ĐỒ án THỦY CÔNG THIẾT kế CỐNG lộ THIÊN đề c96

Đồ Án Thủy Công

GV:Nguyễn Hoàng Long

ĐỒ ÁN THỦY CÔNG
THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN
ĐỀ C96
A- TÀI LIỆU
I. VỊ TRÍ NHIỆM, VỤ CÔNG TRÌNH
Công trình C được xây dựng ven sông Z. Cống xây dựng trên đường giao
thông có xe 8-10 tấn đi qua. Cống thực hiện nhiệm vụ nhiệm vụ:
- Dâng nước tưới cho 35.000 ha ruộng;
- Tiêu nước cho khu vực trên và ngăn lũ từ sông vào.
II. CÁC MỰC NƯỚC VÀ LƯU LƯỢNG TIÊU:
Q

max

tiêu

Zđồng

(m3/s)
106

min

TIÊU NƯỚC
ZTKđồng
Zđồngmax

(m)
5,2

(m)
5,0

Z

(m)
7,2

min
sông

NGĂN LŨ
Z đồngmin

max
sông

Z

(m)
3,15

(m)
6,15

(m)
2,5

III. TÀI LIỆU VỀ KÊNH TIÊU
Z đáy kênh

= + 1,00 ;

Độ dốc mái m = 1,5 ;

Độ dốc đáy i = 10 –4 ÷ 10 –5
Độ nhám

n = 0,025;

I.V. TÀI LIỆU VỀ GIÓ VÀ ĐỘ DÀI TRUYỀN SÓNG
Tần suất P%
V(m/s)

2
28,0

Trường hợp
D (m)

3
26,0
Zsông max
200

20
18,0

30
16,0

50
14,0

Zsông min
300

III. TÀI LIỆU ĐỊA CHẤT
- Đất thịt từ cao độ: +2.5 1,0;
- Đất cát pha từ

:+1,0  -15.0;

- Đất sét từ

:-15.0 -35.0.
BẢNG CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ

SV:Vũ Đình Tùng

Trang


Đồ Án Thủy Công

GV:Nguyễn Hoàng Long

Loại đất

Thịt

Cát pha

Sét

1,47
1,7
0,40
19 0
16 0
1,50
1,00
4.10-7
0,67
2,2
8

1,52
1,75
0,38
23 0
18 0
0,50
0,30
2.10-6
0,61
2,0

9

1,41
1,69
0,45
12 0
10 0
3,50
2,50
1.10-8
0,82
2,3
7

Chỉ tiêu
γk (T/m3)
γTN(T/m3)
Độ rỗng n
ϕtn (độ)
ϕbh (độ)
Ctn (T/m2)
Cbh (T/m2)
Kt (m/s)
Hệ số rỗng e
Hệ số nén a (m2/N)
Hệ số không đều η
VI. THỜI GIAN THI CÔNG
Thời gian thi công của công trình là 2 năm

SV:Vũ Đình Tùng

Trang


Đồ Án Thủy Công

GV:Nguyễn Hoàng Long

B- THUYẾT MINH
PHẦN I:GIỚI THIỆU CHUNG
I. VỊ TRÍ, NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH
Công trình C được xây dựng ven sông Z. Cống xây dựng trên đường giao
thông có xe 8-10 tấn đi qua. Cống thực hiện nhiệm vụ nhiệm vụ:
- Dâng nước tưới cho 35.000 ha ruộng;
- Tiêu nước cho khu vực trên và ngăn lũ từ sông vào;
II. CẤP CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ
2.1. Cấp công trình
Xác định theo QCVN 04-05-1012 ta dựa vào tiêu chí sau:
- Dựa vào nhiệm vụ công trình: Tra bảng 1- QCVN với hệ thống thuỷ nông
cấp nước và tiêu cho 35.000 ha ta có công trình cấp II.
- Theo chiều cao công trình và loại nền: Sơ bộ chọn chiều cao công trình là:
∇ = Zmaxsông(chống lũ) + d

với d = 2m;

= 6,15 +2 = 8,15 m tra bảng P 1-1 ta có công trình cấp III
Suy ra ta chọn cấp công trình là công trình cấp II.
2.2. Các chỉ tiêu thíêt kế :Dựa vào cấp công trình xác định được
- Tần suất lưu lượng và mực nước lớn nhất tính toán:
Tra bảng 4 QCVN 04-05-2012 ta được : P= 1,0%

- Tần suất mực nước lớn nhất ngoài sông khai thác P% = 10%
- Hệ số vượt tải :
Tra bảng B-2 QCVN 04-05-2012 ta được :
 Trọng lượng bản thân công trình :1,05;
 Áp lực thẳng đứng của trọng lượng đất :1,10;
 Áp lực nước tĩnh, áp lực thấm ngược, áp lực sóng: 1,00;
 Tải trọng gió: 1,3;
 Tải trọng của động đất: 1,10;
- Hệ số điều kiện làm việc
Tra bảng b-1 QCVN 04-05-2012 ta được :m=1.0
- Hệ số tin cậy:
Tra công trình cấp II ta được :Kn=1,15
SV:Vũ Đình Tùng

