đồ án môn học công trình thủy

Đồ án môn học: Công Trình Thủy
PHẦN II.
THIẾT KẾ ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC
A- Mở Đầu:
I- Vị trí và nhiệm vụ công trình :
1.Phát điện là chính, với công suất lắp máy N=150MW
2.Cấp nước sinh hoạt cho 10000 dân
3.Kết hợp nuôi trồng thủy sản và du lịch sinh thái.
4.Kết hợp dùng nước sau nhà máy thủy điện tưới cho 1000 ha đất canh tác
5.Phòng lũ cho hạ du
II- Chọn tuyến đập và bố trí công trình đầu mối:
1. Tuyến đập: Để cho đập làm việc ổn định, ta chọn tuyến đập có 2 vai đập cắm vào
sườn núi, và tuyến phải đi qua vùng có mặt cắt tốt để tránh lún, lật. Chọn tuyến đập phải ngắn
nhất để khối lượng đào, xây là ngắn nhất. Chọn tuyến phải thuận lợi và có khả năng thi công
dễ dàng, tiện lợi bố trí tràn, nhà máy thủy điện.
2. Chọn loại đập: Dựa vào tài liệu địa chất và vật liệu xây dựng ta chọn đập bê tông
trọng lực.
3. Bố trí tổng thể công trình đầu mối:
- Bố trí tràn : Để tránh hiện tượng gây xói lở ở 2 bên lòng sông ta bố trí tràn ở giữa
tuyến.
- Nhà máy thủy điện : Nhà máy được bố trí ở bờ trái do địa hình tương đối bằng phẳng.
III- Cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế:
1. Cấp công trình: Xác định theo 2 điều kiện
a- Theo chiều cao đập và loại nền:
MNLTK = MNDBT + Ht = 95 + 5 = 100 m
Sơ bộ chọn cao trình đỉnh đập là:
đỉnh đập= MNLTK + d = 100 + 3 = 103 m ( chọn độ vượt cao an toàn d = 3m)
đáy đập = 47,3 m
Chiều cao mặt cắt:
H = 103 – 47,3 = 55,7 m. Chọn H = 60 m
Tra bảng P1-1 ta có cấp công trình tương ứng là cấp II.

b- Theo nhiệm vụ của công trình:
Công trình có nhiệm vụ chính là phát điện với công suất chính là 150.000 KW. Tra
bảng P1-2 ta có cấp công trình chính là cấp II.
Vậy ta xác định được cấp công trình là cấp II.
2. Các chỉ tiêu thiết kế:
- Tần suất lưu lượng và mực nước lớn nhất tính toán: P = 0,5%.
- Tần suất lớn nhất: P = 2% ứng với vận tốc gió V= 32 m/s.
- Tần suất gió bình quân lớn nhất P = 25% ứng với vận tốc gió V=15,5m/s.
- Hệ số vượt tải: n = 1,05.
- Hệ số điều kiện làm việc: m = 0,95.
- Hệ số tin cậy: Kn = 1,2.
- Hệ số tổ hợp tải trọng: nc = 1.

Trang:...


Đồ án môn học: Công Trình Thủy
- Các độ vượt cao an toàn đỉnh đập:
+) MNDBT : a = 1,2m
+) MNLTK: a = 1 m
+) MNLKT : a = 0,3m
B- Tính toán mặt cắt đập:
I- Mặt cắt cơ bản:
1.
Dạng mặt cắt cơ bản: Do đặc điểm chịu lực, mặt cắt cơ bản của đập bê tông
trọng lực có dạng tam giác.
MNLTK

H1
§¸y

nB
S1
L1

(1-n)B
L2

- Đỉnh mặt cắt ở ngang MNLTK:
MNLTK = MNDBT + Ht .
Ht: cột nước siêu cao
Với công trình cấp II, có P = 1% tra bảng ta có Ht = 5,0 m
=>MNLTK = 95 + 5,0 = 100 m.
- Chiều cao mặt cắt:
H1 = MNLTK - đáy
đáy: Cao trình đáy được xác định trên mặt cắt địa chất dọc tuyến đập, sau khi bóc bỏ
các lớp tàn tích dưới lòng sông thì cao trình đáy là:
đáy = 50 – 2,7 = 47,3 m
Chiều cao mặt cắt: H1 = 100 – 47,3 = 52,7 m
- Chiều rộng đáy đập là B, trong đó đoạn hình chiếu của mái thượng lưu nB, hình chiếu
của mái hạ lưu (1-n)B. Trị số n có thẻ chọn trước theo kinh nghiệm, chọn n = 0. Trị số của B
xác định theo các điều kiện ổn định và ứng suất.
2. Xác định chiều rộng đáy đập:
a- Theo điều kiện ổn định:
H1
B  Kc


f . 1  n  1 
n


Trong đó:
H1 : chiều cao mặt cắt, H1 = 43,5 m.
F : hệ số ma sát, f = 0,6.

Trang:...


Đồ án môn học: Công Trình Thủy
 : dung trọng của đập, 1 = 2,4 T/m3.
n : dung trọng của nước, n = 1,0 T/m3.
1 : hệ số cột nước còn lại sau màn chống thấm. Vì đập cao, công trình quan trọng nên
cần thiết phải xử lý chống thấm cho nền bằng cách phụt vữa tạo màn chống thấm, sơ bộ chọn
1=0,5; 1 sẽ được chính xác hóa bởi việc tính toán xử lí nền sau này.
- Kc: hệ số an toàn ổn định cho phép. Theo quan điểm tính toán ổn định cho các quy
phạm mới, ổn định của công trình được đảm bảo khi:
m
nc N tt 
.R (*)
Kn
Trong đó:
nc : hệ số tổ hợp tải trọng, nc = 1.
m : hệ số điều kiện làm việc, m = 0,95.
Kn: hệ số tin cậy, Kn = 1,2.
Ntt và R lần lượt là già trị tính toán của lực tổng quát gây trượt và lực chống giới hạn.
Có thể viết (*) dưới dạng:

n .K
R
 c n

N tt
m
So sánh với công thức tính ổn định trong quy phạm cũ có thể coi:
n .K
1.1,25
= 1,26
Kc  c n =
0,95
m
 B  Kc

H1



f . 1  n   1 

n
b- Theo điều kiện ứng suất::
H1
B

 1,26

52,7
 58,25m
 2,4

0,6.
 0  0,5 

 1


1
.(1  n)  n.( 2  n)   1
n

=

52,7
 38,23m
2,4
.1  0,5
1

c- Chọn B:
Để thỏa mãn đồng thời cả 2 điều kiện ổn định và ứng suất, chọn
B = max( 58,25; 38,23)m = 58,25 m.Chọn B = 58,5 m
II- Mặt cắt thực dụng đập không tràn: Tại mặt cắt cơ bản, tiến hành bổ sung một số chi tiết
ta được mặt cắt thực dụng.
1. Xác định cao trình đỉnh đập:
Cao trình đỉnh đập được xác định theo 2 điều kiện :
a- Theo MNDBT:
đ1 = MNDBT + h + s + a
Trong đó:
- h: Độ dềnh do gió ứng với vận tốc gió tính toán lớn nhất

h  2.106.

V 2 .D

. cos s
g.H

Trong đó:
V: vận tốc gió tính toán lớn nhất V = 32 m/s.

Trang:...


Đồ án môn học: Công Trình Thủy
D: đà gió ứng với MNDBT, D = 4600 m.
H: chiều sâu nước trước đập ứng với, H = MNDBT - đáy = 95 – 47,3 = 47,7 m.
s: góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió, s = 00.
Suy ra: h  2.106.

322.4600
. cos 0o  0,02 m
9,81.47,7

- s: Độ dềnh cao nhất của sóng ứng với vận tốc gió tính toán lớn nhất.
s = ks.h
Trong đó:
ks: tra đồ thị hình P2-4.
h: chiều cao sóng với mức đảm bảo tương ứng.

Giả thiết sóng đang xét là sóng nước sâu: H >
2
Từ P = 2%
v = 32 (m/s). Giả sử sóng nước sâu, sơ bộ giả sử thời gian gió thổi liên
tục là 6h.

Ta có:
9,81.6.3600
gD 9,81.4600
gt

 6622 và
 44,07
=
V2
322
32
V
 g
 2,7

gt
V
Tra bảng P 2 – 1
 6622  
V
 gh  0,045

V 2
 g
 1,33

gD
V
 44,07  
V2

 gh  0,013

V 2
Ta chọn cặp giá trị

gh
g
= 1,33; 2 = 0,013.
V
V

_
0,013.V 2
322
1,33.V
32
 0,013.
 1,36( m) và  
 1,33.
 4,33( s )
g
9,81
g
9,81
Bước sóng trung bình được xác định theo công thức :

=> h 

_

g. 2 9,81.4,332


 29,29 m
2
2.3,14
_


= 14,645 m. Vậy giả thiết sóng nước sâu là đúng.
2
gD
Tra đồ thị P2-2 ứng với 2  44,07 ta có: K1% = 2,17
V
Kiểm tra: H = 47,7 m >

 h1% = K1%. h = 2,17.1,33 = 2,95 m
h
2,95
 29,29
Tra đồ thị P2-3 ứng với
 0,096

 0,645 và 
 29.29
H
47,7
Ta có: Ks = 1,23
 s = Ks.h = 1,23.2,95 = 3,629 m.
a=1,2 m , đối với MNDBT. Bảng 2 TCVN 8216-2009

Trang:...


Đồ án môn học: Công Trình Thủy
 đ1 = MNDBT + h + s + a = 95 + 0,02 + 3,629 + 1,2 = 99,85 m
b- Theo MNLTK:
đ2 = MNLTK + h' + s' + a'
Trong đó:
- h': độ dềnh do gió ứng với vận tốc gió bình quân lớn nhất.
- 's: độ dềnh cao nhất của sóng ứng với vận tốc gió bình quân bé nhất.

h'  2.10 6.

V 2 .D'
. cos s
g.H

Trong đó:
- V': vận tốc gió bình quân bé nhất ứng với tần suất P=25%, V' = 15,5 m/s.
- D': đà gió ứng với MNLTK, D' = 4600 + 500 = 5100 m.
- g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2.
- H’: chiều sâu trước đập, H’ = MNLTK- đáy = 100 – 47,3 = 52,7 m.
- s: góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió, s = 00.
 h'  2.106.

15,52.4900
. cos 0  0,00474m .
9,81.52,7

’s: độ dềnh cao nhất của sóng xác định với vận tốc gió tính toán bé nhất
's = k's.h
Trong đó:
- k's: tra đồ thị P2-4.
- h: chiều cao sóng với mức đảm bảo tương ứng

Giả thiết sóng đang xét là sóng nước sâu: H’ >
2
Từ P = 25%
v = 15,5 (m/s). Giả sử sóng nước sâu, sơ bộ giả sử thời gian gió thổi
liên tục là 6h.
gH ' 9,81.52,7

Ta có:
= 2,15.
V '2
15,52
gt 9,81.6.3600
gD' 9,81.5100

 13670,71; 2 
 208,246
V'
15,5
V'
15,52
 g
 4,7

gt

V'

13670
.
71

V'
 gh '  0,11

V '2
 g
 1,98

gD'

V
'
 208,246  
V '2
 gh  0,025

V '2
Ta chọn cặp giá trị
Từ đó ta tính được:

gh
g
 1,98 ; 2  0,025 .
V'
V'

h  0,025.

15,5 2
 0,612m
9,81

Trang:...


Đồ án môn học: Công Trình Thủy
15,5
 3,128 s
9,81
Bước sóng trung bình được xác định theo công thức:

  1,98.

_

g. 2 9,81.3,1282


 15,284 m
2
2.3,14
_


= 7,64 m. Vậy giả thiết sóng nước sâu là đúng.

2
gD'
Tra đồ thị P2-2 ứng với 2  208,246 ta có: K1% = 2,2
V'

Kiểm tra: H’ = 52,7 m >

 h1% = K1%. h = 2,2.0,612 = 1,346m
 15,284
h
1,346
Tra đồ thị P2-4a ứng với
 0,088 ta có:

 0,29 và 
 15,284
H'
52,7
Ks = 1,21.  ’s = Ks.h = 1,21.1,346 = 1,629 m .
a’=1 m đối với MNLTK. Bảng 2 TCVN 8216-2009
đ2 = MNLTK + h' + s' + a' = 100 + 0,00474+ 1,629 + 1 = 102,634 m .
c- Theo MNLKT:
đ3 = MNLKT + a”
a”=0,3 đối với MNLKT. Bảng 2 TCVN 8216-2009
đ3 = MNLKT + a” = 101 + 0,3 = 101,3 m .
Vậy chọn cao trình đỉnh đập đ = max(99,85; 102,63; 101,3) = 102,63 m.
Chọn đ = 103m
Chiều cao đập:
P = đ đập - đáy= 103 – (50 - 2,7) = 55,7 m .Chọn 56 m
2. Bề rộng đập:

Do yêu cầu xây dựng không có nhu cầu về giao thông lớn nên ta co thể chọn bề rộng
đỉnh đập theo yêu cầu cấu tạo, ở đây ta chọn b = 6m.
3. Bố trí các lỗ khoét: Các hành lang trong thân đập có tác dụng tập trung nước thấm
trong thân đập và nền, kết hợp để kiểm tra, sửa chửa; hành lang ở gần nên để sử dụng phụt
vữa chống thấm.
Theo chiều cao đập, bố trí hành lang ở các tầng khác nhau, tầng nọ cách tầng kia
15÷20m.Khoảng cách từ mặt thượng lưu đến mép trước của hành lang chọn theo điều kiện
H
chống thấm: l1 
J
Trong đó: H là cột nước tính đến đáy hành lang.
J là gradien thấm cho phép của bê tông, J = 20.
Ta bố trí 2 hành lang, khoảng cách giữa các hành lang là 20 m.
Hành lang dưới cùng phụt vữa cách đáy 3 m, hành lang này do phải tính đến kích thước
máy khoan phụt vữa và khoảng không cần thiết cho thi công nên ta chọn kích thước là 4x4 m.
Còn hành lang trên chọn kích thước là 2x2,5m.
Khoảng cách từ thượng lưu và hạ lưu đến mép trước và mép sau của hành lang
H 49,7

 2,485m
H = 52,7 -3 = 49,7 m → l 
J
20

Trang:...


Đồ án môn học: Công Trình Thủy
100

70,3

50,3

103

6000

2x2.5

4x4

47,3

Màng chống thấm

III- Mặt cắt thực dụng của đập tràn:
1. Mặt cắt đập tràn:
1.1.
Hạ lưu công trình nối tiếp bể tiêu năng hoặc tường tiêu năng
Chọn mặt tràn dạng Ôphixêrốp không chân không. Loại này có hệ số lưu lượng tương
đối lớn và chế độ làm việc ổn định.
Cách xây dựng mặt cắt đập như sau:
a. Chọn cao trình ngưỡng tràn ngang với MNDBT = 95 m.
b. Chọn hệ trục oxy có: trục ox ngang cao trình ngưỡng tràn, hướng về hạ lưu; trục
oy hướng xuống dưới gốc o ở mép thượng lưu đập, ngang cao trình ngưỡng tràn.
c. Vẽ đường cong theo tọa độ Ôphixêrốp trong hệ trục đã chọn với Htk = Ht = 5,0 m.

X , Y các giá trị được tra trong bảng (14-2)/ Bảng tính thủy lực.

Trang:...


Đồ án môn học: Công Trình Thủy

(X = X .Htk, Y = Y .Htk):

X

Y

X

Y

0

0,126

0

0,63

0,1

0,036

0,5

0,18

0,2

0,007

1

0,035

0,3

0

1,5

0

0,4

0,007

2

0,035

0.6

0.06

3

0.3

0.8

0.147

4

0.735

1

0,256

5

1,28

1,2

0,393

6

1,965

1,4

0,565

7

2,825

1,7

0,873

8,5

4,365

2

1,235

10

6,175

2,5

1,96

12,5

9,8

3

2,842

15

14,21

3,5

3,818

17,5

19,0
9

4

4,93

20

24,65

4,5

6,22

22,5

31,1

d. Từ bảng tọa độ ta vẽ đường cong mặt đập.
e. Tịnh tiến đường cong đó theo phương ngang về hạ lưu cho đến khi tiếp xúc với
biên hạ lưu của mặt cắt cơ bản tại điểm D.
f. Mặt cắt hạ lưu nối tiếp với sân sau bằng mặt cong có bán kính R.
R = (0,2  0,5).(P + Ht) = 0,5.(47,7 + 5) = 26,35 . Chọn R = 26,35 m.
Trong đó:
+ P : chiều cao đập tràn ứng với MNDBT , P = 47,7 m .

SVTH: Ngô Tiến – Lớp: 13THXD2

Trang:...


Đồ án môn học: Công Trình Thủy

GVHD: TS. Võ Ngọc Dương

+ Ht: cột nước trên đỉnh tràn
Mặt tràn cuối cùng sẽ là mặt ABCDEF trong đó:
AB: Nhánh đi lên của đường cong Ôphixêrốp ( khi mặt thượng lưu đập tràn là nghiêng,
cần kéo dài đoạn BA về phía trước cho đến khi gặp mái thượng lưu tại A);
BC: Đoạn nằm ngang trên đỉnh
CD: Một phần của nhánh đi xuống của đường cong Ôphixêrốp
DE: Một đoạn của mái hạ lưu mặt cắt cơ bản
EF: Cung nối tiếp với sân sau.
5.00

O BC

A

x
D

O1
47,7

R= 26,35 m
E
47,3

F
58,5

y

Sơ đồ tính toán tiêu năng đáy
1.2.
Hạ lưu công trình được cấu tạo bằng mũi phun
Cách gán trục tọa độ và vẽ đường cong Ôphixêrốp giống như trường hợp 1.1 nhưng
trong trường hợp này ở phía chân đập hạ lưu ta bố trí mũi phun xa để làm tiêu hao năng lượng
nước phía trên không trung.
Mực nước hạ lưu của công trình :
Ứng với tần suất lũ thiết kế P = 1% , suy ra được Qmax = 1300 m3/s => cao trình mực
nước ở hạ lưu Z = 57,25 m ( từ quan hệ giữa lưu lượng và mực nước hạ lưu tuyến đập được
cho từ số liệu )
Suy ra được Hhl= 57,25 – 47,3 = 9,95 m.
Độ cao mũi phun : h = Hhl + z
Trong đó z là khoảng cách từ mặt nước hạ lưu đến mũi phun z =( 1  2 )m, chọn z =

1,5m.
 h = 9,95 + 1,5 = 11,45 m
Mặt cong mũi phun có bán kính R = ( 6  10 ) * hc ( hc là độ sâu co hẹp của nước) . Trong
trường hợp chưa có hc ta chọn R trước , chọn R = 8,5 m , sau đó tính lại hc và kiểm tra lại điều
kiện của R trong khoảng trên.
Góc nghiêng của mũi phun so với mặt nằm ngang là θ0 = ( 300  350 ). Chọn θ0 = 300 .
 Vẽ được mặt cắt thực dụng như hình dưới

SVTH: Ngô Tiến – Lớp: 13THXD2

Trang:...


Đồ án môn học: Công Trình Thủy
5.00

MNDBT

GVHD: TS. Võ Ngọc Dương
x

O BC
D

A

O1

47,7

R = 8.5m
E

F

MNHL
11.45

47,3

Hhl = 9.95

G
58,5

y

Trong trường hợp bất lợi nhất là lưu lượng qua tràn = Qmax bỏ qua Qtm .tính toán sơ bộ tổng
chiều dài tràn nước ∑b.
Từ công thức : Qt   . n .m. b. 2 g .H o 2 .
3

Vì tính toán sơ bộ nên ta chọn sơ bộ
-  = 0.98, m  mtc =0.504 ( đập Cơrigơ-Ôphixêrốp loại 1).
- n: Hệ số ngập, trường hợp đập tràn chảy tự do thì n = 1
H0  H = 5m.
 b =

Qt
3

 . n .m. 2.g .H 0 2

1300

=

0,98.1.0,504. 2.9,81.5

3

= 53,15 m.
2

Tính sơ bộ chiều sâu nước tại mặt cắt co hẹp hc .

I
5.00

MNDBT

x

O BC
A

D

47,7

E

II
IIh

MNHL

F

c

10

47,3

11.45

Hhl = 9.95

G
58.5

I
y

Viết phương trình Becnully cho 2 mặt cắt I-I và II-II chọn mặt chuẩn tại đáy đập ta được :
ZI + 0 +

 .VI2
 .VII2

= ZII + 0 +
+ hf .
2. g
2. g

SVTH: Ngô Tiến – Lớp: 13THXD2

Trang:...


Đồ án môn học: Công Trình Thủy

GVHD: TS. Võ Ngọc Dương

Vì vận tốc VI và tổn thất hf không đáng kể nên bỏ qua 2 đại lượng này .
Áp suất dư tại 2 mặt cắt này bằng 0 vì tiếp xúc với khí trời .
Cho α = 1, ta được :

Q 

.


II

PT  52,7 = 10 + hc + 
2. g

2

Với Q = 1300 m3/s , ω = hc*∑b = hc * 53,15 m2.
 hc = 0,974 m .
Kết luận : Sau khi tính toán lại sơ bộ hc thì ta thấy R = 9,5 m  (6  10) *hc , thỏa mãn điều
kiện , vậy ta chọn R = 8,5 m là hợp lý.
2. Trụ pin và cầu giao thông:
Đỉnh đập không có đường giao thông chính chạy qua, nhưng để đi lại kiểm tra và khai
thác công trình, vẫn phải làm cầu giao thông qua đập tràn, bề rộng tràn lớn nên cần làm các
trụ pin để đỡ cầu.Mặt trụ thượng lưu chọn là mặt tròn có R = 0.5m, dày 1m để đảm bảo điều
kiện để chảy bao hợp lý. Cao trình đỉnh cầu giao thông chọn ngang đỉnh đập, bề rộng mặt cầu
chọn bằng mặt đập b = 6m.
C- TÍNH TOÁN MÀN CHỐNG THẤM:
I.Mục đích: Xác định các thông số cần thiết của màn chống thấm(chiều sâu, chiều dày,vị
trí đặt) để đảm bảo được yêu cầu chống thấm đề ra (hạn chế lượng mất nước, giảm nhỏ áp lực
thấm lên đáy đập).
II. Xác định các thông số của màn chống thấm:
1. Chiều sâu phụt vữa: (S1) Phụ thuộc vào mức độ nứt nẻ của nền và chiều cao đập.
Lưu lượng tháo qua nhà máy thủy điện:
QTĐ  4.QTM  4.135  540 (m3/s)
Lưu lượng qua tràn ứng với mực nước thượng lưu là MNLTK
QTran  Qthao  QTĐ  1300  540  760 (m3/s)
Tra quan hệ (Q~ZHL) với Qtran = 760 (m3/s) tra quan hệ Qthao~Z suy ra Z = 55,93 m .
 Hhl = 55,93 – 47,3 = 8,63 m.
 Cột nước thấm lớn nhất của đập:
H = HMNLTK – Hhl = 52,7 - 8,63 = 44,07m.
Trường hợp mực nước thượng lưu là MNDBT :
Trong trường hợp này thì nước không chảy qua tràn, để xét cho trường hợp bất lợi nhất công
trình thì ta không tính Qtm .
 Hhl = 0 m.
 Cột nước thấm lớn nhất của đập:
H = HMNDBT – Hhl = 47,7 – 0 = 47,7 m.

Vậy trường hợp bất lợi nhất lúc này là Hhl = 47,7 m , ứng với áp lực nước lên thành đập lớn
nhất .
Theo quy phạm Liên Xô CH 123-60, chiều sâu xử lý chống thấm xác định như sau:
25 ≤ H ≤ 75 m tương ứng đến 0,03 l/ph.Suy ra [J] = 17,5

SVTH: Ngô Tiến – Lớp: 13THXD2

Trang:...


Đồ án môn học: Công Trình Thủy

GVHD: TS. Võ Ngọc Dương

Từ tài liệu ép nước thí nghiệm đã cho, ta xác định được chiều sâu màn chống thấm là
S1 = 17,5 m.
2. Chiều dày màn chống thấm :
Xác định theo điều kiện chống thấm cho bản thân màn.
0,5.47,7
 .H
 1,36

=
17,5
J 
Trong đó:
- .H là cột nước tổn thất qua màn,  = 1 - 1 = 1 - 0,5= 0,5.( Giả thiết 1 = 0,5)
- [J] là gradien thấm cho phép của vật liệu làm màn chống thấm.
Chọn  = 1,5 m.
3. Vị trí màn chống thấm:

Màn chống thấm bố trí càng gần mặt thượng lưu đập càng tốt. Nhưng để chống thấm cho
thành phần phía trước của hành lang phụt vữa cần khống chế:
L1 

H1
49,7
 2,485 m
=
20
Jb

Trong đó:
- H1 là cột nước lớn nhất tính đến đáy hành lang
H1 = HMNLTK – 3 = 52,7 - 3= 49,7 m.
- Jb là gradien thấm cho phép của bê tông, Jb = 20.
Chọn L1 = 2,5 m → L2 = B – L1 -  = 58,5 – 2,5 – 1,5 = 54,5 m.
III. Kiểm tra trị số của 1:
Trong thiết kế sơ bộ, có thể áp dụng phương pháp của Pavơloopsxki, theo đó:
1 =

p2
p1

Với:
-

p1 = n.H

2
 


 x
1 

 n .H
- p2 =
.arccos  . 1     b 


 S1 
 a 


1,5
Trong đó:
x=
=
= 0,75 m
2
2
2

 L1 
L
1
a=
1     1   2
2
 S1 
 S1







2

2
2


1
2
,
5
54
,
50




 =  1 
  1 
   2,14
2
17,5 
17,5  








2
2
2
2


 54,5 
 2,5  
 L2 
 L1   1 
1
1 
  1 
  1,13
b=
1     1    =
2
17
,
5
17
,
5



2
S
S



 
 1
 1 



 1

2
 

 x
1
1 


. arccos
1     b   0,52

3,14
 S1 
 a 


SVTH: Ngô Tiến – Lớp: 13THXD2

Trang:...


Đồ án môn học: Công Trình Thủy

GVHD: TS. Võ Ngọc Dương

Như vậy trị số 1 giả thiết gần đúng.kiểm ta lại kết quả của  = 1,5 vẫn thỏa mãn
D- TÍNH TOÁN THỦY LỰC ĐẬP TRÀN:
I. Tính toán khẩu diện tràn:
1. Công thức chung: Tài liệu đã cho cao trình ngưỡng, cột nước lớn nhất trên tràn( ứng
với tần suất thiết kế) và lưu lượng cần tháo. Cần xác định bề rộng tràn để tháo được lưu
lượng cần thiết.
Sử dụng công thức chung của đập tràn:

Qt   . n .m. b. 2 g .H o 2
3

Trong đó:
- : Hệ số co hẹp bên.
- n: Hệ số ngập, trường hợp đập tràn chảy tự do thì n = 1
- m: Hệ số lưu lượng
- ∑b: tổng chiều dài tràn nước
- H0: Cột nước trên đỉnh tràn
- Qt: Lưu lượng tháo qua tràn.
2. Xác định các thông số:
a) Trường hợp không sử dụng cả các tổ máy thủy điện để tháo lũ, Qt xác định như sau:

Qt = Qmax – αt.4.Qtm = 1300 – 0,8.4.135 = 868 m3/s
b) Hệ số lưu lượng của đập tràn:
m = H. hd.mtc
Trong đó:
mtc: Hệ số lưu lượng của đập tràn tiêu chuẩn với đập Cơrigơ-Ôphixêrốp
loại 1, mtc = 0,504.
-



H 



tk

 : Hệ số sửa chửa do cột nước thay đổi.   45o
 H  f   ,
H


ta có H = 0,998
-



e



1

 hd  f   ,  ,  : Là hệ số sửa chữa do thay đổi hình dáng so với mặt
P


e 47,07
cắt tiêu chuẩn, với  = 400 , và =
= 0,987 tra bảng ta được: hd = 0,968.
47,7
P1

→ m = 0,998.0,968.0,504 = 0,487
c) Hệ số co hẹp bên ε phụ thuộc số khoang và dạng mố, xác định theo công
thức:
  n  1 mt H 0
  1  0,2. mb
.
n
b
Trong đó:
- mt = 0,45: hệ số co hẹp mố trụ.
- mb=0,7: hệ số co hẹp mố bên.
- n: số khoang.
- b: bề rộng 1 khoang.
d) Cột nước toàn phần:

SVTH: Ngô Tiến – Lớp: 13THXD2

Trang:...

Đồ án môn học: Công Trình Thủy

GVHD: TS. Võ Ngọc Dương
H0  Ht 

 .V02
2.g

Trong đó: V0 là lưu tốc tới gần, lấy V0 = 0.
→ H0 = Ht = 5 m.
3. Xác định lại khẩu diện:

Qt

b =
Giả thiết ε = 0,945→

b 

3

 . n .m. 2.g .H 0 2
868

0,945.1.0,487. 2.9,81.5

3

 38,09m
2

Chọn n = 4 → b = b/4 = 9,52 m.
0,7  4  1.0,45 5
Kiểm tra lại:   1  0,2.
.
 0,945.
4
9,52
Giả thiết ε = 0,945 là phù hợp.
II. Tính toán tiêu năng:
1. Chọn hình thức và biện pháp tiêu năng:
a) Hình thức: Có thể là tiêu năng đáy hoặc tiêu năng phóng xa.
b) Biện pháp:
- Tiêu năng đáy: Làm bể tường kết hợp
- Tiêu năng phóng xa: Làm mũi phun cuối đập tràn. Cao trình mũi phun chọn
cao hơn mực nước hạ lưu max.
c) Chọn hình thức tiêu năng :
Trong trường hợp này với nền là nền đá cứng dày vô cùng , và các chỉ tiêu cơ lý của nền đá đã
cho và cấu tạo mặt cắt sơ bộ đã tính , ta nên dùng hình thức tính toán tiêu năng phun xa cho
trường hợp này ứng với mặt cắt đập đã chọn sơ bộ như trên.
d) Xác định lưu lượng tính toán tiêu năng đáy:
  1  0,2.

 mb  n  1 mt H 0
.

n

b

 1  0,2.

0,7  (4  1).0,45 H 0
.
 1  0,01071.H 0
4
9,52

Qt   .m. n .b. 2.g H 0 2
3

Qt
; Bđ = ∑b + (n - 1).d + 2.d’ = 38,09 + (4 – 1).1 + 2.0,5 = 42,09 m ( d,
Bđ
d’ là bề rộng của các trụ pin và mố bên ).
Q  Qt   t .  Qtm , với αt = 0,8; ∑Qtm = 540 m3/s
q=

ZHL: cao trình mực nước hạ lưu, tra quan hệ Z~Q.
hh = ZHL - đáy = ZHL – 47,3
E0 = P + H0 với P = 47,7 m.
q
F(c ) 
với  = 0,95 là hệ số lưu tốc ở cửa ra của bể.
3
 .E0 2

 c ,, : Tra bảng phụ lục 15-1, bảng tra thủy lực.

SVTH: Ngô Tiến – Lớp: 13THXD2

Trang:...


Đồ án môn học: Công Trình Thủy

GVHD: TS. Võ Ngọc Dương

hc’’ =  c ,, .E0
BẢNG LƯU LƯỢNG TÍNH TOÁN TIÊU NĂNG
Ho
ε

Qt
(m3/s)

Eo
(m)

q
(m2/s)

1

0,989

81,281

48,7

1.931

2

0,978

227,398

49,7

0,960

413,159

4

0,957

5

0,946

(m)

3

Q
(m3/s)

Zhl
(m)

hh
(m)

hc''-hh
(m)

0,0060 0,0747 3,63789

513,28

55,522

8,222

-4,584

5,403

0,0162 0,1127 5,60119

659,4

55,766

8,466

-2,865

50,7

9,816

0,0286 0,1490

845,16

56,113

8,813

-1,259

629,033

51,7

14,945

0,0423 0,1803 9,32151

1061

56,653

9,353

-0.031

869,215

52,7

20,651

0,0568 0,2080 10,9616

1301,2

57,253

9.953

1,009

F(c )

hc''
(m)

 c ,,

7,5543

 Vậy lưu lượng tính toán tiêu năng là Qtn = 869,215 m3/s
e) Lưu lượng tính toán tiêu năng phun xa
Qtn = Qt = Qmax – 0,8*4Qtm = 868 m3/s

2. Tính toán cho hình thức tiêu năng phun xa :
Đặc điểm tiêu năng phun xa là lợi dụng hình thức phun ở chân đập để dòng chảy có lưu
tốc lớn phóng xa ra khỏi chân đập. Dòng chảy được khuếch tán trong không khí sau đó đổ
xuống lòng sông và giảm ảnh hưởng nguy hại đến an toàn đập. Với hình thức này, năng lượng
được tiêu hao ở không khí và một phần ở lòng sông. Dòng chảy phóng xuống hạ lưu và gây ra
hố xói có độ sâu nhất định thì năng lượng thừa của dòng chảy được tiêu hao hoàn toàn bằng
ma sát nội bộ, do đó chiều sâu nước hạ lưu càng lớn thì càng giảm xói lở ở dòng sông.
Điều kiện: đỉnh mũi phun phải cao hơn mực nước lớn nhất tại hạ lưu, chiều cao cột
nước trước đập đủ lớn để tạo ra dòng phun phóng xa và mực nước hạ lưu đủ lớn để hố xói
không quá sâu. Với đập tràn có cột nước cao và địa chất nền tốt thì sử dụng tiêu năng phun xa
là hợp lý và kinh tế.
Để đạt hiệu quả tiêu năng cao thì chiều dài phóng xa phải lớn. Tuy nhiên, ta lại muốn
mức độ xói lở ít. Thực tế chiều dài càng lớn thì hố xói càng sâu, do đó trong thiết kế ta chọn
dx/L nhỏ nhất (dx là chiều sâu hố xói, L khoảng cách từ đáy hối xói đến chân đập)
Cao trình mũi phun đã chọn :  mũi phun =  MNHL +  z = 9,95 + 1,5= 11,45 ( ứng
với Qmax ta tìm được Zhl và từ đó suy ra được Hhl = 9.95m.
o
Mũi phóng hình trụ có bán kính cong R=9,5 m, góc ngiêng tại cuối mũi phun  =30 .
Xác định đường mặt nước và lưu tốc tại một mặt cắt bất kỳ trên mặt tràn theo quy phạm
liên xô cũ “ tính toán thủy lực của đập tràn trọng lực cao BCH-01-65”. Ở đây ta tính toán cho
mặt cắt tại A , B , C, D.
Ứng với trường hợp cotgθ  (0,7  0,8) thì tta xác định đường mực nước theo Becnully
cho tại các mặt cắt đã chọn. ( Theo giáo trình “ Công trình tháo lũ hệ thống đầu mối thủy lợi
của Nguyễn Văn Cung , Nguyễn Xuân Đặng , Ngô Trí Viềng “).

SVTH: Ngô Tiến – Lớp: 13THXD2

Trang:...

Đồ án môn học: Công Trình Thủy

GVHD: TS. Võ Ngọc Dương

I
5.00

MNDBT

dA =

2.41

O

hA.cos



A

I

A

A

hA
 42°

35,35
45°

47,7

Z B = 2.45 B

L BC

O1

C

D
L CD
1.35

47.3

MNHL
H hl = 9.95

G

+ ) Phương trình Becnulli cho mặt cắt I-I và mặt cắt A-A:
H + dA + .vo2/2g = hA.cos + A.vA2/2g + hw
Nếu bỏ qua hw và .vo2/2g = 0, A= 1, ta được:

VA 

q
 2 g (d A  H  hA . cos )
hA

Với q= Q/B = 20,651(m3/s)
Q là lưu lượng tính toán tiêu năng. QTN = 869,215 (m3/s)
B = ∑b = 42,09 (m)
H = Htk = 5 m
Dùng phương pháp thử dần: với dA= 2,41 m.
hA

q/hA

2 g  d A  H  hA .cos 

5.0

4.130

8.514

4.9

4.214

8.599

4.8

4.302

8.683

4.7

4.394

8.767

4.6

4.489

8.850

4.5

4.589

8.932

4.4

4.693

9.013

4.3

4.803

9.093

4.2

4.917

9.173

4.1

5.037

9.252

4.0

5.163

9.331

3.9

5.295

9.409

3.8

5.434

9.486

3.7

5.581

9.562

SVTH: Ngô Tiến – Lớp: 13THXD2

Trang:...


Đồ án môn học: Công Trình Thủy

GVHD: TS. Võ Ngọc Dương

3.6

5.736

9.638

3.5

5.900

9.714

3.4

6.074

9.788

3.3

6.258

9.862

3.2

6.453

9.936

3.1

6.662

10.009

3.0

6.884

10.082

2.9

7.121

10.154

2.8

7.375

10.225

2.7

7.649

10.296

2.6

7.943

10.367

2.5

8.260

10.437

2.4

8.605

10.507

2.3

8.979

10.576

2.2

9.387

10.645

2.1

9.834

10.713

2.0

10.326

10.781

1.9

10.869

10.848

1.8

11.473

10.915

Vậy:

hA = 1,9 m
VA = 10,869 m/s
Tương tự đối với mặt cắt B-B lấy mặt chuẩn đi qua C:
hA . cos 

v A2
v2
 z A  hB . cos  B  z B  hw
2g
2g

Từ phương trình trên ta có:
vB 

v2
q

 2 g ( A  hA . cos  z A  z B  hB . cos  hw
hB
2g

l v
Trong đó: hw  i . i . tb ; htb, vtb: chiều sâu trung bình và vận tốc trung bình trong đoạn
htb 2 g
l
2

i

hw nhỏ nên có thể bỏ qua

SVTH: Ngô Tiến – Lớp: 13THXD2

Trang:...


Đồ án môn học: Công Trình Thủy

GVHD: TS. Võ Ngọc Dương

Qtn 869,215
=
= 20,651 m3/s ; xét tại điểm B, thì diện tích mặt cắt ướt lúc này có bề rộng
B
42,09
B= Bđ = 42,09 m.
Dùng phương pháp thử dần: với ZA = 35,35. ZB = 2,45 m.

q=

 vA2

2g 
 hA .cos  Z A  Z B  hB .cos  hw 
 2g


q
hB

hB

1.700
0.800
0.700
0.730
0.740

12.148
25.814
29.501
28.289
27.907

27.687
27.923
27.949

27.941
27.938

Vậy hB = 0,74m. VB = 27,907 m/s
+ Tính thử dần cho điểm C:

v2
l
v
v2
p
2
z B  B  hB . cos  C  hC   2 i .vtb2 
. tb
R
2g
2g
 Ctb .Rtb
2. 1  1 2 g
h tb

2

Trong đó:
1
C  R1 / 6
n
Re 

V .R


n : hệ số nhám, tra phụ lục 4 -3 ta có n = 0.015
p 2h v 2
R
8,5
Ta có: 1 =
= 11,48 > 8 => = B . B = 6,911.

hB 0,74
R1 2 g
ZB = 2,45 m; li = lBC = 6,5 m , độ dài cung tròn BC ứng với góc ở tâm =45 độ.
Từ hB và vB ta tính được RB = ωB/χB = 0.715 m.
R  RC
1
1/ 6
Rtb = B
=> Ctb = .Rtb
2
n
V V
Vtb= B C => htb = q/Vtb
2

R1 = 8,5 m.
hc

wc

cc

Rc

Rtb

Ctb

q/hc

vtb

vc

1.51
1.300
1.000
0.950
0.800
0.806

63.556
54.717
42.090
39.986
33.672
33.925

45.110
44.690
44.090

43.990
43.690
43.702

1.4089
1.2244
0.9546
0.909
0.7707
0.7763

1.06189
0.96962
0.83475
0.81192
0.74278
0.74557

67.337
66.325
64.69
64.391
63.443
63.483

13.676
15.885
20.651
21.738
25.814

25.622

20.792
21.896
24.279
24.822
26.860
26.764

25.71
25.734
25.708
25.692
25.605
25.61

Như vậy ta có hc = 0,806 m. và vc = 25,622 m/s

SVTH: Ngô Tiến – Lớp: 13THXD2

Trang:...


Đồ án môn học: Công Trình Thủy

GVHD: TS. Võ Ngọc Dương

Ta để ý rằng hc > hB nguyên nhân do bán kính cung tròn nhỏ mà độ ngiêng khá lớn nên nước
tại C bị ngập trở lại .
+ Tính thử dần đối với điểm D:

2

vC2
v2
v
p
v2
2
 hC   z D  D  hD cos  2 tb LCD 
. tb
R
2g

2g
Ctb .Rtb
2. 1  1 2 g
h tb

Các đại lượng được giải thích như trên , trong đó ZD = 1.35m. LCD= 4,85.
hD
wD
cD
RD
Rtb
Ctb
vtb
q/hD

vD

1.500
1.400
1.200
1.000
0.700
0.772

26.774
26.795
26.827
26.836
26.741
26.784

63.135
58.926
50.508
42.090
29.463
32.493

45.090
44.890
44.490
44.090
43.490
43.634

1.4002
1.3127

1.1353
0.9546
0.6775
0.7447

1.08825
1.04449
0.95578
0.86547
0.72688
0.76049

67.613
67.152
66.166
65.08
63.215
63.693

13.767
14.751
17.209
20.651
29.501
26.750

19.695
20.186
21.416
23.137

27.562
26.186

Ta có: hD = 0,772 m
vD = 26,750 m/s

5.00

MNDBT

O
A

S1

47.7

45°

S

O1


B
C



D

S2

h
47.3

G
t
Lp
Lx

Các thông số cơ bản của tiêu năng phun xa
Chiều dài phóng xa: khoảng cách theo phương ngang từ mũi phun đến trung tâm dòng
chảy tại đáy kênh hạ lưu. Chiều dài phóng xa chỉ có thể xác định bằng công thức kinh
nghiệm.

h cos  0  2S (1   ) 
Lp  2 2 S cos  0 sin  0  sin 2  0  D

2 2 S


trong đó: : hệ số kể đến tổn thất cột nước  = 0,98

SVTH: Ngô Tiến – Lớp: 13THXD2

Trang:...


Đồ án môn học: Công Trình Thủy

GVHD: TS. Võ Ngọc Dương

S1: chênh lệch cao độ MNTL và mũi phun
S: chênh lệch cao độ MNTL và đáy kênh hạ lưu
hD: chiều sâu dòng nước trên mũi phun
0: góc nghiêng của mũi phun
S = MNTL - đáy – 2 = 100 – 47,3 - 2 = 50,7 m
S1 = MNTL -  mũi phun = 100 – (11,45+47,3)= 41,25 m
 = S1/S= 0,814
Vậy

LP  2 * 0,982 * 0,814 * 50,7 * cos(300 ) * [sin(300 )  sin(300 ) 

0,774 * cos(300 )  2 * 50,7 * (1  0,814)
]
2 * 0,982 * 0,814 * 50,7

= 82,69 m.
Góc nghiêng của đường phun tại vị trí rơi xuống mực nước hạ lưu:
tg  tg 2 0 

2 gZ 2
V cos2  0
2
1

Trong đó:
V1: lưu tốc dòng chảy ở mũi phun V1= VD = 26,750 m/s.
Cos 0= cos 30= 0,866.

tg 0= tg 30= 0,577.
h cos 0
p
2
phun so với MNHL).

Z2 =

Vậy tan θ =

0,5772 

=

0,774 * 0,866
 1,5  1,835 m ( với p là chiều cao của mũi
2

2 * 9,81*1,835
 0,633
26,682 * 0,8662

=> θ = 32o19’25’’

Chiều sâu hố xói t theo M.X. Vurgo

v2
2g
Trong đó q là lưu lượng đơn vị
A – hệ số giảm chiều sâu hố xói do có ngậm khí lấy theo bảng 3.11 trang 106 giáo trình thủy

lợi đầu mối của GS.TS Ngô Trí Viềng
K – hệ số xói lở lấy theo bảng 3.12
v = vD = 26,750 m/s, h =0,772 m
 A = 0,65, K = 2,19
t  K .A. q. ( S2  h) 

Vậy t = 16,04 m
Chiều dài hố xói Lx theo .A.Yuzixki
Lx = 4,5.t + 2.hpg
hpg : độ sâu phân giới =
Lx = 4,5*16,04 + 2*3,52 = 79,22 m

SVTH: Ngô Tiến – Lớp: 13THXD2

Trang:...


Đồ án môn học: Công Trình Thủy

GVHD: TS. Võ Ngọc Dương

E-TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CỦA ĐẬP:
I. Mục đích:
Kiểm tra ổn định trượt, lật cho các mặt cắt đập không tràn và đập tràn.
Trong đồ án này, yêu cầu tính ổn định trượt cho phần đập không tràn( kiểm tra cho
mặt cắt có chiều cao lớn nhất của phần này).
II. Các trường hợp tính toán: Cần kiểm tra với các trường hợp làm việc khác nhau
của đập:
1. Ứng với MNDBT, các thiết bị chống thấm và thoát nước làm việc bình thường (
tổ hợp cơ bản).

2. Ứng với MNDBT có động đất( đặc biệt).
3. Ứng với MNLTK, (đặc biệt).
4. Ứng với MNDBT, các thiết bị chống thấm và thoát nước làm việc không bình
thường (đặc biệt).
Trong đồ án này yêu cầu kiểm tra với trường hợp 2 và 3.
III. Kiểm tra ổn định trượt cho các trường hợp: Theo trình tự sau:
1. Xác định các lực tác dụng lên đập:

Ws

G1
Wd

M

M max
Ws

Fd2

W1
G2

H/
W3 W2

Wth

a) Trường hợp ứng với MNDBT và có động đất:
Cao trình đáy đập: đáy = 47,3 m.

P =103 – 47,3 = 55,7 m
H = MNDBT - đáy = 95 – 47,3 = 47,7 m.
B = 58,5 m.

SVTH: Ngô Tiến – Lớp: 13THXD2

Trang:...


Đồ án môn học: Công Trình Thủy

GVHD: TS. Võ Ngọc Dương

 Áp lực thủy tĩnh tác dụng ở thượng lưu đập ( hạ lưu không có nước) :
Thành phần nằm ngang:
1
W1 = .n.H 2 =
Tấn
2
Điểm đặt cách đáy
 Áp lực sóng:
Áp lực sóng lớn nhất đạt được ứng với độ dềnh:
 d  Kđ .h
Trong đó:
Kđ : xác định theo đồ thị 2-5c, giáo trình thủy công tập I

h: chiều cao sóng ứng với tần suất đảm bảo 5%;
Với

gD

 47, 07 và i = 5% tra hình P2.2 ta được K5% = 1,77 và theo tính toán ở trên ta có
V2

h = 1,36 m. Từ đó ta có h = K 5%. h = 1,77.1,36 = 2,407 m.

  29, 29
 H  47, 7  0, 614

 = 26,77 m → 
tra hình 2.5c ( GTTC) ta được Kđ = 0,2
 h  2, 407  0, 082
  29, 29


→ đ = 0,2.2,407 = 0,481 m
 Trị số áp lực sóng lớn nhất lên mặt đập:
h
Ws = K đ . n .h.( H  )
2
Tra đồ thị P2-4c( đồ án TC) ta có: Kđ = 0,2.
2, 407
 Ws = 0,2.1.2,407.(47,7+
) = 23,54 T
2
 Momen lớn nhất đối với chân đập do sóng gây ra:
2
h 2 h.H H
M max  K m . n .h.( 

)

6
2
2
Tra đồ thị P2-4d ( đồ án TC) ta có: Km = 0,2

→

 2, 407 2 2, 407.47, 7 47, 7 2 
M max  0, 2.1.2, 407. 


  575, 76(Tm)
2
2 
 6

Điểm đặt cách đáy: y2 

M max 575,76

 24, 46m
Ws
23,54

 Áp lực thấm:
Do chênh lệch mực nước thượng lưu và hạ lưu nên phát sinh dòng thấm từ thượng lưu về hạ
lưu, công trình gây nên áp lực thấm dưới đáy công trình.
Biểu đồ phân bố áp lực thấm coi gần đúng là hình tam giác, có cường độ lớn nhất tại vị trí sau
màn chống thấm.
Pmax =  n . 1 .H 1

SVTH: Ngô Tiến – Lớp: 13THXD2

Trang:...


