Đồ án môn học Thủy công: Thiết kế cống lộ thiên

Đồ án môn học Thủy công GVHD: Lã Bá Thiết
thiÕt kÕ cèng lé thiªn
Ch¬ng 1: GIỚI THIỆU CHUNG
I-Tµi liƯu:
1- NhiƯm vơ: Cèng C x©y dùng ven s«ng Z ®Ĩ lµm nhiƯm vơ tíi níc cho 35.000ha
rng, tiªu níc cho khu vùc trªn vµ ng¨n lò tõ s«ng vµo. Cèng ®ỵc x©y dùng trªn tun ®-
êng giao th«ng cã xe 8-10 tÊn ®i qua.
2- C¸c lu lỵng vµ mùc níc thiÕt kÕ:
Đề
Q
tiªumax
(m
3
/s)
Z
®ångmin
(m)
Z
s«ngTK
(m)
Z
®ångmax
(m)
Z
s«ngmin
(m)
Z
s«ngmax
(m)
Z
®ångmin

(m)
86C 86 5,4 5,22 6,65 6,30 6,35 2,35
3- Tµi liƯu vỊ kªnh tiªu:
- Z
®¸y kªnh
= +1,0 m.
- §é dèc m¸i: m = 1,5.
- §é nh¸m: n = 0,025.
- §é ®èc ®¸y: i = 10
-4
.
4- Tµi liƯu vỊ giã:
TÇn st P% 2 3 5 20 30 50
V (m/s) 28 26 22 18 16 14
5- ChiỊu dµi trun sãng:
Trêng hỵp Z
s«ng b×nh thêng
Z
s«ng max
D (m) 200 300
6- Tµi liƯu ®Þa chÊt:
- §Êt thÞt tõ cao ®é +2,50 ®Õn +1,0.
- §Êt c¸t pha tõ +1,0 ®Õn -15,0.
- §Êt sÐt tõ -15,0 ®Õn -35,0.
SVTH: Cao Thò Thúy Vân Trang 1
Đồ án môn học Thủy công GVHD: Lã Bá Thiết
*ChØ tiªu c¬ lý cđa ®Êt nỊn cèng
Lo¹i ®Êt
ChØ tiªu
ThÞt C¸t pha SÐt

γ
k
(T/m
3
)
1,47 1,52 1,41
γ
tn
(T/m
3
)
1,70 1,75 1,69
§é rçng n 0,40 0,38 0,45
ϕ
tn
(®é)
19
0
23
0
12
0
ϕ
bh
(®é)
16
0
18
0
10

0
C
tn
(T/m
2
)
1,50 0,50 3,50
C
bh
(T/m
2
)
1,00 0,30 2,50
K
t
(m/s)
4.10
-7
2.10
-6
1.10
-8
HƯ sè rçng e
0,67 0,61 0,82
HƯ sè nÐn a (m
2
N)
2,20 2,00 2,30
HƯ sè kh«ng ®Ịu (
η

)
8,00 9,00 7,00
7- Thêi gian thi c«ng: 2 n¨m.
Ch¬ng II: THIÕT KÕ CèNG Lé THI£N
A- Giíi thiƯu chung:
I- VÞ trÝ, nhiƯm vơ c«ng tr×nh:
1- VÞ trÝ: Cơng trình được bố trí ven s«ng Z.
2- NhiƯm vơ:
- Tíi, tiªu níc cho diƯn tÝch 35.000 ha.
- Ng¨n lò tõ s«ng vµo.
II- CÊp c«ng tr×nh vµ c¸c chØ tiªu thiÕt kÕ:
1- CÊp c«ng tr×nh:
a- Theo chiỊu cao c«ng tr×nh:
H
ct
= Z
®ång max
+ d - Z
®¸y kªnh
= 6,65 + 0,55 - 1 = 6,2m.
Trong ®ã: d lµ ®é vỵt cao an toµn, lÊy d = 0,55m.
Tra b¶ng P1-1 (Phơ lơc 1 - §å ¸n m«n häc Thủ c«ng) t¬ng øng víi c«ng tr×nh ®Ëp
bª t«ng trªn nỊn ®Êt ta cã cÊp c«ng tr×nh lµ cÊp IV.
b- Theo nhiƯm vơ c«ng tr×nh: tra b¶ng P1-2 (Phơ lơc 1 - §å ¸n m«n häc Thủ
c«ng) víi diƯn tÝch tiªu lµ 35.000 ha ta cã cÊp c«ng tr×nh lµ cÊp III ( Cơng trình thứ yếu ).
SVTH: Cao Thò Thúy Vân Trang 2
Đồ án môn học Thủy công GVHD: Lã Bá Thiết
VËy ta chän cÊp c«ng tr×nh lµ cÊp III.
2- C¸c chØ tiªu thiÕt kÕ:
- TÇn st lu lỵng, mùc níc lín nhÊt ®Ĩ tÝnh ỉn ®Þnh, kÕt cÊu: P = 1%.

- TÇn st mùc níc lín nhÊt ngoµi s«ng khai th¸c: P = 10%.
- C¸c hƯ sè vỵt t¶i n:
+ Träng lỵng b¶n th©n c«ng tr×nh: 1,05.
+ Áp lùc th¼ng ®øng cđa träng lỵng ®Êt: 1,20.
+ Áp lùc bªn cđa ®Êt: 1,20.
+ Áp lùc níc tÜnh, ¸p lùc thÊm ngỵc, ¸p lùc sãng: 1,00.
+ T¶i träng do giã: 1,30.
+ T¶i träng cđa ®éng ®Êt: 1,00.
- HƯ sè ®iỊu kiƯn lµm viƯc: m = 1,00.
- HƯ sè tin cËy: K
n
= 1,15.
B- TÝnh to¸n thủ lùc cèng:
Mơc ®Ých: x¸c ®Þnh khÈu diƯn cèng vµ tÝnh to¸n tiªu n¨ng.
I- TÝnh to¸n kªnh h¹ lu: theo ph¬ng ph¸p ®èi chiếu víi mỈt c¾t cã lỵi nhÊt vỊ thủ
lùc.
1- C¸c tµi liƯu vỊ kªnh tiªu:
- Z
®¸y kªnh
= +1,0 m.
- §é dèc m¸i: m = 1,5.
- §é nh¸m: n = 0,025.
- §é ®èc ®¸y: i = 10
-4
.
- Lu lỵng tÝnh to¸n: Q = Q
tiªumax
= 86 m
3
/s.

2- TÝnh bỊ réng kªnh:
* §é s©u mùc níc trong kªnh:
H = Z
s«ngTK
- Z
®¸y kªnh
= 5,22 - 1 = 4,22(m)
* ChiỊu réng ®¸y kªnh:
Ta cã: f(R
ln
) =
Q
im 4
0
=
86
0001,0.424,8
= 0,0009
Tra b¶ng phơ lơc 8-1 (b¶ng tra TL) víi n = 0,025 ta cã: R
ln
= 3,5m.
LËp tû sè
ln
R
H
=
5,3
22,4
= 1,206
Tra b¶ng 8-2 (b¶ng tra TL) víi m = 1,5 ta cã:

ln
R
b
= 5,68 → b = 19,88(m.)
SVTH: Cao Thò Thúy Vân Trang 3
Đồ án môn học Thủy công GVHD: Lã Bá Thiết
VËy ta chän bỊ réng kªnh b = 20m.
⇒ B=b+2mh = 18+2.1,5.4,22 = 32,66(m).
II- TÝnh khÈu diƯn cèng:
1- Trêng hỵp tÝnh to¸n: Chän khi chªnh lƯch mùc níc thỵng h¹ lu nhá, cÇn th¸o Q
thiÕt kÕ.
- Q
TK
= Q
tiªumax
= 86m
3
/s.
- ∆Z = Z
®ång min
- Z
s«ngTK
= 5,4 - 5,22 = 0,18(m).
2- Chän lo¹i vµ cao tr×nh ngìng cèng:
a- Cao tr×nh ngìng: ®Ĩ t¨ng kh¶ n¨ng th¸o ta chän ngìng cèng ngang víi ®¸y kªnh
thỵng lu, Z
ng
= +1,0 m.
b- H×nh thøc ngìng: ®Ëp trµn ®Ønh réng.
3- X¸c ®Þnh bỊ réng cèng:

a- X¸c ®Þnh tr¹ng th¸i ch¶y: h
n
= h
h
- P
1
= h
h
= 4,22m.
H×nh 1: S¬ ®å tÝnh khÈu diƯn cèng khi ngìng ®Ønh réng
H
0
= H +
g
v
.2
.
2
0
α
= (Z
®ång min
- Z
®¸y kªnh
) = 5,4 - 1 = 4,4m.
→
0
H
h
n

