e cos st -gw 1- e cos st -gw e cos2st cos st (3.25) 2 ( kz ) Trong ®ã: gw - tû träng n­íc, N/m3; k = 2p l - trÞ sè sãng ( l - chiều dài trung bình sóng, m); z - tung độ điểm tính toán (z1 = hđ ; z2 = ; … zn = H) tÝnh b»ng mét (m) kể từ mực nước tính toán Đối với sóng tiếp công trình từ đỉnh z1 = hđ, sóng tiếp công trình từ đáy z2 = z6 = lấy P = 0; s - tần sè sãng, s = 2p/ t ( t - chu kỳ trung bình sóng, giây); t - thời gian, giây Đối với vùng nước nông, đại lượng P độ sâu z xác định theo số liệu bảng 3-5, giá trị hệ số k2, k3, k4, k5, k8, k9 lấy theo đồ thị hình 3-12 Bảng 3-5 Giá trị áp lực sóng P vùng nước nông Số hiệu điểm hình 3-11 Độ ngập sâu điểm Z Giá trị P Khi đỉnh sóng tiếp mặt công trình -hđ P1 = P2 = k2gh 0,25H P3 = k3gh 0,50H P4 = k4gh H P5 = k5gh Khi đáy sóng tiếp mặt công trình P6 = hc P7 = -ghc 0,5H P8 = k8gh H P9 = k9gh 112 sổ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập Khi sóng tiếp mặt công trình với góc nghiêng a tải trọng sóng lên công trình có mặt thẳng đứng lấy so với trường hợp tải trọng tác dụng vuông góc (trực diện) với tuyến công trình cách nhân với hệ số ka (bảng 3-6) Hình 3-12 Đồ thị để xác định hệ số k1, k2, k3, k4, k5, k8 k9 (đường đứt nét ranh giới đổ sóng đứng) Bảng 3-6 Giá trị hệ số ka a, độ ka 45 1,0 60 0,9 75 0,7 Độ dâng cao hay hạ thấp mặt tự sóng h(m) so với mực nước tính toán công trình có mặt thẳng đứng xác định theo công thøc: kh h = -hcosst cthkHcos2st (3.26) ViÖc tính toán theo công thức (3.26) cần tiến hành cho trường hợp sau: Đối với cosst = - đỉnh sóng tiếp mặt thẳng đứng công trình có độ dâng cao mực mốc tính toán đại lượng hs (xem hình 3-11 a); Khi > cosst > - với giá trị lớn tải trọng sóng ngang Pxn ứng với đỉnh sóng cao mức nước tính toán hđ (hình 3-11 a); giá trị cosst trường hợp xác định theo công thức: 113 A - Những vấn đề chung thiết kế công trình thủy lợi cosst = l ph(8pH / l - 3) (3.27) Khi H/ l Ê 0,2 trường hợp khác giá trị tính theo công thức (3.18) cosst > tính toán lấy cosst = Đối với cosst = -1 - giá trị lớn tải trọng ngang sóng PxII trường hợp đáy sóng nằm thấp mực nước tính toán trị số hII (hình 3-11 b) 3.5.3 Độ cao sóng leo Khi chiều sâu nước trước mái dèc lµ H £ 3hs1% vµ H ³ 2h1% (hs1% - chiỊu cao sãng di chun cã tÇn st 1% độ sâu H 0,5 l s ; h1% - chiều cao sóng di chuyển tần suất 1%), chiều cao tính toán độ leo sóng điều hoà tần suất 1% tiếp trực diện lên mái dốc xác định theo công thức: hl1% = kD klt kc kln h1% , (3.28) Trong đó: kD klt- hệ số độ nhám độ thấm tương ứng mái dốc (bảng 3-7); kc - hệ số có giá trị lấy bảng 3-8; kln - hệ số lấy theo đồ thị hình 3-13 a Bảng 3-7 Giá trị hệ số nhám kD hệ số thấm mái dốc klt Đặc tính lớp gia cố mái dốc Độ nhám tương đối D/h1% KD Klt Tấm bê tông (bê tông cốt thép) - 1,00 0,90 Đá cuội đá dăm, đá khối