Sổ tay thủy văn cầu đường - Tính toán thủy văn, thủy lực công trình thoát nước dọc tuyến part 2 pps

286
k
ng
: hệ số lấy theo bảng 8 4.
Bảng 8 4
Thông số tính toán thủy lực cầu nhỏ theo sơ đồ chảy ngập

N M=0,32 m=0,33 M=0,34

ng

K
n
g

2


1

ng

K
n
g

2


1

ng

K
n
g

2


1
0,8
1
0,8
2
0,8
3
0,8
4
0,8
6
0,8
8
0,9
0
0,9
2
0,9
4
0,9

6
0,9
8
0,9



1
0,9
6
0,9

0,8
4
0,7
6
0,6
7
0,5
6
0,4

0,2
8



0,5
9
0,6

4
0,6
9
0,7
4
0,8
0
0,8
5
0,9

0,9
5
0,9
7



1
1,2
6
1,5
7
2,0
4
2,6
5
3,5
2
5

8,6

15




1,1
9
1,1
3
1,0
7
1
0,9
2
0,8
2
0,7
1
0,5
5
0,4
3



6,9

4,8

3,4

2,2
5
1,4

0,8

0,4

0,1

0,0
5


1
0,9
8
0,9
3
0,8
8
0,8
2
0,7
5
0,6
6

0,5
5
0,3
9
0,2
8


0,6

0,6
2
0,6
7
0,7
2
0,7
6
0,8
1
0,8
6
0,9
1
0,9
5
0,9
8

1,1

1,2
5
1,5

1,8

2,0
8
2,6
8
3,8
7
5,2

8,6
5
15



1,2

1,1
7
1,1
1
1,0
5

0,9
7
0,9

0,8
1
0,7

0,5
4
0,4
3


7,1

6,1

4,3

3
2,1

1,3
5
0,8

0,3
5
0,1

0,0
5
1
0,9
8
0,9
6
0,9
4
0,9

0,8
5
0,7
9
0,7
2
0,6
4
0,5
3
0,3
8
0,2
7
0,6
1
0,6
3

0,6
5
0,6
7
0,7
1
0,7
5
0,8

0,8
4
0,8
8
0,9
2
0,9
6
0,9
8
1
1,1

1,2

1,3
1
1,5
6
1,8

8
2,3
5
2,9

3,3

5,3

8,6
5
15

1,2
3
1,2

1,1
7
1,1
4
1,0
8
1,0
2
0,9
5
0,8
8
0,7

8
0,6
8
0,5
3
0,4
2
7,3

6,3

5,5

4,7
3
3,6

2,6

1,7
5
1,1
5
0,7

0,3
5
0,1

0,0

5

287
9




Bảng 8 4 (Tiếp)

N m=0,35 m=0,34

ng
K
ng

2


1

ng
K
ng

2


1
0,78

0,80
0,82
0,84
0,86
0,88
0,90
0,92
0,94
0,96
0,98
0,99

1
0,97
0,93
0,89
0,84
0,78
0,71
0,62
0,52
0,37
0,27


0,63
0,67
0,7
0,74
0,78

0,82
0,85
0,89
0,93
0,96
0,98


1
1,18
1,36
1,61
1,94
2,36
2,9
3,8
5,2
8,65
15

1,25
1,19
1,13
1,07
1,01
0,94
0,86
0,77
0,57
0,53

0,42


7,75
6
4,6
3,6
2,55
1,8
1,15
0,65
0,35
0,1
0,05

1
0,9
7
0,9
4
0,9
1
0,8
6
0,8
1
0,7
5
0,6
9

0,6
0,5
1
0,3
6
0,2
6
0,6
4
0,6
7
0,7
1
0,7
4
0,7
7
0,8
1
0,8
4
0,8
7
0,9
0,9
3
0,9
7
0,9
8

1
1,14

1,34

1,54

1,77

2,11

2,53

3,05

3,9
5,2
8,7
15
1,2
8
1,2
3
1,1
7
1,1
1
1,0
5
0,9

9
0,9
2
0,8
5
0,7
6
0,6
7
0,5
2
0,4
1
8,08
6,5
5,1
4,05
3,05
2,25
1,55
1,05
0,6
0,35
0,1
0,05
Nếu chiều sâu hạ lu h
h
> h
0
thì chiều sâu tính toán bằng chiều sâu hạ lu: h

t

= h
h
;
Công thức xác định chiều dài thoát nớc dới cầu
2/3
0
2gHm
Q
b
ng


(8 - 6)
trong đó:

ng
: hệ số ngập;
H
0
: cột nớc dâng trớc cầu, m;

288
g
V
HH
2
2
0

0

(8 - 7)
Do tốc độ của dòng chảy trớc cầu không lớn nên thờng lấy H H
0
.
Tốc độ tại mặt cắt tính toán dới cầu:
t
t
bh
Q
V
(8 - 8)
d. Trình tự tính toán
Trình tự tính thờng chia ra làm các trờng hợp sau đây:
Trờng hợp 1:
- Số liệu đã biết (đầu vào): Lu lợng Q
P %
; loại mố trụ (cho hệ số m); độ
dốc dòng chảy i
0
, chiều sâu dòng chảy tự nhiên h
0
(hay h
h
); độ dốc dòng chảy dới
cầu i
oc
; cột nớc trớc cầu H, hay điều kiện chảy.
Yêu cầu tìm: chiều rộng thoát nớc b; lựa chọn dạng gia cố dới cầu.