=
4,4
22,4
= 0,959 > (
0
H
h
n
)
pg
= (0,7 ÷ 0,8) → ch¶y ngËp
Do ®é cao håi phơc nhá nªn cã thĨ bá qua, lÊy h = h
n
= 4,22m.
b- TÝnh bỊ réng cèng
∑
b:
* Ta cã: Q = ϕ
n
.ϕ
g
.∑b.h.
).(.2
0
hHg −
Trong ®ã:
- ϕ
n
: hƯ sè lu tèc, chän m = 0,36 → ϕ
n

= 0,96. (B¶ng 14-13 b¶ng tra TL).
- ϕ
g
: hƯ sè co hĐp bªn, ϕ
g
= 0,5ε
0
+ 0,5 = 0,5.0,98 + 0,5 = 0,99.
- ε
0
=0,98
→ ∑b =
).(.2
0
hHgh
Q
gn
−
ϕϕ
=
)22,44,4.(81,9.2.22,4.99,0.96,0
86
−
= 11,4 (m)
SVTH: Cao Thò Thúy Vân Trang 4
h
4444.14
m

H

+1
h
h
Z
h
p


Đồ án môn học Thủy công GVHD: Lã Bá Thiết
+ TÝnh l¹i ε
0
: Chän sè khoang n = 2. Mçi khoang réng 5,7m
ChiỊu réng trơ pin: 1(m), lỵn trßn: R = 0,5m.
VËy: ε
0
=
db
b
∑+∑
∑
Víi Σd: Tỉng chiỊu dµy cđa mè.
ε
0
=
14,11
4,11
+
= 0,919
2,9≈
. ⇒ ϕ

g
= 0,96.
- TÝnh hƯ sè ngËp ϕ
n
Chän ®êng c¸nh vµ trơ pin lỵn trßn cã : R = 0,5(m).
Tra b¶ng (14-12-B¶ng tra thủ lùc) víi møc ®é cưa vµo t¬ng ®èi thn víi m = 0.36
Tra b¶ng (14-13 ) ta cã ϕ
n
= 0.96
VËy Σb=
)22,44,4(62,1922,496,096,0
86
−××
= 11,8(m).
So s¸nh 2 lÇn ta chän b = 5,9 m (®Ĩ ®¶m b¶o an toµn).
KiĨm tra l¹i tr¹ng th¸i ch¶y:
Theo c«ng thøc h
K
=
3
2
.
g
q
α
, trong ®ã: q=
b
Q
∑
=

8,11
86
=7,29(m
2
/s)
Thay vµo ta ®ỵc : h
K
= 1,76 m
XÐt
76,1
22,4
=
k
n
h
h
=2,39 >
k
n
h
h
= 1,4.
Nh vËy tho¶ m·n ®iỊu kiƯn ngËp.
VËy: kÕt qu¶ tÝnh l¹i lÇn 2 lµ chÝnh x¸c.
III. TÝnh to¸n tiªu n¨ng phßng xãi.
1. Trêng hỵp tÝnh to¸n: Trêng hỵp mùc níc s«ng nhá nhÊt vµ mùc níc ®ång
lín .Nhng trêng hỵp nµy do yªu cÇu d©ng níc mµ kh«ng më hÕt cưa van, chØ më ®đ ®Ĩ
th¸o lu lỵng thiÕt kÕ, ë ®©y còng yªu cÇu tÝnh víi chÕ ®é më ®Ịu c¸c cưa.
Tøc lµ phÝa h¹ lu mùc níc xng cao tr×nh: +3,30m
PhÝa thỵng lu møc níc ë cao tr×nh: +6,65m

chän Q
tt
= 86m
3
/s = Q
max

tiªu
2. Lu lỵng tÝnh to¸n tiªu n¨ng: XÐt trong trêng hỵp mùc níc h¹ lu cèng kh«ng
phơ thc lu lỵng th¸o qua cèng. Khi mùc níc thỵng lu ®· khèng chÕ, Q
tt
chÝnh lµ lu lỵng
th¸o thiÕt kÕ cđa cèng.
Khi ®ã cÇn x¸c ®Þnh ®é më a cđa cèng theo c«ng thøc ch¶y díi cưa cèng
Q=εϕ∑bh
c
( )
co
hHg −2
=εϕ∑bαa
)(2 aHg
o
α
−

Trong ®ã: ε:hƯ sè co hĐp bªn; F(τ
c
) =
2/3
o

bH
Q
Σ
ϕ
=
2/3
4,4.8,11.95,0
86
=0,831
ϕ=0,95:hƯ sè lu tèc;
h
c
=αa,víi α: hƯ sè co hĐp ®øng;
Tra b¶ng ta cã:
H
a
=0,338; α =0,628; ⇒a=
o
H
H
a






=0,225.4,4=1,49m
3.TÝnh to¸n thiÕt bi tiªu n¨ng:
a - Chän biƯn ph¸p tiªu n¨ng:

C¨n cø vµo ®Ỉc ®iĨm ®Þa chÊt (do cèng trªn nỊn ®Êt) chän ph¬ng ph¸p ®µo bĨ.
b - TÝnh to¸n kÝch thíc bĨ:
SVTH: Cao Thò Thúy Vân Trang 5
Đồ án môn học Thủy công GVHD: Lã Bá Thiết
+ ChiỊu s©u ®µo bĨ ®ỵc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
d = σ.h”
c
- (h
h
- Z
2
).
Trong ®ã: σ: hƯ sè ngËp, lÊy σ = 1,07.
h”
c
: ®é s©u liªn hiƯp níc nh¶y øng víi h
c
.
Z
2
: ®é chªnh lƯch cét níc cưa ra cđa bĨ tÝnh nh ®Ëp trµn ch¶y ngËp:
Z
2
=
2
''
2
22
2
).(2 2

chn
hg
q
hg
q
σ
α
ϕ
−
.
Trong c«ng thøc trªn: q =
b
Q
tt
∑
=
8,11
86
= 7,29m
2
/s
ϕ
b
: hƯ sè lu tèc ë cưa ra cđa bĨ lÊy ϕ
b
= 0,95.
h
h
: mùc níc ë h¹ lu sau bĨ.
Theo ph¬ng ph¸p nµy, chiỊu s©u bĨ (d) ®ỵc tÝnh theo ph¬ng ph¸p ®óng dÇn.

- S¬ bé lÊy chiỊu s©u bĨ theo c«ng thøc: d
o
= h”
c
- h
h
+ TÝnh h”
c
:
Ta cã: E
o
= H
o
+ P = (5,4 - 1) + 0 = 4,4(m).
F(τ
c
) =
831,0
4,495,0
29,7
.
2/32/3
0
=
×
=
E
q
ϕ
Tra b¶ng (15-1) ta cã: τ

c
’’
= 0,678
⇒
h"
c
= Eo. τ
c
’’
= 4,4×0,678 = 2,98m
VËy: d
0
= 2,98 - 2= 0,98(m).
Khi ®ã so víi ®¸y bĨ cét níc toµn phÇn lµ: E
01
= E
0
+ d = 4,4 + 0,98 = 5,38 (m)
TÝnh l¹i: F(τ
c
) =
2/3
38,595,0
29,7
×
= 0,615(m
2
) ⇒ τ
c
’’

= 0,609 =>h”
c
= 5,38 × 0,609 = 3,27(m).
TÝnh: σ.h”
c
= 1,07 × 3,27 = 3,5(m).
Z
2
=
2
2
22
2
5,362.19
29,71
295,062,19
29,7
×
×
−
××
= 0,53(m)
TÝnh l¹i chiỊu s©u bĨ theo c«ng thøc:
®èi víi d
1
=σ.h”
c
- (h
h
+ Z