bê tông (bê tông cốt thÐp) < 0,002 0,005 - 0,01 0,02 0,05 0,10 > 0,20 Chú thích: Kích thước nhám đặc trưng D, m cần lấy đường kính trung bình viên đá gia cố mái dốc kích thước trung bình khối bê tông (bê tông cốt thép) Bảng 3-8 Giá trị hệ số Kc ma Giá trị Kc vËn tèc giã lµ (m/s) ³ 20 £ 10 0,4 1,3 1,1 0,4 - 2,0 1,4 1,1 3-5 1,5 1,1 1,6 1,2 Ghi chó: ma = ctga (a - góc nghiêng mái dốc so với phương ngang, độ) 114 sổ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập Công thức (3.19) áp dụng độ sâu trước mái dốc H < 2h1% Trong trường hợp hệ số kln cần xác định theo giá trị độ thoải sóng với độ sâu H = 2h1%, giới thiệu hình 3-13 a (trong ngoặc đơn) Để xác định chiều cao sóng leo có tần suất tính theo công thức (3.28) kết tính nhân với hệ số ki (bảng 3-9) Hình 3-13a Đồ thị xác định hệ số kln a) Khi 0,1 Ê ma £ 3; b) Khi 3£ ma £ 40 B¶ng 3-9 Giá trị hệ số ki Tần suất theo độ tr-ờn lên mái dốc i,% ki Tần suất theo độ tr-ờn lên mái dốc i,% ki 0,1 1,10 10 0,85 1,00 30 0,76 0,96 50 0,68 0,91 Khi sãng tiÕp bê víi gãc xiªn b so với trục dọc công trình, chiều cao trườn lên mái dốc cần giảm tương ứng cách nhân với hệ số kb (bảng 3-10) Bảng 3-10 Giá trị cđa hƯ sè kb b, ®é kb b, ®é kb 1,00 40 0,87 10 0,98 50 0,82 20 0,96 60 0,76 30 0,92 3.5.4 §é dỊnh giã §é dâng cao mặt nước sức hút gió Dh (m) gọi độ dềnh gió, sơ xác định theo công thức (không xét đến hình dạng đường mép bờ hồ đáy hồ) 115 A - Những vấn đề chung thiết kế công trình thủy lợi W2 D Dh = 2.10-6 gH cosa, (3.29) Trong ®ã: W - vËn tèc gió ứng với tần suất tính toán độ cao 10m mặt nước, m/s; D - chiều dài mặt n­íc cã giã thỉi, m; H - chiỊu s©u n­íc tính toán, m; a - góc tạo trục dọc hồ so với hướng gió, độ 3.6 áp lực bùn cát áp lực bùn cát lắng đọng trước đập phụ thuộc vào kích thước hạt bùn cát áp lực hạt cát cát sỏi xác định theo công thức tính áp lực vật liệu rời có kể đến đẩy hạt hồ có độ sâu lớn thường trước đập hạt bùn cát nhỏ lắng đọng, xen kẽ hạt nước tự nước màng Theo tính chất học lớp lắng đọng có dạng gần chất lỏng với góc nội ma sát gần không áp lực bùn cát lên mặt thẳng đứng xác định theo công thức: P = gb hb tg2 (45o - j/2), (3.30) Trong đó: gb - trọng lượng riêng bùn cát n­íc, gb = g1 - gw(1-n), g1 vµ gw - trọng lượng riêng bùn cát khô nước; n - độ rỗng tương đối bùn cát; hb - chiều dày lớp bùn cát; j - góc ma sát bùn cát Với độ thô trung bình hạt phạm vi 0,01 0,05 mm lấy g1 = (0,9 1,3)104 N/m3; bùn g1 = (0,4 0,8)104 N/m3 3.7 tải trọng động đất Khi thiết kế công trình thủy lợi vùng có động đất từ cấp đến cấp cần thực theo yêu cầu chuyên môn quy phạm Nhà nước 3.7.1 Đánh giá cấp động đất địa điểm xây dựng công trình thủy Khi thiết kế công trình dâng nước cấp III IV, hư hỏng hay phá huỷ công trình không dẫn đến hậu có tính tai hoạ công trình thủy không áp thuộc