Trình tự tính:
Chọn loại mố cầu, xác định hệ số lu lợng m; xác định tiêu chuẩn ngập N;
sau đó tính NH; nếu h
0
< NH thì dòng chảy dới cầu là chảy tự do và
ng
=
1;
Xác định chiều rộng thoát nớc dới cầu b và chọn chiều dài cầu tiêu chuẩn
(định hình) b
1
gần với b nhất;
Xác định cột nớc trớc cầu tơng ứng với b
1
theo công thức dới đây:
3
2
1
1









b
b

HH
(8 - 9)
So sánh h
0
với NH
1
; nếu h
0
< NH
1
thì chế độ chảy vẫn là chảy tự do;
Tìm k
1
và xác định chiều sâu tính toán ht = k
1
H
1
;
Xác định dạng gia cố lòng sông dới cầu phù hợp với tốc độ tính toán V
t
và
chiều sâu h
t
;
Nếu h
0
> NH
1
thì tính b theo chế độ chảy ngập.
Trờng hợp 2:

- Số liệu đã biết (đầu vào): Lu lợng Q
P%
; loại mố trụ; độ dốc dòng chảy
i
0
; chiều sâu h
0
(hay h
h
); độ dốc dòng chảy dới cầu i
oc
; tốc độ cho phép tại mặt cắt
tính toán V
t
theo hình thức gia cố lòng cầu (song thờng lấy V
maxt
4 5 m/s)
- Yêu cầu: Xác định chiều rộng thoát nớc dới cầu b; cột nớc trớc cầu
H; Kiểm tra dạng gia cố, tốc độ dới cầu tơng ứng
Trình tự tính
Chọn dạng gia cố lòng sông tìm V
t
;
Chọn dạng trụ, xác định , N, k
1
;

289
Giả thiết chế độ chảy tự do (
ng

= 1) tính cột nớc trớc cầu:


3 2
2
2
2mg
V
H
t

(8 - 10)
So sánh h
0
với NH, nếu h
0
< NH thì dòng chảy tự do, sau đó:
Xác định kích thớc b:
2/3
2 Hgm
Q
b
Chọn kích thớc định hình b
1
gần với b nhất
Tính lại cột nớc trớc cầu tơng ứng với b
1
;
3
2

1
1









b
b
HH

So sánh h
0
với NH
1
; nếu h
0
<NH
1
thì chế độ chảy là tự do (đúng với giả thiết);
Xác định: h
t
= k
1
H
1

tt
t
hb
Q
V

Kiểm tra V
t
với V
t
; nếu V
t
<V
t
thì dừng tính
Trờng hợp 3: Trạng thái chảy ngập
Khi trạng thái chảy dới cầu chảy ngập thì việc tính toán phải theo phơng
pháp đúng dần vì
ng
cha biết. Trình tự tính toán nh sau:
Trờng hợp 1
Tra bảng tìm giá trị m, N tính NH;
Xác định mức độ ngập
H
h
n
o

1

; tra bảng tìm
ng1
theo n
1
và m.
Xác định kích thớc thoát dới cầu b
2/3
2 Hgm
Q
b (8 - 11)
Chọn kích thớc định hình b
1
phù hợp với b nhất
Xác định hàm bổ trợ để tìm cột nớc mới trớc cầu H
1

0
3
2
h
b
b
H
t
ng

(8 - 12)
Tra bảng với , m, tìm n
2
và
ng2
; nếu n
2
và
ng2
không thay đổi so với n
1
và

ng1
thì cột nớc H
1
là cột nuớc H
1
đã biết.
Xác định chiều sâu tính toán h
t
và tốc độ tính V
t

h
t
= k
ng
H

290
trong đó:
k
ng
: phụ thuộc vào m và n;
tt
t
hb
Q
V

Căn cứ vào kết quả tính xác định dạng gia cố lòng sông dới cầu.
Trờng hợp 2
Tra bảng tìm m, N,
2

Giả thiết
ng
= 1 tìm cột nớc trớc cầu


3 2
2
2

2mg
V
H
t

(8 - 13)
Tính NH và so sánh h
0
với NH; h
0
>NH thì chế độ chảy dới cầu là chảy
ngập nên tính tiếp.
Xác định tốc độ lớn nhất có thể dới cầu
5,0
3
2
0
max
2








N
mgh
V (8 - 14)

Nếu V
max
>V
t
thì V
max
=V
t
; Nếu V
max
<V
t
thì lấy V
t
= V
max

Xác định hàm bổ trợ
1
để xác định cột nớc trớc cầu
0
2
1
h
V
t



Sau đó tra bảng tìm

ng1
, n,
2
theo m và
1
; và tính cột nớc trớc cầu lần
thứ nhất H
1
:
3 2
1
22
1
2mg
V
H
ng


(8 - 15)
Tính chiều rộng thoát nớc dới cầu
2/3
1
.2 Hgm
Q
b
ng


Chọn chiều dài định hình b

1
phù hợp với b nhất
Xác định hàm số bổ trợ lần thứ 2 để xác định cột nớc gần đúng lần thứ hai
0
3
2
1
h
b
b
H
ng












Tra bảng tìm n
1
,
ng2
theo m và :
2

2
1
12









ng
ng
b
b
HH