Đồ án thiết kế cống lộ thiên
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (466.35 KB, 21 trang )
2
28
Đồ án thiết kế cống lộ thiên
5- Chiều dài truyền s<
7
GVHD: Phạm Thu Hương
6- Tài liệu địa chất:
ĐỔ ÁN MÔN HỌC'£-'sông
THUỶ
maxCÔNG
7
- Đất thịt từTHIẾT
cao độ +1,00
đến
-1,00.
KẾ C ỔNG LỘ THIÊ]\
^sông bình thường
Đề sô 45
- Đất cát pha từ -1,00 đến -20,00.
200
300
Đấtcơ
sét
-20,00
đếncống
-40,00. Sét
Cát
pha
Chỉ- tiêu
lýtừcủa
đất nền
Loại đấtThịt
1,47
1,52
1,41
I- Tài liệu:
1,70
1,75cống B xây dựng ven
1,69
1- Nhiệm vụ:
sông Y (vùng chịu ánh hưởng thưỷ triều)
để tiêu nước, ngăn triều và giữ ngọt. Diện tích tiêu: 30.000 ha.
0,40
0,38
0,45
Cống xây dựng trên tuyến đường giao thông có loại xe 8 - 10 tấn đi qua.
19°
23°
12°
2- Các lưu lượng và mực nước thiết kế:
16°
18°
10°
a- Tiêu nước:
0,50
1,50
—
1,00
4.10-7
0,67
N)
đều T|
Qticumax 57 m /s.
0,30
^đổng khống chế 3,7 m.
2.10-6
■ ZsôngTK = 3,54 m.
—
0,61
“ ^sôngmin
0?05 m.
3,50
2,50
1.108
0,82
2,20
2,00
2,30
8,00
h- Nẹăn triều:
9,00
7,00
^sôngmax 6,15 m.
^đổngmin 0,07 m.
3- Tài liệu về kênh tiêu:
^đáy kcnh ■ 1 ưi.
- Độ dốc mái: m = 1,5.
- Độ nhám: n = 0,025.
- Độ đốc đáy: i = 10'4.
Nguyễn Phụ Luân
1
Ló’p 42C1
GVHD: Phạm Thu Hương
Đồ án thiết kế cống lộ thiên
THIẺT KÊ CONG LO THIÊN
A- GIỚI THIỆU CHUNG:
I- Vị trí, nhiệm vụ công trình:
1- Vị trí: ven sông Y.
2- Nhiệm vụ:
- Tiêu nước cho diện tích 30.000 ha.
- Ngăn triều và giữ ngọt.
II- Cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế:
1- Cấp công trình:
+ d - zđáylcênh = 6,15 + 0,7 - (-1) = 7,85 m
Trong đó: d là độ vượt cao an toàn, lấy d = 0,7 m.
Tra bảng Pl-1 (Phụ lục 1 - Đồ án môn học Thuỷ công) tương ứng với công
trình dập bê tông trên nền đất ta có cấp công trình là cấp IV.
h- Theo nhiệm vụ công trình: tra báng P2-2 (Phụ lục 1 - Đồ án môn học Thuỷ
công) với diện tích tiêu là 30.000 ha ta có cấp công trình là cấp III.
Vậy ta chọn cấp công trình là cấp III.
2- Các chỉ tiêu thiết kế:
7- Thời
gian
thi công:
năm.lớn nhất để tính ổn định, kết cấu: p = 1 %.
- Tần
suất lưu
lượng,
mực 2nước
- Tần suất mực nước lớn nhất ngoài sông khai thác: p = 10%.
- Các hệ số vượt tải n tra Bảng Pl-4:
II- Yêu cầu của đồ án:
1 -+Xác
địnhlượng
cấp công
trìnhcông
và các
chỉ 1,05.
tiêu thiết kế.
Trọng
bản thân
trình:
2- Tính toán thuỷ lực xác định chiều rộng cống và giải quyết tiêu năng.
3- Chọn cấu tạo các bộ phận cống.
+ Áp lực thẳng đứng của trọng lượng đất: 1,20.
4- Tính toán thấm và ổn định cống.
5- Chuyên đề: tính toán bản đáy cống theo phương pháp dầm trên nền đàn hồi.
+ Áp lực bên của đất: 1,20.
6- Bản vẽ: 1-2 bản vẽ khổ Al, thể hiện được cắt dọc, mặt bằng, chính diện
+ Áp lực nước tĩnh, áp lực thấm ngược, áp lực sóng: 1,00.
thượng lưu, chính diện hạ lưu, mặt cắt ngang cống và các cấu tạo chi tiết.
+ Tải trọng do gió: 1,30.
B- TÍNH TOÁN THUỶ Lực CỐNG:
Nguyễn Phụ Luân
2
3
Ló’p 42C1
GVHD: Phạm Thu Hương
Đồ án thiết kế cống lộ thiên
Mục đích: xác định khẩu diện cống và tính toán tiêu năng.
I- Tính toán kênh hạ lưu: theo phương pháp đối chiều với mặt cắt có lợi nhất
về thuỷ lực.
1- Các tài liệu về kênh tiêu:
^đáy kcnh “CO ơl.
- Độ dốc mái: m = 1,5.
- Độ nhám: n = 0,025.
- Độ đốc đáy: i = 10 4.
- Lưu lượng tính toán: Q = Qtiêumax = 57 m3/s.
2- Tính bề rộng kênh:
* Độ sâu mực nước trong kênh:
■ Zđáy kênh = 3,54 - (-1) = 4,54 m
H=
* Chiều rộng đáy kênh:
Ta có: f(R| ) =
= 8.424.,/ãõõõĩ = 4g
Q
57
Tra bảng phụ lục 8-1 (bảng tra thuỷ lực) với n = 0,025 ta có: R|n=2,875 m.
