Tải bản đầy đủ (.doc) (17 trang)

Đồ án môn học thiết kế cống lộ thiên (đề 1C)

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (232.53 KB, 17 trang )

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG

THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN

____________________________________________________________________

THIẾT KẾ CỐNG LỘ THI£N
A - Tµi liƯu cho tríc
I. NhiƯm vơ c«ng tr×nh:
- Cèng C x©y dùng ven s«ng Z ®Ĩ lµm nhiƯm vơ d©ng níc tíi cho 35000ha rng,
tiªu níc cho khu vùc trªn vµ ng¨n lò tõ s«ng vµo. Cèng x©y dùng trªn ®êng giao th«ng
cã lo¹i xe 8 -10 tÊn ®i qua.
II. C¸c mùc níc vµ Lu lỵng tiªu:
Trêng hỵp
ChØ tiªu
§Ị sè
1-C

Tiªu
Qtiªumax
(m3/s)

Z®ångmin
(m)

Zs«ngTK
(m)

80

5.10



4.95

Ng¨n lò
Z®ångmax Zs«ngmin
(m)
(m)
6.50

3.00

Zs«ngmax
(m)

Z®ångmin
(m)

6.00

2.00

III. Tµi liƯu vỊ kªnh tiªu:
Z®¸y kªnh = +1.00m
§é dèc ®¸y i = 10-4 ÷ 10-5
§é dèc m¸i m = 1,5
§é nh¸m n = 0,025
IV. Tµi liƯu vỊ giã vµ chiỊu dµi trun sãng:
- Giã:
TÇn st P%


2

3

5

20

30

50

V (m/s)

28

26

22

18

16

14

- Sãng:
Trêng hỵp

Zs«ng b×nh thêng


Zs«ng max

D (m)

200

300

V. Tµi liƯu ®Þa chÊt:
- §Êt thÞt tõ cao ®é: +2.50 ®Õn +1.00
- §Êt c¸t pha tõ : +1.00 ®Õn -15.00
- §Êt sÐt tõ :
-15.00 ®Õn -35.00
ChØ tiªu c¬ lý xem b¶ng 1
VI. Thêi gian thi c«ng:
2 n¨m

B - Yªu cÇu ®å ¸n
I. Thut minh:
1/ X¸c ®Þnh cÊp c«ng tr×nh vµ c¸c chØ tiªu thiÕt kÕ.
2/ TÝnh to¸n thđy lùc x¸c ®Þnh chiỊu réng cèng vµ gi¶i qut tiªu n¨ng.
3/ Chän cÊu t¹o c¸c bé phËn cèng.
4/ TÝnh to¸n thÊm vµ ỉn ®Þnh cèng.
5/ Chuyªn ®Ị: tÝnh to¸n b¶n ®¸y cèng theo ph¬ng ph¸p dÇm trªn nỊn ®µn håi
_________________________________________________________________________
_
SV: – Lớp TH11
Trang 1



ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG

THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN

____________________________________________________________________
II. B¶n vÏ:
Tõ 1 ®Õn 2 b¶n khỉ A1, thĨ hiƯn ®ỵc c¾t däc, mỈt b»ng, chÝnh diƯn thỵng, h¹ lu,
mỈt c¾t ngang cèng vµ c¸c cÊu t¹o chi tiÕt.
ChØ tiªu c¬ lý cđa ®Êt nỊn cèng
Lo¹i ®Êt

(b¶ng 1)
§Êt sÐt
1,41

§Êt thÞt
1,47

C¸t pha
1,52

1,70
0,40
19o
16o
1,50
1,00

1,75

0,38
23o
18o
0,50
0,30

1,69
0,45
12o
10o
3,50
2,50

Kt (m/s)

4.10-7

2.10-6

1.10-8

HƯ sè rçng e

0,67

0,61

0,82

Hª sè nÐn a (m2/N)


2,20

2,00

2,30

HƯ sè kh«ng ®Ịu η

8

9

7

ChØ tiªu
γk (T/m3)
γtn (T/m3)
§é rçng n
ϕtn (®é)
ϕ bh (®é)
Ctn (T/m2)
Cbh (T/m2)

CH¦¥NG I :
GiíI THIƯU CHUNG
I. VÞ TRÝ, NHIƯM VU C«NG TR×NH:
Cèng C ®ỵc x©y dùng ven s«ng Z ®Ĩ lµm nhiƯm vơ d©ng níc tíi cho 35000ha
rng, tiªu níc cho khu vùc trªn vµ ng¨n lò tõ s«ng vµo. §ång thêi cèng ®ỵc x©y dùng
trªn trơc ®êng giao th«ng cho lo¹i xe 8 -10 tÊn ®i qua.