Trang


Đồ Án Thủy Công

GV:Nguyễn Hoàng Long

PHẦN II: TÍNH TOÁN THUỶ LỰC CỐNG:
Mục đích:
- Xác định khẩu diện mở cống;
- Tính toán tiêu năng.
I. TÍNH TOÁN KÊNH HẠ LƯU
• Số liệu về kênh hạ lưu:
- Độ dốc đáy :

i = 10 –4÷ 10 –5;

- Độ dốc mái:

m=1.5; 4m0=8.424

- Độ nhám :

n=0.025;

- Chiều cao kênh: Sơ bộ xác định theo khống chế cao trình đáy và mực nước
thiết kế :
- Lưu lượng tiêu :

h = 5-1=4 m.
Q = 106 (m3/s)

Ta tiến hành tính toán xác định bề rộng đáy kênh B
• Ta sử dụng phương pháp mặt cắt lợi nhất về mặt thuỷ lực để xác định:
- Tính

4.m o i
8,424 0.00005
Q
106
f(Rln) =
=
=0.000562 tra bảng (8-1) bảng tra

thuỷ lực ta có: Rln = 4,18(m);
h

4
- Tính R ln = 4,18 = 0,96 tra bảng (8-3) bảng tra thuỷ lực ta được :
b
R ln = 8,71

- Kết quả : b = Rln.8,71 = 4,18 . 8,71 =36,4
Vậy chọn b=36(m).
ω = (b +mh)h = (36 + 1,5.4). 4 = 168 (m2)
B = b + 2mh = 36 + 2.1,5.4 = 48 (m)
• Kiểm tra lại mặt cắt đã chọn với m=1.5; b=36m ; h=4m:
Q
106
Tính V= ω = 168 = 0,63 (m/s)

Q max
106
TínhQ = 1,2 = 1,2 = 88,33(m3/s)

SV:Vũ Đình Tùng

Trang


Đồ Án Thủy Công

GV:Nguyễn Hoàng Long

→ [Vkx] = k.Q0,1 = 0,53.88,330,1 = 0,83m3/s.
k = 0,53 hệ số phụ thuộc vào đất long kênh
Ta thấy 0,4 < V < 0,83 thoả mãn điều kiện thuỷ lực : không xói, không lắng.

II. TÍNH TOÁN KHẨU DIỆN CỐNG
2.1. Trường hợp tính toán
Chọn khi chênh lệch mực nước thượng hạ lưu nhỏ, cần tháo Qtk
2.2. Chọn loại đập và cao trình ngưỡng cống
- Chọn ngưỡng cống ngang với đáy kênh;
- Hình thức ngưỡng cống là đập tràn đỉnh rộng
2.3. Xác định bề rộng cống
Zhp

H=4,2
+1

h=4,0m

hh

- Xác định trạng thái chảy của cống
Ta có thể xác định dựa trên hai điều kiện:
hn
hn
H o > ( H o ) = 0,7 ÷ 0,8
pg
hn
hn
h k > ( h k ) = 1,2 ÷ 1, 4
pg

Hoặc

 Tính hn = hh - P1 = 4- 0 = 4,0

α.V 2
1.0,632
 Ho= H + 2g =4,0+ 2.9,81 =4,05 (m)



hn
hn
4, 0
= 0.95
H o = 4, 2
> ( H o )pg = 0,7 ÷ 0,8

→ Cống có thể chảy ngập.

SV:Vũ Đình Tùng

Trang


Đồ Án Thủy Công

GV:Nguyễn Hoàng Long

δn
 hk = hkn(1- 3 - 0,105.δn2)

Trong đó :
α.Q 2
gb2

3

 hkn =

3

=

1.106 2
9,81 .36 2 = 0,96 (m)

m.h kn 1,5.0,96
b = 36
 δn =

 hk = 0,96.(1hn
 hk =

0, 04

4,0
0,921

= 0,04

- 0,105.0,042) = 0,921(m)

hn
= 4,34 > ( h k )pg = 1,2 ÷ 1, 4

Kết luận: chế độ chảy của cống là chế độ chảy ngập
Vì chênh lệch mực nước thượng hạ lưu nhỏ ta coi gần đúng Z hp = 0
→ h = hn = 4,0 m
- Tính bề rộng cống ∑b
Từ công thức của đập tràn đỉnh rộng chảy ngạp co hẹp bên
Q=

ϕg ϕ n h

∑b

2g ( H 0 − h )

Trong đó:
 Q= 106(m3/s) ;
 g=9.81 (m 3/s);
 Ho = 4,05 (m) ;
 h = 4,0(m);
 m- Hệ số lưu lượng . m =0,34÷ 0,36. Sơ bộ chọn m = 0.35 ( cửa
vào tương đối thuận)
 φn - Hệ số chảy ngập. Từ m=0.35 tra bảng 14-4 bảng tra thuỷ
lực Ta được φn =0,9
 φg - Hệ số co hẹp bên, ϕg = 0,5 ε0 +0,5
Sơ bộ chọn ε0 = 0.95
→ ϕg = 0,5 .0,95 +0,5 = 0,975
SV:Vũ Đình Tùng

Trang

Đồ Án Thủy Công

GV:Nguyễn Hoàng Long

Thay các giá trị vao công thức trên ta có:
Q

∑b =
=

ϕ g ϕ n h 2g ( H 0 − h )

106
0,975.0,9.4, 0 2.9,81.(4, 2 − 4, 0)

=15.2 m

Ta chia cống thành 3 khoang, một mố trụ dày 2m và 2 mố bên mỗi mố 0,5m
mố lượn tròn.

