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

Qtiªumax Z®ångmin
(m3/s)
(m)

86C

86

Zs«ngTK
(m)

Z®ångmax
(m)

Zs«ngmin
(m)

Zs«ngmax

(m)

Z®ångmin

5,22

6,65

6,30

6,35

2,35

5,4

(m)

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

Zs«ng b×nh th­êng

Zs«ng max

200

300

D (m)
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

ThÞt

C¸t pha

SÐt

k (T/m3)

1,47

1,52

1,41

tn (T/m3)

1,70

1,75

1,69

§é rçng n

0,40

0,38

0,45

tn (®é)

190

230

120

bh (®é)

160

180

100

Ctn (T/m2)

1,50

0,50

3,50

Cbh (T/m2)

1,00

0,30

2,50

Kt (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 (m2N)

2,20

2,00

2,30

8,00

9,00

7,00

ChØ tiªu

HƯ sè kh«ng ®Ịu

()

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:
Hct = 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.

SVTH: Cao Thò Thúy Vân

Trang 2


Đồ án môn học Thủy công

GVHD: Lã Bá Thiết

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 ).
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: Kn = 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 = Qtiªumax = 86 m3/s.
2- TÝnh bỊ réng kªnh:
* §é s©u mùc n­íc trong kªnh:
H = Zs«ngTK - Z®¸y kªnh = 5,22 - 1 = 4,22(m)
* ChiỊu réng ®¸y kªnh:
Ta cã: f(Rln) =

4.m0 . i
8,424. 0,0001
=
= 0,0009
Q
86

Tra b¶ng phơ lơc 8-1 (b¶ng tra TL) víi n = 0,025 ta cã: Rln = 3,5m.
LËp tû sè

4,22
H
=
= 1,206
3,5
Rln

SVTH: Cao Thò Thúy Vân

Trang 3


Đồ án môn học Thủy công

GVHD: Lã Bá Thiết

Tra b¶ng 8-2 (b¶ng tra TL) víi m = 1,5 ta cã:

b
= 5,68  b = 19,88(m.)

Rln

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.
- QTK = Qtiªumax = 86m3/s.
- Z = Z®ång min - Zs«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, Zng = +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:

hn = hh - P1 = hh = 4,22m.

Zh

H

h
4444.14

+1

hh

H×nh 1: S¬ ®å tÝnh khÈu diƯn cèng khi ng­ìng ®Ønh réng

H0 = H +

 .v 02
2.g



= (Z®ång min - Z®¸y kªnh) = 5,4 - 1 = 4,4m.
hn
h
4,22
=
= 0,959 > ( n )pg = (0,7  0,8)  ch¶y ngËp
4,4
H0
H0

Do ®é cao håi phơc nhá nªn cã thĨ bá qua, lÊy h = hn = 4,22m.
b- TÝnh bỊ réng cèng b:
* Ta cã:

Q = n.g.b.h. 2.g.( H 0  h)

Trong ®ã:
- n: hƯ sè l­u tèc, chän m = 0,36  n = 0,96. (B¶ng 14-13 b¶ng tra TL).
-

g: hƯ sè co hĐp bªn, g = 0,50 + 0,5 = 0,5.0,98 + 0,5 = 0,99.

-

0 =0,98

SVTH: Cao Thò Thúy Vân

Trang 4


Đồ án môn học Thủy công

 b =

GVHD: Lã Bá Thiết

Q

 n . g .h. 2.g .( H 0  h)

=

86
0,96.0,99.4,22. 2.9,81.(4,4  4,22)

= 11,4 (m)

+ TÝnh l¹i 0: Chän sè khoang n = 2. Mçi khoang réng 5,7m
ChiỊu réng trơ pin: 1(m), l­ỵn trßn: R = 0,5m.
VËy: 0 =
0 =

b
b   d

Víi d: Tỉng chiỊu dµy cđa mè.

11,4
= 0,919  9,2 .  g= 0,96.
11,4  1

- TÝnh hƯ sè ngËp 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 n = 0.96
VËy b=

86
0,96  0,96  4,22 19,62( 4,4  4,22)

= 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:
86
 .q 2
Q
Theo c«ng thøc hK = 3
, trong ®ã: q=
=
=7,29(m2/s)
b

g

11,8

Thay vµo ta ®­ỵc : hK= 1,76 m
XÐt

hn 4,22

=2,39 
hk 1,76

hn
hk

= 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 Qtt = 86m3/s = Qmax 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, Qtt
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=bhc 2 g H o  hc  =ba 2 g ( H o  a)
Trong ®ã: :hƯ sè co hĐp bªn;

F(c) =

86
Q
=
=0,831
3/ 2
bH o
0,95.11,8.4,4 3 / 2

=0,95:hƯ sè l­u tèc;
hc=a,víi : hƯ sè co hĐp ®øng;
Tra b¶ng ta cã:

a
a
=0,338;  =0,628; a=   H o =0,225.4,4=1,49m
H
H

3.TÝnh to¸n thiÕt bi tiªu n¨ng:
SVTH: Cao Thò Thúy Vân

Trang 5

Đồ án môn học Thủy công

GVHD: Lã Bá Thiết

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:
+ ChiỊu s©u ®µo bĨ ®­ỵc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
d = .h”c - (hh - Z2).
Trong ®ã: : hƯ sè ngËp, lÊy  = 1,07.
h”c: ®é s©u liªn hiƯp n­íc nh¶y øng víi hc.
Z2: ®é chªnh lƯch cét n­íc cưa ra cđa bĨ tÝnh nh­ ®Ëp trµn ch¶y ngËp:
q2
q 2

Z2 =
.
2
2
''
2 g . n .hh
2 g ( .hc ) 2
Trong c«ng thøc trªn: q =

Qtt
86
=
= 7,29m2/s
 b 11,8

b: hƯ sè l­u tèc ë cưa ra cđa bĨ lÊy b = 0,95.
hh: 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:
do = h”c - hh
+ TÝnh h”c:
Ta cã: Eo= Ho + P = (5,4 - 1) + 0 = 4,4(m).
q
7,29

 0,831
F(c) =
 .E 0 3 / 2 0,95  4,4 3 / 2
Tra b¶ng (15-1) ta cã: c’’ = 0,678  h"c = Eo. c’’ = 4,40,678 = 2,98m
VËy: d0 = 2,98 - 2= 0,98(m).
Khi ®ã so víi ®¸y bĨ cét n­íc toµn phÇn lµ: E01 = E0 + d = 4,4 + 0,98 = 5,38 (m)
TÝnh l¹i: F(c) =

7,29
= 0,615(m2)  c’’= 0,609 =>h”c = 5,38  0,609 = 3,27(m).
3/ 2
0,95  5,38

TÝnh: .h”c = 1,07  3,27 = 3,5(m).
Z2 =

7,29 2
1  7, 29 2

= 0,53(m)

19,62  0,95 2  2 2 19.62  3,5 2

TÝnh l¹i chiỊu s©u bĨ theo c«ng thøc:
®èi víi d1=.h”c - (hh + Z2) = 1.07  3,47 - (2+ 0,49) = 1,22 (m).
Ta thÊy d0  d1 vËy phÐp tÝnh trªn lµ ®­ỵc. Ta chän d = 0,98(m).
+ ChiỊu dµi bĨ tiªu n¨ng:
Lb = L1 + Ln
Trong ®ã: L1: chiỊu dµi n­íc r¬i tõ ng­ìng cèng xng s©n tiªu n¨ng.
L1 = 2 hk ( P  0.35hk ) .
P: ChiỊu cao ng­ìng cèng so víi ®¸y bĨ, P = 0,98m.
2
2
hK = H 0   4,4  2,93 (m).
3
3
VËy L1 = 2 2,93(0,98  0,35  2,93) = 4,85(m).
Ln: ChiỊu dµi n­íc nh¶y:
Ln = 4.75 (h”c - hc) = 4,75.(3,27 - 1,49.0,628) = 11,09(m).
: hƯ sè , (  = 0,75).
vËy Lb = 4,85 + 0,75  11,09 = 13,17(m).
KÝch th­íc ®µo bĨ lµ:
- §é s©u ®µo: d = 0,98(m); - ChiỊu dµi: Lb = 13(m)
SVTH: Cao Thò Thúy Vân

Trang 6


Đồ án môn học Thủy công

GVHD: Lã Bá Thiết

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.
1. Cưa van: chän cưa van ph¼ng
2. T­êng ngùc:
a - C¸c giíi h¹n cđa t­êng
+ Cao tr×nh ®¸y t­êng: Z®t = Ztt + 
Ztt: cao tr×nh mùc n­íc tÝnh to¸n Ztt = 4,40m
: ®é l­u kh«ng lÊy  = 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:
Z1 = Zs«ngTK + h + s+ a
(1)
Thùc
Z2 = Zs«ng + h’ + s’+ a’
(2)
TrÞ sè cao tr×nh ®Ønh sÏ lÊy gi¸ trÞ lín trong 2 c«ng thøc trªn
* TÝnh Z1
TÝnh h: §é dỊnh do giã øng víi Zs«ngTK : h = 210-6

V 2 .D
. cos 
g .H

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
: gãc hỵp bëi trơc däc cđa hå vµ h­íng giã = 00
VËy h = 210-6

28 2  200
 1  0.17 (m)
9.81  4,4

TÝnh s (®é dỊnh cao nhÊt cđa sãng)
Theo c«ng thøc s = Ks.hs1%. h
Gi¶ thiÕt tr­êng hỵp ®ang xÐt lµ sãng n­íc s©u H > 0.5 
tÝnh c¸c ®¹i l­ỵng kh«ng thø nguyªn.
gh
g
gt 9.81  6  3600

 7567.7  2  0.032 ;
 23

V
28
V
V
gh
g
gD 9.81  200

 2.5  2  0.003 ;
 0.53
2
2
V
V
V

28
gh
g
 0.53
Chän trÞ sè nhá trong 2 trÞ sè trªn ta cã: 2  0.003 ;
V
V
 h = 0.24;  = 1.51

TÝnh  :

=

g . 2 9.81  1.512
 3.56 (m)
=
2  3.14
2

KiĨm tra l¹i ®iỊu kiƯn sãng s©u H > 0.5 
6.0 > 1.78 tho¶ m·n
+ TÝnh h1% = K1%. h
víi K1% = f (

g .H
) tra ®å thÞ P2-2 ta cã: K = 2.4
V2

VËy h1% = 2.4 0.24 = 0.58
 h

+ TÝnh Ks = f( , ) Tra P2-4  Ks = 1.2
H 
SVTH: Cao Thò Thúy Vân

Trang 7


Đồ án môn học Thủy công

GVHD: Lã Bá Thiết

VËy s = 1.2  0.58  0.24 = 0.0016
T×m a: ®é cao an toµn lÊy a = 0.4 m
VËy Z1 = 5.22 + 0.0061 + 0.0016 + 0.4 = 5.63 (m)
+ TÝnh Z2 :

V 2 .D
. cos 
h' = 210
g .H
-6

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)
18 2  300
 0,025.10 3
9.81  5
+ TÝnh s : s = Ks. K1%. h
gh

g
gt 9.81  3600  6

 11772  2  0.085 ;
 4.2
TÝnh
V
18
V
V
gh
g
gD 9.81  300

 9.1  2  0.0055 ;
 0.75
2
2
V
V
18
V
gh
gi¸ trÞ nhá nhÊt: 2  0.0055  h = 0.18
V
g
 0.75   = 1.38
V
g 2 9.81  1.38 2


 2.97 (m)
TÝnh  =
2
2  3.14
gH
TÝnh hs1%=K1%. h ; Víi K1%=f( 2 )
V

h' = 210-6

Tra ®å thÞ P2-2 cã K1% = 2,23
VËy h1% = 2.23  0.18 = 0.40
 h
+ TÝnh Ks = f( , ) Tra P2-4  Ks = 1.25
H 
do ®ã: s = 1.25 0.40.18 = 0.09 (m)
§é cao an toµn a = 0,4 m
VËy: Z2 = 7.10 + 0,025.10-3 + 0.09 + 0.4 = 7,59(m)
Ta thÊy: Z2 > Z1 vËy chän Z2 = 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
SVTH: Cao Thò Thúy Vân

Trang 8


Đồ án môn học Thủy công

GVHD: Lã Bá Thiết

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.
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 t1 = 0.6m
Ci s©n theo c«ng thøc: t2

H
 j

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; t2 = 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: Ltt  C . H
Trong ®ã: Ltt = L® +

Ln
(chiỊu dµi tÝnh to¸n ®­êng viỊn thÊm).
m

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)
Ln: Tỉng chiỊu dµi ®o¹n n»m ngang ; Ln = 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: Ltt = 11 +

34.5
= 34 (m)
1.5

+ 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 < Ltt = 34 m
SVTH: Cao Thò Thúy Vân

Trang 9


Đồ án môn học Thủy công

GVHD: Lã Bá Thiết

+ Tr­êng hỵp trong ®ång lµ mùc n­íc min vµ ngoµi s«ng lµ mùc n­íc max th×:
H = 4m Khi ®ã: C H = 20 < Ltt = 34 m
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 tg1 =

1
4

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 tg2 =

1
h×nh thøc t­êng lµ t­êng xo¾n vá ®ç, chiỊu
5

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.V1. h1
Trong ®ã: V1 vµ h1 lµ l­u tèc & chiỊu s©u chç ®Çu ®o¹n n­íc nh¶y. ChiỊu dµy lÊy
ts = 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 Ls = K q H
H: Chªnh lƯch mùc n­íc th­ỵng h¹ l­u: H = 4 m
q=

Q 86

 4,3 (m3/s) (L­u l­ỵng ®¬n vÞ ë ci s©n tiªu n¨ng)
bs 20

K: HƯ sè phơ thc vµo chÊt ®Êt (lÊy k = 15)
VËy Ls = 15 4,3 4 = 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 wt ,

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
SVTH: Cao Thò Thúy Vân

Trang 10


Đồ án môn học Thủy công

GVHD: Lã Bá Thiết

Cét n­íc thÊm t¹i 1 ®iĨm x nµo ®ã c¸ch ®­êng thÊm ci cïng i d¶i sÏ lµ:
hx = i.

H
n

H: chªnh lƯch cét n­íc tr­íc vµ sau cèng: H = 4. 0 m
4. 0
= 3.1 (m)

20
4.0
hB = 9.5
= 1.9 (m)
20

hA = 15.5

n.hA

n.hB

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
h A  hB
)   n .L(hh  t ) =
2
3.1  1.9
)  10  12(1  0.7) =300+204= 504 (kN/m)
= 10  12 (
2

w®n = wt + w1 = n.L(

b. X¸c ®Þnh gra®ien thÊm
Gra®ien thÊm trung b×nh t¹i « l­íi bÊt kú cã trong ®o¹n s sÏ lµ: Jtb =

H
, øng
n.s

víi c¸c trung ®o¹n ë c¸c « l­íi ë cưa ra cđa dßng thÊm.
s1 = 1.2; s2 = 2.4; s3 = 4.0; s4 = 5.2
Ta cã Jtb t­¬ng øng lµ:
JTb1 = 211.10-3
Jtb3 = 63.10-3
Jtb2 = 105.10-3

Jtb4 = 49.10-3

Do ®ã ta vÏ ®­ỵc biĨu ®å gra®ien thÊm t¹i cưa ra (Jra) vµ x¸c ®Þnh ®­ỵc:
Jr = Jbh max = 230.10-3
III - KiĨm tra ®é bỊn thÊm cđa nỊn.
1. KiĨm tra ®é bỊn thÊm chung:
Theo c«ng thøc: Jtb

J K tb
kn

tb

Trong ®ã: Jk 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 Jktb = 0.22 = 220.10-3
kn: hƯ sè tin cËy (kn = 1.15)
tb

0.22
J
 0.191  191  10 3
Ta cã: K =

1.15
kn

Jtb: Gra®ien trung b×nh trong vïng thÊm tÝnh to¸n
Jtb =

H
Ttt .  

Ttt: chiỊu s©u tÝnh to¸n cđa nỊn - phơ thc vµo

L0
S0

L0: h×nh chiÕu ngang L0 = 34.5(m)
SVTH: Cao Thò Thúy Vân

Trang 11


Đồ án môn học Thủy công

GVHD: Lã Bá Thiết

S0: h×nh chiÕu ®øng cđa ®­êng viỊn S0 =5.5(m)
Ta cã:

L0 34.5
 6.27  5
=

S 0 5.5

Ta lÊy Ttt = 0.5 .L0= 0.5  34.5 = 17.25
: 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)
 = V + n’ + n’’ + c + r
Trong ®ã:
0.4
a
 0.463
= 0.44 +
17.25
Ttt
( L  L2 )  0.5  5 (14  9)  0.5  5
n’=
=
= 1.24
16.5
Ttt
L  0.5  5 10  0.5  5
 0.45
n”= 1
=
16.5
Ttt
S
0.5 
Ttt
S
c= 1.5 +

= 0.51
Ttt 1  0.45 S
Ttt

v= 0.44 +

ra= 0.44 -

a
0.4
 0.44 
 0.42
Ttt
16.5

VËy:  = 3.08
 Jtb=

H
4.05

 0.0797 ; Ta thÊy: Jtb < Jktb --> §Êt nỊn kh«ng bÞ tr«i
Ttt   16.5  3.08

2. KiĨm tra ®é bỊn thÊm cơc bé:
Theo c«ng thøc: Jr < Jk
Jr: trÞ sè gra®ien thÊm cơc bé ë cưa ra Jr = 230.10-3
Jk: TrÞ sè gra®ien thÊm tíi h¹n cơc bé (Tra P3 -1)
Jk phơ thc vµo  =

d 60
9
d 10

Ta cã: Jgh = Jk = 0.6 = 60010-3
Nh­ vËy: Jr < Jk 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.
SVTH: Cao Thò Thúy Vân

Trang 12


Đồ án môn học Thủy công

GVHD: Lã Bá Thiết

a. C¸c lùc th¼ng ®øng (tÝnh s¬ bé).
* Träng l­ỵng b¶n ®¸y cèng:
- DiƯn tÝch mỈt c¾t ngang:
F = 121.5 - 0.5

11  10
= 12.75( m2)
2

 Gb® = 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 =0.523.142+111+120.52 =24,17(m2)
ChiỊu cao mè lµ H = 7.2-1 =6.2 (m)
Gmè = FH2.4 = 24.176.22.4 = 359.6 T
* Träng l­ỵng cÇu giao th«ng:
- ChiỊu dµi cÇu: Lc = 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 m2.
 GcÇu = b.F.Lc = 2.42.6813.8 = 88.76 T
* Träng l­ỵng t­êng ngùc:
- ChiỊu dµi t­êng: Lt = b - 2= 11.8 - 2 =9.8 m.
- DiƯn tÝch mỈt c¾t ngang t­êng:
F = Ft = 1.60.6 -1.0,3 = 0.66 m2
 Gt = Ft.Lt.b = 0.669.82,4 = 15.5 T
* Träng l­ỵng cÇu c«ng t¸c:
- ChiỊu dµi cÇu c«ng t¸c: Lct = 11.8 m.
- DiƯn tÝch mỈt c¾t ngang:

F1 = 30,3 = 0,9 m2

F2 = 20,36.5 + 20,22 = 4.7 m2
 Gct = b.[F1 11.8+ F20.44] = 2,4.(0,911.8 + 4.70.44) = 43.5 T
* Träng l­ỵng cÇu th¶ phai:
- DiƯn tÝch mỈt c¾t ngang: F = 20,31 = 0,6 m2
 Gp = 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 = Zs«ng max - Z®¸y cèng = 6- 1 = 5 m  GTL = 139.85 = 146.6 T
- PhÝa ®ång: H = Z®ång min - Z®¸y kªnh = 2 - 1 = 1 m  GHL = 1199.8= 88.2 T
*Trängl­ỵng cưa van:Lµm b»ng thÐp: Gcv=qHl0 (GTTC tËp I)
Trong ®ã: + l0 : chiỊu dài cưa van; l0= 4.9 +0.3 = 5.2 (m)
SVTH: Cao Thò Thúy Vân

Trang 13


Đồ án môn học Thủy công

GVHD: Lã Bá Thiết

+ 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 m2 lç cèng
q = 60(Hcl0)1/3-601.4 =60(2.35.2)1/3- 601.4 =29.4 daN/m2
Hc Cét n­íc tÝnh to¸n tai t©m lç cèng Hc= 2.3 m
Gcv1 = 29.45.25.1 0.1= 78.1 T
Träng l­ỵng 2 cưa van lµ Gcv = 156.2 T
* C¸c lùc ®Èy ng­ỵc:
- Áp lùc thủ tÜnh:

Wtt = (0.7 + 1) .1211.8=240.7 T

- Áp lùc thÊm:

Wth = 3011.8 = 354 T.

b. C¸c lùc ngang (tÝnh s¬ bé)

- Áp lùc n­íc phÝa s«ng: WS =

1
1
2
. n .H s2 .b =  1  .5 .  11.8 = 147.5 T
2
2

§iĨm ®Ỉt c¸nh tay ®ßn c¸ch ®¸y 1 ®o¹n
- Áp lùc n­íc phÝa ®ång: W® =

1
Hs +1= 2.67 m.
3

1
1
.   n  .H d2 .  b =  1.2  1.  11.8 = 5.9 T
2
2

1
H® +1 = 1.33 m.
3
1
- Áp lùc bÞ ®éng ë ch©n khay h¹ l­u: Eb® =(  H2 Kb +2CH Kb )11,8
2

§iĨm ®Ỉt c¸nh tay ®ßn c¸ch ®¸y 1 ®o¹n

Trong ®ã: = bh = ®n + n =1,9(T/m8)

Kb=tg2(450+ ) =1.89 (víi = 180)
2

C =Cbh = 0.3(T/m2)
1
2

Eb® =(  1.9  12  1.89  2  0.3  1  1.89 )11.8=30.9 (TÊn)
2C 2
1
2
- Áp lùc chđ ®éng ë ch©n khay th­ỵng l­u: Ec= (  H Kc -2CH Kc +
)11.8

2

Trong ®ã:Kc=tg2(450-

 bh
2

) =0,53

 = bh = ®n + n =1,9 (T/m3)
C =Cbh = 0,3(T/m2)
 = bh= 180
1

2

Ec®=(  1.9  12  0.53  2  0.3  1  0.53 

2  0.3 2
)11.8 = 1.84(T)
2

2 - X¸c ®Þnh ¸p lùc ®¸y mãng:
Theo s¬ ®å nÐn lƯch t©m:  =

P M0

F
W

P: Tỉng c¸c lùc th¼ng ®øng
SVTH: Cao Thò Thúy Vân

Trang 14


Đồ án môn học Thủy công

GVHD: Lã Bá Thiết

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 (m2)
BL2 11.8  12 2


 283.2(m 3 )
W: m« ®un chèng n cđa ®¸y m¶ng ; w =
6
6
§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

1
2
3
4
5
6
7

B¶n ®¸y
Trơ gi÷a vµ bªn
CÇu GT
T­êng ngùc
CÇu c.t¸c
Cưa van
N­íc trong cèng
(phÝa ®ång)
N­íc trong cèng
(phÝa s«ng)
¸p lùc thÊm

¸p lùc thủ tÜnh
¸p lùc n­íc TL
¸p lùc n­íc HL
¸p lùc ®Êt chđ ®
¸p lùc ®Êt bÞ ®
CÇu th¶ phai

8
9
10
11
12
13
14
15

K
hiƯu
G®
Gtr
Gc
Gt
Gct
Gcv
GHL

Tay
®ßn(m)
0
0

2
3.3
3
3

M0(Tm)
0
0
177.52
-54.25
-130.5
-468.6

88.2 

1.5

-132.3

146.6 

4.5

659.7

Wth
Wtt
Ws
W®
Ec®

Eb®
Gp

354 
240.7 

0.48
0
2.67
1.67
0.33
0.33
5.5



690.76

169.92
0
393.8
-9.85
0.6
-10.53
+46.75
-46.75
591.2

GTL

Lùc
®øng(T)
361.1 
359.6 
88.76 
15.5 
43.5 
156.2 

Lùc
ngang

147.5 
5.9 
1.84 
31.9 
17/2 
111.54

P M0

F
W
690.76 591.29

 6.26 (T/m2)
max=
165.2
283.2
690.76 591.29


 2.09 (T/m2)
min=
165.2
283.2
 max   min 2.09  6.26
tb=

 4.18 (T/m2)
2
2

Tõ c«ng thøc:  
Ta cã:

3. Ph¸n ®o¸n kh¶ n¨ng tr­ỵt: xÐt 3 ®iỊu kiƯn
a. ChØ sè m« h×nh:

N=

 max
 N .lim  1
B

Trong ®ã: B: ChiỊu réng m¶ng (chiỊu réng // víi lùc ®Èy)
: Dung träng ®Êt nỊn (dung träng ®Èy nỉi); = ®n=   1  n 
1 

2.45  1
 1  0.9 (T/m3)

1  0.61

: hƯ sè rçng cđa ®Êt nỊn (c¸t pha = 0.61)
SVTH: Cao Thò Thúy Vân

Trang 15


Đồ án môn học Thủy công

GVHD: Lã Bá Thiết



 tn  k (1   ) 1.52(1  0.61)


 2.45
n
n
1

N=

6.26
 0.55  1
12  .0.9

b. ChØ sè chèng tr­ỵt: tg  = tg +

c

 tb

 0.45

,c: lµ gãc ma s¸t trong vµ lùc dÝnh cđa ®Êt nỊn. tg  = tg180 +
c. Møc ®é cè kÕt: Cv =

K t (1  e)t 0
a n h0

2

0. 3
 0.396  0.45
4.18

4

Kt: hƯ sè thÊm (Kt = 210-6 m/s)
e: hƯ sè rçng tù nhiªn cđa ®Êt (e = 0.61)
t0: Thêi gian thi c«ng c«ng tr×nh (2 n¨m = 63.072106 (s))
a: hƯ sè nÐn cđa ®Êt (a = 2 m2/N = 2104 m2/T)
h0: ChiỊu dµy tÝnh to¸n cđa líp cè kÕt lÊy = B ; h0 = B = 12 (m)
VËy: Cu =

2  10 6 (1  0.61)63.072  10 6
 0.7  4
2  1  12 2

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: Nc.Ntt 
Trong ®ã:

m
R
kn

nc: HƯ sè tỉ hỵp t¶i träng nc = 1

m: hƯ sè ®iỊu kiƯn lµm viƯc m = 1
kn: hƯ sè tin cËy (c«ng tr×nh cÊp III) kn = 1.15
Ntt = Ttl + Ectl - Thl (ph­¬ng ngang)= W1 + Ec1 - w2 = 147.5+1.84 -5.9 = 143.44 (T)
R: Gi¸ trÞ tÝnh to¸n cđa lùc chèng tr­ỵt giíi h¹n
R =  P.tg+m1.Ebhl+FC
m1: 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 m1 = 0,7
VËy: R = 690.7.tg18o + 0,7 31.9 + 165.20,3 = 296.25 (T)
Do ®ã; Ntt.nc = 143.44 x 1 = 143.44
m
R  296.25 => VËy c«ng tr×nh kh«ng bÞ tr­ỵt ph¼ng.
Ta thÊy: nc.Ntt = 143.44 <
Kn

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).
SVTH: Cao Thò Thúy Vân

Trang 16


Đồ án môn học Thủy công

GVHD: Lã Bá Thiết

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:
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.
Th­êng xÐt riªng cho tõng mè.
G1, G2: Träng l­ỵng c¸c phÇn cđa mè.
G3: Träng l­ỵng t­êng ngùc.
G4: Träng l­ỵng cÇn c«ng t¸c.
G5: Träng l­ỵng cÇn giao th«ng.
G6: T¶i träng do ng­êi vµ xe cé ®i l¹i trªn cÇu.
T1, T2: ¸p lùc ngang cđa n­íc tõ th­ỵng, h¹ l­u trun qua khe van (khi van ®ãng).
C¸c lùc G3, G4, G5, G6, T1, T2 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).

Lo¹i mè
Mè bªn
Mè gi÷a

G1
37.2
78.64

G2
52.08
108.64

KÕt qu¶ tÝnh theo b¶ng sau:
TrÞ sè cđa lùc t¸c dơng lªn mè
G3
G4
G5
G6
3.875
10.87
22.19
10
7.75
21.75
44.38
10

T1

36.87
73.75

T2
1.475
2.95

Ứng st th¼ng ®øng t¹i ®¸y mè ®­ỵc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc nÐn lƯch t©m:

m=
Trong ®ã:

G Mo

.
Fm Wm
 G: Tỉng c¸c lùc th¼ng ®øng.

Fm: DiƯn tÝch ®¸y mè.
Wm: M« ®un chèng n cđa ®¸y mè.
 M0:Tỉng m« men ngo¹i lùc lÊy víi t©m ®¸y mè.
a. TÝnh cho mè bªn:
Fmb = 6 (m2)
dL2 0.5  12 2

 12 (m3).
6
6
136.22 80


 29.37 (T/m2).
A=
6
12
136.22 80

 16 (T/m2).
B=
6
12

Wn =

Tõ biĨu ®å øng st ®¸y mè ta ®­ỵc trÞ sè b×nh qu©n PK ë gi÷a b¨ng tÝnh to¸n:
Pk = 26,6(T/m2).
Lùc t¸c dơng cđa mè trun cho b¶n ®¸y coi nh­ lùc tËp trung, cã trÞ sè nh­ sau:
P'k = Pk.b.d
Trong ®ã: b: chiỊu réng b¨ng tÝnh to¸n (b = 1m)
d: ChiỊu dµy mè ë ®¸y (d = 0.5m)
SVTH: Cao Thò Thúy Vân

Trang 17


Đồ án môn học Thủy công

GVHD: Lã Bá Thiết

VËy P'k = Pk = 13.28 T/m2
KÕt qu¶ tÝnh theo b¶ng sau:

Lo¹i

TrÞ sè

G1

Mè gi÷a

Mè bªn

mè

Tªn t¶i träng

G

C¸nh tay

Mo (T/m)

®ßn

+

37.2

3.5

130.2

G2

52.08

2.5

G3

3.875

3.3

12.79

G4

10.87

3

32.61

G5

22.19

G6
T1

136.22

-

130.2

2

44.38

10

2

20

36.87

1.67

61.57

T2

1.475

0.333

G1

78.64

3.5

G2

108.4

2.5

G3

7.75

3.3

25.58

G4

21.75

3

65.25

G5

44.38

G6

176.1

256.1

271
271

2

88.76

10

2

20

T1

73.75

1.67

123.16

T2

2.95

0.333

b - TÝnh cho mè gi÷a:
Fm =11.8 (m2);

272

0.49

0.98
362.8

520.92

Wn = 24 (m3)