,
H 4,54
Lập tỷ sô 2— = - _ = 1,58.
2,875
Tra bảng 8-3 (bảng tra thuỷ lực) với m = 1,5 ta có:
— = 3,0425 -> B = 8,747 m
*,n
Vậy nếu ta chọn bề rộng kênh B = 10 m.
Thì sẽ thoả mãn ĐK 2 < — <5
H
Vậy chon B = 10 in
II- Tính khẩu diện cống:
1- Trường hợp tính toán: chọn khi chênh lệch mực nước thượng hạ lưu nhỏ,
cần tháo Q thiết kế.
3- Xác định bề rộng cống:
Nguyễn Phụ Luân
4
Ló’p 42C1
GVHD: Phạm Thu Hương
Đồ án thiết kế cống lộ thiên
a- Xác định trạng thái chảy:
Hh
^
777777777 7777777777777
:^^^^^^^^^777777^777777777^
Hình 1: Sơ đồ tính khẩu diện cống khi ngưỡng đỉnh rộng
-
H0 = H +
(ỵ \>~
2-g
_
_
= (Zđ<5ngkhống chế ■ Zđáykênh) = 3,7 - (-1) = 4,7 m.
^n =
tỉ
4 54
H0
4,7
= 0,966.
Vậy 0,75 < n < (0,83 - 0,87) —>■ chảy ngập
Do độ cao hồi phục nhỏ nên có thể bỏ qua, lấy h = hn = 4,54 m.
h- Tính hề rộnq cống Dr.
* Ta có:
Q = qvỌg.Ib.h. Ạ.g.{Hữ-h)
Trong đó:
- cpn: hệ số lưu tốc, chọn m = 0,35 —» cpn = 0,93.
- cpg: hệ số co hẹp bên, Ọg = 0,5s0 + 0,5 = 0,5.0,95 + 0,5 = 0,975.
-> Ib =--------------Q
=-----------------57
_ == = 7,82 m
1 m; mố bên lượn tròn dày 0,5 m.
Tính lại cpn, cp„ theo trị số của m và SQ:
80= ———= —=0,8
ỵb + ỵd 8+2
cpg = 0,5. 80 + 0,5 = 0,5.0,8 + 0,5 = 0,9
Nguyễn Phụ Luân
5
Ló’p 42C1
GVHD: Phạm Thu Hương
Đồ án thiết kế cống lộ thiên
Kiểm tra lại tiêu chuẩn chảy ngập:
_ Q _ 57
- = — = 7,125 (m /s)
sỏ 8
_ ỉa-q2 = ỉl-7,1252
g V 9,81
4 54
h
L
ỴỆ- = 2,62 > (■^ )pg = (1,2 -ỉ- 1,4)
—> thoả mãn tiêu chuẩn chảy ngập
III- Tính toán tiêu năng và phòng xói cho hạ lưu:
1- Trường hựp tính toán: khi tháo lưu lượng qua cống với chênh lệch mực
nước thượng hạ lưu là lớn nhất.
Với cống tiêu vùng triều, trường hợp mực nước triều hạ xuống thấp nhất (chân
triều); ở phía đồng là mực nước đã khống chế. Trường hợp này thường tranh thủ mở
hết cửa van để tiêu, lưu lượng tiêu qua cống có thể lớn hơn lưu lượng tiêu thiết kế.
Tuy nhiên chế độ đó không duy trì trong một thời gian dài.
2- Lưu lưựng tính toán tiêu năng:
Với cống tiêu vùng triều, vì cống đặt gần sông nên nói chung mực nước hạ lưu
cống không phụ thuộc lưu lượng tháo qua cống. Khi đó Q tt là khả năng tháo lớn nhất
ứng với các mực nước tính toán đã chọn ở trên.
Qt. = Qtiêumax = 57 m3/s
Kiểm tra trạng thái chảy:
Ho ~ H Zj(5ng khống chê - ^đáy kcnh 5,7
- (“1)
4,7 m.
- hf, — ZSộ11gIT1jn - kênh — 0^05 - (”1) — 1,05
m.
h
105
______ h
—> —L = —— = 0,223 < (-2*-) = (0,7 - 0,85) -> chảy tự do
H()
4,7
H0 pg
h- Tính toán kích thước hể:
* Chiều sâu bể:
d = ơ. h - (h + z2)
h
Trong đó:
Nguyễn Phụ Luân
6
Ló’p 42C1
2
2 .g.(p].hị 2.g.(ơn.hy 2.9,81.0,972.1,052
2.9,81. (1,1.3,14)2
Đồ án thiết kế cống lộ thiên
GVHD: Phạm Thu Hương
- z2: chênh lệch đầu nước ở cuối bể vào kênh, tính nhu đập tràn đỉnh rộng.
Ta CÓ:E0 = H0 + d
Giả thiết d0 = 0,3 m —» E0 = H0 + d0q= 4,7 + 0,3
= 5 m.
7,125
=
F(xc) = Ọd.Er 0,95.5
Ỉ/2
thuỷ lực) ta có:
x"c = 0,628;
xc =m0,166.
—> Tra
dt = bảng
ơ. h; 15-1
- (hh +(Bảng
z2) tra
= 1,1.3,14-(1,05
+ 2,277)
= 0,127
x"c.E0nhận
= 0,628.5
c = chấp
Giá trị này->cóh"thể
được. = 3,14 m
hc = X
= 0,83 m
0 = 0,166.5
Tuy nhiên để dễ thi công,
taC.E
chọn
d = 0,5 m.
