3.2.2.1. Tính toán cho trường hợp 1 (THCB 1)
* Các lực tác dụng
- Áp lực nước thượng lưu
Mặt thượng lưu thẳng đứng nên áp lực thủy tĩnh có phương vuông góc với mặt đập
+ Cao trình MNDBT= 614.00 (m) + Cao trình đáy móng TL = 561.00 (m)
+ Chiều cao mực nước thượng lưu ứng với MNDBT:
614.00 561.00 53.00( ) H =MNDBT− ∇DMTL = − = m
Áp lực nước thượng lưu phân bố hình thang với giá trị lớn nhất ở đáy đập và nhỏ nhất ở đỉnh đập tràn là:
WTLMAX =γnH = ×10 53.0=530(kN/m)
WTLMin =γnH = ×10 (614.0 604.0)− =100 (kN/m)
Hình 3.3: Áp lực nước thượng lưu TH1
- Áp lực thấm
Áp lực thấm xuất hiện khi có sự chênh lệch mực nước giữa thượng và hạ lưu công trình, lực này có phương vuông góc với bản đáy công trình và chiều hướng lên. Áp lực thấm phân bố hình tam giác và có giá trị lớn nhất là:
Wthmax =γ ρn. .(MNDBT−MNHL)
Trong đó: ρ - Hệ số diện tích hiệu dụng của áp lực đẩy ngược , theo TCVN 9137-2012
ρ=0.6
Thay số ta được: Wthmax = ×10 0.6 (614.00 561)× − = 318.0 kN
Hình 3.4: Áp lực thấm TH1 - Áp lực bùn cát
579, 0 561, 0 18, 0
bc bc STL
h = ∇ − ∇ = − = (m) Chiều sâu bùn cát
1, 6( / 3)
k T m
γ = Dung trọng khô của bùn cát n=0,4 Hệ số rỗng
(1 )
bc k n n
γ =γ −γ − =1 (T/m3)
Dung t rọng đẩy nổi của bùn cát
14o
Ψ = Góc ma sát trong của bùn cát
2
tan (450 ) 0, 61 2 180
Ka = −Ψ Π =
Áp lực bùn cát có phương nằm ngang, hướng vào và vuông góc với bề mặt thượng lưu đập. Lực phân bố hình tam giác, áp lực lớn nhất tại đáy đập có giá trị bằng:
Wbc =Ka.γbc.hbc =0, 61 10 18× × =109.80 (kN/m)
Hình 3.5: Áp lực bùn cát TH1 - Trọng lượng khối nước trên tràn
Coi trọng lượng nước phân bố trên bề mặt tràn là phân bố đều với giá trị qn
n n
q F l
=γ
Trong đó: - F là diện tích mặt cắt ngang nước trên tràn (F=292.90 m2) - l là chiều dài đường tác dụng của trọng lượng nước (l= 55m)
10 292.90
53.25 55
n n
q F l
γ ×
→ = = = (kN/m)
Hình 3.5a: Áp lực nước tĩnh TH1 Kết quả tính toán nội lực được thể hiện ở phụ lục 1 3.2.2.2. Tính toán cho trường hợp 2
* Các lực tác dụng - Áp lực nước thượng lưu
Mặt thượng lưu thẳng đứng nên áp lực thủy tĩnh có phương vuông góc với mặt đập
+ Cao trình MNLTK= 614.20 (m) + Cao trình đáy móng TL = 561.00 (m)
+ Chiều cao mực nước thượng lưu ứng với MNLTK:
614.20 561.00 53.20( ) H =MNLTK− ∇DMTL= − = m
Áp lực nước thượng lưu phân bố hình thang với giá trị lớn nhất ở đáy đập và giá trị nhỏ nhất ở đỉnh đập, các giá trị đó là:
WTLMAX =γnH = ×10 53.20=532.00(kN/m)
