CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THEO TỪNG PHƯƠNG ÁN
6.1 THIẾT KẾ MẶT CẮT ĐẬP
Khi tính toán cao trình đỉnh đập thường phải tính cho 3 trường hợp MNDBT, MNDGC, MNLKT. Sau đó lựa chọn ứng với trường hợp nào cho cao trình lớn nhất thì lựa chọn đó là cao trình đỉnh đập thiết kế.Trong trường hợp thiết kế sơ bộ để lựa chọn phương án thiết kế thì ta chỉ tính cho 2 trường hợp MNDBT và MNDGC
6.1.1.1 Tài liệu thiết kế:
- Mực nước dâng bình thường:MNDBT = 353.2 m - MNDGC: có 3 phương án chọn Btr = 18, 24, 30 m - Tốc độ gió tính toán:Được tính theo tần suất tương ứng Theo TCN 157 – 2005 (trang 18) ta có: Với công trình cấp 3 +Tính với MNDBT P = 4% => V4% = 33 m/s MNDGC P = 50% =>V50% = 17.5 m/s - Chiều dài gió thổi : Ứng với MNDBT thì D = 500 m
MNDGC thì D = 610 m 6.1.1.2 Cao trình đỉnh ứng với MNDBT
Zđ = MNDBT+ ∆h + hsl + a Xác định ∆h ∆h=2.10-6.
H g
D V
.
2
.cosαβ
Trong đó:
+V:Vận tốc gió tính toán lớn nhất,V = V4% = 33 (m/s) +D:Đà gió ứng với MNDBT = 500 (m)
+H:Chiều sâu nước trước đập,H = MNDBT-∇đáy
H = 353.2 – 337.4 = 15.8 (m) +αβ:Góc kệp giữa trục dọc của hồ và hướng lấy αβ=0o Thay các giá trị trên vào công thức ta được:
∆h = 2.10-6.
8 . 15 . 81 . 9
500 332
.cos0o ∆h = 0.007(m)
a. Xác định hsl;
Theo QPTL C 1-78 (trang 13) chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1% được xác định như sau:hsl1%=K1.K2.K3.K4.hs1%
Trong đó :
+hsl1% Chiều cao sóng có mức bảo đảm 1%
+K1,K2,K3,K4: Là các hệ số b. Xác định hsl1% :
Theo phụ lục 1 QPTL C 1-78,hsl1% được xác định như sau:
- Giả thiết trường hợp đang xét là sóng nước sâu:H>0.5λ Ta đi tính các đại lượng không thứ nguyên:gt/v và gD/V2
Trong đó:
+ t :Thời gian gió thổi liên tục (s)
( Với hồ chứa không có tài liệu quan trắc ta lấy t = 6h ) Có: V
gt=
33 3600 . 6 . 81 .
9 = 6421.09
2 V
gD= 2 33
500 . 81 .
9 = 4.504
- Theo đồ thị hình 35 (trang 46) QPTL C1-78 ta xác định được các đại lượng không thứ nguyên :
2 V
h g s
và V gτ
Với V
gt= 6421.09 ==>
V
gτ = 3.8 và 2 V
h g s
= 0,072 2
V
gD= 4.504 ==>
V
gτ = 0.62 và 2 V
h g s
= 0,004 Chọn cặp có trị số nhỏ nhất trong 2 cặp trên là:
V
gτ =0.62 và 2 V
h g s
= 0,004 Với V
gτ = 0.62 => τ = 81 . 9
33 . 62 .
0 = 2.086 (m)
2 V
h g s
= 0,004 => hs =
81 . 9
33 . 004 .
0 2
= 0.444 (m)
Trong đó :
+hs :chiều cao sóng bình quân +τ :chu kỳ sóng trung bình
Trị số chiều dài sóng trung bình được xác định như sau:
λ = π τ 2
. 2 g =
14 , 3 . 2
086 . 2 . 81 ,
9 2
= 6.797 (m)
- Kiểm tra lại điều kiệm sóng nước sâu: 0.5λ = 3.397 < H = 15.8 (m) Vậy giả thiết sóng nước sâu là đúng
-Tính hs1%: hs1% = K1%hs
K1%: Hệ số tra bảng 6 (trang 47) QPTL C1-78, ứng với V2
gD= 4.504 => K1% = 2.06
→ hs1% = 2,06.0,444 = 0.915 m Xác định hệ số K1.K2.K3.K4:
- Hệ số K1,K2 tra bảng 6 (trang 14)QPTL C 1-78, phụ thuộc đặc trưng lớp gia cố mái và độ nhám tương đối trên mái
Chọn hình thức gia cố mái bằng đá lát khan và độ nhám tương đối trên mái ∆ = 0.03 m
→ Độ nhám tương đối
% 1
hs
∆ = 915 . 0
03 .
0 = 0.03 tra được : K1 = 0.95, K2 = 0.85
- Hệ số K3 tra ở bảng 7 (trang 14)QPTL C 1-78, phụ thuộc vào vận tốc gió thổi và hệ số mái m
Với v >20 (m/s) giả thiết m = (3÷5) =>K3 = 1,5
- Hệ số K4 tra ở đồ thị hình-10 (trang 15)QPTL C 1-78, phụ thuộc vào trị số mái và ttrị số
% 1
hs
λ với:
% 1
hs
λ = 915 . 0
797 .