Suy ra ε0 =

∑b
∑b + ∑ d

=

15.2
15.2 + 2

= 0,88

→ ϕg = 0,5 .0,88+0,5 = 0,94
Với ∑b =

106
0,94.0,9.4, 0 2.9,81.(4, 2 − 4, 0)

=15.3(m) Chọn ∑b=15(m)

hn
hn
- Kiểm tra lại trạng thái chảy :Dựa vào điều kiện : h k >( h k )pg
Q

Ta có q =

∑b

=

106
15

= 7,07 (m2/s)

 q=7,07(m2/s) Tra bảng (9-1) bảng tra thuỷ lực ta được hk = 1,72m
 Thay vào điều kiện trên ta thấy :
hn

hk =

4, 0
1, 72

=2,32

>

hn
( h k )pg =1,2 ÷ 1, 4

Vậy chế độ chảy của cống là chảy ngập

SV:Vũ Đình Tùng

Trang


Đồ Án Thủy Công

GV:Nguyễn Hoàng Long

Chọn Σb = 15 m , cống có 3 khoang, mỗi khoang rộng 5 m cách nhau bằng
mố trụ dày 1,0 m; mố bên dày 0,5 m

5

B

5

5

III. TÍNH TIÊU NĂNG PHÒNG XÓI
3.1. Trường hợp tính toán
Với cống tiêu kết hợp với dâng nước tưới tính toán với mực nước sông nhỏ
nhất và mực nước đồng lớn nhất.Trong trường hợp này do yêu cầu dâng nước
mà không mở hết van, chỉ mở để tháo đủ lưu lượng tiêu thiết kế. Ở đây yêu cầu
tính với chế độ mở đều các cửa.
max
Z dong

Z smin
ông

SV:Vũ Đình Tùng

= 7,2(m)
= 3,15(m)

Trang


Đồ Án Thủy Công

GV:Nguyễn Hoàng Long

Vì cống làm việc hai chiều nên ta tính toán tiêu năng cho cả hai chiều sử
dụng số liệu ở trên để tính

3.2. Lưu lượng tính toán tiêu năng
Cống lấy nước: Mực nước hạ lưu phụ thuộc lưu lượng lấy (khi Zsông đã có).
Để xác định lưu lượng tính toán tiêu năng, cần tính toán với các cấp lưu lượng
từ Qmin đến Qmax, với mỗi cấp lưu lượng, cần xác định độ mở cửa cống a, độ sâu liên
''
''
hiệp h c và độ sâu hạ lưu hh : Qtt là trị số ứng với ( h c – hh)max.

Cách xác định : Tính theo phương pháp đối chiếu mặt cắt lợi nhất về thuỷ
lực :

SV:Vũ Đình Tùng

Trang


Đồ Án Thủy Công

GV:Nguyễn Hoàng Long

* Tính độ sâu hạ lưu hh :
Tính :

f ( Rln ) =

4 mo i
Q , với i = 10

−4

tra bảng 8-1 (bảng tra thuỷ lực) được Rln.

b
h
Lập tỉ số R ln , với b = bk=48 m tra bảng với m = 1,5 ta được R ln → hh = h =
(

h
)R ln
R ln
''
* Tính độ sâu liên hiệp h c :

Giải theo bài toán phẳng : Eo = P + Ho

(Cống không có ngưỡng : P = 0)

αV02
Ho = H = 7,2 m (bỏ qua lưu tốc tới gần 2g )

→ E0 = 7,2 m

q
3
2
0

Từ F( τ c )= ϕE , với q =

Q

∑ bc

''
''
ta có τ c và tính ra h c

''
= τ c E0

Trong đó : ϕ là hệ số lưu tốc , đánh giá sự tổn thất năng lượng của dòng chảy,
theo Pavơlôpski , với đập tràn đỉnh rộng có : ϕ = 0,85

÷ 0,95 .