II. CÊP C«NG TR×NH VΜ C¸C CHØ TIªU THIÕT KÕ:
1/ CÊp c«ng tr×nh: (x¸c ®Þnh theo TCXD VN 285:2002)
CÊp c«ng tr×nh ®ỵc x¸c ®Þnh tõ 2 ®iỊu kiƯn sau:
a- Theo chiỊu cao c«ng tr×nh vµ lo¹i nỊn: c¨n cø vµo c¸c sè liƯu vỊ mùc níc,
kªnh tiªu ®· cho tríc nhËn xÐt thÊy chiỊu cao c«ng tr×nh ë vµo kho¶ng tõ (5-10)m,
_________________________________________________________________________
_
SV: – Lớp TH11
Trang 2


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG

THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN

____________________________________________________________________
víi nỊn lµ ®Êt thÞt vµ ®Êt c¸t pha tra b¶ng 2.2 (TCXD VN 285:2002) → c«ng tr×nh
thc cÊp IV.
b- Theo nhiƯm vơ c«ng tr×nh: Víi nhiƯm vơ tíi, tiªu cho 35000ha tra b¶ng
2.1 (TCXD VN 285:2002) → c«ng tr×nh thc cÊp II.
* KÕt ln: Tõ 2 ®iỊu kiƯn trªn, chän cÊp cđa c«ng tr×nh lµ cÊp II
2. C¸c chØ tiªu thiÕt kÕ: T¬ng øng víi c«ng tr×nh cÊp II ta x¸c ®Þnh ®ỵc c¸c chØ
tiªu thiÕt kÕ nh sau: (theo TCXD VN 285:2002)
- TÇn st lu lỵng, mùc níc lín nhÊt ®Ĩ tÝnh ỉn ®Þnh vµ kÕt cÊu (b¶ng 4.2) P
= 0,5%
- TÇn st giã lín nhÊt vµ giã b×nh qu©n lín nhÊt tÝnh to¸n dùa theo QPTL
C1-78
TÇn st giã lín nhÊt P2% ⇒ V2% = 28 m/s
TÇn st giã b×nh qu©n lín nhÊt P50% ⇒ V50% = 14 m/s
- HƯ sè ®iỊu kiƯn lµm viƯc: m = 1 (phơ lơc B)

- HƯ sè tin cËy: Kn= 1,20.

Ch¬ng II :
TÝnh to¸n thđy lùc cèng
Mơc ®Ých: X¸c ®Þnh khÈu diƯn vµ tÝnh to¸n tiªu n¨ng cèng.
I. TÝNH TO¸N KªNH H¹ LU:
+ X¸c ®Þnh kÝch thíc mỈt c¾t kªnh:
Chän h×nh thøc kªnh h×nh thang cã c¸c u tè thđy lùc nh sau:
- HƯ sè m¸i kªnh m = 1,5.
- §é dèc ®¸y kªnh i = 10-4
- §é nh¸m n = 0,025.
- Lu lỵng tÝnh to¸n Q = Qtiªumax = 95 m3/s.
- Cao tr×nh ®¸y kªnh Z®¸ykªnh = +1.00 m.
- Cao tr×nh mùc níc s«ng thiÕt kÕ Zs«ngTK = 4.95 m
⇒ hh = Zs«ngTK - Z®¸ykªnh = 4.95-1 = 3.95 m
Ta t×m ®ỵc chiỊu réng ®¸y kªnh b theo ph¬ng ph¸p mỈt c¾t cã lỵi nhÊt vỊ mỈt
thủ lùc b»ng c¸ch thư dÇn ta cã kÕt qu¶ nh sau:
Q (m3/s)

m

n

i

h (m)

b (m)

ω(m2) V(m/s)

80.00
1.5
0.025 0.0001 3.95 18.57 96.75
0,83
Tõ kÕt qu¶ b¶ng tÝnh trªn ®Ĩ thn tiƯn cho thi c«ng chän bk = 20 m
+ KiĨm tra ỉn ®Þnh kªnh theo ®iỊu kiƯn kh«ng xãi: Vmax < [Vkx]
Víi kÕt qu¶ b¶ng tÝnh trªn ta cã Vmax = V = 0,83 m/s
[Vkx ] : tèc ®é kh«ng xãi cho phÐp, phơ thc chÊt ®Êt n¬i tun kªnh ®i qua ® ỵc
x¸c ®Þnh theo c«ng thøc kinh nghiƯm [Vkx ] = k.Q0,1max
_________________________________________________________________________
_
SV: – Lớp TH11
Trang 3


