Bài tập lớn thiết kế đường f2

BTL Thiết Kế Đường F2 GVHD: Trần Quang Vượng
Bài Tập Lớn Thiết Kế Đường F2
Đề bài:
Thiết kế và tính toán thủy văn – thủy lực 1 đoạn rãnh thoát nước mặt (Tùy chọn một
trong các loại: rãnh dọc, rãnh đỉnh, rảnh dẫn; không có gia cố hoặc có gia cố, hình thức gia
cố) ?
Mọi số liệu đầu vào tự giả định (kèm theo giải thích hoặc căn cứ lựa chọn các số liệu
đó). Riêng lưu lượng lũ thiết kế Q
P%
yêu cầu phải tính toán dựa trên các số liệu giả định nói
trên.
Bài làm
• Các số liệu đầu vào:
- Thiết kế rãnh dọc.
- Diện tích lưu vực: Giả thiết F < (1÷ 2)km
2
=> chọn F = 0,2 km
2
.
- Độ dốc sườn dốc: I
sd
= (0,02 ÷ 8) => chọn I
sd
= 0,3.
- Đất cấu tạo lưu vực là CII, đất á cát.
- Diện tích ao hồ trong lưu vực không đáng kể.
- Vùng thiết bế: Buôn Ma Thuột (KT) – Đăk Lăk, vùng mưa XV.
- Tần suất thiết kế P% = (1% ÷ 50%) (theo bảng tra) => chọn P% = 10%
- Tổng chiều dài các sông nhánh:
l
∑

= 3 km
Chiều dài lòng sông chính: L = 2 km
• Xác định lưu lượng nước đổ về rãnh:
- Do diện tích lưu vực F nhỏ, ta áp dụng công thức xác định Q
p%
:
%
16,67. . . . .
P P
Q a F
δ ϕ α
=
Trong đó:
+
δ
: hệ số chiết giảm do ao hồ, theo giả thiết thì diện tích ao
hồ trong lưu vực không đáng kể =>
δ
= 1
+
ϕ
: hệ số xác định theo bảng 9-11/ Thiết kế đường (TKĐ) ô
tô 3 => với F = 0,2 km
2
thì
ϕ
= 0,675
+
α
: hệ số dòng chảy lũ, xác định theo bảng 9-7/ TKĐ ô tô 3.

+
P
a
: cường độ mưa tính toán (
mm
/
phút
)
Theo giả thiết, với vùng thiết kế Buôn Ma Thuột (KT) – Đăk Lăk, vùng mưa
XV, tra phụ lục 15/ TKĐ ô tô 3 với P% = 10% ta được: H
p%
= H
10%
= 126 (
mm
/
phút
).
+ Thời gian tập trung nước từ lưu vực về rãnh:
0,4
0,4 0,4
18,6.
( ).(100 )
sd
c
sd sd
b
t
f I m
=

1
SVTH: Nguyễn Danh Nghĩa Lớp CTGTCC – K46
BTL Thiết Kế Đường F2 GVHD: Trần Quang Vượng
Trong đó:

sd
m
: hệ số nhám sườn dốc, tra bảng 9-9/ TKĐ ô tô 3
Với giả thiết: tình hình sườn dốc lưu vực là mặt đất
thu dọn sạch, không có gốc cây, không bị cày xới, vùng dân cư nhà cửa
không quá 20% mặt đá xếp và trường hợp cỏ thưa =>
sd
m
= 0,3.

sd
b
: chiều dài sườn dốc lưu vực, giả sử lưu vực có 2
mái dốc, ta có:

0,2
0,022( )
1,8(3 2)1,8( )
sd
km
F
l L
b = =
+
=

+
∑

sd
b
= 22m
Với
sd
I
= 0,3 = 30% => tra bảng trang 181/ TKĐ ô tô 3

0,4
18,6
13,3
( )
sd
f I
=
Suy ra:
0,4
0,4
13,3.22
11,75( )
(100.0,3)
c
t phuùt= =
+ Xác định cường độ mưa tính toán
P
a
:

.
P
c
P
H
t
a
ψ
=
Với:
P
H
- lượng mưa ngày lớn nhất có tần suất P%
(
P
H
= H
10%
= 126
mm
/
phút
)