2
) = 1.07 × 3,47 - (2+ 0,49) = 1,22 (m).
Ta thÊy d
0
≈
d
1
vËy phÐp tÝnh trªn lµ ®ỵc. Ta chän d = 0,98(m).
+ ChiỊu dµi bĨ tiªu n¨ng: L
b
= L
1
+ βL
n
Trong ®ã: L
1
: chiỊu dµi níc r¬i tõ ngìng cèng xng s©n tiªu n¨ng.
L
1
=
)35.0(2
kk
hPh +
.
P: ChiỊu cao ngìng cèng so víi ®¸y bĨ, P = 0,98m.
h
K
=
93,24,4
3

2
3
2
0
=×=
H
(m).
VËy L
1
=
)93,235,098,0(93,22 ×+
= 4,85(m).
L
n
: ChiỊu dµi níc nh¶y:
L
n
= 4.75 (h”
c
- h
c
) = 4,75.(3,27 - 1,49.0,628) = 11,09(m).
β: hƯ sè , ( β = 0,75).
vËy L
b
= 4,85 + 0,75 × 11,09 = 13,17(m).
KÝch thíc ®µo bĨ lµ:
- §é s©u ®µo: d = 0,98(m); - ChiỊu dµi: L
b
= 13(m)

Ch¬ng 3: Bè trÝ c¸c bé phËn cèng
I - Th©n cèng: bao gåm b¶n ®¸y, trơ vµ c¸c bé phËn kh¸c.
SVTH: Cao Thò Thúy Vân Trang 6
Đồ án môn học Thủy công GVHD: Lã Bá Thiết
1. Cưa van: chän cưa van ph¼ng
2. Têng ngùc:
a - C¸c giíi h¹n cđa têng
+ Cao tr×nh ®¸y têng: Z
®t
= Z
tt
+ δ
Z
tt
: cao tr×nh mùc níc tÝnh to¸n Z
tt
= 4,40m
δ: ®é lu kh«ng lÊy δ = 0,6 m
VËy Z
®t
= 4,40 + 0,6 = 5,0 m. LÊy Z
®¸y
= 5,0(m)
+ Cao tr×nh ®Ønh têng : lÊy b»ng cao tr×nh ®Ønh cèng, ®ỵc x¸c ®Þnh theo 2 c«ng thøc:
Z
1
= Z
s«ng
TK
+ ∆h + η

s
+ a (1)
Z
2
= Z
s«ng
Thùc
+ ∆h’ + η
s
’+ a’ (2)
TrÞ sè cao tr×nh ®Ønh sÏ lÊy gi¸ trÞ lín trong 2 c«ng thøc trªn
* TÝnh Z
1
TÝnh ∆h: §é dỊnh do giã øng víi Z
s«ng
TK

:

∆h = 2×10
-6
α
cos.
.
.
2
Hg
DV
Trong ®ã: V: VËn tèc giã lín nhÊt V = 28 m/s
D: §µ sãng øng víi mùc níc s«ng b×nh thêng D = 200 (m)

H: Cét níc trong ®ång: H = 4,4m
α: gãc hỵp bëi trơc däc cđa hå vµ híng giã α= 0
0
VËy ∆h = 2×10
-6
17.01
4,481.9
20028
2
=×
×
×
(m)
TÝnh η
s
(®é dỊnh cao nhÊt cđa sãng)
Theo c«ng thøc η
s
= K
η
s
.h
s1%
.
h
Gi¶ thiÕt trêng hỵp ®ang xÐt lµ sãng níc s©u H > 0.5
λ
tÝnh c¸c ®¹i lỵng kh«ng thø nguyªn.

7.7567

28
3600681.9
=
××
=
V
gt
⇒
032.0
2
=
V
hg
;
23=
V
g
τ
5.2
28
20081.9
22
=
×
=
V
gD
⇒
003.0
2

=
V
hg
;
53.0=
V
g
τ
Chän trÞ sè nhá trong 2 trÞ sè trªn ta cã:
003.0
2
=
V
hg
;
53.0=
V
g
τ
⇒
h
= 0.24;
τ
= 1.51
TÝnh
λ
:
λ
=
π

τ
2
.
2
g
=
56.3
14.32
51.181.9
2
=
×
×
(m)
KiĨm tra l¹i ®iỊu kiƯn sãng s©u H > 0.5
λ
6.0 > 1.78 tho¶ m·n
+ TÝnh h
1%
= K
1%
.
h
víi K
1%
= f (
2
.
V
Hg

) tra ®å thÞ P2-2 ta cã: K = 2.4
VËy h
1%
= 2.4× 0.24 = 0.58
+ TÝnh K
η
s
= f(
λ
λ
h
H
,
) Tra P2-4 ⇒ K
η
s
= 1.2
VËy η
s
= 1.2 × 0.58 × 0.24 = 0.0016
T×m a: ®é cao an toµn lÊy a = 0.4 m
VËy Z
1
= 5.22 + 0.0061 + 0.0016 + 0.4 = 5.63 (m)
SVTH: Cao Thò Thúy Vân Trang 7
Đồ án môn học Thủy công GVHD: Lã Bá Thiết
+ TÝnh Z
2
: ∆h' = 2×10
-6

α
cos.
.
.
2
Hg
DV
V: vËn tèc giã b×nh qu©n lín nhÊt V = 18 (m/s).
D: ®µ giã øng víi mùc níc lín nhÊt D = 300 (m).
H: cét níc trong s«ng H = 6,0(m)
∆h' = 2×10
-6
3
2
10.025,0
581.9
30018
−
=
×
×
+ TÝnh η
s
: η
s
= K
η
s
. K
1%

.
h
TÝnh
11772
18
6360081.9
=
××
=
V
gt
⇒
085.0
2
=
V
hg
;
2.4=
V
g
τ

1.9
18
30081.9
22
=
×
=

V
gD
⇒
0055.0
2
=
V
hg
;
75.0=
V
g
τ
gi¸ trÞ nhá nhÊt:
0055.0
2
=
V
hg
⇒
h
= 0.18

75.0=
V
g
τ
⇒
τ
= 1.38

TÝnh
λ
=
97.2
14.32
38.181.9
2
22
=
×
×
=
π
τ
g
(m)
TÝnh h
s1%
=K
1%
.
h
; Víi K
1%
=f(
2
V
gH
)
Tra ®å thÞ P2-2 cã K

1%
= 2,23
VËy h
1%
= 2.23 × 0.18 = 0.40
+ TÝnh K
η
s
= f(
λ
λ
h
H
,
) Tra P2-4 ⇒ K
η
s
= 1.25
do ®ã: η
s
= 1.25× 0.4×0.18 = 0.09 (m)
§é cao an toµn a = 0,4 m
VËy: Z
2
= 7.10 + 0,025.10
-3
+ 0.09 + 0.4 = 7,59(m)
Ta thÊy: Z
2
> Z

1
vËy chän Z
2
= 7,59(m) = Z
®Ønh têng
b, KÕt cÊu têng: gåm dÇm ®ì vµ b¶n mỈt. Bè trÝ 2 dÇm ®ì ë ®Ønh vµ ®¸y têng. B¶n
mỈt ®ỉ liỊn khèi víi dÇm chiỊu dµy b¶n mỈt 0.4m vµ ®ỵc chÝnh x¸c ho¸ trong tÝnh to¸n
kÕt cÊu ë phÇn sau.
3 - CÇu c«ng t¸c: lµ n¬i ®Ỉt m¸y ®ãng më vµ thao t¸c van chiỊu cao sµn c«ng t¸c
cÇn ®¶m b¶o khi kÐo van lªn hÕt, cưa van cßn kho¶ng trèng ®Ĩ ®a van ra khái cèng khi
cÇn thiÕt ®Ĩ thay thÕ, sưa ch÷a.
KÕt cÊu cÇu c«ng t¸c bao gåm: DÇm ®ì, b¶n mỈt, cét trèng cao tr×nh ®Ønh cÇu c«ng
t¸c: +14,0 m
BỊ réng: 6m
4 - Khe phai vµ cÇu th¶ phai: bè trÝ ë ®Çu vµ ci cèng, ®Ĩ ng¨n níc gi÷ cho
khoang cèng kh« gi¸o khi cÇn sưa ch÷a
Cao tr×nh mỈt cÇu th¶ phai: 7,59 m
BỊ réng mỈt cÇu: 1.0 m
5 - CÇu giao th«ng: cao tr×nh mỈt cÇu :7.2 m,réng : 6 m
6 - Mè cèng: bao gåm 1 mè gi÷a vµ 2 mè bªn trªn mè bè trÝ khe phai vµ khe van.
SVTH: Cao Thò Thúy Vân Trang 8
Đồ án môn học Thủy công GVHD: Lã Bá Thiết
Mè dµy1 m,khe phai:25 cm x 25 cm,khe van:30 cm x 30 cm,mè gi÷a lỵn trßn R =
0.5 m
7 - Lùc lón: do cèng më nªn kh«ng cÇn bè trÝ khe lón.
8 - B¶n ®¸y: chiỊu dµy b¶n ®¸y s¬ bé chän: 1m
II - §êng viỊn thÊm
Bao gåm: b¶n ®¸y cèng, s©n tríc, c¸c b¶n cõ, ch©n khay
1, S©n tríc: vËt liƯu lµm s©n lµ bª t«ng
ChiỊu dµi s©n: Ls =3H ; Ls = 3× 4,4 =13,2(m).