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG

THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN

____________________________________________________________________
* Qmax = Q = 80 m3/s: lu lỵng lín nhÊt ch¶y trong kªnh
* k: hƯ sè phơ thc chÊt ®Êt n¬i tun kªnh ®i qua, víi ®Êt thÞt tra ®ỵc k =
0,57
→ [Vkx ] = 0,57*800,1 = 0,90 m/s.
VËy Vmax < Vkx → kªnh ®¶m b¶o ỉn ®Þnh.
II. TÝnh to¸n khÈu diƯn CèNG
1/ Trêng hỵp tÝnh to¸n: Chän khi chªnh lƯch mùc níc thỵng h¹ lu nhá ∆Zmin, cÇn
th¸o lu lỵng thiÕt kÕ. Theo tµi liƯu cho tríc, chän trêng hỵp tÝnh to¸n lµ:
+ Lu lỵng thiÕt kÕ: QTK = Qtiªumax = 80 m3/s.
+ Chªnh lƯch mùc níc: ∆Zmin = Z®ångmin - Zs«ngTK = 5.10-4.95 = 0,15 m

2/ Chän lo¹i vµ cao tr×nh ngìng cèng:
+ Cao tr×nh ngìng cèng: §Ĩ t¨ng kh¶ n¨ng th¸o cđa cèng, khi chªnh lƯch mùc
níc khèng chÕ nhá → Chän ngìng thÊp cã cao tr×nh b»ng cao tr×nh ®¸y kªnh tiªu Z ngìng = Z®¸ykªnh = +1.00 m.
+ H×nh thøc ngìng: ®Ëp trµn ®Ønh réng.
3/ X¸c ®Þnh bỊ réng cèng:
a- §Þnh tr¹ng th¸i ch¶y: Theo QPTL C8-76, ®Ëp trµn ®Ønh réng ch¶y ngËp
khi hn > nHo.
trong ®ã: + hn = hh - P1 ; (P1= 0 ) ⇒ hn = hh = 3.95 m
+ Ho = H + αVo2/2g: cét níc trµn toµn phÇn
* H: cét níc trµn: H = 5.1-1 = 4,1 m
* V0: lu tèc tíi gÇn: V0 = Q/ω0
ω0 = (20+1.5*4.1)*4.1 = 107.21 m2
⇒ V0 = 80/107.21 = 0.746 m/s
⇒ αVo2/2g = 1*0.832/2*9.81 = 0.035 m
⇒ H0 = 4.1+0.035 = 4.135 m
+ n: hƯ sè, s¬ bé lÊy 0.75 ≤ n ≤ 0.83÷0.87; lÊy n = 0.8
⇒ n.Ho = 0.8*4.135 = 3.30 m
So s¸nh hn = 3.95 m > n.Ho = 3.30 m ⇒ tr¹ng th¸i ch¶y ngËp.
b- TÝnh bỊ réng cèng: tõ c«ng thøc tÝnh lu lỵng qua ®Ëp trµn ®Ønh réng ch¶y
ngËp
Q = ϕ n .ϕ g . ∑ b.h. 2g( H o − h )
⇒ ∑b=

Q

ϕ n .ϕ g .h. 2g ( H o − h )

(1)

Trong ®ã: + ϕn: hƯ sè lu tèc, ®ỵc lÊy theo trÞ sè cđa hƯ sè lu lỵng m.

Víi cưa vµo t¬ng ®èi thn, theo Cumin lÊy m = 0,35 ⇒ ϕn = 0,93
+ ϕg: hƯ sè co hĐp bªn; ϕg = 0,5εo + 0,5
S¬ bé chän εo = 0,97 → ϕg = 0,5*0,97 + 0,5 = 0,985
+ h = hn-Zhp
Zhp: ®é cao håi phơc, víi ®Ëp ch¶y ngËp Zhp rÊt nhá nªn cã thĨ bá qua.
⇒ h = hn = 3.95 m
Thay c¸c gi¸ trÞ trªn vµo ph¬ng tr×nh (1), ta ®ỵc:
80
∑b =
= 11,45 m ; chän Σb = 12.0 m.
0,93 * 0,985 * 3,95 * 2 * 9,81 * ( 4,135 − 3,95)
- Víi Σb = 12.0 m, ph©n cèng thµnh 3 khoang
_________________________________________________________________________
_
SV: – Lớp TH11
Trang 4


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG

THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN

____________________________________________________________________
→ bỊ réng mçi khoang bc = 4 m, chän h×nh thøc mè bªn vu«ng gãc, mè trơ lỵn
trßn, chiỊu dµy mè d = 1,2 m. Ta cã B = Σb+Σd = 12+2,4 = 14,4 m
- TÝnh l¹i Σb:
+ TÝnh lÇn thø nhÊt:
* ϕn: víi sè khoang cèng vµ h×nh thøc mè ®· chän nh trªn, tra theo b¶ng cđa
Cumin nhËn thÊy hƯ sè lu lỵng m kh«ng thay ®ỉi lín, v× vËy cã thĨ gi÷ nguyªn ϕn =
0,93 ®Ĩ tÝnh to¸n.

Σb
12
=
= 0,833
* ϕg: ®ỵc tÝnh to¸n l¹i víi ε 0 =
Σb + Σd 14,4
⇒ ϕg = 0,5*0,833 + 0,5 = 0,917
80
= 12,88 m
⇒ ∑b =
0,93 * 0,917 * 3,95 * 2 * 9,81 * ( 4,135 − 3.95)
+ TÝnh lÇn thø hai:
* ϕg: ®ỵc tÝnh to¸n l¹i víi ε 0 =

Σb
12,88
=
= 0,843
Σb + Σd 12,88 + 2,4

⇒ ϕg = 0,5*0,843 + 0,5 = 0,921
80
= 12,83 m
⇒ ∑b =
0,93 * 0,921 * 3,95 * 2 * 9,81 * ( 4,135 − 3,95)
So s¸nh thÊy kÕt qu¶ tÝnh lÇn thø nhÊt vµ lÇn thø hai xÊp xØ nhau.
VËy víi viƯc ph©n cèng thµnh 3 khoang nh trªn, ®Ĩ thn tiƯn cho thi c«ng
chän Σb = 12,90 m → bỊ réng mçi khoang bc = 4,3 m. H×nh thøc mè trơ vµ mè bªn
nh ®· chän ë trªn.
III - TÝnh tiªu n¨ng phßng xãi .

1/ Trêng hỵp tÝnh to¸n: Chän khi th¸o lu lỵng qua cèng víi chªnh lƯch mùc níc
thỵng h¹ lu lín nhÊt lµ ∆Zmax.
Víi cèng tiªu kÕt hỵp d©ng tíi nh tµi liƯu cho tríc, chän trêng hỵp tÝnh to¸n cơ
thĨ lµ: mùc níc s«ng nhá nhÊt (Zs«ngmin) vµ mùc níc ®ång lín nhÊt (Z®ångmax). Trêng hỵp
nµy do yªu cÇu d©ng níc tíi mµ kh«ng më hÕt van, chØ më ®đ ®Ĩ th¸o lu lỵng tiªu
thiÕt kÕ. §Ĩ ®¬n gi¶n trong tÝnh to¸n chän trêng hỵp më ®Ịu c¸c cưa van.
T¬ng øng trêng hỵp tÝnh to¸n ®· chän ta cã:
+ Chªnh lƯch mùc níc: ∆Zmax = Z®ångmax - Zs«ngmin = 6.50-3.00 = 3.5 m
+ Lu l¬ng tiªu thiÕt kÕ: QTK = Qtiªumax = 80 m3/s.
2/ Lu lỵng tÝnh to¸n tiªu n¨ng: Trong trêng hỵp nµy v× cèng ®Ỉt gÇn s«ng nªn
mùc níc h¹ lu cèng kh«ng phơ thc lu lỵng th¸o qua cèng. Do ®ã lu lỵng tiªu n¨ng ë
®©y chÝnh lµ kh¶ n¨ng th¸o lu lỵng tiªu thiÕt kÕ cđa cèng QTK = 80 m3/s, øng víi cao
tr×nh mùc níc thỵng lu lµ Z®ångmax = 6.50 m. VËy lóc nµy cÇn x¸c ®Þnh ®é më a cđa
cèng.
+ TÝnh ®é cao më cèng a theo c¸c bíc sau:
- X¸c ®Þnh chÕ ®é ch¶y vµ ®é më cèng:
Q
* TÝnh F(τ c ) =
; ϕ: hƯ sè lu tèc; chän ϕ = 0,95
ϕ.Σ b.H 30 / 2
Q = 80 m3/s; Σb = 12,90 m; H0 ≈ H = 6.50-1 = 5.50 m
80
= 0,514 , tra phơ lơc 16-1 (c¸c b¶ng tÝnh Thđy
⇒ F(τ c ) =
0,95 * 12,9 * 5,5 3 / 2
lùc) ®ỵc τ"c = 0,567 ⇒ h"c = τ"c*H = 0,567*5,50 = 3,46 m
* Víi trêng hỵp tÝnh to¸n Zs«ngmin = 3.00 m ⇒ hh = 3.00-1 = 2.00m
_________________________________________________________________________
_
SV: – Lớp TH11

Trang 5


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG

THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN

____________________________________________________________________
So s¸nh ta thÊy h"c = 3,46 m > hh = 2,00 m → cèng ch¶y tù do.
* Víi chÕ ®é ch¶y tù do, tra phơ lơc 16-1 (c¸c b¶ng tÝnh Thđy lùc) ®ỵc:
τc = 0,124 ⇒ hc = τc*H = 0,124*5,5 = 0,76 m
a/H = 0,2 ⇒ a = 0,2*H = 0,2*5,5 = 1,10 m
- X¸c ®Þnh h×nh thøc nèi tiÕp:
* TÝnh ®é s©u ph©n giíi: h k = 3

αQ 2
1 * 80 2
3
=
= 0,05 m ;
g.Σ b 2
9,81 * 12,9 2

So s¸nh c¸c ®é s©u ta thÊy h" c > hh > hk > hc ⇒ h×nh thøc nèi tiÕp lµ níc nh¶y
phãng xa, cÇn ph¶i tÝnh to¸n tiªu n¨ng.
3/ TÝnh to¸n kÝch thíc thiÕt bÞ tiªu n¨ng:
a- Chän biƯn ph¸p tiªu n¨ng: §Ĩ ®¶m b¶o ®iỊu kiƯn lµm viƯc ỉn ®Þnh, c¨n cø
vµo tµi liƯu ®Þa chÊt nỊn cèng lµ ®Êt thÞt pha c¸t, chän biƯn ph¸p tiªu n¨ng b»ng c¸ch
®µo bĨ.
b- TÝnh to¸n kÝch thíc bĨ:

+ Sè liƯu tÝnh to¸n:
Qtn = 80 m3/s ⇒ qtn = 80/12,9 = 6.20 m3/s-m; hh = 2.0 m
Bá qua lu tèc tíi gÇn, khi cha ®µo bĨ ta cã E0 = H = 5.50 m
+ TÝnh ®é s©u bĨ: theo c«ng thøc d = σh''c - (hh+ Z2).
Trong ®ã: - σ: hƯ sè ngËp, chän σ = 1,05. hh = 2.0 m
- h''c: ®é s©u liªn hiƯp sau níc nh¶y.
- Z2: chªnh lƯch ®Çu níc ë ci bĨ vµo kªnh, ®ỵc tÝnh nh ®Ëp trµn ®Ønh
réng ch¶y ngËp.
q2
q2
Z2 =

2
2g.ϕ2n .h 2h
2g σ.h 'c'

(

)

* Tr×nh tù tÝnh to¸n: b»ng c¸ch tÝnh ®óng dÇn, gi¶ thiÕt chiỊu s©u bĨ d gt1 →
q
E01' = E0 + dgt1 → F( τc ) =
, cã F(τc ), tra phơ lơc (15-1) b¶ng tra thủ lùc
ϕ.E'3o / 2
®ỵc τc'' → hc'' = τc ''.E0 → Z2 → dtt1: nÕu dtt1 ≈ dgt1 th× ®ã lµ ®é s©u bĨ cÇn t×m, nÕu
kh«ng gi¶ thiÕt l¹i vµ thùc hiƯn theo tr×nh tù nh trªn cho ®Õn khi nµo dtt ≈ dgt lµ ®ỵc.
KÕt qu¶ nh b¶ng tÝnh sau:
dgti (m) E0' (m) F(τc)
h"c (m)

Z2 (m)
dtti (m)
τ"c
1,00
7,10 0,4098 0,5169
3,67
0,393
1,16
1,20
7,30 0,3930 0,5091
3,72
0,397
1,20
Tõ kÕt qu¶ tÝnh to¸n ë b¶ng trªn ta cã ®é s©u bĨ tiªu n¨ng d = 1,20 m
+ TÝnh chiỊu dµi bĨ: theo c«ng thøc Lb = L1 + βLn.
- L1: ChiỊu dµi níc r¬i tõ ngìng xng s©n tiªu n¨ng, tÝnh theo Trect«uxèp
L 1 = 2 h k ( P + 0,35h k )
* P = 1,20 m: chiỊu cao ngìng cèng so víi bĨ
* hk ≈ 2/3.Ho = 2/3*-5.5 = 3.66 m
⇒ L 1 = 2 3.66 * (1,2 + 0,35 * 3,66 ) = 6,02 m
- Ln: chiỊu dµi níc nh¶y, tÝnh theo c«ng thøc kinh nghiƯm
Ln = (4,5÷5)(hc''- hc)
Víi F(τc ) = 0,393, tra phơ lơc (15-1) b¶ng tra thủ lùc ®ỵc τc = 0,093 → hc = τc
.E0 = 0,093*7.3 = 0,68 m
_________________________________________________________________________
_
SV: – Lớp TH11
Trang 6



ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG

THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN

____________________________________________________________________
⇒ Ln = (4,5÷5)*(3,72- 0,68) = (13,68÷15,20) m; chän Ln = 14 m
- β: hƯ sè; lÊy β = 0,8
⇒ Lb = 6,02+0,8*14 = 17,22 m
VËy ®Ĩ thn tiƯn cho thi c«ng chän Lb = 18 m

Ch¬ng III :
Bè trÝ c¸c bé phËn cèng
I -Th©n cèng: Bao gåm b¶n ®¸y, trơ vµ c¸c bé phËn bè trÝ trªn ®ã
1. Cưa van:
Víi bỊ réng khoang cèng bc = 4,3 m (bỊ réng kh«ng lín l¾m) → chän h×nh thøc
bè trÝ cưa van ph¼ng b»ng thÐp. Lo¹i nµy ®ỵc sư dơng phỉ biÕn v× cÊu t¹o ®¬n gi¶n,
l¾p r¸p dƠ, ®iỊu tiÕt lu lỵng kh¸ tèt.
Chän chiỊu réng c¸nh cèng b = 4,80 m ( b = 4,3+2*0,25 = 4,8m), chiỊu cao h v =
6-1+0.4 = 5,4m
2. Têng ngùc: bè trÝ ®Ĩ gi¶m chiỊu cao van do ®ã gi¶m ®ỵc cao tr×nh cÇu c«ng
t¸c vµ lùc ®ãng më
a- C¸c giíi h¹n cđa têng ngùc:
+ Cao tr×nh ®¸y têng ngùc: Z®t = Ztt + δ
Trong ®ã: - Ztt: lµ cao tr×nh mùc níc khi tÝnh to¸n khÈu diƯn cèng, tøc lµ cÇn ®¶m
b¶o øng víi trêng hỵp nµy, khi më hÕt cưa van chÕ ®é ch¶y trong cèng ph¶i lµ kh«ng
¸p, øng víi trêng hỵp tÝnh to¸n ë trªn ta cã:
H0 = 4.13m ⇒ Ztt = 4.13+1 = 3.13 (m)
- δ: ®é lu kh«ng, thêng lÊy δ = (0,5-0,7) m; Chän δ = 0,57 m
VËy
Z®t = 3.13 + 0.57 = 3.7 m

+ Cao tr×nh ®Ønh têng ngùc ®ỵc lÊy b»ng cao tr×nh ®Ønh cèng, ®ỵc x¸c ®Þnh
th«ng qua tÝnh to¸n cao tr×nh ®Ønh cèng øng víi 2 trêng hỵp sau:
Z®c1 = MNDBT + d
Z®c2 = MNDGC + d'
Trong ®ã:
- MNDBT:cao tr×nh mùc níc s«ng thiÕt kÕ: MNDBT = Zs«ngTK = 4.95m
- MNDGC: cao tr×nh mùc níc s«ng lín nhÊt øng víi trêng hỵp ng¨n lò (theo
nhiƯm vơ c«ng tr×nh) MNDGC = Zs«ngmax = 6.00 m
- d,d': ®é vỵt cao cđa ®Ønh ®Ëp so víi MNDBT vµ MNDGC ®ỵc x¸c ®Þnh nh sau:
d = ∆h + ηs + a
d' = ∆h' + η's + a'
*∆h , ∆h': ®é dỊnh cđa sãng do giã.
* ηs, η's: ®é dỊnh cao nhÊt cđa sãng
* a, a': ®é cao an toµn øng víi cÊp c«ng tr×nh
Trong ph¹m vi ®å ¸n nµy viƯc tÝnh to¸n cao tr×nh ®Ønh têng ngùc kh«ng ph¶i yªu
cÇu chÝnh, v× thÕ s¬ bé chän d, d' theo b¶ng (5-1) trang 93 Gi¸o tr×nh Thđy C«ng tËp1,
t¬ng øng víi c«ng tr×nh cÊp II ta cã: d = 1,5 m; d' = 1,0 m.
⇒ Z®c1 = 4.95 + 1.5 = 6.45 m
Z®c2 = 6.00 + 1.0 = 7.00 m
VËy chän Z®c = 7.00 m
b- KÕt cÊu têng: Chän h×nh thøc kÕt cÊu têng b»ng bª t«ng cèt thÐp M200,
gåm b¶n mỈt vµ 2 dÇm ®ì (ë ®Ønh vµ ®¸y têng) ®ỉ liỊn khèi víi mè trơ. Víi chiỊu
réng khoang cèng bc = 3,5m, chiỊu cao têng l = 7.0 - 6.0 = 1.0 m, ta cã: b/l > 2 ⇒ tÝnh
to¸n theo s¬ ®å dÇm 2 ®Çu ngµm. KÝch thíc têng s¬ bé x¸c ®Þnh nh sau:
+ ChiỊu dµy b¶n mỈt: δ = 0,20 m
+ DÇm trªn: (bxh) = (0,2×0,5) m
+ DÇm díi:
(bxh) = (0,3×0,5) m
_________________________________________________________________________
_

SV: – Lớp TH11
Trang 7


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG

THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN

____________________________________________________________________
3. CÇu c«ng t¸c:
CÇu c«ng t¸c lµ n¬i ®Ỉt m¸y ®ãng më vµ thao t¸c van. Chän h×nh thøc kÕt cÊu
gåm c¸c trơ cÇu, 2 dÇm däc vµ b¶n mỈt b»ng bª t«ng cèt thÐp M200. ChiỊu cao cÇu
c«ng t¸c ph¶i ®¶m b¶o khi kÐo hÕt cưa van lªn vÉn cßn kho¶ng kh«ng cÇn thiÕt ®Ĩ ® a
van ra khái vÞ trÝ cèng khi cÇn. KÝch thíc c¸c bé phËn c¬ b¶n s¬ bé chän nh sau:
+ Cao tr×nh ®¸y dÇm däc: Z®d = Z®c+hv+e+δ
* e: kÝch thíc cđa hƯ thèng ®Ỉt rßng räc kÐo van; chän e = 0,8m
* δ: kÝch thíc an toµn; chän δ = 0,7m
⇒ Z®d = 7.0+5.4+0.8+0.7 = 13.90 m
+ Cao tr×nh mỈt cÇu: Zmc = 13.90+0.5 = 14.40 m
+ BỊ réng mỈt cÇu: Bcct = 3 m.
+ ChiỊu cao lan can: hlc = 0,8 m.
4. Khe phai vµ cÇu th¶ phai:
§ỵc bè trÝ ë ®Çu vµ ci cèng ®Ĩ ng¨n níc vµ gi÷ cho kho¶ng kh«ng kh« r¸o khi
sưa ch÷a cèng. Víi bỊ réng khoang cèng kh¸ lín nªn trªn cÇu th¶ phai bè trÝ ®êng ray
cho cÇn cÈu th¶ phai.
5. CÇu giao th«ng:
Cao tr×nh mỈt cÇu bè trÝ b»ng ®Ønh cèng, do yªu cÇu giao th«ng cã xe qua l¹i tõ
8 ÷10 tÊn, chän bỊ réng mỈt cÇu Bcgt = 6 m.
VÞ trÝ cÇu ®ỵc ®Ỉt sau cưa van.
6. Mè cèng: Bao gåm mè gi÷a vµ mè bªn. Nh ®· chän s¬ bé ë trªn, ta cã h×nh

thøc vµ kÝch thíc c¬ b¶n cđa mè nh sau:
+ Mè gi÷a: ®Çu mè lỵn trßn, chiỊu dµy mè dgi = 1,20m. Cao tr×nh ®Ønh mè:
Z®m = Z®c = 7.00 m
+ Mè bªn: ®Çu mè vu«ng gãc, chiỊu dµy mè bªn cÇn ®đ ®Ĩ chÞu ¸p lùc ®Êt
n»m ngang, s¬ bé chän db= 1,0 m.
7. Khe lón: BỊ réng cèng kh«ng lín l¾m nªn kh«ng cÇn bè trÝ khe lón.
8. B¶n ®¸y:
+ ChiỊu dµi b¶n ®¸y: tõ ®iỊu kiƯn bè trÝ c¸c kÕt cÊu bªn trªn, s¬ bé chän chiỊu
dµi b¶n ®¸y Lb® = 15 m.
+ BỊ dµy b¶n ®¸y: thêng chän theo ®iỊu kiƯn chÞu lùc, víi bỊ réng khoang cèng,
c¸c t¶i träng bªn trªn vµ tÝnh chÊt ®Êt nỊn. Theo kinh nghiƯm s¬ bé chän bỊ dµy b¶n
®¸y δb® = 1m.
II. §êng viỊn thÊm:
Bao gåm b¶n ®¸y cèng, s©n tríc, c¸c b¶n cõ, ch©n khay, kÝch thíc b¶n ®¸y cèng
nh ®· chän ë trªn Lb® = 15 m.
KÝch thíc c¸c bé phËn kh¸c s¬ bé chän nh sau:
1. S©n tríc: Chän h×nh thøc s©n tríc b»ng ®Êt sÐt, bªn trªn phđ 1 líp bª t«ng
M200 dµy 0,15 m. KÝch thíc s©n ®ỵc chän nh sau:
+ ChiỊu dµi s©n: theo kinh nghiƯm Ls ≤ (3÷4)H.
* H: cét níc tríc cèng. H = 7.0-1 = 6.0 m
⇒ Ls ≤ (18,3÷24,4) m. Chän Ls= 20 m.
+ ChiỊu dµy s©n: thay ®ỉi tõ ®Çu ®Õn ci s©n
* §Çu s©n: theo ®iỊu kiƯn cÊu t¹o chän t1 = 0,8 m
* Ci s©n: theo yªu cÇu chèng thÊm t2 ≥ ∆H/[J].
[J]: gradien thÊm cho phÐp, víi s©n b»ng ®Êt sÐt chän [J] = 4.
∆H: ®é chªnh mùc níc ë phÝa trªn vµ phÝa díi s©n tríc lÊy b»ng chªnh lƯch
mùc níc tríc vµ sau cèng, øng víi trêng hỵp tÝnh to¸n ë ®©y ∆H = 7.0-3.3 = 3.2 m
⇒ t2 ≥ 3.2/4 = 0.8m; chän t2 = 1.0 m
2. Ch©n khay: ®Ĩ t¨ng ỉn ®Þnhvµ gãp phÇn kÐo dµi ®êng viỊn thÊm, bè trÝ ch©n
khay ë 2 ®Çu b¶n ®¸y.