Ta chọn ϕ = 0,95
BẢNG TÍNH CHỌN QTN
Q(m3/s
)
106
96
86
76
66
56
46
36
26

f(Rln)
0.000795

0.000878
0.000980
0.001108
0.001276
0.001504
0.001831
0.002340
0.003240

Rln
3.636
3.500
3.456
3.200
3.045
2.850
2.650
2.423
2.150

SV:Vũ Đình Tùng

b/Rln
13.201
13.714
13.889
15.000
15.764
16.842
18.113

19.810
22.326

h/Rln
0.758
0.746
0.741
0.713
0.692
0.669
0.635
0.617
0.558

hh
2.756
2.611
2.561
2.282
2.107
1.907
1.683
1.495
1.200

q
3.53
3.20
2.87
2.53

2.20
1.87
1.53
1.20
0.87

F(t)
0.19251
0.17435
0.15619
0.13803
0.11987
0.10171
0.08354
0.06538
0.04722

tc''
0.372
0.353
0.332
0.309
0.298
0.297
0.256
0.223
0.184

hc''
2.678

2.542
2.390
2.225
2.146
2.138
1.843
1.606
1.325

hc''-hh
-0.078
-0.069
-0.170
-0.057
0.038
0.232
0.160
0.111
0.125

Trang


Đồ Án Thủy Công

GV:Nguyễn Hoàng Long

Dựa vào các bảng tính trên ta có : Lưu lượng tính toán tiêu năng Q tn = 56 m3/s,
''

tương ứng với q = 1,87 (m3/s.m) và với ( h c – hh)max = 0,232 m
+ Eo

= 7,2 m

''
+ h c = 2,138 m

+ hh

= 1,907 m

* Xác định độ mở cống :
Công thức chảy dưới cửa cống :

Q=

εϕh c Σb 2g(H 0 − h c )

Trong đó:
+ε

: hệ số co hẹp bên

+ϕ

: hệ số lưu tốc

Với cống có đáy ở ngang đáy kênh có thể lấy ϕ = (0,95 ÷ 1), chọn ϕ = 0,95
+ hc = α a _ độ sâu dòng chảy tại mặt cắt co hẹp

+a
+α

: độ mở cống.
: hệ số co hẹp đứng.

Độ mở cống được xác định:
Từ F( τ c ) = 0,1017 →tra bảng tra thuỷ lực ta có τ c = 0,025,
Do α =0,611 0.615, nên ta chọn α = 0.615
Mà : τ c =
⇒ a

α

a
H 0 = 0,025

τcH0
= α

0,025.7,2
= 0,615

= 0,292(m)

3.3. Tính toán chọn thiết bị tiêu năng;
3.3.1. Tính toán thiết bị tiêu năng :
a)

Chọn biện pháp tiêu năng :

Trường hợp này kênh làm trên nền đất nên ta chọn hình thức làm bể tiêu năng.

b)

Tính toán kích thước bể :
* Chiều sâu bể :
Sơ bộ chọn chiều sâu bể là : do =
Lúc đó cột nước toàn phần sẽ là:

SV:Vũ Đình Tùng

h − hh
''
c

=0,232m

Eo' = Eo + d o

=7,2+0,232=7,432(m)

Trang


Đồ Án Thủy Công

GV:Nguyễn Hoàng Long

q
Tính lại hc’’: ta có F( τ c )= ϕ n E

Tra bảng ta được
σ

τ c''

1,87
3/ 2
= 0,95.7,2 =0,1

3
2
0

'

''
=0,284 → h c = 0,284.7,2 = 2,04 m

: hệ số chảy ngập (1,05 – 1,10) , ta chọn σ = 1,05 ta có

''

σ hc

=1,05.2,04=2,14m
q2
q2
1,87 2
1,87 2
−

−
2 2
'' 2
2
2
2
⇒ ∆Z = 2gϕ n h h 2g(σh c ) = 2.9,81 .0,95 .1,907 2.9,81 .2,14 =0,015m

Tính lại chiều sâu bể theo công thức:
''

= σ h c - (hh + ∆Z)=2,14 -(1,907 + 0,015) = 0,218m = do,

d

Vậy chọn theo kích thước bể cấu tạo: d

H

= 0,3 m

E0 =H0

E0
d0=0

hh

Vì khi tính toán ta tính cho trường hợp nước nhảy tại chỗ
* Chiều dài bể tiêu năng :

Lb = L1 + βLn
Trong đó:
L1

: chiều dài nước rơi từ ngưỡng xuống sân tiêu năng, tính theo

Trectôuxốp
L1 =

2
2
≈ 3 H0 = 3 .4,05

hk
P

= 2,7 (m)

: Chiều cao ngưỡng cống so với bể, P = d = 0,3 m

⇒ L1=
Ln

2 h k ( P + 0,35 h k )

2 h k ( P + 0,35 h k ) 2. 2,7.( 0,3 + 0,35.2,7)
=
= 3,67 (m)

: Chiều dài nước nhảy, ta tính theo công thức kinh nghiệm:

SV:Vũ Đình Tùng

Trang


Đồ Án Thủy Công

GV:Nguyễn Hoàng Long

=4,5. h c = 4,5.2,138 = 9,62 (m)
''

Ln

Chọn hệ số β= 0,7 ÷ 0,8.
→

Chiều dài bể tiêu năng:
Lb

= L1 + βLn

=3,67 + 0,8.9,62= 11,34(m)

→ Chọn Lb= 12 m

PHẦN III: BỐ TRÍ CÁC BỘ PHẬN THÂN CỐNG
I. THÂN CỐNG:
1.1.