ψ
- tọa độ đường cong mưa
Dựa vào:
11,75
c
Vuøng möa XV

t phuùt



=



=> tra phụ lục 12b/ TKĐ ô tô 3 =>
ψ
=0,249
Suy ra:
0,249.126
2,67
11,75
/
mm
phuùt
P
a = =
+ Xác định
α
:
Dựa vào:
10%
2
126
0,2
/
mm

phuùt
Ñaát caáp II
H
F km


=


=

2
SVTH: Nguyễn Danh Nghĩa Lớp CTGTCC – K46
BTL Thiết Kế Đường F2 GVHD: Trần Quang Vượng
 Tra bảng 9-7/ TKĐ ô tô 3 =>
α
= 0,87
Vậy, lưu lượng nước đổ về rãnh là:
3
10%
16,67.2,67.0,2.1.0,675.0,87 5,23( / )
m
s
Q = =
• Thiết kế rãnh thoát nước:
- Chọn mặt cắt rãnh là tiết diện hình thang.

h
r
h

0
1
:
m
1
1
:
m
2
b
0,25
- Chọn sơ bộ tiết diện rãnh:
+ Vì rãnh là hình thang => b = 0,4 m (chiều rộng lòng rãnh).
+ Chiều cao thực tế rãnh: Do đất cấu tạo lưu vực là CII, đất á cát
 h
r
≤ 0,8m
Mà: h
r
= h
0
+ 0,25m
Với h
0
là chiều sâu nước ngập trong rãnh
 h
0
≤ 0,8 – 0,25 = 0,55 m
 chọn h
0

= 0,5 m
Giả thiết ta luy rãnh nền đường đắp => ta luy rãnh = 1: (1,5 ÷ 3)
 chọn 1:3
 chọn m
1
= m
2
= 3
Diện tích ướt là:
0 0
( . ).b m h h
ω
= +
Với
1 2
3 3
3
2 2
m m
m
+
+
= = =
(hệ số mái dốc của bờ 1 và 2)

2
(0,4 3.0,5).0,5 0,95m
ω
= + =
Chu vi ướt là:

0
'.b m h
χ
= +
Với
2 2 2 2
1 2
' 1 1 1 3 1 3 6,32m m m= + + + = + + + =
3
SVTH: Nguyễn Danh Nghĩa Lớp CTGTCC – K46
BTL Thiết Kế Đường F2 GVHD: Trần Quang Vượng

0,5 3,560,4 6,32. m
χ
== +
Bán kính thủy lực:
0,95
0,27
3,56
R m
ω
χ
= = =
- Vận tốc nước chảy trong rãnh:

0,5
1
. .
y
r

v R i
n
+
=
Giả thiết gia cố đáy rãnh bằng bê tông mác thấp nên hệ số nhám lòng
rãnh n = 0,014 (tra bảng 13-3/ TKĐ ô tô 2).
Ta có:
0,27 (0,1 1)
0,014
R m m
n

= ∈ ÷

=

=> tra bảng 13-3/ TKĐ ô tô 2 => hệ số lùy thừa của công thức Sedi :
1
6
y =
r
i
: độ dốc dọc rãnh. Dốc dọc rãnh = dốc dọc của đường (theo kinh
nghiệm), giả sử dốc dọc của đường là 4% =>
r
i
= 4%
Suy ra:
1
0,5

6
5,97
1
.0,27 . 4%
0,014
( / )
m
s
v
+
==
- Khả năng thoát nước của rãnh:
3
( ). 5,97.0,95 5,67 /
m
s
Q v
ω
= = =
Ta có :
10% 10%
3
5%. 5,23 5%.5,23 5,49( )/
m
s
Q Q+ = + =
10% 10%
3
10%. 5,23 10%.5,23 5,75( )/
m

s
Q Q+ = + =

10% 10% 10% 10%
5%. 10%.QQ Q Q Q≤ ≤+ +
 ĐẠT
Vậy ta chọn kích thước rãnh:
b = 0,4m
h
r
= h
0
+ 0,25 = 0,5 +0,25 = 0,75m
m
1
= m
2
= m =3.
Với vận tốc nước trong rãnh v = 5,97
m
/
s
và chiều sâu nước chảy trong rãnh là
0,5m => tra bảng 13-5/ TKĐ ô tô 2 => ta chọn vật liệu gia cố là Bê tông xi
măng mác 140.
4
SVTH: Nguyễn Danh Nghĩa Lớp CTGTCC – K46