III IV V VI VII V IX X XI XII X XIV XV XVI XVII
10704 2058 01/01/60 93 Cô Tô Đảo Cô Tô Cô Tô Q Ninh 10746 2059 01/10/
PHỤ LỤC D: ĐỒ THỊ THIẾT KẾ THỦY LỰC CỐNG VÀ TRÌNH TỰ TÍNH THỦY LỰC CỐNG
Tài liệu: Herr (1977)
Trong đó: Q = tổng lưu lượng N = số cống
HW = chiều sâu mực nước đầu cống (trước cống) Hf = tổn thất do ma sát
D = đường kính cống.
Tài liệu: Herr (1977) và Bossy (1974)
Bảng C.1: Hệ số tổn thất dòng chảy
Ống cống bằng bê tông Ke
Nhô ra khỏi nền đắp, đầu khớp 0.2
Nhô ra khỏi nền đắp, đầu cắt vng 0.5
Tường đầu cống hoặc tường đầu cống có tường cánh 0.2
Đầu khớp hoặc ống 0.5
Vê trịn (bán kính 1/12D) Đầu cống vát theo mái dốc nền đắp 0.7
Đoạn đầu phù hợp với mái dốc nền đắp (đúc sẵn tiêu chuẩn) 0.5
Mép xiên 33,70 hoặc xiên 450. 0.2
Vuốt cạnh hoặc cửa thu vuốt dốc 0.2
Cống trịn cống vịm bằng tơn lượn sóng
Nhơ ra nền đắp 0.9
Tường đỉnh hoặc tường đỉnh và tường cánh, mép vuông 0.5
Cắt vát theo mái dốc nền đắp 0.7
Đoạn cuối phù hợp với mái dốc nền đắp (đúc sẵn tiêu chuẩn) 0.5
Mép xiên 33,70 hoặc xiên 450. 0.3
Vuốt cạnh hoặc cửa thu vuốt dốc 0.2
Cống hộp, Bê tông cốt thép
Tường đầu cống
Đúc vng 3 cạnh 0.5
Vê trịn 3 cạnh với bán kính 1/12 kích thước cống, hoặc vuốt cạnh trên 3 mặt 0.2
Tường cánh từ 30 đến 750.
Với thân cống đúc vuông tại đỉnh 0.4
Mép đỉnh gọt vê trịn có bán kính = 1/12 kích thước cống hoặc vát mép đỉnh 0.2
Tường cánh từ 1 đến 250.
Với thân cống đúc vuông tại đỉnh 0.5
Tường cánh song song (mở rộng cạnh)
Đúc vuông tại đỉnh 0.7
Vuốt cạnh hoặc cửa thu vuốt dốc 0.2
Nhô ra:
Mép vuông 0.7*
Mép vát 33.70 hoặc vát 450. 0.2*
* Ước tính
Tài liệu dùng: Harrison và cộng sự (1972); Herr và cộng sự (1997)
Tài liệu: Herr (1977)
Tài liệu: Herr (1977)
Tài liệu dùng: Viện nghiên cứu sắt thép Mỹ (1980)
Tài liệu: Harrison (1972)
Tài liệu: Harrison (1972)
Tài liệu: Harrison (1972)
Đồ thị thiết kế D.15: Đầu thu vuốt cạnh: Kiểm soát mặt trước - Cống trịn khơng phải hình chữ nhật
Ghi chú: Đối với trường hợp nhiều ống cống, thiết kế cạnh vuốt giống như một kết cấu độc lập Tài liệu: Harrison (1972)
Tài liệu: Harrison (1972)
Trình tự thiết kế thủy lực cống.
Từ lưu lượng đã biết, tùy thuộc vào điều kiện địa hình, địa chất cụ thể, sơ bộ lựa chọn loại cống, kích thước cống, cấu tạo cửa vào, cửa ra của cống.
a) Chế độ kiểm sốt thượng lưu.
- Từ kích thước của cống đã chọn và lưu lượng qua cống xác định tỷ số HW/D (xem Hình D-1). - Nhân chiều cao cống D với tỷ số HW/D được nước dâng trước cống HW.
- Tính cao độ mực nước thượng lưu: ELhd = ELsf + HW. ELhd - mực nước thiết kế ở thượng lưu.
ELsf - cao độ đáy lịng dẫn tại cửa vào.
b) Chế độ kiểm sốt hạ lưu
- Tính chiều sâu hạ lưu TW trên đáy cống theo lưu lượng thiết kế.
- Tính chiều sâu phân giới dc theo lưu lượng và kích thước, hình dạng cống.
- Tính tổn thất qua cống H (Hf) theo biểu đồ.
(1) Nếu hệ số nhám của cống thiết kế khác hệ số nhám của biểu đồ thì điều chỉnh chiều dài cống theo cơng thức: 2 1 1 = n n L L
L - chiều dài thực tế của cống; L1 - chiều dài cống đã điều chỉnh; n - hệ số nhám của biểu đồ;
n1 - hệ số nhám thực tế của cống thiết kế.
Sau đó sử dụng L1 như chiều dài thực tế của cống khi sử dụng biểu đồ thiết kế.
(1) Kẻ một đường thẳng nối kích thước cống (điểm 1) với chiều dài cống theo hệ số ke (điểm 2) được điểm đổi hướng (điểm 3). Tiếp tục kẻ một đường thẳng nối từ lưu lượng (điểm 4) với điểm đổi hướng (điểm 3) sẽ được tổn thất cột nước H (xem Hình D-2)
- Tính cao độ mực nước tại cửa ra: ELho = ELo + do. ELho - cao độ đáy cửa ra.
- Tính cột nước dâng ở thượng lưu: HW = H + do - L.S. Và cao độ mực nước thượng lưu: ELhd = ELsf + HW.
- Nếu cao độ mực nước tại cửa ra lớn hơn cao độ mực nước thượng lưu (ELho > ELhd) thì tiến hành thiết kế lại (chọn lại cống khác hoặc kết cấu cống khác kể cả hình dạng cửa vào).
c) Đánh giá kết quả.
* So sánh cao độ mực nước thượng lưu ở hai chế độ kiểm sốt, chế độ nào có cao độ lớn hơn là chế độ kiểm soát của cống.
* Tính lưu tốc tại cửa ra: Từ chế độ kiểm sốt của cống, tính chiều sâu dịng chảy tại cửa ra (do). Từ chiều sâu cửa ra (do) và hình dạng kích thước cống tính lưu tốc cửa ra.
Đối với chế độ kiểm soát thượng lưu: chiều sâu tại cửa ra xấp xỉ bằng chiều sâu chảy đều trong cống (xem Hình D-3-a): d0 = dn <dc.
Đối với chế độ kiểm sốt hạ lưu (xem Hình D-3-b): + Khi TW > D : do = D
+ Khi D> TW > dc : do = TW + Khi TW =dc : do = dc.
Khi đó có lưu tốc cửa ra: Vo = Q/Ap. Ap - diện tích dịng chảy tại cửa ra;
do - chiều sâu cửa ra của cống; Vo - lưu tốc cửa ra;
dc - chiều sâu phân giới; dn - chiều sâu dòng chảy đều; TW - chiều sâu dòng chảy hạ lưu; D - chiều cao cống.
Khi tính thủy lực cống trong trường hợp thơng thường có thể sử dụng phần mềm HY8 của Hội Cầu đường Liên bang Hoa Kỳ (FHWA)
Hình D-2: Ví dụ về đồ thị thiết kế cống với chế độ kiểm soát hạ lưu.
Hình D-3-b: Độ sâu cửa ra ở chế độ kiểm soát hạ lưu.