_ Chiều
ỉ_
a-q2 _
7,1252___________1.7,1252
dài bể tiêu năng:
>z*
=2 277 m
Lb = Lj + Ị3.Ln
Trong đó:
- L,: chiều dài nước rơi từ ngưỡng xuống sân tiêu năng.
L, =2.,/V(P + 0,35A)
- P: chiều cao ngưỡng cống so với bể, p = 0,5 m.
- hk = -.H0= -.4,7 = 3,13 m.
3
3
-> L, = 2. ^/3,13.(0,5 + 0,35.3,13) = 4,47 in
- Ln: chiều dài nước nhảy.
Ln = 4,5.(h"c - hc) = 4,5.(3,14 - 0,83) = 10,395 m
- chọn |3 = 0,75.
Lb = L, + p.Ln = 4,47 + 0,75.10,395 = 12,27 m
Chọn Lb = 13 m.
c- BỐ TRÍ CÁC BỘ PHẬN CỐNG:
/- Thân cống: Bao gồm bản đáy, trụ và các bộ phận bố trí trên đó.
1- Cửa van: chọn cửa van cung.
Chiều dài thân cống chọn bằng 15 m để bố trí càng van và cầu giao thông.
2- Tường ngực: bố trí để giảm chiều cao van và lực đóng mở.
Nguyễn Phụ Luân
7
Ló’p 42C1
GVHD: Phạm Thu Hương
Đồ án thiết kế cống lộ thiên
* Cao trình đáy tường:
zđ = ztt + ô = 3,7 + 0,5 = 4,2 m.
Trong đó:
- Ztt: mực nước tính toán khẩu diện cống (ứng với trường hợp này, khi mở
hết cửa van chế độ chảy qua cống phải là không áp).
- 5: độ lưu không, chọn 5 = 0,5 m.
* Cao trình đỉnh tường:
^đỉnh! ^sông bình thường
Zdinh2 =
^ls ^
+ Ah' + r|'s + a'
Trong đó:
- Ah, T|s tính với vận tốc gió tính toán lớn nhất.
- Ah', TỊ'S tính với vận tốc gió tính toán bình quân lớn nhất.
Ah = 2.106.—.eos/?
g-fỉ
Trong đó:
- V: vận tốc gió tính toán lớn nhất, V = 28 m/s.
- D: đà gió ứng với Zsôngbìnhthuừng, D = 200 m.
- H: chiều sâu cột nước dưới cống, H = Zsô TK - zđc = 3,54 - (-1) = 4,54 m.
- P: góc kẹp giữa trục dọc cống với hướng gió, p = 0°.
Ah = 2.10'6. 282,2Q0-.cos0Q = 0,007 m
9,81.4,54
Giả thiết trường hợp sóng nước sâu, ta có:
28
V
Tra dồ thị hình 2-1 ta có: <
V
= 0,075
^=
V2
Tra đồ thị hình 2-1 ta có: <
Nguyễn Phụ Luân
(1)
2,503
28
V
(2)
8
Ló’p 42C1
GVHD: Phạm Thu Hương
Đồ án thiết kế cống lộ thiên
Chọn cặp có giá trị bé trong 2 cặp giá trị (1) và (2). Ta có:
T = 0,53.- = 0,53.— = 1,51 (s)
ế
9,81
V
—
2
h = 0,003.— = 0,003.— = 0,24 (m)
g
9,81
)
J = g-r2 = 9,81 ■ 1,512
2.ĨĨ 2.3,14
Ẳ
Ta thấy: H = 4,54 m > — = 1,78 m —> thoả mãn điều kiện sóng nước sâu.
Chiều cao sóng h ứng với mức đảm bảo p = 5%:
^5% = Ks%- h
—» h5% = 1,71.0,24 = 0,41 m
Độ dềnh cao của sóng: r|s = kns.h5%.
' x_ 3,56
4,5
H
4
k11s — 1,17
—> T|s = 1,17.0,41 = 0,48 m
* Tính Ah' và TỊ's:
Ah’= 2.10-6.^^.COS/?
g-H'
Trong đó:
- V': vận tốc gió bình quân lớn nhất, V = 14 m/s.
- D': đà gió ứng với Zsôngmax, D' = 300 m.
- H': chiều sâu cột nước dưới cống:
H' =
zsôngmax - zđc = 6,15 - (-1) = 7,15 m.
- P: góc kẹp giữa trục dọc cống với hướng gió, (3 = 0°.
Ah' = 2.10~6. 142'3_QQ-.cos0° = 0,0017 m
9,81.7,15
Giả thiết trường hợp sóng nước sâu, ta có:
SỊ = 9’8121600 . ,5,35.4
v’
Nguyễn Phụ Luân
14
9
Ló’p 42C1
1
‘t v đính tường v đáy tường
GVHD: Phạm Thu Hương
Đồ án thiết kế cống lộ thiên
(1)
Ợ.T'
= 1,32
Tra đồ thị hình 2-1 ta có: <
v
(2 )
Chọn cặp có giá trị bé trong 2 cặp giá trị trên. Ta có:
r' = 1,32.- = 1,32.— = 1,884 giây
g
9,81
h' =0,014.— =0,014.— = 0,28 m
9,81
g
Chiều cao sóng h ứng với mức đảm bảo p = 5%: h' 5% = K5%./?'
Tra đồ thị hình 2-2 ta có: K5% = 1,73
—» h'5% = 1,73.0,28 = 0,484 m
Độ dềnh cao của sóng: r|'s = k^'s.h'5%.