chiỊu dµy: ®Çu s©n lÊy t
1
= 0.6m
Ci s©n theo c«ng thøc: t
2
≥
[ ]
j
H∆
∆H: ®é chªnh cét níc ë 2 mỈt s©n
[j] gra®ien thÊm cho phÐp phơ thc vµo vËt liƯu lµm s©n.
ë ®©y ta kh«ng tÝnh mµ chän b»ng b¶n ®¸y; t
2
= 0,8m.
2 - B¶n cõ
a - VÞ trÝ: do cèng chÞu ¸p lùc níc tõ 2 chiỊu thn nghÞch nªn ta bè trÝ cõ ë phÝa cã
®Çu níc cao h¬n.
b - ChiỊu dµi ®ãng cõ: v× tÇng thÊm dµy nªn ta chØ ®ãng cõ ®Õn mét ®é s©u nhÊt
®Þnh (cõ treo). ChiỊu dµi cõ S = (0.6 ÷1)H
S = 0.8H = 0.8 × 4,4 = 3,52(m) ta lÊy S = 3,5(m)
ChiỊu dµy têng cõ: 0,4(m)
ChiỊu réng cõ lÊy: 0,6(m)
VËt liƯu lµm cõ: bª t«ng cèt thÐp
3 - Ch©n khay: lµm ë 2 ®Çu b¶n ®¸y c¾m s©u vµo nỊn ®Ĩ t¨ng ỉn ®Þnh vµ kÐo dµi ®-
êng viỊn thÊm.
4 - Tho¸t níc thÊm: do cèng lµm viƯc 2 chiỊu nªn 1 ®o¹n s©n tiªu n¨ng phÝa s«ng
tiÕp gi¸p b¶n ®¸y kh«ng ®ơc lç. §o¹n nµy ®ãng vai trß nh 1 s©n tríc ng¾n khi níc s«ng
lín.Ta chän 1 ®o¹n kh«ng ®ơc lç lµ 6(m).
5 - S¬ bé kiĨm tra chiỊu dµi ®êng viỊn thÊm.
KiĨm tra theo ®iỊu kiƯn sau: L

tt
≥ C . H
Trong ®ã: L
tt
= L
®
+
m
L
n
(chiỊu dµi tÝnh to¸n ®êng viỊn thÊm).
L
®
: chiỊu dµi tỉng céng cđa c¸c ®o¹n th¼ng ®øng:
L
®
= 0,6+2×4,5+0,4+0,6+0,4 = 11(m)
L
n
: Tỉng chiỊu dµi ®o¹n n»m ngang ; L
n
= 16,5+12+6=34,5 m
m: hƯ sè hiƯu qu¶ trªn hai cét níc thÊm trªn c¸c ®o¹n th¼ng ®øng so víi c¸c ®o¹n
n»m ngang. V× cã 1 hµng cõ nªn m = 1.5
C: hƯ sè phơ thc vµo lo¹i ®Êt nỊn, víi c¸t pha lÊy C = 5 (phơ lơc 3)
H: chªnh lƯch cét níc thỵng h¹ lu cèng
VËy: L
tt
= 11 +
5.1

5.34
= 34 (m)
+ Trêng hỵp trong ®ång lµ mùc níc max vµ ngoµi s«ng lµ mùc níc min th× :
H = 3.5 m Khi ®ã: C .H = 17.5 < L
tt
= 34 m
+ Trêng hỵp trong ®ång lµ mùc níc min vµ ngoµi s«ng lµ mùc níc max th×:
H = 4m Khi ®ã: C H = 20 < L
tt
= 34 m
SVTH: Cao Thò Thúy Vân Trang 9
Đồ án môn học Thủy công GVHD: Lã Bá Thiết
Nh vËy chiỊu dµi ®êng viỊn thÊm s¬ bé tÝnh to¸n nh trªn lµ ®¶m b¶o ®é bỊn thÊm chung.
III - Nèi tiÕp cèng víi thỵng h¹ lu:
1 - Nèi tiÕp thỵng lu:
Gãc më cđa têng vỊ phÝa tríc lÊy víi tgθ
1
=
4
1
H×nh thøc têng lµ mỈt trơ nèi tiÕp víi kªnh thỵng lu, ®¸y ®o¹n kªnh nèi tiÕp víi
kªnh thỵng lu ®ỵc x©y b»ng ®¸ cã chiỊu dµy 0,5m. PhÝa díi cã tÇng ®Ưm c¸t dµy 15cm.
2 - Nèi tiÕp h¹ lu:
- Gãc më cđa têng vỊ phÝa sau tgθ
2
=
5
1
h×nh thøc têng lµ têng xo¾n vá ®ç, chiỊu dµi
kÐo hÕt bĨ tiªu n¨ng.

- S©n tiªu n¨ng: B»ng bª t«ng ®ỉ t¹i chç cã bè trÝ lç tho¸t níc ë ci bĨ. ChiỊu dµy
s©n x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: t = 0.15.V
1
.
1
h
Trong ®ã: V
1
vµ h
1
lµ lu tèc & chiỊu s©u chç ®Çu ®o¹n níc nh¶y. ChiỊu dµy lÊy t
s
=
0,4(m)
- S©n sau: ®ỵc x©y b»ng ®¸ l¸t khan cã bè trÝ lç tho¸t níc so le nhau, phÝa díi cã
tÇng ®Ưm h×nh thøc läc ngỵc.
ChiỊu dµi ®ỵc x¸c ®Þnh L
s
= K
Hq ∆
∆H: Chªnh lƯch mùc níc thỵng h¹ lu: ∆H = 4 m
q =
3,4
20
86
==
s
b
Q
(m

3
/s) (Lu lỵng ®¬n vÞ ë ci s©n tiªu n¨ng)
K: HƯ sè phơ thc vµo chÊt ®Êt (lÊy k = 15)
VËy L
s
=
43,415
= 43,99(m)
Ch¬ng 4: TÝnh to¸n thÊm díi ®¸y cèng
I - Nh÷ng vÊn ®Ị chung:
1. Mơc ®Ých: X¸c ®Þnh lu lỵng thÊm q, lùc thÊm ®Èy ngỵc lªn ®¸y cèng w
t
, gra®ien
thÊm J.
2. Trêng hỵp tÝnh to¸n: tÝnh to¸n víi trêng hỵp chªnh lƯch mùc níc thỵng h¹ lu lín
nhÊt; ë ®©y ta chØ tÝnh cho trêng hỵp: Mùc níc ®ång lµ mùc níc min(2), mùc níc s«ng lµ
mùc níc max(5,0)dßng thÊm ngỵc
3. Ph¬ng ph¸p tÝnh:
TÝnh theo ph¬ng ph¸p vÏ líi thÊm b»ng tay.
II - TÝnh thÊm cho trêng hỵp ®· chän
Mùc níc ®ång lµ 2,0 mùc níc s«ng lµ 5,0
1. VÏ líi thÊm: vÏ theo ph¬ng ph¸p ®óng dÇn
Dùa vµo s¬ ®å thÊm ta x¸c ®Þnh ®ỵc n = 20 d¶i vµ m = 7 èng dßng
2. Dïng líi thÊm ®Ĩ x¸c ®Þnh c¸c ®Ỉc trng cđa dßng thÊm
a. X¸c ®Þnh ¸p lùc thÊm ®Èy ngỵc w
®n
Cét níc thÊm t¹i 1 ®iĨm x nµo ®ã c¸ch ®êng thÊm ci cïng i d¶i sÏ lµ:
h
x
= i.

n
H
H: chªnh lƯch cét níc tríc vµ sau cèng: H = 4. 0 m
SVTH: Cao Thò Thúy Vân Trang 10
Đồ án môn học Thủy công GVHD: Lã Bá Thiết
h
A
= 15.5×
20
0.4
= 3.1 (m)
h
B
= 9.5×
20
0.4
= 1.9 (m)
γ
n
.h
A
γ
n
.h
B

Tõ kÕt qu¶ trªn ta vÏ ®ỵc biĨu ®å ¸p lùc thÊm díi ®¸y c«ng tr×nh vµ tÝnh ®ỵc tỉng ¸p
lùc ®Èy ngỵc
w
®n

= w
t
+ w
1
= γ
n
.L(
)(.)
2
thL
hh
hn
BA
++
+
γ
=
= 10 × 12 (
)7.01(1210)
2
9.11.3
+×+
+
=300+204= 504 (kN/m)
b. X¸c ®Þnh gra®ien thÊm
Gra®ien thÊm trung b×nh t¹i « líi bÊt kú cã trong ®o¹n ∆s sÏ lµ: J
tb
=
sn
H

∆.
, øng víi
c¸c trung ®o¹n ë c¸c « líi ë cưa ra cđa dßng thÊm.
∆s
1
= 1.2; ∆s
2
= 2.4; ∆s
3
= 4.0; ∆s
4
= 5.2
Ta cã J
tb
t¬ng øng lµ: J
Tb1
= 211.10
-3
J
tb3
= 63.10
-3
J
tb2
= 105.10
-3
J
tb4
= 49.10
-3

Do ®ã ta vÏ ®ỵc biĨu ®å gra®ien thÊm t¹i cưa ra (J
ra
) vµ x¸c ®Þnh ®ỵc:
J
r
= J
bh

max
= 230.10
-3
III - KiĨm tra ®é bỊn thÊm cđa nỊn.
1. KiĨm tra ®é bỊn thÊm chung:
Theo c«ng thøc: J
tb
≤
n
K
k
J
tb
Trong ®ã: J
k
tb
Gra®ien thÊm tíi h¹n trung b×nh (b¶ng P3-2), ®Êt c¸t h¹t nhá - víi
c«ng tr×nh cÊp III, lÊy J
k
tb
= 0.22 = 220.10
-3

k
n
: hƯ sè tin cËy (k
n
= 1.15)
Ta cã:
n
tb
K
k
J
=
3
10191191.0
15.1
22.0
−
×==
J
tb
: Gra®ien trung b×nh trong vïng thÊm tÝnh to¸n
J
tb
=
ξ
∑.
tt
T
H
T

tt
: chiỊu s©u tÝnh to¸n cđa nỊn - phơ thc vµo
0
0
S
L
L
0
: h×nh chiÕu ngang L
0
= 34.5(m)
S
0
: h×nh chiÕu ®øng cđa ®êng viỊn S
0
=5.5(m)
Ta cã:
0
0
S
L
=
27.6
5.5
5.34
=
> 5
Ta lÊy T
tt
= 0.5 .L

0
= 0.5 × 34.5 = 17.25
SVTH: Cao Thò Thúy Vân Trang 11
Đồ án môn học Thủy công GVHD: Lã Bá Thiết
Σξ: Tỉng hƯ sè søc c¶n cđa ®êng viỊn thÊm, tÝnh theo ph¬ng ph¸p cđa Trugp (ph-
¬ng ph¸p hƯ sè søc kh¸ng)
Σξ = ξ
V
+ ξ
n
’ + ξ
n
’’ + ξ
c
+ ξ
r
Trong ®ã:
ξ
v
= 0.44 +
tt
T
a
= 0.44 +
463.0
25.17
4.0
=
ξ
n

’=
tt
T
LL 55.0)(
2
×−+
=
5.16
55.0)914( ×−+
= 1.24
ξ
n
”=
tt
T
L 55.0
1
×−
=
45.0
5.16
55.010
=
×−
ξ
c
= 1.5
tt
T
S

+
tt
tt
T
S
T
S
45.01
5.0
−
×
= 0.51
ξ
ra
= 0.44 -
42.0
5.16
4.0
44.0 =−=
tt
T
a
VËy: Σξ = 3.08
⇒ J
tb
=
0797.0
08.35.16
05.4
=

×
=
∑
ξ
tt
T
H
; Ta thÊy: J
tb
< J
ktb
> §Êt nỊn kh«ng bÞ tr«i
2. KiĨm tra ®é bỊn thÊm cơc bé:
Theo c«ng thøc: J
r
< J
k
J
r
: trÞ sè gra®ien thÊm cơc bé ë cưa ra J
r
= 230.10-3
J
k
: TrÞ sè gra®ien thÊm tíi h¹n cơc bé (Tra P3 -1)
J
k
phơ thc vµo η =
9
10

60
=
d
d
Ta cã: J
gh
= J
k
= 0.6 = 600×10
-3
Nh vËy: J
r
< J
k
Nªn kh«ng cã hiƯn tỵng xãi ngÇm c¬ häc t¹i mỈt c¾t cưa ra.
Ch¬ng 5: TÝnh to¸n ỉn ®Þnh cèng
I - Mơc ®Ých vµ trêng hỵp tÝnh to¸n:
1. Mơc ®Ých: KiĨm tra ỉn ®Þnh cèng vỊ trỵt, lËt, ®Èy nỉi, yªu cÇu chØ kiĨm tra ỉn
®Þnh trỵt
2. Trêng hỵp tÝnh to¸n.
- TÝnh to¸n cho trêng hỵp: mùc níc trong ®ång lµ mùc níc min (+2,0). Mùc níc
ngoµi s«ng lµ mùc níc max (+5,0).
II - TÝnh to¸n ỉn ®Þnh trỵt cho trêng hỵp ®· chän.
1. X¸c ®Þnh lùc t¸c dơng lªn m¶ng tÝnh to¸n.
a. C¸c lùc th¼ng ®øng (tÝnh s¬ bé).
* Träng lỵng b¶n ®¸y cèng:
- DiƯn tÝch mỈt c¾t ngang:
SVTH: Cao Thò Thúy Vân Trang 12
Đồ án môn học Thủy công GVHD: Lã Bá Thiết
F = 12×1.5 - 0.5×

2
1011+
= 12.75( m
2
)
→ G
b®
= γ
b
.F.B = 2,4×12×12.75 = 367,2 T
* Träng lỵng mè gi÷a vµ 2 mè bªn:
DiƯn tÝch mè 2 gi÷a vµ 2 mè bªn lµ: F =0.5
2
×3.14×2+1×11+12×0.5×2 =24,17(m
2
)
ChiỊu cao mè lµ H = 7.2-1 =6.2 (m)
G
mè
= F×H×2.4 = 24.17×6.2×2.4 = 359.6 T
* Träng l ỵng cÇu giao th«ng:
- ChiỊu dµi cÇu: L
c
= 11.8+2 =13.2 (m). (2m lµ chiỊu dµi t¨ng thªm vỊ 2 phÝa)
- DiƯn tÝch mỈt c¾t ngang cÇu:
F = 6× 0.9 - 4×0.2 - 0.8×0.3×2- 0.8×2×0.4 -2×0.4 =2,68 m
2
.
→ G
cÇu

= γ
b
.F.L
c
= 2.4×2.68×13.8 = 88.76 T
* Träng l ỵng t êng ngùc:
- ChiỊu dµi têng: L
t
= ∑b - 2= 11.8 - 2 =9.8 m.
- DiƯn tÝch mỈt c¾t ngang têng:
F = F
t
= 1.6×0.6 -1.0,3 = 0.66 m
2
→ G
t
= F
t
.L
t
.γ
b
= 0.66×9.8×2,4 = 15.5 T
* Träng l ỵng cÇu c«ng t¸c:
- ChiỊu dµi cÇu c«ng t¸c: L
ct
= 11.8 m.
- DiƯn tÝch mỈt c¾t ngang: F
1
= 3×0,3 = 0,9 m

2
F
2
= 2×0,3×6.5 + 2×0,2×2 = 4.7 m
2
→ G
ct
= γ
b
.[F
1
×11.8+ F
2
×0.4×4] = 2,4.(0,9×11.8 + 4.7×0.4×4) = 43.5 T
* Träng l ỵng cÇu th¶ phai:
- DiƯn tÝch mỈt c¾t ngang: F = 2×0,3×1 = 0,6 m
2
→ G
p
= γ
b
×F×∑b = 2,4×0,6×11.8 = 17 T(Träng lỵng cđa c¶ 2 cÇu)
* Träng lỵng níc trong cèng:
- PhÝa s«ng: H = Z
s«ng max
- Z
®¸y cèng
= 6- 1 = 5 m → G
TL
= 1×3×9.8×5 = 146.6 T

- PhÝa ®ång: H = Z
®ång min
- Z
®¸y kªnh
= 2 - 1 = 1 m → G
HL
= 1×1×9×9.8= 88.2 T
*Tränglỵng cưa van:Lµm b»ng thÐp: G
cv
=q×H×l
0
(GTTC tËp I)
Trong ®ã: + l
0
: chiỊu dài cưa van; l
0
= 4.9 +0.3 = 5.2 (m)
+ H: ChiỊu cao cưa van; H = 4.6+0.5= 5.1 (m)
q: Träng lỵng phÇn déng cđa cưa van ph¼ng tÝnh cho 1 m
2
lç cèng
q = 60×(H
c
×l
0
)
1/3
-60×1.4 =60×(2.3×5.2)
1/3
- 60×1.4 =29.4 daN/m

2
SVTH: Cao Thò Thúy Vân Trang 13
Đồ án môn học Thủy công GVHD: Lã Bá Thiết
H
c
Cét níc tÝnh to¸n tai t©m lç cèng H
c
= 2.3 m
G
cv1
= 29.4×5.2×5.1 ×0.1= 78.1 T
Träng lỵng 2 cưa van lµ G
cv
= 156.2 T
* C¸c lùc ®Èy ngỵc:
- Áp lùc thủ tÜnh: W
tt
= (0.7 + 1) ×.12×11.8=240.7 T
- Áp lùc thÊm: W
th
= 30×11.8 = 354 T.
b. C¸c lùc ngang (tÝnh s¬ bé)
- Áp lùc níc phÝa s«ng: W
S
=
bH
sn
Σ
2
1

2
γ
=
8.11.5.1
2
1
2
×××
= 147.5 T
§iĨm ®Ỉt c¸nh tay ®ßn c¸ch ®¸y 1 ®o¹n
3
1
H
s
+1= 2.67 m.
- Áp lùc níc phÝa ®ång: W
®
=
bH
dn
Σ×××
2
1
2
γ
=
8.11.1.1
2
1
2

×××
= 5.9 T
§iĨm ®Ỉt c¸nh tay ®ßn c¸ch ®¸y 1 ®o¹n
3
1
H
®
+1 = 1.33 m.
- Áp lùc bÞ ®éng ë ch©n khay h¹ lu: E
b®
=(
γ
2
1
H
2
K
b
+2CH
Kb
)×11,8
Trong ®ã:γ = γ
bh
= γ
®n
+ γ
n
=1,9(T/m
8
)

K
b
=tg
2
(45
0
+
)
2
ϕ
=1.89 (víi ϕ= 18
0
)
C =C
bh
= 0.3(T/m
2
)
E
b®
=(
89.113.0289.119.1
2
1
2
×××+×××
)×11.8=30.9 (TÊn)
- Áp lùc chđ ®éng ë ch©n khay thỵng lu: E
c
= (

γ
2
1
H
2
K
c
-2CH
Kc
+
γ
2
2C
)×11.8
Trong ®ã:K
c
=tg
2
(45
0
-
)
2
bh
ϕ
=0,53
γ = γ
bh
= γ
®n

+ γ
n
=1,9 (T/m
3
)
C =C
bh
= 0,3(T/m
2
)
ϕ = ϕ
bh
= 18
0
E
c®
=(
2
3.02
53.013.0253.019.1
2
1
2
2
×
+×××−×××
)×11.8 = 1.84(T)
2 - X¸c ®Þnh ¸p lùc ®¸y mãng:
Theo s¬ ®å nÐn lƯch t©m: σ =
W

M
F
P
0
∑
±
∑
∑P: Tỉng c¸c lùc th¼ng ®øng
∑Mo:Tỉng m«men cđa c¸c lùc t¸c dơng lªn ®¸y mãng lÊy ®èi víi t©m O cđa m¶ng.
F: DiƯn tÝch ®¸y m¶ng , F = L.B = 14 x 11.8 = 165.2 (m
2
)
W: m« ®un chèng n cđa ®¸y m¶ng ; w =
)(2.283
6
128.11
6
3
22
m
BL
=
×
=
SVTH: Cao Thò Thúy Vân Trang 14
Đồ án môn học Thủy công GVHD: Lã Bá Thiết
§Ĩ tÝnh tỉng m« men cđa c¸c lùc t¸c dơng lªn ®¸y m¶ng lÊy ®èi víi t©m O cđa ®¸y;
ta s¬ bé bè trÝ c¸c chi tiÕt vµ h¹ng mơc.
B¶ng 1: TÝnh m« men c¸c ngo¹i lùc t¸c dơng lªn b¶n ®¸y
STT Tªn lùc

K
hiƯu
Lùc
®øng(T)
Lùc
ngang
Tay
®ßn(m)
M
0
(Tm)
1 B¶n ®¸y G
®
361.1
↓
0 0
2 Trơ gi÷a vµ bªn G
tr
359.6
↓
0 0
3 CÇu GT G
c
88.76
↓
2 177.52
4 Têng ngùc G
t
15.5
↓

3.3 -54.25
5 CÇu c.t¸c G
ct
43.5
↓
3 -130.5
6 Cưa van G
cv
156.2
↓
3 -468.6
7 Níc trong cèng
(phÝa ®ång)
G
HL
88.2
↓
1.5 -132.3
8 Níc trong cèng
(phÝa s«ng)
G
TL
146.6
↓
4.5 659.7
9 ¸p lùc thÊm W
th
354
↑
0.48 169.92

10 ¸p lùc thủ tÜnh W
tt
240.7
↑
0 0
11 ¸p lùc níc TL W
s
147.5
←
2.67 393.8
12 ¸p lùc níc HL W
®
5.9
→
1.67 -9.85
13 ¸p lùc ®Êt chđ ® E
c®
1.84
←
0.33 0.6
14 ¸p lùc ®Êt bÞ ® E
b®
31.9
→
0.33 -10.53
15 CÇu th¶ phai G
p
17/2
↓
5.5 +46.75

-46.75
∑
690.76 111.54 591.2
Tõ c«ng thøc:
W
M
F
P
0
∑
±
∑
=
σ

Ta cã: σ
max
=
26.6
2.283
29.591
2.165
76.690
=+
(T/m
2
)
σ
min
=

09.2
2.283
29.591
2.165
76.690
=−
(T/m
2
)
σ
tb
=
18.4
2
26.609.2
2
minmax
=
+
=
+
σσ
(T/m
2
)
3. Ph¸n ®o¸n kh¶ n¨ng trỵt: xÐt 3 ®iỊu kiƯn
a. ChØ sè m« h×nh: N=
1.
lim
max

=≤
×
σ
γ
σ
N
B
Trong ®ã: B: ChiỊu réng m¶ng (chiỊu réng // víi lùc ®Èy)
γ: Dung träng ®Êt nỊn (dung träng ®Èy nỉi); γ= γ
®n
=
n
γ
ε
+
−∆
1
1
9.01
61.01
145.2
=×
+
−
=
(T/m
3
)
ε: hƯ sè rçng cđa ®Êt nỊn (c¸t pha = 0.61)

45.2
1
)61.01(52.1
)1(
=
+
=
+
==∆
n
k
n
tn
γ
εγ
γ
γ
N =
155.0
9.0.12
26.6
<=
×
SVTH: Cao Thò Thúy Vân Trang 15
Đồ án môn học Thủy công GVHD: Lã Bá Thiết
b. ChØ sè chèng trỵt: tg
Ψ
= tgϕ +
45.0≥
tb

c
σ
ϕ,c: lµ gãc ma s¸t trong vµ lùc dÝnh cđa ®Êt nỊn. tg
Ψ
= tg18
0
+
45.0396.0
18.4
3.0
<=
c. Møc ®é cè kÕt: C
v
=
4
)1(
2
0
0
≥
+
ha
teK
n
t
γ
K
t
: hƯ sè thÊm (K
t