6 = 7.428, H=2.hs1%
Sơ bộ chọn m = 3,5 =>K4 = 1,2 Thay các giá trị trên vào công thức:
hsl = K1.K2.K3.K4.hs1% = 0,95.0,85.1,5.1,2.0,915 = 1,33 (m) c. Xác định độ vượt cao an toàn a :
Theo bảng 3.1 (trang 18)QPVN II - 77 ứng với công trình cấp III thì độ vượt cao an toàn a = 0.5 (m)
- Vậy chiều cao đỉnh đập theo MNDBT được xác định:
Zđ = MNDBT+ ∆h + hsl + a = 353.2 + 0.007 + 1.33 + 0.5 = 355.04 (m)
6.1.1.3 Cao trình đỉnh ứng với MNDGC Z’đđ = MNDGC+ ∆h’ + h’sl + a’
a. Tính với Btr = 18 ( m) Ta có : MNDGC = 357.45 m
Áp dụng các bước tính toán tương tự như ứng với MNDBT:
H’ = 357.45 – 337.4 = 20.05 (m)
+ V’:Vận tốc gió bình quân lớn nhất,V’=17.5 (m/s) + Đà gió ứng với MNDGC,D’= 610 (km)
Kết quả tính toán như sau:
MNDGC(m) ∆h’(m) hsl’(m) a’(m)
357.45 0.0019 0.688 0.4
=> Cao trình đỉnh đập theo MNDGC : Z’đđ = MNDGC+ ∆h’ + h’sl + a’
= 357.45 + 0.0019 + 0.688 + 0.4 = 358.54 (m) b. Tinh theo ph ư ơng án Btr = 24 ( m)
Ta c ó MNDGC = 356.06 (m)
H’ = 356.06 – 337.4 = 18.66 (m)
Kết quả tính toán như sau:
MNDGC(m) ∆h’(m) hsl’(m) a’(m)
356.06 0.002 0.679 0.4
=> Cao trình đỉnh đập theo MNDGC : Z’đđ = MNDGC + ∆h’ + h’sl + a’
= 356.06 + 0.002 + 0.679 + 0.4 = 357.14 (m) c. Tính theo phương án Btr = 30 (m)
Ta có MNDGC = 355.14 (m)
H’ = 355.14 – 337.4 = 17.74 (m) Kết quả tính toán như sau:
MNDGC(m) ∆h’(m) hsl’(m) a’(m)
355.14 0.002 0.671 0.4
=> Cao trình đỉnh đập theo MNDGC:
Z’đđ = MNDGC + ∆h’ + h’sl + a’
= 355.14 + 0.002 + 0.671 + 0.4 = 356.21(m) Vậy cao trình đỉnh ứng với các phương án Btr như sau:
Btr (m) 18 24 30
Z đMNDBT 355.04 355.04 355.04
Z đMNDGC 358.54 357.14 356.21
6.1.2 Cấu tạo đỉnh và cơ đập 6.1.2.1 Đỉnh đập
Chiều rộng đỉnh đập được xác định theo cấu tạo,quốc phòng và giao thông.Chiều rộng tối thiểu của đỉnh đập là 3-5 (m). Nếu dùng làm đường giao thông thìchiều rộng đỉnh đập được chọn theo quy phạm đường giao thông.Khi cần đảm bảo yêu cầu về quốc phòng hoặc những yêu cầu khác thì chiều rộng đỉnh đập có thể lớn hơn.
Do không có yêu cầu về giao thông nên sơ bộ ta chọn B = 5 (m) 6.1.2.2 Mái đập và cơ đập
- Hệ số mái phụ thuộc vào hình thức,chiều cao đập,loại đất đắp….Sơ bộ theo kinh nghiệm
- Theo công thức kinh nghiệm mái đập được sơ bộ chon như sau:
+ Mái thượng lưu m1 = 0.05H + 2 + Mái hạ lưu m2 = 0.05H + 1.5 Trong đó : H : chiều cao đập (m)
H = ∇đđ - ∇đáy đập = ∇đđ - 337.4
Với mỗi phương án Btr khác nhau ta sẽ xác định được các hệ số mái khác nhau.
Kết quả tính toán được ghi ở bảng sau :
Hệ số mái đập ứng với 3 phương án Btr
Btr(m) ∇đđ(m) H(m) m1(m) m2(m)
18 358.54 20.05 3.00 2.5
24 357.14 18.66 2.93 2.43
30 356.21 17.74 2.89 2.39
Qua các kết quả tính toán ở trên em sơ bộ chọn hệ số mái thượng lưu: m1 = 3 – 3,25, hệ số mái hạ lưu: m2 = 2,5-2,75. Để tiết kiệm vật liệu xây dựng và tăng tính ổn định khi thiết kế với đập có độ cao trên 15 m ta làm cơ đập. Ở đây em thiết kế sơ bộ đập có 2 cơ ở thượng lưu và hạ lưu cùng ở cao trình 349m. bề rộng cơ thượng lưu và hạ lưu bằng nhau và bằng 3 m. Như vậy mặt cắt ngang sơ bộ của đập như sau: