7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.3 Đặc điểm làm việc của cống và những yêu cầu tính toán thiết kế
1.3.3 Tính toán kết cấu các bộ phận cống
Tính toán kết cấu mỗi bộ phận cống là phân tích từng đặc điểm kết cấu, đặc điểm làm việc để xác định trường hợp tính toán, tổ hợp lực, tải trọng tác dụng, xác định nội lực, tính toán khả năng chịu lực, biến dạng, kiểm tra nứt của từng bộ phận đó. Trong tính toán thiết kế thường tiến hành phân tích kết cấu các bộ phận chính như: bản đáy, tường ngực, mố cống.
1.3.3.1 Tính toán bản đáy cống
Bản đáy chịu tất cả các lực phía trên và truyền xuống nền. Thân cống là một kết cấu không gian, có cấu tạo và chịu lực khá phức tạp. Có thể tính đến đặc điểm này bằng cách sử dụng các phương pháp số (phương pháp sai phân, phương pháp
phần tử hữu hạn...). Mặt khác có thể tính giản đơn bằng cách xét bài toán phẳng và tính theo phương pháp sức bền vật liệu hay phương pháp lý thuyết đàn hồi.
Hình 1-20: Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên bản đáy cống.
Bản đáy thường có kết cấu đặc và phẳng, vật liệu thường là bê tông hoặc bê tông cốt thép. Theo kinh nghiệm chiều dày bản đáy thường (1 1)
5÷7 chiều rộng khoang cống.
1.3.3.2 Tính toán tường ngực
Tường ngực có tác dụng chắn nước và giảm bớt chiều cao của van, do đó giảm được cao trình cầu công tác. Cao trình đỉnh tường ngực cao hơn mức nước cao nhất ở thượng lưu, còn cao trình đáy tường ngực cao hơn mức nước mùa kiệt khi mở hẳn cửa van khoảng 0,3÷ 0,5m. Tường ngực thường gồm bản che, dầm trên và dầm dưới (hình 1-23).
Hình 1-21: Tường ngực và sơ đồ áp lực nước tác dụng lên nó
1.3.3.3 Tính toán trụ cống
Mố trụ dùng để đỡ cửa van, tường ngực cầu giao thông, cầu công tác. Hình dạng và kích thước mố trụ phải thỏa mãn các yêu cầu về thủy lực, về ổn định, về sức bền trong mọi điều kiện làm việc, và các yêu cầu về bố trí các kết cấu ở trên mố. Đối với mố bên ngoài các yêu cầu trên còn có tác dụng liên kết cống với bờ, chống thấm vòng quanh bờ.
Hình 1-22: Sơ đồ tính trụ chịu lực thẳng đứng 1.3.4 Nguyên tắc bố trí và lựa chọn kết cấu cống [2] [12]
Khi xác định vị trí đặt cống cần chú ý các điểm sau:
Về địa hình cần chọn vị trí cống sao cho dòng chảy được thuận và thoả mãn các yêu cầu đã đề ra. Thí dụ cống lấy nước phải bảo đảm yêu cầu về lưu lượng, về chất lượng nước. Cống tiêu chọn ở vị trí thấp, đảm bảo khống chế được cả vùng tiêu. Nơi xây dựng công trình phải thuận lợi cho công tác thi công, cho giao thông vận tải qua cống. Tuân theo nguyên tắc sử dụng tổng hợp.
Về địa chất phải chọn ở nơi nền tốt hoặc không phức tạp để giảm bớt khối lượng xử lý nền và không gây khó khăn cho thi công, tăng giá thành công trình.
Trong quá trình thiết kế cống trước hết căn cứ vào tình hình địa hình, địa chất, thuỷ văn, nhiệm vụ thiết kế và các điều kiện cụ thể khác để sơ bộ định ra hình thức kết cấu cống. Sau đó thông qua tính toán thuỷ lực, tính toán kết cấu mà kiểm tra lại, sửa chữa các bộ phận cho hợp lý. Vì vậy quá trình thiết kế cống là một quá trình xen kẽ giữa các bước tính toán, bố trí, chọn cấu tạo các bộ phận, nên phải thay đổi sửa chữa để chọn được công trình an toàn và kinh tế nhất.
Khi bố trí các kết cấu thân cống cần xét đến khả năng lợi dụng tổng hợp. Thí dụ lợi dụng lỗ cống làm âu thuyền, bố trí cầu giao thông qua các trụ. Kết hợp bản đáy thân cống làm sâu tiêu năng để rút ngắn chiều dài sâu sau.
Ngoài ra khi thiết kế cần chú ý bảo đảm quản lý vận hành dễ dàng thuận tiện và bảo đảm yêu cầu mỹ thuật, cảnh quan chung.