-MVS = 1,205.0,484 = 0,583 m
^dỉnhl ^sông bình thường
Zdỉnh2 = ^sông max "h Ah +
"h ^ls "h ^
T| s + a
Vậy, chọn cao trình đỉnh tường là 7,2 m.
h- Kết cấu tường ngực: gồm bản mặt và các dầm đỡ.
Chiều cao tường ngực:
Nguyễn Phụ Luân
H=
.... - V,.....
10
Ló’p 42C1
GVHD: Phạm Thu Hương
Đồ án thiết kế cống lộ thiên
Bố trí 2 dầm đỡ ở đỉnh tường và đáy tường.
Bản mặt đổ liền khối với dầm, chiều dày chọn 0,3 m.
3- Cầu công tác: là nơi đặt máy đóng mở và thao tác van. Chiều cao cầu công
tác được tính toán đảm bảo khi kéo hết cửa van lên vẫn còn khoảng không cần thiết
để đưa van ra khỏi vị trí cống khi cần. Kết cấu cầu bao gồm bản mặt, dầm đỡ và các
cột chống. Kích thước các bộ phận:
- Chiều cao cầu: 4 m.
- Bề rộng: 3m.
- Kích thước cột chống: 30x40 cm.
- Chiều cao lan can: 0,8 m.
4- Khe phai và cầu thả phai: Bố trí ở phía đầu và phía cuối cống để ngăn
nước giữ cho khoang cống khô ráo khi cần sửa chữa. Trên cầu thả phai cần bố trí
đường ray cho cần cẩu thả phai.
5- Cầu giao thông:
Đặt dầm cầu lên cao trình bằng cao trình đỉnh tường ngực. Dầm cầu cao 50
cm, mặt cầu dầy 30 cm.
Cao trình mặt cầu: Vmặtcầu = 7,2 + 0,5 + 0,3 = 8 m.
Bề rộng cầu, theo yêu cầu giao thông chọn b = 6 m.
6- Mố cống: bao gồm mố giữa và các mố bên. Trên mố bố trí khe phai và bộ
phận đõ trục quay van cung (tai van). Chiều dày mố bên cần đủ lớn để chịu áp lực
đất nằm ngang. Chọn d' = 0,5 m.
Chiều cao mố = vdỉllhtườl1g - vđáy = 7,2 - (-1) = 8,2 m. Đầu mố nối tiếp thuận với
tường hướng dòng.
Mố giữa: cao 8,2 m; dày d = lm; đầu mố lượn tròn.
7- Khe lún: khi cống rộng cần dùng khe lún để phân cống thành từng mảng
độc lập. Bề rộng mỗi mảng phụ thuộc vào điều kiện địa chất nền, thường không vượt
quá 15 - 20 m. Mỗi mảng có thể gồm 1, 2 hay 3 khoang.
Trường hợp cống đang thiết kế có chiều rộng 8m tương đối nhỏ nên không cần
bố trí khe lún.
8- Bản đáy: chiều dài bản đáy cần thoá mãn các diều kiện thuỷ lực, ổn định
của cống và yêu cầu bố trí kết cấu bên trên. Thường chọn chiều dài bản dáy từ điều
kiện bố trí các kết cầu bên trên, sau đó kiểm tra lại bằng tính toán ổn định chống và
độ bền của nền. Sơ bộ chọn L = 15 m.
Chiều dày bản đáy chọn theo điều kiện chịu lực, nó phụ thuộc vào bề rộng
II- Đường viền thấm:
Nguyễn Phụ Luân
11
Ló’p 42C1
GVHD: Phạm Thu Hương
Đồ án thiết kế cống lộ thiên
Bao gồm bản đáy cống, sân trước, các bản cừ, chân khay. Kích thước bản đáy
cống như đã chọn ở trên. Kích thước các bộ phận có thể chọn như sau:
1- Sân trước:
Vật liệu làm sân trước có thể chọn là đất sét, á sét, bê tông, bê tông cốt thép
hay bitum. khi có sẵn vật liệu tại chỗ (sét, á sét) thì tận dụng vật liệu này.
Chieu dai san: Ls 2.H 2.(Zddng khống chế “ ^đáy kênh) 2.[3,7 - (-1)]
9,4 m.
Chiều dày sân: Sơ bộ chọn t = 1 m.
2- Bản cừ:
a- Vị trí đặt: khi cống chịu tác dụng của đầu nước một chiều thường đóng cừ ở
đầu bản đáy. Trường hợp cống chị đầu nước 2 chiều, có thể đóng cừ ở phía có đầu
nước cao hơn. Khi đó cần kiểm tra sự ổn định của cống khi đầu nước thay đổi.
h- Chiều sâu đóng cừ: phụ thuộc vào vật liệu làm cừ, chiều dày tầng thấm và
điều kiện thi công.
Chiều dày tầng thấm: T = (-1) - (-20) = 19 m > 10 m.
Vậy ta chọn cừ lơ lửng: làm 2 cừ S| = 4 m, s2 = 6 m.
3- Chân khay: tại hai đầu bản đáy làm chân khay cắm sâu vào lòng đất lm để
tăng ổn đinh và góp phần kéo dài đường viền thấm.
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.
5- Sơ bộ kiểm tra chiều dài đường viền thấm:
T -T
Lịị — Ld + m
- Ld: chiều dài tổng cộng của các đoạn thẳng đứng và các đoạn xiên có góc
nghiêng so với phương ngang > 45°.