WTLMin =γnHt = ×10 (614.20 604.00)− =102(kN/m)
Hình 3.6: Áp lực nước thượng lưu TH2 - Áp lực nước hạ lưu
+ Cao trình MNHL ứng với MNLTK= 577.96 (m) + Cao trình đáy móng HL = 561.00 (m)
+ Chiều cao mực nước hạlưu ứng với MNLTK:
577.96 561.00 16.96( ) H =MNHLMNLTK− ∇DMHL = − = m
Áp lực nước hạlưu phân bố hình tam giác với giá trị lớn nhất ở đáy đập là:
WHLMAX =γnH = ×10 16.96 169.6= (kN/m)
Hình 3.7: Áp lực nước hạ lưu TH2 - Áp lực thấm
Áp lực thấm xuất hiện khi có sự chênh lệch mực nước giữa thượng và hạ lưu công trình, lực này có phương vuông góc với bản đáy công trình và chiều hướng lên. Áp lực thấm phân bố hình tam giác và có giá trị lớn nhất là:
Wthmax =γ ρn. .(MNLTK−MNHL)
Trong đó: ρ - Hệ số diện tích hiệu dụng của áp lực đẩy ngược, theo TCVN 9137-2012
ρ=0.6
Thay số ta được: Wthmax = ×10 0.6 (614.20 577.96)× − = 217.44 kN
Hình 3.8: Áp lực thấm TH2 - Áp lực đẩy nổi dưới đáy công trình
Áp lực đẩy nổi tác dụng dưới đáy đập có sơ đồ phân bố hình chữ nhật Cao độ đáy móng ∇ =dm 561.00(m)
Chiều sâu mực nước hạ lưu tính đến đáy móng
2 DM
H =MNHL− ∇ =577.96 – 561.00 =26.96 (m)
α2là hệ số diện tích đáy móng chịu áp lực ( lấy α2 =1) Giá trị áp lực đẩy nổi phân bố đều là:
2 2
Wdn =γn.H .α ρ. =161.76 (kN/m)
Hình 3.9: Áp lực đẩy nổi TH2 - Áp lực bùn cát
579, 0 561, 0 18, 0
bc bc STL
h = ∇ − ∇ = − = (m) Chiều sâu bùn cát
1, 6( / 3)
k T m
γ = Dung trọng khô của bùn cát n=0,4 Hệ số rỗng
(1 )
bc k n n
γ =γ −γ − =1 (T/m3) Dung trọng đẩy nổi của bùn cát
14o
Ψ = Góc ma sát trong của bùn cát
2
tan (450 ) 0, 61 2 180
Ka = −Ψ Π =
Áp lực bùn cát có phương nằm ngang, hướng vào và vuông góc với bề mặt thượng lưu đập. Lực phân bố hình tam giác, áp lực lớn nhất tại đáy đập có giá trị bằng:
Wbc =Ka.γbc.hbc =0, 61 10 18× × =109.80 (kN/m)
Hình 3.10: Áp lực bùn cát TH2 - Trọng lượng khối nước trên tràn
Coi trọng lượng nước phân bố trên bề mặt tràn là phân bố đều với giá trị qn n
n
q F l
=γ
Trong đó: - F là diện tích mặt cắt ngang nước trên tràn (F=301.82 m2) - l là chiều dài đường tác dụng của trọng lượng nước (l= 55m)
10 301.82
54.88 55
n n
q F l
γ ×
→ = = = (kN/m)
Hình 3.11: Áp lực nước tĩnh TH2 Kết quả tính toán nội lực được thể hiện ở phụ lục 2 3.2.2.3. Tính toán cho trường hợp 3
* Các lực tác dụng - Áp lực nước thượng lưu
Mặt thượng lưu thẳng đứng nên áp lực thủy tĩnh có phương vuông góc với mặt đập
+ Cao trình MNLKT= 615.20 (m) + Cao trình đáy móng TL = 561.00 (m)