= 2×10
-6
m/s)
e: hƯ sè rçng tù nhiªn cđa ®Êt (e = 0.61)
t
0
: Thêi gian thi c«ng c«ng tr×nh (2 n¨m = 63.072×10
6
(s))
a: hƯ sè nÐn cđa ®Êt (a = 2 m
2
/N = 2×10
4
m
2
/T)
h
0
: ChiỊu dµy tÝnh to¸n cđa líp cè kÕt lÊy = B ; h
0
= B = 12 (m)
VËy: C
u
=
47.0
1212
10072.63)61.01(102
2
66
<=

××
×+×
−
Trong 3 ®iỊu kiƯn trªn, ®iỊu kiƯn trªn, ®iỊu kiƯn 2 vµ 3 kh«ng tho¶ m·n do vËy c«ng
tr×nh cã thĨ x¶y ra trỵt hçn hỵp. (Trong ®å ¸n nµy chØ yªu cÇu kiĨm tra trỵt ph¼ng).
4- TÝnh to¸n trỵt ph¼ng:
§iỊu kiƯn cđa cèng ®ỵc ỉn ®Þnh khi: N
c
.N
tt
R
k
m
n
≤
Trong ®ã: n
c
: HƯ sè tỉ hỵp t¶i träng n
c
= 1
m: hƯ sè ®iỊu kiƯn lµm viƯc m = 1
k
n
: hƯ sè tin cËy (c«ng tr×nh cÊp III) k
n
= 1.15
N
tt
= T
tl

+ E
ctl
- T
hl
(ph¬ng ngang)= W
1
+ E
c1
- w
2
= 147.5+1.84 -5.9 = 143.44 (T)
R: Gi¸ trÞ tÝnh to¸n cđa lùc chèng trỵt giíi h¹n
R =
∑
P.tgϕ+m
1
.E
bhl
+FC
m
1
: hƯ sè ®iỊu kiƯn lµm viƯc cã xÐt ®Õn quan hƯ gi÷a ¸p lùc bÞ ®éng cđa ®Êt víi
chun vÞ ngang cđa cèng. V× kh«ng cã tµi liƯu thÝ nghiƯm trỵt nªn lÊy m
1
= 0,7
VËy: R = 690.7×.tg18
o
+ 0,7 ×31.9 + 165.2×0,3 = 296.25 (T)
Do ®ã; N
tt

.n
c
= 143.44 x 1 = 143.44
Ta thÊy: n
c
.N
tt
= 143.44 <
25.296
=
R
K
m
n
=> VËy c«ng tr×nh kh«ng bÞ trỵt ph¼ng.
Ch¬ng 6 : TÝnh to¸n kÕt cÊu b¶n ®¸y cèng
I - Më ®Çu:
1. Mơc ®Ých: x¸c ®Þnh s¬ ®å ngo¹i lùc, tÝnh to¸n néi lùc vµ bè trÝ cèt thÐp trong b¶n
®¸y cèng. (ChØ yªu cÇu x¸c ®Þnh s¬ ®å ngo¹i lùc, tÝnh kÕt cÊu b¶n ®¸y cèng theo ph¬ng
ph¸p dÇm trªn nỊn ®µn håi).
2. Trêng hỵp tÝnh to¸n:
- TÝnh to¸n trêng hỵp bÊt lỵi vỊ mỈt chÞu lùc cđa b¶n ®¸y (khi chªnh lƯch mùc níc
thỵng h¹ lu lín nhÊt).
3. Chän b¶ng tÝnh to¸n: ViƯc tÝnh to¸n kÕt cÊu b¶n ®¸y cÇn tiÕn hµnh cho c¸c b¨ng
kh¸c nhau (tÝnh nh bµi to¸n ph¼ng, lÊy chiỊu réng b¨ng b = 1 m).
Trong ®å ¸n chØ yªu cÇu tÝnh to¸n cho 1 b¨ng ë sau cưa van.
II - TÝnh to¸n ngo¹i lùc t¸c dơng:
SVTH: Cao Thò Thúy Vân Trang 16
Đồ án môn học Thủy công GVHD: Lã Bá Thiết
Trªn 1 b¨ng cđa m¶ng c¸c ngo¹i lùc t¸c dơng lªn b¶n ®¸y bao gåm: Lùc tËp trung tõ

c¸c mè, lùc ph©n bè trªn b¨ng, c¸c t¶i träng bªn.
1. Lùc tËp trung tõ c¸c mè:
§©y chÝnh lµ tỉng hỵp cđa ¸p lùc ®¸y c¸c mè trong ph¹m vi cđa b¨ng ®ang xÐt. Th-
êng xÐt riªng cho tõng mè.
G
1
, G
2
: Träng lỵng c¸c phÇn cđa mè.
G
3
: Träng lỵng têng ngùc.
G
4
: Träng lỵng cÇn c«ng t¸c.
G
5
: Träng lỵng cÇn giao th«ng.
G
6
: T¶i träng do ngêi vµ xe cé ®i l¹i trªn cÇu.
T
1
, T
2
: ¸p lùc ngang cđa níc tõ thỵng, h¹ lu trun qua khe van (khi van ®ãng).
C¸c lùc G
3
, G
4

, G
5
, G
6
, T
1
, T
2
tÝnh trong ph¹m vi phơ tr¸ch cđa mè (nưa nhÞp cèng
khi tÝnh cho 2 bªn, hai nưa nhÞp 2 bªn khi tÝnh cho mè gi÷a).
KÕt qu¶ tÝnh theo b¶ng sau:
Lo¹i mè
TrÞ sè cđa lùc t¸c dơng lªn mè
G
1
G
2
G
3
G
4
G
5
G
6
T
1
T
2
Mè bªn 37.2 52.08 3.875 10.87 22.19 10 36.87 1.475

Mè gi÷a 78.64 108.64 7.75 21.75 44.38 10 73.75 2.95
Ứng st th¼ng ®øng t¹i ®¸y mè ®ỵc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc nÐn lƯch t©m:

σ
m
=
Wm
Mo
Fm
G Σ
+
Σ
.
Trong ®ã:
∑
G: Tỉng c¸c lùc th¼ng ®øng.
F
m
: DiƯn tÝch ®¸y mè.
W
m
: M« ®un chèng n cđa ®¸y mè.

∑
M
0
:Tỉng m« men ngo¹i lùc lÊy víi t©m ®¸y mè.
a. TÝnh cho mè bªn: F
mb
= 6 (m

2
)
W
n
=
12
6
125.0
6
22
=
×
=
dL
(m
3
).
σ
A
=
37.29
12
80
6
22.136
=+
(T/m
2
).
σ

B
=
16
12
80
6
22.136
=−
(T/m
2
).
Tõ biĨu ®å øng st ®¸y mè ta ®ỵc trÞ sè b×nh qu©n P
K
ë gi÷a b¨ng tÝnh to¸n: P
k
= 26,6(T/m
2
).
Lùc t¸c dơng cđa mè trun cho b¶n ®¸y coi nh lùc tËp trung, cã trÞ sè nh sau: P'
k
= P
k
.b.d
Trong ®ã: b: chiỊu réng b¨ng tÝnh to¸n (b = 1
m
)
d: ChiỊu dµy mè ë ®¸y (d = 0.5
m
)
VËy P'

k
= P
k
= 13.28 T/m
2
KÕt qu¶ tÝnh theo b¶ng sau:
Lo¹i
mè
Tªn t¶i träng TrÞ sè
∑
G
C¸nh tay
®ßn
Mo (T/m)
+ -
SVTH: Cao Thò Thúy Vân Trang 17
Đồ án môn học Thủy công GVHD: Lã Bá Thiết
Mè bªn
G
1
37.2 3.5 130.2
G
2
52.08 2.5 130.2
G
3
3.875 3.3 12.79
G
4
10.87 3 32.61

G
5
22.19 136.22 2 44.38
G
6
10 2 20
T
1
36.87 1.67 61.57
T
2
1.475 0.333
0.49
176.1 256.1
Mè
G
1
78.64 3.5 271
G
2
108.4 2.5 271
G
3
7.75 3.3 25.58
G
4
21.75 3 65.25
G
5
44.38 272 2 88.76