cấp, cấp động đất địa điểm xây dựng lấy theo đồ phân vùng động ®Êt cña quèc gia TiÕp sau ®ã cÊp ®éng ®Êt chuẩn xác lại thiết kế phê duyệt quan có thẩm quyền Việc chuẩn xác tÝnh chÊt ®éng ®Êt cã thĨ dùa theo sè liƯu tham kh¶o ë b¶ng 3-11 116 sỉ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập Bảng 3-11 Cấp động đất địa điểm xây dựng chuẩn xác theo tài liệu khảo sát địa chất công trình Loại đất theo tính chất động đất Đất công trình I Cấp động đất đ-ợc hiệu chỉnh ứng với cấp động đất phân vùng Nền đá, nửa đá gồm khối lớn có độ chặt đặc biệt cao II Nền sét sét chắc, tàng lớn, cát sỏi cát thô (hạt lớn) III Nền sét sét mềm dẻo chảy, cát hạt trung bình cát nhỏ >9 Ghi chó: ë vïng ®éng ®Êt cÊp 6, việc hiệu chỉnh cấp động đất diện tích xây dựng công trình dâng nước đất loại III cần lấy cấp Việc xây dựng công trình thủy lợi đất loại III vùng cã ®éng ®Êt cÊp chØ cho phÐp cã luận riêng Trong giai đoạn lập dự án tiền khả thi để xây dựng công trình dâng nước thuộc cấp, cấp động đất quy định theo khoản 1, cấp động đất địa điểm xây dựng công trình cấp I tăng lên cấp Trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật lập vẽ thi công công trình dâng nước thuộc cấp I II thực vùng có động đất cấp lớn hơn, cấp động đất địa điểm xây dựng cần hiệu chỉnh sở khảo sát nghiên cứu chuyên môn bao gồm: a) Tìm hiểu trạng thái động đất diện tích xây dựng để lấy tài liệu tính toán thiết kế khả ổn định động công trình, công trình sườn bờ tiếp giáp công trình; b) Phát vùng có khả xuất biến dạng dư đánh giá trị số chúng cho vùng; c) Phát dạng tác dụng động nguy hiểm khác, ví dụ tượng sập đổ đá núi với khối lượng lớn vào hồ chứa, tượng rơi khối đá lớn vào công trình, v.v; d) Xác định đặc trưng biến dạng động đặc trưng cường độ vật liệu công trình đất cã kĨ ®Õn sù thay ®ỉi tÝnh chÊt cđa chóng ngâm nước; đ) Đánh giá khả thay đổi cấp động đất địa điểm xây dựng sau tích nước vào hồ chứa Trong giai đoạn thi công công trình thủy, trừ công trình cấp I II công trình tham gia vào trình tạo nên tuyến áp lực, cấp động đất tính toán địa điểm xây dựng hạ xuống cấp 117 A - Những vấn đề chung thiết kế công trình thủy lợi 3.7.2 Xác định tải trọng động đất Trong tính toán cường độ ổn định công trình thủy tác dụng động đất cần kể đến tác động động đất khối lượng công trình (tải trọng quán tính động đất), khối nước sáp nhập vào công trình (hay ¸p lùc thđy ®éng), t¸c ®éng sãng hå chøa động đất tải trọng động áp lực bùn cát Trong giai đoạn lập dự án tiền khả thi công trình thủy thuộc cấp I II tất giai đoạn thiết kế công trình thủy thuộc cấp III IV, để xác định tải trọng động đất sử dụng công thức gần xét đến nhịp dao động thứ (cơ bản) ứng với nhịp dao động dạng biến dạng gần công trình Khi tính toán cường độ công trình thủy lợi xét đến thành phần nằm ngang tải trọng động đất, trừ công trình có trạng thái ứng suất phụ thuộc vào chuyển vị đứng (ví dụ ®Ëp vßm cã ®é cong hai chiỊu) Khi tÝnh ỉn định công trình thủy cần xét đến thành phần tải trọng động nằm ngang thẳng đứng tác dụng đồng thời Thành phần nằm ngang tải trọng động đất Sik điểm k công trình ứng với nhịp dao động thân thứ i xác định theo công thức: Sik = Qk m k® bio hik , (3.31) Trong ®ã: Qk - träng lượng phận công trình tính cho điểm k; m - hệ số xét đến điều kiện làm việc đặc biệt công trình thủy, lấy 1,5 đập bê tông cấp I; 1,3 đập đất đá cấp I; 1,0 công trình lại thuộc cấp I tất công trình cấp II - IV; kđ - hệ số động đất lấy theo bảng 3-12; trường hợp xét đồng thời thành phần ngang thẳng đứng lực động đất giá trị kđ công thức (3.31) nhân với cosa, a - góc tạo hướng tác dụng động đất phương nằm ngang; bio - hƯ sè ®éng häc, bio = mo bi (3.32) mo - hệ số thuộc vào loại vật liệu kết cấu công trình (bảng 3-13); bi - hệ số động học ứng với dạng dao động thân thứ i công trình xác định theo đồ thị hình 3-13 b, phụ thuộc vào chu kỳ dao động thân công trình Ti; giá trị hệ số bio lấy không nhỏ 0,8; hik - hệ số phụ thuộc vào dạng dao động thân thứ i công trình vị trÝ cđa ®iĨm k 118 sỉ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập Hình 3-13b Biểu đồ để xác định hệ số động học bi Bảng 3-12 Giá trị hệ số động học kđ Cấp động đất tính toán kđ 0,025 0,050 0,100 Bảng 3-13 Giá trị hệ số mo Loại công trình mo Công trình bê tông bê tông cốt thép làm việc điều kiện dao động không bị hở khớp nối Công trình bê tông biến dạng tự dao động có hở phần khớp nối 0,8 Công trình đất đá đổ 0,7 Đối với công trình thủy cho phép xét thành phần chuyển vị ngang, hệ số hik xác định theo c«ng thøc: ( ) n hik = Xi ( xk ) å QjXi xj j =1 n ( ) (3.33) å Q j Xi xj j=1 Trong ®ã Xi(xk), Xi(xj) chuyển vị công trình theo nhịp dao động thân thứ i điểm có toạ độ xk xj, với sơ đồ tính toán công trình thừa nhận khối lượng tập trung Khi tính toán theo công thức (3.31) tải trọng động đất tác dụng lên công trình đất lên khối đá tạo thành công trình thủy bờ sườn dốc, cần lấy bio hik = 1, tường chắn lấy bio hik = 1,5 Thành phần thẳng đứng tải trọng động đất Skđ điểm k công trình xác định theo công thức: S đ = Qkmkđsina k 119 A - Những vấn đề chung thiết kế công trình thủy lợi Trong a góc phương ngang hướng tác động động đất, lấy không lớn 30o Khi đánh giá cường độ công trình lực tính toán tác động động đất cộng với lực tác động tải trọng khác tham gia vào tổ hợp tải tọng tác động Cường độ đập bê tông trọng lực đập vòm kiểm tra với tải trọng động đất theo phương ngang, tải trọng xác định ứng với nhịp dao động thân xét đến tính toán Lực tính toán Np (ứng lực ngang lực pháp tuyến, momen uốn) mặt cắt xem xét kết cấu ứng với chu kỳ dao động thân thứ (cơ bản) lớn 