Cửa van
Vì kích thước của khoang cống b=7,5 (m),do đó ta chọn cửa van phẳng .

Tường ngực
Tường ngực được bố trí để giảm chiều cao cửa van và lực đóng mở. Nó còn
có tác dụng ổn định kết cấu.
1.1.1. Các giới hạn tường ngực:
• Cao trình đáy tường ngực:
Zdt = Ztt + δ
Trong đó:
Z tt - mực nước tính toán khẩu diện cống, tức cần đảm bảo ứng
với trường hợp này khi mở hết cửa van chế độ chảy trong
cống là chảy không áp.
Ztt = Z đc + h = 1,0 + 4,0 = 5,0(m)
δ- Đô cao an toàn . Chọn δ=0.6m
→ Z đt = 5,2+ 0,6 = 5,8(m) ~6 (m)
• Cao trình tường ngực: Lấy bằng cao trình đỉnh cống xác định bằng trị
số lớn nhất theo hai điều kiện sau:
Z1 =
Z2 =

min
Z đg

tk
Z Sông

+ ∆h + ηs + a (1)

+∆h’+ ηs’ + a’(2)

min
Z đg

Trong đó:
Δh và Δh’- độ dềnh mặt nước do gió ứng với gió tính toán lớn nhất và
gió bình quân lớn nhất;

SV:Vũ Đình Tùng

Trang


Đồ Án Thủy Công

GV:Nguyễn Hoàng Long

η s và η ’s - độ dềnh cao nhất (có mức bảo đảm 5%) ứng với gió tính
toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất; a và a’- độ vượt
cao an toàn.
a,a’:

Độ vượt cao an toàn

1.2.1.1. Xác định Δh và hsl ứng với gió lớn nhất V:
-Xác định Δh theo công thức
V 2D
cos α s
Δh = 2.10-6 gH

Trong đó:
 V

: vận tốc tính toán lớn nhất ứng với P = 2% → V = 28 m/s

 D

: đà sóng ứng với MNDBT (m) → D = 200m

 g

: gia tốc trọng trường (m/s2)

 H

: chiều sâu trước cống H=4,0

 αs

: góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió lấy hướng bất lợi

nhất là αs = 0 0
 Δh = 2.10-6

2

= 0.0076 m

28 .200

.1
9,81.4, 2

•

Xác định η s :
Tính η s :
ηs = kηs . h
Trong đó:
kηs : tra đồ thị P 2-4, kηs phụ thuộc vào λ/H và h1%/λ
h : chiều cao truyền sóng.
H : chiều sâu nước song
λ : chiều dài sóng.
Xác định hs1% như sau:

SV:Vũ Đình Tùng

Trang


Đồ Án Thủy Công

GV:Nguyễn Hoàng Long

 Giả thiết là sóng nước sâu ( H > 0,5 λ )
 Tính các đại lượng không thứ nguyên:
 gt 9,81.6.3600
= 7567,7
 V =
28

 gD 9,81.200

=
= 2,5
 V 2
28 2

 gt
 V = 7567,7
 gD

= 2,5
⇒  V 2

 Theo đường cong bao phía trên ở đồ thị hình P2-1:
 gτ
= 3.8

V

gt
 g h = 0.075
 2
 Với V = 7567,7 ta tra được:  V
 gτ
= 0,53

V

 g h = 0.0033

 V 2

gD
2
 Với V =2,5 ta tra được:

→ Chọn giá trị nhỏ hơn ta được:
 gτ
= 0.53

V

 g h = 0.0033
 V 2

 τ = 1,513m

→ h = 0,264m

Vậy chu kỳ sóng trung bình là τ
Chiều cao sóng trung bình là

h

= 1,513 m
= 0,264 m

Bước sóng trung bình xác định theo công thức:
2

gτ
9,81.1,513 2
λ=
2π =
2.π
= 3,576m

 Kiểm tra lại điều kiện sóng sâu:
H = 4,0m > 0,5 λ = 1,788m
Vậy giả thiết sóng nước sâu là đúng.
- Tính hs1% = K1% h

SV:Vũ Đình Tùng

Trang


Đồ Án Thủy Công

GV:Nguyễn Hoàng Long

gD
2
Trong đó K 1% tra đồ thị hình P2-2 ứng với đại lượng V = 2,5 ta tra được

K1% = 2
-

Hệ số

k ηs

→ hs1% = 2. 0,26 = 0,52 m

h 1%
0,52
=
= 0,14 5
k
: λ 3,576
tra đồ thị (P2-4) được ηs =1.25

Thay tất cả vào công thức (1) ta được :
ηs = 1,25.0,264 = 0,33 m

1.2.1.2. Xác định Δh và hsl ứng với gió bình quân lớn nhất:
-Xác định Δh theo công thức
Δh = 2.10-6

V 2D
cos α s
gH

Trong đó:
 V

: vận tốc bình quân lớn nhất ứng với P = 25% → V = 17 m/s

 D

: đà sóng ứng với MNDBT (m) → D = 300m

 g

: gia tốc trọng trường (m/s2)

 H

: chiều sâu trước cống H=MNLTK-

 αs

∇ day

=6,2

: góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió lấy hướng bất lợi

nhất là αs = 0 0
 Δh = 2.10-6

-

17 2.300
.1
9,81.6, 2

= 0.0028 m

Xác định η s :

Theo QPTL C1-78, chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 50% (bảng P21) xác định như sau:
ηs =

k ηs

.hs1%

(1)

Trong đó:
hs1%
k ηs

SV:Vũ Đình Tùng

- chiều cao sóng ứng với mức bảo đảm 50%;
– các hệ số phụ thuộc λ/h và h/λ..