Lđ =14-1+4 + 4+1 + 1 + 6 + 6 = 24 m
Nguyễn Phụ Luân
12
Ló’p 42C1
GVHD: Phạm Thu Hương
Đồ án thiết kế cống lộ thiên
- Ln: chiều dài tổng cộng các đoạn nằm ngang và các đoạn nghiêng góc so
với phương ngang < 45°.
Ln = 10+15 = 25 m
- m: hệ số phụ thuộc vào số hàng cừ có trong sơ đồ đường viền thấm, lấy m =
1,5.
- C: hệ số phụ thuộc loại đất nền, Tra bảng P3-1 có c = 4.
- H: cột nước lớn nhất của cống.
H ZSQngmax - V(j£y công 6,15 - (-1) — 7,15 m
—» Ltt = 24 + — = 40,67 m > C.H = 4.7,15 = 28,6 m —> thoả mãn
1,5
III-
Nối
tiếp
cống
với
thượng
hạ
lưu:
1- Nối tiếp với thượng lưu:
Góc mở của tường về phía trước ta chọn tgô, = — —» 0, = 14°. Hình thức tường
4
cánh là tường thẳng nối tiếp với kênh thượng lưu.
Đáy đoạn nối tiếp thượng lưu có lớp phủ chống xói (bằng đá xây khan dày 0,3
m). Chiều dài lớp bảo vệ ít bằng sân chống thấm. Phía dưới lớp đá bảo vệ có tầng
đệm bằng dăm cát dày 10 cm.
2- Nối tiếp hạ lưu:
* Tường cánh: chọn phương án tường thẳng, góc mở tg02 = - —> 02 = 11°.
* Sân tiêu năng: Làm bằng bê tông đổ tại chỗ có bố trí các lỗ thoát nước.
Chiều dày sân xác định theo công thức Đômbrốpxki:
t = 0,l5.Vị.JĨ^
Trong đó: V, và hj là lưu tốc và chiều sâu chỗ đầu đoạn nước nhảy.
hi = a.h"c = 1,1.3,14 = 3,454 m
V, =
—» t = 0,15.2,06.^3,454 = 0,574 m
Lấy t = 0,6 m
* Sân sau: làm bằng đá xếp có độ gồ ghề lớn để tiêu hao nốt năng lượng còn
lại. Dưới lớp đó có thể bố trí tầng lọc ngược.
Chiều dài sân sau nối tiếp với kênh hạ lưu được xác định theo công thức kinh
nghiệm:
LSS = K .^Ị.ỰÃH
Nguyễn Phụ Luân
13
Ló’p 42C1
Điểm
1
2
3
4
0,789
0,872
1,275
1,996
0,368
J
TB — _ _—
GVHD: Phạm Thu Hương
Đồán
án0,331
thiếtkế
kếcống
cốnglộlộthiên
thiên
Đồ
thiết
0,227
0,0237
Biểu
áp lực thấm tác dụng lên đáy cống
Trongđồđó:
- q: lưu lượng đơn vị ở cuối sân tiêu năng.
q = — = — = 7,125 m2/s
68
- AH: chênh lệch cột nước thượng lưu, hạ lưu.
AH = 3,7 - 0,05 = 3,65 m
- K: hệ số phụ thuộc vào tính chất lòng kênh, K = 10 (cát pha).
-> Lss = 10. ^7,125.^3^65 = 36,89 m ~ 37m
D- TÍNH TOÁN THẤM DƯỚI ĐÁY CỐNG:
- Tổng áp lực thấm tác dụng lên đáy công trình là:
/- Những vấn đề chung:
h/t + h xác định lưu
+ 2 755
1lượng
q, lực
thấm đẩy ngược lên đáy cống
wthMục
= Ỵđích:
* .Ld = 10. 3>625
> thấm
5 KN/m
n.
15 = 473
Wth, gradien thấm J.
2-- Trường
tính thấm:
toán: khi chênh
mực
nước thượng hạ lưu là lớn nhất.
Ah_ _lệch
AH_
_ 009
Xác địnhhựp
gradien
As ~ n.AS 6,15
~ AS- 0,07 6,08 m
AH ^sôngmax “ ^đồngmin
II- Tính toán thấm:
1--VẽH:
lưới
IIIKiểm
cộtthấm:
nước
tra độtác
bền
dụng,
thấmHcủa
= 6,08
nén:
m.
Jk
- T„: chiều sâu tính toán của nền.
- Đường dòng đầu tiên trùng với bản đáy cống và di qua các biên của cừ như
JTB< -ĨL
hình vẽ.
Kn
Trong
đó: dòng cuối cùng là biên lóp đất sét.
- Đường
- JTB: gradien cột nước trung bình trong vùng thấm.
- Đường thế đầu tiên trùng với biên của tầng lọc ngược dưới đáy bể hạ lưu.
- Jịg: gradien cột nước tới hạn trung bình tính toán (Tra bảng P3-2).
H
- Đường thế cuối cùng là mặt đất
ngang.
J =nằm
Theo hình vẽ ta có:
- Số dải thế: n = 21
- Số ống dòng: m = 7.
2 - Dùng lưới thấm xác định các đặc trưng của dòng thấm:
Cột nước thấm tổn thất qua mỗi dái đường thế là:
Ah = — = ^ = 0,29 m
n 21
Nguyễn Phụ Luân
14
Ló’p 42C1
1-0,75
V ậ y : =
4+ 7T Ị 4= 14+
s 2
"
T
Đồ án thiết kế cống lộ thiên
18
GVHD: Phạm Thu Hương
+ Hình chiếu đứng của đường viền: s0 = 7 m.
+ Hình chiếu bằng của đường viền: L0 = 15 + 10 = 25 m.
Ta có tỷ lệ — = — = 3,57.
So 7
Tra bảng 3-1 (GTTC tập 1), ta được Ttt = 2,5.SU = 2,5.7= 17,5(m)
Ta có:
+ ạn2 + ạra
0,5.—
05—
= 0,44 + 1,5 — +------= 0,44 + 1,5 — +-----------= 0,979
Khoảng cách giữa 2 hàng cừ L = 15m >
77
* _ I-0,5.(S,+S2)_15-0,5.(4 + 6)_ 0556
Sni
18
T
0,5 —
’
_4
+ — = 0,522
18
18
Chiều dài sân trước là L= lOm >
Tại cửa ra ta L-OMS.+S,)
có:
10-0,5.(0 + 4)
0111
ạra = 0,44 + -ị = 0,44 + — = 0,493
'oia »
Vậy:
T
19
= 0,979 + 0,556 + 0,522 + 0,444 + 0,493 =2,994
6,08
17,5.2,994
Tra bảng P3-2 ta có: ikTB = 0,28
JTB = 0,116 <
K„ 1,15
2- Kiểm tra thấm cục bộ:
= ^7^ = 0,243 —> thoả mãn
Công thức kiểm tra:
Jr < Jk.
Trong đó:
Nguyễn Phụ Luân
16
Ló’p 42C1
GVHD: Phạm Thu Hương
Đồ án thiết kế cống lộ thiên
- Jr: gradien thấm ở cửa ra, Jr = 0,368.
- Jk: gradien thấm tới hạn cục bộ. Có thể xác định theo biểu đồ theo thông số
không đều của đất.
^ = _2ĩi = 8
di0 0,05
Tra bảng 3-1 ta có: Jk = 0,63.
Vậy Jr = 0,368 < Jk = 0,63 —> thoá mãn ổn dịnh thấm cục bộ.
E- TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CỐNG:
/- Mục
đích và trường hợp tính toán:
1- Mục đích: kiểm tra ổn định cống về trượt, lật, đẩy nổi.
2- Trường hựp tính toán: tính với chênh lệch cột nước thượng hạ lưu cống lớn
nhất, tính cho một mảng.
II- Tính toán ổn định trượt:
1- Xác định các lực tác dụng lên mảng tính toán:
a- Các lực đứng: trọng lượng cầu giao thông, cầu công tác, cầu thả phai, cửa
van, tường ngực, mố cống, bản đáy, nước trong cống và các lực đẩy ngược.
h- Các lực nqanq: áp lực nước thượng hạ lưu, áp lực đất chủ dộng ở chân khay
thượng lưu, áp lực đất bị động ở chân khay hạ lưu.
* Trong lương bản dáy cống:
- Chiều rộng bản đáy:
B = Zb + d + 2.d' = 8 + ĩ + 2.0,5 = 10 m
- Diện tích mặt cắt dọc:
F = 15.1 +2,— = 18 m2
2
-> Gbd = yb.F.B = 2,4.18.10 = 432 T
* Trong lương mổ:
Gmô- = 2.2,4.1.15.8,2 = 590,4 T
* Trong lương cáu giao thông:
GVHD: Phạm Thu Hương
Đồ án thiết kế cống lộ thiên
- Chiều dài cầu: Lc = B = 10 m.
- Diện tích mặt cắt ngang cầu: F = 2,41 m2.
-> Gcẩu = yb.F.B = 2,4.2,41.10 = 57,86 T
* Trong lương tường ngực:
- Chiều dài tường: Lt = Zb = 8 m.
- Diện tích mặt cắt ngang tường:
F = Ft = 3,0.0,3 + 2.0,4.0,3 = 1,14 m2
-> Gt = F,.L,.yb = 1,14.8.2,4 = 21,89 T
* Trong lương cầu cổng tác:
- Chiều dài cầu công tác: Lct = B = 10 m.
- Diện tích mặt cắt ngang:
F, = 3.0,3 = 0,9 m2
F2 = 2.0,3.3,7 + 2.0,2.2 = 3,02 m2
Có 3 hàng cột chống ở mố giữa và hai mố bên, mỗi
Gct - yb.[F!.Lct + F2.3.0,4]
= 2,4.(0,9.10 + 3,02.3.0,4) = 30,3 T
* Trong lương cầu thả phai:
- Diện tích mặt cắt ngang: F = 2.0,3.1 = 0,6 m2
-+• Gp = yb.F.Xb = 2,4.0,6.8 = 11,52 T
* Trong lương nước trong cống:
- Phía sông:
H — zsổng max - zd!jy cống 6,15 “ (“1)
7,15 m
-+0^ = 1.7,15.5.8 = 286 T
- Phía đồng:
H = Zdồng min - Zđáy kônh = 0,07 - (-1) = 1,07 m
—» GHL = 1.1,07.10.8 = 85.6 T
ĩbh = Yk + 7— •Ỵn = 1,52
+
Nguyễn Phụ Luân
18
0,61 1
1 + 0,61
■
Ló’p 42C1
Lực đứng
i (+)
Lực ngang
t(-)
->(+)
GVHD: Phạm Thu Hương
Đồ án thiết kế cống lộ thiên
Gbđ
432
Gm
590,4
Gc
57,86
Gt
21,89
Gct
30,3
Gp
11,52
GTL
286
GHL
185,6
Gdck
182,4
->Gdck = 1,9. i!±ỉl 1.8 = 182,4 T
*
Các lưc đẩy ngươc:
173.58
- Áp lực thuỷ tĩnh:
-87.56
wtt = (1,07 + 1). 15.8.1 =248,4 T
- Áp lực thấm:
*
wth = 47,85.8 = 382,8 T.