0,3 s xác định theo công thức: Np = n å Ni (3.34) i =1 Trong ®ã: n - số nhịp dao động xét đến; Ni - ứng lực mặt cắt xem xét nhịp dao động thứ i Đối với chu kỳ nhịp dao động thân thứ không lớn 0,3 s ứng lực Np tính theo công thức: Np = n N + 0,5 å N max i i =1 (3.35) Trong đó: Nmax - giá trị lớn ứng lực mặt cắt xem xét xác định từ so sánh biểu đồ lực động đất ứng với dạng dao động riêng công trình; Ni - giá trị ứng lực mặt cắt xem xét theo biểu đồ khác, (ngoài giá trị Nmax) ứng lực kết cấu Ni (Nmax) tương ứng với dạng dao động thân xét đến xác định với giả thiết tác động tĩnh học lên công trình lực động Si tính theo công thức (3.31) Tải trọng động tính toán theo phương ngang Sp mặt cắt xem xét công trình tính toán độ ổn định xác định theo công thức: Sp = n å Si i =1 (3.36) Trong Si tải trọng tính toán mặt cắt ứng với nhịp dao động thứ i xác định theo công thức (3.31) 120 sổ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập Lưu ý rằng, xây dựng biểu đồ tải trọng tính toán lên công trình nói chung xác định tổng hợp lực tải trọng tính toán tính theo công thức (3.36) nhận kết thiên lớn, không xét đến tượng không trùng thời gian tải trọng cục Sp Phương pháp tìm tổng hợp lực tải trọng phân bố chúng toàn thể tích công trình có kể đến tác động thời gian mặt cắt đ A.L.Mogievichinốp V.N.Bukharsép [2] đề nghị Khối lượng nước (mn) tham gia tác động lên công trình thủy tính cho đơn vị diện tích bề mặt công trình thủy xác định theo công thức: mn = gw hmY g (3.37) Trong đó: gw - trọng lượng riêng nước, N/m3; h - chiều sâu nước trước công trình, m; m - hệ số không thứ nguyên kể đến khối lượng nước tham gia vào tải trọng tác động lên công trình, phụ thuộc vào đặc tính chuyển động (xem bảng 3-14); Y - hệ số không thứ nguyên kể đến giới hạn chiều dài hồ chứa, biểu thị tỷ số l/h (xem bảng 3-16), l- khoảng cách từ công trình đến bờ đối diện công trình qua hồ chứa độ sâu 2/3h kể từ mặt nước (đối với âu tàu công trình tương tự lấy l khoảng cách tường đối diện nhau) Khi có nước hai phía công trình khối lượng nước gia nhập vào tải trọng tác dụng lấy tổng đại lượng mn tính theo công thức (3.37) phía công trình Đối với công trình đứng độc lập (ví dụ tháp lấy nước, trụ cầu, cọc, v.v) khối lượng nước gia nhập mn đơn vị chiều dài kết cấu tính theo c«ng thøc: mn = gw dm g (3.38) Trong đó: d- đường kính công trình kích thước cạnh công trình có tiết diện hình vuông, m Khi cọc dao động ngang khối nước gia nhập mn đơn vị chiều dài lấy gần khối lượng nước thể tích đơn vị dài cọc áp lực địa chấn giai đoạn lập dự án tiền khả thi xây dựng công trình thủy thuộc cấp I II tất giai đoạn thiết kế công trình thủy cấp III IV cho phép xác định theo công thức gần sau đây: 121 A - Những vấn đề chung thiết kế công trình thủy lợi a) Đối với tất công trình thủy, trừ công trình đứng độc lập: p = k đ g w hDY; ü ï P = k ® g w h WY;ý ù h o = hc; ỵ (3.39) b) Đối với công trình đứng độc lập: p o® = k ® g w d D; ü ï Po® = k ® g w d Wh;ý ù h o = hc; ỵ (3.40) Trong đó: r pođ - tung độ áp lực thủy động ứng với đơn vị diện tích bề mặt công trình ứng với đơn vị chiều cao công trình đứng độc lập; P Pođ - áp lực thủy động tổng cộng tương ứng tác dụng lên đơn vị chiều dài công trình lên công trình đứng độc lập; ho - chiều sâu điểm đặt áp lực thủy động tổng cộng mực nước; D, W, c - hệ số không thứ nguyên xác định theo công thức ghi bảng 3-14 Bảng 3-14 Công thức xác định hệ số không thứ nguyên m khối nước gia nhập, tung độ biểu đồ áp lực thủy động D, tổng hợp lực áp lực thủy động W, chiều sâu điểm đặt c cđa tỉng hỵp lùc d­íi mùc n­íc TÝnh chÊt chun ®éng m D W c Dao ®éng quay cđa c«ng trình biến dạng với mặt chịu áp thẳng đứng, đàn hồi Zc h Zc R - Zc R - Chun vÞ tÞnh tiÕn ngang công trình biến dạng có mặt chịu áp thẳng đứng R R 0,543 0,6 Rsin3q Rsin2q 0,543sinq 0,6 m1 m1 - - R + C1(a-1) - - nghiêng Chuyển vị tịnh tiến ngang công trình biến dạng có mặt chịu áp thẳng đứng thung lũng hình chữ V Dao động ngang công trình dạng công son, có mặt chịu áp thẳng ®øng 2h G p Zc - Z R + C1 ( a - 1) + C3 ( a - 1) 2h G 0,325Zc - 0, 21h 0,543Zc - 0,325h p 0,543Zc - 0,325h Zc - h Zc - h 122 sổ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập Tính chất chuyển động D W c Dao động trượt ngang aR + C ( a - 1) công trình dạng công sơn cã a - ( a - 1) Z2 / h2 mặt chịu áp thẳng đứng aR - C2(a-1) - - Dao động ngang công trình độc lập thẳng đứng kiểu tháp lấy nước, trụ cầu, cọc có tiết diện hình tròn: pổZử ỗ ữ 4ốhứ pổZử ỗ ữ 4ốhứ p [1 + d1 /(2h)] 2h + d1 4h + d1 Hình chữ nhật: ổZử ỗ ữ ốhứ 1 + d2 /(2h) 2h + d2 4h + d2 Ghi chó: m d1 / ( 2h ) d2 / ( 2h) ổZử ỗ ữ ốhứ d1 / ( 2h ) d2 / ( 2h) R, G, m1, C1, C2, C3 - hệ số không thứ nguyên lấy giá trị bảng 3-15; Zc, Z - toạ độ tương ứng tâm dao động điểm cạnh chịu áp để tính khối nước gia nhập (gốc toạ độ lấy từ mặt nươc tự do); q - góc nghiêng mặt chịu áp so với mặt nằm ngang; a - tỷ số gia tốc đỉnh đập so với kđg; d1 - đường kính tiết diện tròn, m; d - kÝch th­íc mét c¹nh cđa tiÕt diện hình vuông, m; Nếu góc nghiêng cạnh chịu áp q 75o, giá trị hệ số không thứ nguyên lấy mặt chịu áp thẳng đứng Trong bảng 3-15 giá trị hệ số không thứ nguyên m1 tiết diện (chốt) đập vòm cân đối; tiết diện lại đập vòm, giá trị hệ số tăng lên tuyến tính 1,3 m1 chân tựa hai bên vòm Bảng 3-15 Giá trị hệ số không thứ nguyên R, G, m1, C1, C2, C3 m1 øng víi q, ®é Z/h R G 90 b : h 3:1 2:1 1:1 30 C1 C2 C3 0,1 0,23 0,12 0,22 0,22 0,21 0,08 0,07 0,04 0,86 0,2 0,36 0,23 0,38 0,35 0,29 0,15 0,09 0,09 0,73 0,3 0,47 0,34 0,47 0,41 0,35 0,18 0,10 0,13 0,59 0,4 0,55 0,45 0,53 0,46 0,38 0,22 0,10 0,18 0,46 