Trang


Đồ Án Thủy Công

GV:Nguyễn Hoàng Long

Xác định hs1% như sau:
 Giả thiết là sóng nước sâu ( H > 0,5 λ )
 Tính các đại lượng không thứ nguyên:
 gt 9,81 .6.3600
= 12464,5

V =
17
 gD 9,81 .300

=
= 10,2
17 2
 V2

 Theo đường cong bao phía trên ở đồ thị hình P2-1:
 gτ
= 4,6

V

gt
 g h = 0.1
 2
o Với V = 12464,5 ta tra được: V
 gτ
= 0,8

V

 g h = 0.006
V 2

gD
2
o Với V =10,2 ta tra được:

→ Chọn giá trị nhỏ hơn ta được:
 gτ
= 0.8

V

 g h = 0.006
V 2

 g.h '  V '2
18 2
h ' =  '2 .
= 0,006.
= 0,198(m)
V  g
9
.
81


→
 g.τ '  V '
18
τ ' =  ' . = 0,8.
= 1,47( m)
 V  g
9
.
81




λ' =

g .τ '2 9,81 .1,472
=
= 3,38(m)
2Π
2.3,14

Vậy chu kỳ sóng trung bình là τ

= 1,47 m

h

= 0,198m

Chiều cao sóng trung bình là

Bước sóng trung bình xác định theo công thức:
 Kiểm tra lại điều kiện sóng sâu:
H = 6,2m > 0,5 λ =1,69m
Vậy giả thiết sóng nước sâu là đúng.
SV:Vũ Đình Tùng

Trang

n Thy Cụng

GV:Nguyn Hong Long

- Tớnh hs1% = K1% h
gD
2
Trong ú K 1% tra th hỡnh P2-2 ng vi i lng V = 9,08 ta tra

c K1% = 2,08


hs1% = h'1% = k'1% . h' = 2,08. 0,198 = 0,41 m

Tớnh dnh cao ca súng: 's = k's . h'1%
3,38
= 0,83
=
H 4,05

h1% = 0,41 = 0,12

3,38

T ú tra c trờn th P2-4 c ks = 1,24
's = 1,24 . 0,41= 0,508 ( m).
Vy
Z 1 = 5,2 + 0,0076+0, 33 + 0,5= 6,037(m).
Z 2 = 7,2 + 0.0028+ 0,508+ 0,4 = 8,136(m).
T cỏc kt qu ta chn cao trỡnh nh tng l : max(Z

1 ;

Z

2

)Z =

8,136m
Vậy, chọn cao trình đỉnh tờng là

DC = 8, 2 ( m )

Kt cu ca tng ngc
Gm bn mt v cỏc tng

- B trớ hai dm : Ti nh tng v ỏy tng.
- Bn mt lin khi vi dm, chn chiu dy bn mt = 0,2m
Chiều cao tờng ngực: Chiều cao tờng ngực:
Ht = đỉnh tờng - đáy tờng = 8,2 -3,2 = 5(m)

1.2. Cu cụng tỏc
L ni t thit b úng m v thao tỏc van. Kt cu cu bao gm bn mt,
dm v cỏc ct chng. Chiu cao cu cụng tỏc m bo khi kộo ht ca van lờn
vn cũn khong khụng cn thit a van ra khi v trớ cng khi cn.Ta chn kớch
thc cỏc b phn:
- Chiều cao cầu: 5 m.
- Bề rộng: 3m.
SV:V ỡnh Tựng

Trang


Đồ Án Thủy Công

GV:Nguyễn Hoàng Long

- KÝch thíc cét chèng: 30x30 cm.
- ChiÒu cao lan can: 0,9 m.

1.3. Khe phai và cầu thả phai
Thường bố trí phía đầu và cuối cống để ngăn nước giữ cho khoang cống khô
ráo khi cần sửa chữa.