Áp lưc ngang:
-106.05
-57.6
-1287
- Áp lực nước phía sông:
ws= -.ỵn.H;lh = —.1.7,152.8 = 204,5 T
-248,4
Điểm
đặt cánh tay đòn cách đáy 1 đoạn -Hs = 2,38 m.
wtt
-130.15
--382,8
Áp lực nước phía đồng:
wth
w = ~.ỵ204,8
.H]ỵh = —.1.1,07 .8 = 2,43
4,58 T 497.66
ws
TỔNG
KẾT CÁC-2.89
Lực
-4,58
0,63
Điểm
0,36 m.
wđ đặt cánh tay đòn cách đáy 1 đoạn -H =BẢNG
đ
2
n
d
Gv
9,78
*
-19.56
Trong lương van:
1807,75
-631,2
Đối với van
chuyển động
trượt: 204,8
-4,58
-555,57
g = 600.(ựív7 -1)
- g: trọng lượng trung bình của một m2 cửa van.
- H0: cột nước tính đến trung tâm lỗ cống.
M71s
H0 = — = —— = 3,575 m.
22
-1: chiều rộng lỗ cống, 1 = 4 m.
—» g = 600.(\/3,575.42 -1) = 1711,8 N/m2 « 0,171 T/m2
-> Gv = g.H.Xb = 0,171.7,15.8 = 9,78 T
* Tính ứng suất đáy móng:
-£P = 1807,75 -631,2= 1176,55 T.
- IM0 = 555,57 T.m.
Nguyễn Phụ Luân
20
19
Ló’p 42C1
ơmin
150
250
GVHD: Phạm Thu Hương
Đồ án thiết kế cống lộ thiên
- F = B.H = 10.15 = 150 IĨ12
- \v =
B.H2 10.15'
v
-v
2
-*
1 176,55 555,57 _ i n n a T / 2
150
Phán đoán khá năng trươt theo 3 điều kiên:
250
555,57
- Chỉ số mô hình: N =
< Nơ
B.ỵ
Trong đó:
+ B: chiều rộng máng, B = 15 m. a.Ỵn.hTrong đó:
+ y: dung trọng đất nền, lấy bằng dung trọng đẩy nổi: y = 0,9 T/m3.
+N
KtƠ: =
hệ3.số thấm, Kt = 2.10 6 m/s.
+
= 0,75 < Nơ = 3 -> Thoả mãn
+ e: hệ số rỗng, eN==0,61.
15.0,9
+
t
:
thời
gian
thi
công
0
- Chỉ số kháng trượt: công trình, t() = 2 năm = 63072000 s
c
+ a: hệ số nén của đất, a = 2 (nr/N).
tgvị/ = tgcp + —- > 0,45
+ h0: chiều dày tính toán của lớp cố kết,Ơh0 = 19 m.
TB
Trong đó:
+ ƠTB = ơ~max -ơmin = 7,843 T/m2.
+ C; = 0,3 T/m2.
+ cp = 18°.
03
—> tgvi/ = tgl8° + ~rz— = 0,363 —» không thoả mãn
7,843
- Hệ số cố kết:
n - Kr(l + e)J 0 ^ A
Nguyễn Phụ Luân
21
Ló’p 42C1
Loại lực
Ký
Trị số
TT
hiệu
Đồ án thiết kế cống lộ thiên
Đồ
Đồán
ánthiết
thiết kế
kế cống
cống lộ
lộ thiên
lượng cầu thả phai
lượng tường ngực
lượng của cầu công tác
lượng cầu giao thông
lượng của
6 cửa van
c nước phía
7 sông
ị (+)
cách
-2,48
lượng cầu
2 thả phai
313,2
đó: phân bô trên
2-Trong
Các lực
băng:
Ký
Trị
- nc: hệ số tổ hợp tải trọng, nc = 1,08.
Mố GIŨA
hiệu ị (+)
cách
- m: hệ số điều kiện làm việc, m = 1.
G,
290,2
- Kn: hệ số tin cậy, Kn = 1,15.
G2
3,84
lượng tường
3
ngực
- NIt = TJLG-3 T„L =7,54
204,8 - 4,58 = 200,22 T.
Loại lực
TT
lượng của
4 cầu công tác
lượng cầu giao thông
lượng của
6 cửa van
c nước phía sông
c nước phía
8 đồng
GVHD: Phạm Thu Hương
GVHD:
GVHD:Phạm
PhạmThu
ThuHương
Hương
G,
295,2
Cuối cùng lực của6 mố truyền cho bản đáy được coi là lực tập trung có trị số
Trường
cống
nhiều mảng ngăn
^ hợp
2.10"
+1,92
0,61).63072000
_ _ _cách
. các ,khớp lún
,7 thì việc tính kết
G2 .(1gồm
2.88
1A_5bởi
như sau:
cấu cũng tiến hành Gcho từng
mảng
độc
lập.
Trên
một
băng
của
mảng,
các ngoại lực
P'k = Pk-b.d
3,77
3
-> cv =-------------——
---------- = 2,8.10 - < 4 -+ không thảo mãn
tác dụng lên bản đáy bao gồm lực tập trung từ các mố, lực phân bố trên băng và các
G4
6,016
Trong đó:
2.10000.192
tải trọng bên.
G5 truyền
9,63 từ các mồ:
1Lực
tập
trung
b: bề
rộng
củaphẳng:
băng tính
toán, b = 1 m.