0,5 0,61 0,55 0,57 0,49 0,41 0,23 0,09 0,23 0,34 0,6 0,66 0,64 0,59 0,52 0,43 0,23 0,08 0,28 0,23 0,7 0,70 0,72 0,61 0,53 0,44 0,22 0,07 0,34 0,14 0,8 0,72 0,79 0,62 0,54 0,45 0,20 0,07 0,38 0,06 0,9 0,74 0,83 0,63 0,54 0,45 0,18 0,06 0,42 0,02 1,0 0,74 0,85 0,68 0,55 0,44 0,15 0,06 0,43 0,00 Ghi chó: h - bỊ réng khe nói ë ngang mỈt n­íc tù cđa hå 123 A - Những vấn đề chung thiết kế công trình thủy lợi Bảng 3-16 Giá trị hệ số Y l/h Y l/h Y l/h Y 0,2 0,26 1,0 0,72 1,8 0,90 0,4 0,41 1,2 0,78 2,0 0,93 0,6 0,53 1,4 0,83 2,5 0,96 0,8 0,63 1,6 0,88 ³ 3,0 1,00 Trong trường hợp có nước hai phía công trình, áp lực thủy động lấy tổng giá trị tuyệt đối áp lực thủy động tính riêng cho phía công trình ¸p lùc thđy ®éng c¸c ®­êng èng ¸p lùc Pmax tính theo công thức: pmax = kđ gw C ® T o 2p (3.41) Trong ®ã: C® - vËn tèc tiÕng ®éng n­íc, C® = 1300 m/s; To - chu kỳ phổ biến dao động địa chấn đất, To = 0,5 s áp lực bổ sung cđa n­íc cã ®éng ®Êt p® tÝnh toán công trình thủy theo tác động địa chấn thành phần thẳng đứng xác định theo công thức: pđ = gw Zkđ sina (3.42) Trong đó: Z - khoảng cách từ tiết diện xem xét đến mặt nước tự ChiỊu cao cđa sãng träng lùc hå chøa tác động địa chấn Dh tỷ số chiều dài l hồ so với chiều sâu nước h lớn ba (l/h > 3) xác định theo công thức: Dh = 0,5kđ T1 gh (3.43) Trong ®ã: T1 - chu kú phỉ biÕn cđa dao ®éng địa chấn đáy hồ lấy giây áp lực địa chấn chủ động qđ bị động qđ* đất rời lên tường chắn xác định theo công thức sau: ( )ỷ (3.44) ( ) (3.45) q® = é1 + k ® tg 45o + ù p ë q* = é1 - k ® tg 45o - ù p* d ë û 124 sæ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập Trong đó: p p*- áp lực chủ động bị động đất không kể đến lực địa chấn; j - góc nội ma sát tính toán đất ứng suất pháp sđ ứng suất tiếp tđ, (Pa) có địa chấn môi trường đất xuất lan truyền sóng địa chấn xác định theo công thức sau: sđ = k® gCp To ; 2p (3.46) t® = ± k® gCs To ; 2p (3.47) Trong ®ã: g - trọng lượng đơn vị đất, N/m3; Cp, Cs - vËn tèc lan trun sãng däc vµ ngang cđa địa chấn môi trường đất, m/s, xác định b»ng thùc nghiƯm; tÝnh to¸n cho phÐp lÊy Cs = 0,6 Cp ; To - chu kú phæ biÕn dao động địa chấn, sơ lấy 0,5 s ... R, G, m1, C1, C2, C3 m1 øng víi q, ®é Z/h R G 90 b : h 3 :1 2 :1 1 :1 30 C1 C2 C3 0 ,1 0, 23 0 ,12 0,22 0,22 0, 21 0,08 0,07 0,04 0,86 0,2 0 ,36 0, 23 0 ,38 0 ,35 0,29 0 ,15 0,09 0,09 0, 73 0 ,3 0,47 0 ,34 0,47... 3- 8 Giá trị hệ số Kc ma Giá trị Kc vận tốc giã lµ (m/s) ³ 20 £ 10 0,4 1, 3 1, 1 0,4 - 2,0 1, 4 1, 1 3- 5 1, 5 1, 1 1, 6 1, 2 Ghi chó: ma = ctga (a - gãc nghiªng mái dốc so với phương ngang, độ) 11 4 sổ. .. 0 ,34 0,47 0, 41 0 ,35 0 ,18 0 ,10 0 , 13 0,59 0,4 0,55 0,45 0, 53 0,46 0 ,38 0,22 0 ,10 0 ,18 0,46 0,5 0, 61 0,55 0,57 0,49 0, 41 0, 23 0,09 0, 23 0 ,34 0,6 0,66 0,64 0,59 0,52 0, 43 0, 23 0,08 0,28 0, 23 0,7 0,70