G
6
10 2 20
T
1
73.75 1.67 123.16
T
2
2.95 0.333
0.98
362.8
520.92
b - TÝnh cho mè gi÷a:
F
m
=11.8 (m
2
); W
n
= 24 (m
3
)
σ
B
=
2.17
24
12.140
8.11
272

=−
(T/m
2
).
σ
A
=
9.28
24
12.140
8.11
272
=+
(T/m
2
).
⇒ P
k
=26.46 (T/m
2
) P’
k
= 26.46 (T/m
2
).
2 - C¸c lùc ph©n bè trªn b¨ng.
+ Träng lỵng níc trong cèng: q
o
=γ
n

.h
n
.b.
Trong ®ã γ
n
= 1
h
n
: chiỊu dµy níc t¹i b¨ng tÝnh to¸n
q
o
= 1
×
5
×
1 = 5 (T/m)
+ Träng lỵng b¶n ®¸y: q
i
= γ
b
.t.b
Trong ®ã: γ
b
= 2.4
t: chiỊu dµy b¶n ®¸y (t = 1m)
b: ChiỊu réng b¨ng tÝnh to¸n

⇒
q
1

= 2.4
×
1
×
1 = 2.4 (T/m)
¸p lùc ®Èy ngỵc (lùc thÊm + ¸p lùc thủ tÜnh) q
2
=γ
n
.h
®n
.b
Trong ®ã : h
®n
: cét níc ®Èy ngỵc t¹i b¨ng tÝnh to¸n (h
®n
= 4.55
m
)
q
2
= 1
×
4.55
×
1 = 4.55 (T/m)
+ Ph¶n lùc cđa nỊn (s¬ bé coi nh ph©n bè ®Ịu)
q
3
= P

p
.b
Trong ®ã: P
p:
ph¶n lùc t¹i ®¸y mãng
q
3
= 8.058
×
1 = 8.058 (T/m)
3 - Lùc c¾t kh«ng c©n b»ng.
a. TrÞ sè x¸c ®Þnh tõ ph¬ng tr×nh c©n b»ng tÜnh.
Q =
∑
P'
K
+ 2L.
∑
=
3
1i
i
q
SVTH: Cao Thò Thúy Vân Trang 18
Đồ án môn học Thủy công GVHD: Lã Bá Thiết
Trong ®ã: 2L: ChiỊu dµi b¨ng ®ang xÐt (2L = 14
m
)
∑
P'

K
= -2 (20.4 + 24.2) = -89.2 (T)
∑
qi = q
o
+ q
1
+ q
2
+ q
3
= -1.3 – 2.5 + 5.45 + 8 = 9.7 (T/m)
VËy: Q = -89.2 + 14
×
9.7 = 46.6 (T)
b. Ph©n phèi Q cho mè vµ b¶n ®¸y
X¸c ®Þnh vÞ trÝ trơ trung hoµ : Y
0
=
dm
dm
FF
YFYF
+
+∑
21

Trong ®ã: ΣF
m
:tỉng diƯn tich c¸c mè

F
®
:diƯn tÝch phÇn b¶n ®¸y
Y1,Y2:träng t©m cđa c¸c mè vµ träng t©m b¶n ®¸y
Y
0
=
=
×+××
××+×××
11415.65
5.011425.455.61
0.85 (m)
VÏ biĨu ®å momen tÜnh S
c
cđa b¨ng tÝnh to¸n S
c
= F
c
.y
c
Trong ®ã F
c
:diƯn tÝch phÇn bÞ c¾t
y
c
: kho¶ng c¸ch tõ träng t©m phÇn bÞ c¾t ®Õn trơc trung hoµ
XÐt hai phÇn: PhÇn I: b¶n ®¸y
PhÇn II: têng mè
*TÝnh cho phÇn I: F

c
1
=14×1 = 14 (m
2
)
y
c
1
= 0.85 + 0.5 = 1.35 (m)
→ S
c
1
= 14 × 1.35 =18.9 (m
3
)
*TÝnh cho phÇn II:
Mè gi÷a: F
cg
2
= 6.5 × 1 = 6.5 (m
2
)
y
cg
2
=
4.285.0
2
5.6
=−

(m)
S
cg
2
= 6.5 × 2.4 = 15.6 (m
3
)
Mè bªn: F
cb
2
= 6.5 × 1 = 6.5 (m
2
)
S
cb
2
= 6.5 × 2.4 = 15.6 (m
3
)
S
c
2
= S
cg
2
+ S
cb
2
=15.6 × 2 = 31.2 (m
3

)
TÝnh diƯn tÝch biĨu ®å S
c
, phÇn t¬ng øng víi mè (A
1
) vµ víi b¶n ®¸y (A
2
)
Tõ S =
2/32
3 h
SF
h
F
=⇒
A
1
=
2.135
2/3
2.315.6
=
×
A
2
=
6.12
2/3
9.181
=

×
Ph©n phèi Q cho mè (Q
m
) vµ b¶n ®¸y (Q
®
)
Q
m
= Q
63.42
6.122.135
2.135
6.46
21
1
=
+
=
+ AA
A
(T)
Q
®
= Q - Q
m
= 46.6 – 42.63 = 3.97 (T)
Ph©n Q
m
Cho c¸c mè theo tØ lƯ diƯn tÝch
ë ®©y ta bè trÝ c¸c mè cã diƯn tÝch b»ng nhau lªn Q

m
ph©n bè t¬ng ®¬ng nhau
P’
1
= P’
2
= P’
3
= P’
4
= P’
5
= F
m
526.8
55.6
63.42
5.6 =
×
=
∑
m
m
F
Q
(T)
Ph©n Q
d
cho b¶n ®¸y
q

4
=
142,0
14,2
97.3
2
==
l
Q
d
SVTH: Cao Thò Thúy Vân Trang 19
Đồ án môn học Thủy công GVHD: Lã Bá Thiết
4, T¶i träng bªn:
§Çu m¶ng tinh to¸n giap bê ®Êt, mè bªn
Ph¹m vi ®Êt ®¾p ®µo mãng
T¶i träng ®øng: S = γ
d
h
d
b
lÊy b =1 (m)
h
d
= 7.5 (m)
γ
d
= 1.65
→ S = 1× 1.65 × 7.5 = 12.38 (T/m)
¸p lùc ®Êt ngang E:
E=

43.465.738.12
2
1
))(
2
1
=××=
ddd
hbh
γ
(T); vÞ trÝ E so víi ®¸y lµ y
đ
=
5.2
3
5.7
3
==
d
h
(m)
Momen do ¸p lùc ®Êt ngang g©y ra M
đ
= 46.43× 2.5 = 116.075 (T.m)
T¶i träng xe ®i l¹i q
s
= 10 (T/m)
III. TÝnh to¸n néi lùc vµ ph©n bè cèt thÐp:
Dùa vµo c¸c lùc t¸c dơng vµ t¶i träng ph©n bè trong mãng ,th©n cèng ta dïng ph-
¬ng ph¸p tra b¶ng ®Ĩ tra ra néi lùc vµ ph©n bè thep sao cho phï hỵp , ®¶m b¶o ®iỊu kiƯn

ỉn ®Þnh chÞu lùc .

KÕt ln
Qua ®å ¸n nµy em ®· hiĨu râ c«ng viƯc tÝnh to¸n thiÕt kÕ vµ quy tr×nh tÝnh to¸n, lùa
chän c¸c kÕt cÊu c«ng tr×nh cèng lé thiªn,®iỊu kiƯn lµm viƯc cđa cèng vµ nh÷ng yªu cÇu
kü tht tr×nh trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ.
Trªn ®©y lµ toµn béi néi dung ®å ¸n mµ em ®· ®ỵc giao. Do tr×nh ®é cã h¹n nªn
trong qu¸ tr×nh lµm bµi kh«ng tr¸nh khái nh÷ng sai sãt chđ quan, em rÊt mong cã ®ỵc sù
chØ b¶o cđa c¸c thÇy trong bé m«n ®Ĩ em cã ®iỊu kiƯn kh¾c phơc nh÷ng sai sãt ®· m¾c
ph¶i.
Ci cïng em ch©n thµnh c¶m ¬n c¸c thÇy gi¸o trong bé m«n Thủ c«ng vµ thÇy
gi¸o híng dÉn ®· chØ b¶o, gióp ®ì em hoµn thµnh ®å ¸n nµy.
SVTH: Cao Thò Thúy Vân Trang 20