1.4. Cầu giao thông
Theo yêu cầu giao thông ta bố trí cầu bắc qua cống với loại xe 8÷10 tấn lưu
thông. Cao trình mặt cầu chọn ngang bằng đỉnh cống. Bề rộng và kết cấu cầu chọn
theo yêu cầu giao thông. Chọn kích thước cầu :
• Đặt dầm cầu lên cao trình bằng cao trình đỉnh tường ngực, dầm cao
1200cm, mặt cầu dày 30cm
• Cao trình mặt cầu: Zmặt cầu = 8,2(m)
• Bề rộng cầu, theo yêu cầu của giao thông chọn b = 5m
90

Lan can s?t

120

30

50

BTCT M200

130

50

200

50

130

Hình 5: Sơ đồ tính toán cầu giao thông

1.5. Mố cống
Bao gồm hai mố giữa và hai mố bên. Trên mố bố trí khe phai và khe van, hình
dạng đầu mố dạng nửa tròn có bán kính r = 0,5 m để đảm bảo điều kiện thuận
dòng. Chiều dày mố bên cần đủ lớn để đảm bảo chịu áp lực đất nằm ngang.
Chọn mố giữa d = 1m, mố bên d’ = 0,5m

1.6. Khe lún
Vì cống có bề rộng lớn ∑b=12 (m) chia làm 3 khoang do dó cần dùng khe lún
thành từng mảng độc lập .
Chọn khe lún nằm mố giữa .
SV:Vũ Đình Tùng

Trang

n Thy Cụng

GV:Nguyn Hong Long

M cha khe lỳn l m kộp .
Trờn lờn khe lỳn ta b trớ thit b chhng rũ nc l.

1.7. Bn ỏy
Chiều dày bản đáy cần thoả mãn điều kiện thuỷ lực ổn định của cống và yêu cầu bố
trí kết cấu bên trên. Chiều dày bản đáy cống chọn theo điều kiện thuỷ lực.Vì trong
đồ án này không yêu cầu phần bản đáy lên sơ bộ bớc đầu
ta chọn L=15(m)
t=1(m)
II. NG VIN THM
Bao gm bn ỏy cng, sõn trc cỏc bn c, chõn khay, kớch thc bn ỏy
cng nh ó chn trờn. Kớch thc cỏc b phn khỏc chn nh sau
2.1. Sõn trc

- c bo v cng bng bờ tụng ct thộp
- Chiu di sõn: : Ls < (3ữ4) H. Chn Ls = 3,5H
Trong ú:
Trong ú: H l ct nc tỏc dng lờn cng:H=4,2
Suy ra Ls= 3,5.4,2=14,7 m chn 15 m

-

Chiu dy sõn c s b t = 0.8 m.
-Chiu dy cui sõn :xỏc nh theo yờu cu chng thm

t2
Trong ú:



H

H
[J]

chờnh lch ct nc 2 mt sõn (trờn v di)

[ J ] :Gradien thm ph thuc vo vt liu lm sõn thng ly . [ J ] = 4 ữ 6
t2

4, 2 4, 0

4, 0

=0,05

Vy chn =0,8(m)
t1

t1

=1(m)

2.2. Bn c
2.2.1. V trớ t :

SV:V ỡnh Tựng

Trang


Đồ Án Thủy Công

GV:Nguyễn Hoàng Long

Cống chịu tác dụng của đầu nước hai chiều ta đóng cừ ở vị trí nước cao hơn
2.2.2. Chiều sâu đóng cừ:
Chiều sâu đóng cừ phụ thuộc vào chiều dày tầng thấm, vật liệu làm cừ và điều
kiện thi công
-Chiều dày tầng thấm dày :T=16(m) nên sử dụng cừ treo .
-Chiều sâu đóng cừ S1 = (0,6÷ 1,0)H.
Trong đó: H là cột nước tác dụng lên cống:H= 4,2(m)
→chọn S1=0,8.4,2=3,36(m) chọn 3,5(m)
Ngoài ra ta còn bố trí cừ phụ phía đồng. Chiều dài cừ phụ .
1
1
−
S2 = ( 15 10 )T=1,6(m) →chọn 2(m)

2.2.3. Chân khay
Ở hai đầu bản đáy cần làm chân khay để cắm sâu vào nền để tăng ổn định và kéo

0 ,5

dài đường viền thấm.

0,5

0,5

2.2.4. Thoát nước thấm
Các lỗ thoát nước thấm thường bố trí ở sân tiêu năng; dưới sân, khi đó phải bố
trí tầng lọc ngược. Đường viền thấm được tính đến vị trí bắt đầu có tầng lọc ngược
Trong trường hợp này vì cống làm việc với cột nước hai chiều, nên ta sử dụng
một đoạn sân tiêu năng không đục lỗ(đoạn giáp với bản đáy). Đoạn này đóng vai trò
như một sân trước ngắn khi cột nước đổi chiều. Sơ bộ chọn chiều dài là 5m
2.2.5. Sơ bộ kiểm tra chiều dài đường viền thấm
Theo công thức :

Ltt ≥ C.H

Trong đó:
-Ltt - Chiều dài tính toán đường viền thấm theo phương pháp của Len.