Đồ án môn học: Công Trình Thủy

GVHD: TS. Võ Ngọc Dương

Trong đó:
-  1 : hệ số cột nước thấm còn lại sau màn chống thấm,  1 = 0,5
- H: cột nước thấm, H = 47,7 m.
→ Pmax = 1.0,5.47, 7  23,85 T
Tổng áp lực thấm đẩy ngược sẽ là:
1
1
Wth = .B.Pmax = .58,5. 23,85 = 697,613 T
2
2
Điểm đặt cách chân đập ở hạ lưu là:
2.l
2.58,5
x1  2 
 39m
3
3
 Áp lực bùn cát:
Thành phần nằm ngang:
1

W2 =  bc .hbc2 .K a
2
Trong đó: Ka là hệ số áp lực ngang ( áp lực chủ động)



120 

  0,65
Ka = tg 2  450    tg 2  450 
2
2 


φ: góc ma sát trong của bùn cát, φ = 120.
nb: độ rỗng của bùn cát lắng đọng.
 bc : dung trọng đẩy nổi của bùn cát.

 bc   k   n (1  nb )  1,2  1.(1  0,45)  0,65 T/m3
hbc: chiều sâu bùn cát lắng đọng trước công trình.
hbc = bùn cát - đáy = 58 – 47,3 = 10,7 m
1
→
W2 = 0, 65.10, 7 2.0, 65  24,186 T
2
h
10, 7
 3,567 m
Điểm đặt cách đáy: y4  bc 
3

3
 Trọng lượng của thân đập:
Để dễ dàng tính toán lực do trọng lượng bản thân và điểm đặt của nó. Mặt cắt đập được chia
thành các phần hình tam giác và chữ nhật. Trọng lượng của phần đập có mặt cắt Ωi sẽ là
Gi = γh.Ωi ; Trọng lượng của toàn đập G = Σ Gi.
G1   b .P.b  2, 4.55, 7.6  802, 08 T
1
1
G2   b .( B  b).H  .2, 4.(58,5  6).(55, 7  8, 4)  2979,9 T
2
2
→ G = G1 + G2 = 802,08 + 2979,9 = 3781,98 T
Điểm đặt cách chân đập ở hạ lưu:
G .x  G2 .x2
802,08.3  2979,9.(19,5  6)
x 1 1
 58,8 
 37,77m
G1  G2
3781,98

 Lực sinh ra khi có động đất:
- Lực quán tính động đất của công trình:
Fđ = K.α.G

SVTH: Ngô Tiến – Lớp: 13THXD2

Trang:...

Đồ án môn học: Công Trình Thủy
Trong đó:

GVHD: TS. Võ Ngọc Dương

K = 0,05 hệ số động đất, tương ứng với động đất cấp 7.
α: hệ số đặc trưng động lực,   1  0,5

h1
 1,5
ho
y6 

Fđ1 = 0,05.1,5.802,08 = 60,156 T, cánh tay đòn:
Fđ2=0,05.1,5.2979,9 = 223,493 T, cánh tay đòn:
-

-

y7 

P 55, 7

 27,85m
2
2

H '' 47,3

 15,8m

3
3

Áp lực nước tăng thêm khi động đất:
1
1
Wđ = .K . n .H 2  0, 05.1.47, 7 2  56,883(T )
2
2
Áp lực bùn cát tăng thêm khi động đất:
W3 = 2.K. tg.W2 = 2.0,05.tg12 0.24,186 = 0,514T
h
10, 7
 3,567 m
Điểm đặt cách đáy là y5  bc 
3
3
BẢNG TỔNG HỢP CÁC GIÁ TRỊ LỰC TÁC DỤNG LÊN ĐẬP

TT

Cánh tay
đòn

Momen

(+)

(m)

(T.m)

Trị số

Lực

(+)
1

W1

1137,6

15,9

18089

2

Ws

23,542

24,5

575,84

3

Wth

39

-27207

4

W2

3,567

86,271

5

G1

802,080

55,5

44515

6

G2

2979,9

33

98337

7

Fđ1

60,156

27,85

1675,3

8

Fđ2

223,49

15,8

3531,2

9

Wđ

56,883

15,9

904,44

10

W3

0,514

3,567

1,833

11



-697,613
24,186

3084,367

1526,4

b) Trường hợp ứng với MNLTK:
H = MNLTK - đáy = 100 – 47,3 = 52,7 m
B = 58,5 m
 Áp lực thủy tĩnh:
 Mặt thượng lưu:
Thành phần nằm ngang:

1
1
W1 = . n .H 2 = .1.52, 7 2 = 1388,645 T
2
2
52, 7
H
Điểm đặt cách đáy :
=
= 17,57 m
3
3

SVTH: Ngô Tiến – Lớp: 13THXD2

Trang:...


Đồ án môn học: Công Trình Thủy

GVHD: TS. Võ Ngọc Dương

 Mặt hạ lưu:
Q = 1300 – 135*4*0,8 = 868 m3/s, tra quan hệ Q~Z ở hạ lưu ta được Zhl = 56,17 m.
hh = Zhl - đáy = 56,17 – 47,3 = 8,87 m
+ Thành phần đứng:
1
W3 = .γn.m’.hh2
2
B

58,5
Trong đó: m’ = cotgβ =
=
= 1,11
H
100  47,3
→ W3 =

1
.1.1,11.8,872 = 43,67 T
2

1,11.8,87
m ' .hh
=
= 3,282 m
3
3
+ Thành phần ngang:

Điểm đặt: x =

1
1
.γn.hh2 = .1.8,872 = 39,34 T
2
2
h 8,87
Điểm đặt: x = h =
= 2,96 m

3
3
 Áp lực sóng:
- Áp lực sóng lớn nhất đạt được ứng với độ dềnh:
d  kd .h

W4 =

Trong đó:
kd : Xác định theo đồ thị hình 2-5c (GTTLCT).
h: chiều cao song ứng với gió bình quân lớn nhất,
gD '
 208, 246 và i = 5% tra hình P2.2 ta được K5% = 1,78 và theo tính toán ở trên ta có
Với
V '2
h = 0,612 m
→ h = K5%. h = 1,78.0,612 = 1,09 m

  25, 284
 H  52, 7  0, 29

 
 kđ = 1,175
 h  1, 09  0, 071
  15, 284
 đ = 1,175.1,04 = 1,28
- Trị số áp lực sóng lớn nhất lên mặt đập:
h
Ws = K d . n .h.( H  )
2

Tra đồ thị P2-4c( đồ án TC) ta có: Kd = 0,16
1, 09
) = 9,29 T
2
Momen lớn nhất đối với chân đập do sóng gây ra:

 Ws = 0,16.1.1,09.(52,7 +

-

M max  K m . n .h.(

SVTH: Ngô Tiến – Lớp: 13THXD2

h 2 h.H H 2


)
6
2
2

Trang:...