*- Tính
toán
trươt
1,67của áp lực đáy các mố trong
7.52 phạm vi đang xét. Thường
6
Đây chính là Gtổng
hợp
m
- d: chiều dày
mố
ở
bản
đáy,
d
=
1
m.
TI
0,73
xét riêng cho từng mố.
->P ', = 20,88.1.1
=20,88 1,77
T.
T2
nc.N «<^.R
c nước phía đồng
Mo
Mo
5.76
G4
12,03
-3,5
- R = ZP.tgcpT + F.Q = 1176,55.0,325+ 10.15.0,3
G5
19.26
= 427,38G6T 3,34
- Trọng lượng nước trong cống:
T, KẾT CÂU BẢN ĐÁY0,73
F- TÍNH TOÁN
CỐNG:
q0 = Y„.hn.b = 1.7,3.1
= 7,3 T/m
T
1,77
-2,48
2
/--Mở
đầu:
Mố BÊN
Trọng lượng bản đáy:
q I sơ
= Yb-t.b
= 2,4.1.1
= 2,4toán
T/m nội lực và bố trí cốt thép
1- Mục đích: xác định
đồ ngoại
lực, tính
trong bản
đáyđẩy
cống.
- Lực
nổi:Trong đồ án này chỉ yêu cầu xác định sơ đồ ngoại lực để tính
kết cấu bản đáy cống theo phương pháp dầm trên nền đàn hồi.
2 = Yn.h
Jn.b = 1.(1,9 + 2,84). 1 = 4,74 T/m
2- Trường hợp qtính
toán:
max
Fw
Khi mực
nước đồng max, mực nước sông min, tháo lưu lượng 2Qmax.
- - Phản
lực nền:
= 24,41 T/m
\/ nước sông max, mực nước đồng min, đóng cửa van.
V - Khi mực
= pb.b = 7,5.1 = 7,537,5
T/m
F qw3 15
3- Lực
cắt2 không
cânnước
bằngQ:
lơ
ZMmax,
- Trường
hợp mực
đồng
mực nước sông min kết hợp với động đất.
0
—
1-------------^
maxđịnh
6,15
m: Z(j(5trình
0,07bằng
m. tĩnh:
a- Trị^sông
số: xác
từ phương
ng mjncân
3Chọn
băng
tính
toán:
Xét một băng ở giữa mố như hình vẽ:
Q +cần
SPk tiến
+ 2.1.Zqi
0 các băng khác nhau (gọi băng
Việc tính toán bản đáy cống
hành =cho
là phần cống có chiều rộng lm, giữa hai mặt cắt vuông góc với chiều dòng chảy qua
cống).
Trong dồ án này chỉ yêu cầu tính một băng ở sau cửa van.
-> Q = -ZPk - 2.1.Zqi = -(2.20,88 + 22,42) - 10.(7,3 + 2,4 - 4,74 - 7,5)
II- Tính ngoại lực tác dụng lên băng đã chọn:
Ta có: pk| = 20,88 T/m2; pk2 = 22,42 T/m2.
Nguyễn Phụ Luân
24
22
23
Lóp 42cl
Ló’p 42C1
1
= 38,78.
= 36,63 T
GVHD: Phạm Thu Hương
Đồ án thiết kế cống lộ thiên
_ ỵFn,-y\ +Fd-yi _ 16,4.4,6 + 10.0,5 = 3 05 m
£ F m +F d
16,4 + 10
->s? = 4.1.-.5,152 = 53,045 (m3)
2
sc = -1.10.(2,05 + 0,5) = -25,5 (m3)
A, = - .5,15.53,045+ - .2,05.(53,045 + 25,5) = 217,1
22
A2= -.1.25,5 = 12,75
2
Phân phối Q cho mố và bản đáy:
A
Qm = Q.
Ẩ, + Ẩ-,
Qd = Q - Qm = 38,78 - 36,63 = 2,15 T
Phân Qm cho các mố theo tỷ lệ diện tích:
P"klkl = ^-.Q
m = —.36,63 = 9,16 T
SF„, m 16,4
P"k2k2 = zẼr-Qm = —.36,63 = 18,31 T
16,4
đều cho bản đáy:
ỡ^= 245 = 0,215 T/m
2.1 10
4- Tải trọng bên:
- Phạm vi đào đắp: hd = 9,2 m.
- Tải trọng đứng: s = Ỵd.hd.b = (1,86 - 1).9,2.1 =7,912 T/m.
- Mô men do áp lực đất nằm ngang gây ra:
Md = E.yd.l = - .y.h2.tg2(45° - ^.-.1 =-.0,86.9,22.tg2(45° - — ).^
2
232
2
3
= 58,92 T.m.
Nguyễn Phụ Luân
26
Ló’p 42C1
GVHD: Phạm Thu Hương
Đồ án thiết kế cống lộ thiên
Tổng hợp lực cuối cùng:
p, = P'j - P"j = 20,88 - 18,32 = 2,56 T
p2 = P’2 - P"2 = 22,42 - 18,31 = 3,11 T
q = q0 + qi - q2 - q4 = 7,3 + 2,4 - 4,74 - 0,215 = 4,745 T/m
H- KẾT LUẬN:
Qua quá trình làm đồ án, tuy với kiến thức thực tế còn hạn chế và thời gian làm
đồ án không nhiều, nhưng dưới sự hướng dẫn tận tình của cô giáo Phạm Thu Hương,
em đã hoàn thành đồ án này và nắm được nhiều kiến thức đã học trên lớp.
Hà nội, ngày 29 tháng 9 năm 2004
Sinh viên
Nguyễn Phụ Luân
Nguyễn Phụ Luân
27
Ló’p 42C1