272 140.12

 17.2 (T/m2).
11.8
24
272 140.12

 28.9 (T/m2).
A=
11.8
24

B=

 Pk =26.46 (T/m2) P’k = 26.46 (T/m2).
2 - C¸c lùc ph©n bè trªn b¨ng.
+ Träng l­ỵng n­íc trong cèng: qo =n.hn.b.
Trong ®ã n = 1
hn: chiỊu dµy n­íc t¹i b¨ng tÝnh to¸n
qo = 1  5  1 = 5 (T/m)
+ Träng l­ỵng b¶n ®¸y: qi = b.t.b
Trong ®ã: b = 2.4
t: chiỊu dµy b¶n ®¸y (t = 1m)
b: ChiỊu réng b¨ng tÝnh to¸n
 q1 = 2.4  1  1 = 2.4 (T/m)
SVTH: Cao Thò Thúy Vân

Trang 18


Đồ án môn học Thủy công

GVHD: Lã Bá Thiết

¸p lùc ®Èy ng­ỵc (lùc thÊm + ¸p lùc thủ tÜnh)
q2 =n.h®n.b
Trong ®ã : h®n: cét n­íc ®Èy ng­ỵc t¹i b¨ng tÝnh to¸n (h®n = 4.55 m)
q2 = 1  4.55  1 = 4.55 (T/m)
+ Ph¶n lùc cđa nỊn (s¬ bé coi nh­ ph©n bè ®Ịu)
q3 = Pp.b
Trong ®ã: Pp: ph¶n lùc t¹i ®¸y mãng
q3 = 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.

3

Q =  P'K + 2L.  qi
i 1

Trong ®ã:
2L: ChiỊu dµi b¨ng ®ang xÐt (2L = 14m)
 P'K = -2 (20.4 + 24.2) = -89.2 (T)
 qi = qo + q1 + q2 + q3 = -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 : Y0=

 Fm .Y1  Fd .Y2
Fm  Fd

Fm: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

Trong ®ã:

Y0 =

1  6.5  5  4.25  14  1  0.5
 0.85 (m)
5  6.5  1  14  1

VÏ biĨu ®å momen tÜnh Sc cđa b¨ng tÝnh to¸n
Trong ®ã Fc:diƯn tÝch phÇn bÞ c¾t

Sc = Fc.yc

yc : 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:
Fc1=141 = 14 (m2)
yc1= 0.85 + 0.5 = 1.35 (m)
 Sc1= 14  1.35 =18.9 (m3)
*TÝnh cho phÇn II:
Mè gi÷a: Fcg2= 6.5  1 = 6.5 (m2)
ycg2=

6.5
 0.85  2.4 (m)
2

Scg2= 6.5  2.4 = 15.6 (m3)
Mè bªn: Fcb2= 6.5  1 = 6.5 (m2)
Scb2= 6.5  2.4 = 15.6 (m3)
Sc2= Scg2+ Scb2=15.6  2 = 31.2 (m3)
TÝnh diƯn tÝch biĨu ®å Sc , phÇn t­¬ng øng víi mè (A1) vµ víi b¶n ®¸y (A2)
Tõ S =

3F
h
F S
2h
3/ 2

6.5  31.2
 135.2
3/ 2
1  18.9
A2 =
 12.6
3/ 2

A1 =

Ph©n phèi Q cho mè (Qm) vµ b¶n ®¸y (Q®)
SVTH: Cao Thò Thúy Vân

Trang 19


Đồ án môn học Thủy công

Qm = Q

GVHD: Lã Bá Thiết

A1
135.2
 46.6
 42.63 (T)
A1  A2
135.2  12.6

Q® = Q - Qm = 46.6 – 42.63 = 3.97 (T)
Ph©n Qm Cho c¸c mè theo tØ lƯ diƯn tÝch
ë ®©y ta bè trÝ c¸c mè cã diƯn tÝch b»ng nhau lªn Qm ph©n bè t­¬ng ®­¬ng nhau
P’1 = P’2 = P’3 = P’4 = P’5 = Fm

Qm
42.63
 6.5
 8.526 (T)
 Fm
6.5  5

Ph©n Qd cho b¶n ®¸y
q4=

Qd 3.97

 0,142
2l
2,14

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 = d hd b
lÊy
b =1 (m)
hd = 7.5 (m)
d = 1.65
 S = 1 1.65  7.5 = 12.38 (T/m)

¸p lùc ®Êt ngang E:
1
2

1
2

E= ( d hd b)hd )   12.38  7.5  46.43 (T); vÞ trÝ E so víi ®¸y lµ =

hd 7.5

 2.5 (m)
3
3

Momen do ¸p lùc ®Êt ngang g©y ra Mđ = 46.43 2.5 = 116.075 (T.m)
T¶i träng xe ®i l¹i qs = 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