+ Chiều cao mực nước thượng lưu ứng với MNLTK:
615.20 561.00 54.20( ) H =MNLKT − ∇DMTL = − = m
Áp lực nước thượng lưu phân bố hình thang với giá trị lớn nhất ở đáy đập và giá trị nhỏ nhất ở đỉnh đập, các giá trị đó là:
WTLMAX =γnH = ×10 54.20=542.0(kN/m)
WTLMin =γnHt = ×10 (615.20 604.00)− =112(kN/m)
Hình 3.12: Áp lực nước thượng lưu TH3 - Áp lực nước hạ lưu
+ Cao trình MNHL ứng với MNLKT= 579.10 (m) + Cao trình đáy móng HL = 561.00 (m)
+ Chiều cao mực nước hạlưu ứng với MNDBT:
579.10 561.00 18.10( ) H =MNHLMNLKT− ∇DMHL = − = m
Áp lực nước hạlưu phân bố hình tam giác với giá trị lớn nhất ở đáy đập là:
WTLMAX =γnH = ×10 18.1 181= (kN/m)
Hình 3.13: Áp lực nước hạ lưu TH3 - Áp lực thấm
Áp lực thấm xuất hiện khi có sự chênh lệch mực nước giữa thượng và hạ lưu công trình, lực này có phương vuông góc với bản đáy công trình và chiều hướng lên. Áp lực thấm phân bố hình tam giác và có giá trị lớn nhất là:
Wthmax =γ ρn. .(MNLKT −MNHL)
Trong đó: ρ - Hệ số diện tích hiệu dụng của áp lực đẩy ngược, theo TCVN 9137-2012
ρ=0.6
Thay số ta được: Wthmax = ×10 0.6 (615.20 579.10)× − = 216.60 kN
Hình 3.14: Áp lực thấm TH3 - Áp lực đẩy nổi dưới đáy công trình
Áp lực đẩy nổi tác dụng dưới đáy đập có sơ đồ phân bố hình chữ nhật Cao độ đáy móng ∇ =dm 561.00(m)
Chiều sâu mực nước hạ lưu tính đến đáy móng
2 DM
H =MNHL− ∇ =579.10 – 561.00 =38.10 (m)
α2là hệ số diện tích đáy móng chịu áp lực ( lấy α2 =1) Giá trị áp lực đẩy nổi phân bố đều là:
2 2
Wdn =γn.H .α ρ. =228.60 (kN/m)
Hình 3.15: Áp lực đẩy nổi TH3 - Áp lực bùn cát
579, 0 561, 0 18, 0
bc bc STL
h = ∇ − ∇ = − = (m) Chiều sâu bùn cát
1, 6( / 3)
k T m
γ = Dung trọng khô của bùn cát n=0,4 Hệ số rỗng
(1 )
bc k n n
γ =γ −γ − =1 (T/m3) Dung trọng đẩy nổi của bùn cát
14o
Ψ = Góc ma sát trong của bùn cát
2
tan (450 ) 0, 61 2 180
Ka = −Ψ Π =
Áp lực bùn cát có phương nằm ngang, hướng vào và vuông góc với bề mặt thượng lưu đập. Lực phân bố hình tam giác, áp lực lớn nhất tại đáy đập có giá trị bằng:
Wbc =Ka.γbc.hbc =0, 61 10 18× × =109.80 (kN/m)
Hình 3.16: Áp lực bùn cát TH3 - Trọng lượng khối nước trên tràn
Coi trọng lượng nước phân bố trên bề mặt tràn là phân bố đều với giá trị qn
n n
q F l
=γ
Trong đó: - F là diện tích mặt cắt ngang nước trên tràn (F= 346.41 m2) - l là chiều dài đường tác dụng của trọng lượng nước (l= 55m)
10 346.41
62.98 55
n n
q F l
γ ×
→ = = = (kN/m)
Hình 3.17: Áp lực nước tĩnh TH3 Kết quả tính toán nội lực được thể hiện ở phụ lục 3