SV:Vũ Đình Tùng

Trang


n Thy Cụng

GV:Nguyn Hong Long

H
15

15

5

0.6
s=2
3.5

H Ct nc ln nht ca cng.
H = 4,2(m)
C - H s ph thuc vo t nn. Tra bng (P3-1) ta cú C =5.
Suy ra:

Ltt = 5.4,2 = 21(m)

Mt khỏc:

Ln
Ltt = L + m (cú hai hng c chn m=2.5)

L = 0,6+1+2.5 +2.5+ 1+ 1 +3,5+3,5 +1 = 16,8(m).
Ln = 15+15=30(m).
Thay cỏc giỏ tr vo ta cú: Ltt = 16,8 +

30
2

= 31,8(m).

Kt lun : Ltt =31,8(m)> C.H=21(m). thừa món.
III. NI TIP CNG VI THNG, H LU
3.1. Ni tip thng lu:
Bộ phận nối tiếp thợng lu phải đảm bảo nớc chảy vào cống ổn định ,xuôi thuận
,tổn thất cột nớc ít.Bộ phận này có tờng cánh thợng lu để hớng dòng chảy vào cửa
cống xuôi thuận ,tác dụng chống xói chống thấm 2 bên bờ.Góc mở của tờng phía tr1 1
ữ
ớc ,chọn với tg = 3 4 ;hình thức tờng cánh phụ thuộc vào quy mô cống ,chọn

hình thức tờng thẳng nối tiếp với kênh thợng lu.
Chiều dài tờng cánh theo hớng nớc chảy bằng (3 ữ 6)H với H là chiều sâu nớc qua
cống ,chiều dài tờng cánh lấy bằng chiều dài sân phủ thợng lu bằng 14 m.
3.2. Ni tip h lu
- Tng cỏnh:
Gúc m chn tg = 1/5.
Hỡnh thc ging tng cỏnh thng lu
SV:V ỡnh Tựng

Trang


Đồ Án Thủy Công

GV:Nguyễn Hoàng Long

- Sân tiêu năng:
 Vật liệu : bê tông đổ tại chỗ có bố trí lỗ thoát nước
 Chiều dày sân được xác định theo công thức Đônbrốp
t = 0,15V1

h1

Trong đó :
h1- Chiều sâu đầu đoạn nước nhảy h1 = hc = 0,75m
V1- Vận tốc đầu đoạn nước nhảy
105
= 9,3( m / s)
V1 = 13,2.0,75

Thay các giá trị vào công thức trên ta có:
t = 0,15.9,3. 0,75 =1,2 m.

SV:Vũ Đình Tùng

Trang


Đồ Án Thủy Công

GV:Nguyễn Hoàng Long

- Sân sau :

 Vật liệu : đoạn đầu được bảo vệ cứng bằng bê tông cốt thép. Đoạn
giữa được bảo vệ nửa cứng bằng rọ sắt bọc PVC bỏ đá đặt trê lớp
đá khan. Đoạn cuối được bảo vệ mềm bằng đá xếp.
 Cấu tạo: Chiều dài sân sau xác định theo công thức kinh nghiệm:
Lss = k.

q. ∆H

Trong đó: ∆Η - Chênh lệch mực nước thượng hạ lưu
∆H = 7,2-5,0=2,2 (m)
K - Hệ số phụ thuộc tính chất lòng kênh, k = 15.
q- Hệ số lưu lượng cuối sân tiêu năng,
q=

Q 106
=
= 2,2(m 3 / s.m)
bk
48

Thay các giá trị vào công thức trên ta được:
Lss = 15

m

2, 2. 2, 2 = 27,1
Chọn

Lss = 27 m

IV. TÍNH TOÁN THẤM DƯỚI ĐÁY CỐNG
4.1. Những vấn đề chung:
4.1.1. Mục đích
- Xác định lưu lượng thấm q
- Lực thấm đẩy ngược đáy cống Wt
- Građien thấm j
4.1.2. Trường hợp tính toán

Yêu cầu tính toán cho trường hợp chênh lệch mực nước thượng hạ lưu cao
nhất
∆H = Zđồng max – Zsông min = 6,2-2,15=4,05( m)

SV:Vũ Đình Tùng

Trang


n Thy Cụng

GV:Nguyn Hong Long

4.1.3. Phng phỏp
1- Vẽ lới thấm:
- Đờng dòng đầu tiên trùng với bản đáy cống và đi qua các biên của cừ nh hình vẽ.
- Đờng dòng cuối cùng là biên lớp đất sét.
- Đờng thế đầu tiên trùng với biên của tầng lọc ngợc dới đáy bể hạ lu.
- Đờng thế cuối cùng là mặt đất nằm ngang.
Theo hình vẽ ta có:
ta v li thm bng tay ta v vi cỏc mt li l cỏc hỡnh thang vuụng theo
quy tc v li
n = 13 di th
m = 5 ng dũng

1.00

Ct nc tn tht thm mi di H =

4, 05

13

= 0,31(m) .

Cột nớc thấm tại điểm x cách đờng thế cuối cùng i dải:
H
hx = i.h = i. n

Điểm A: hA = 8,5.h = 8,5.0,31 = 2,635(m).
Điểm B: hB = 1,5.h =1,5.0,31 = 0,465( m).
Biu ỏp lc thm tỏc dng lờn ỏy cng.

SV:V ỡnh Tựng

Trang