3. Tho¸t níc thÊm: bè trÝ lç tho¸t níc thÊm ë s©n tiªu n¨ng theo h×nh thøc so le
nhau, c¸c lç c¸ch nhau 2,0m. Díi s©n tiªu n¨ng bè trÝ tÇng läc ngỵc bao gåm líp c¸t
_________________________________________________________________________
_
SV: – Lớp TH11
Trang 8


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG

THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN

____________________________________________________________________
läc dµy 20cm, líp d¨m (sái) läc dµy 20cm, s©n tiªu n¨ng ®ỵc lµm b»ng bª t«ng cèt
thÐp M200 dµy 1m ®ỉ t¹i chç.
S¬ ®å ®êng viỊn thÊm xem b¶ng vÏ trang sau:
4. S¬ bé kiĨm tra chiỊu dµi ®êng viỊn thÊm:
C«ng thøc kiĨm tra:
Ltt ≥ C.H
Trong ®ã:
- H: cét níc lín nhÊt cđa cèng; H = 6.0 m.
- C: hƯ sè phơ thc vµo lo¹i ®Êt nỊn. Tra phơ lơc P3-1 → C = 5.
- Ltt: chiỊu dµi tÝnh to¸n cđa ®êng viỊn thÊm tÝnh theo ph¬ng ph¸p cđa Len Ltt =
L® + Ln/m
* L®: ChiỊu dµi tỉng céng cđa c¸c ®o¹n th¼ng ®øng vµ c¸c ®o¹n xiªn gãc cã
gãc nghiªng so víi ph¬ng ngang ≥ 45o.
L® = 0,8 + 1,41 + 2,24 = 4,45 m.
* Ln: ChiỊu dµi tỉng céng cđa c¸c ®o¹n n»m ngang vµ c¸c ®o¹n xiªn gãc cã
gãc nghiªng so víi ph¬ng ngang < 45o.
Ln= 18+1,44+2+11+2 = 34,44 m.

* m = (1÷1,5): hƯ sè phơ thc sè hµng cõ. Chän m = 1,0.
⇒ Ltt= 4,45 + 34,44/1,0 = 38,89 m; C.H = 5*6.0 = 30,5 m
VËy Ltt > C.H tho¶ m·n ®iỊu kiƯn chiỊu dµi ®êng viỊn thÊm.
III. Nèi tiÕp thỵng lu vµ h¹ lu:
1. Nèi tiÕp thỵng lu: Chän h×nh thøc têng c¸nh nèi tiÕp lµ têng th¼ng, têng c¸nh
më réng dÇn tõ mÐp trong mè bªn cèng ®Õn ®¸y kªnh thỵng lu. KÕt cÊu têng b»ng bª
t«ng cèt thÐp M200. ChiỊu dµi ®o¹n nèi tiÕp b»ng chiỊu dµi s©n tríc L = 20 m ⇒ gãc
më θ = 10o03'.
2. Nèi tiÕp kªnh h¹ lu: Chän h×nh thøc nèi tiÕp nh thỵng lu
+ S©n tiªu n¨ng: b»ng bª t«ng cèt thÐp M200, cã bè trÝ lç tho¸t níc. ChiỊu dµy
s©n cã thĨ x¸c ®Þnh nh sau: t = 0,15V1 h1
- V1,h1: lu tèc vµ chiỊu s©u chç ®Çu ®o¹n níc nh¶y.
* h1= δ.hc = 1,05*0,68 = 0,714 m.
* V1= Q/ω1 = Q/(b.h1) = 80/(20*0,714) = 5,60 m/s.
⇒ t = 0,15 * 5,6 * 0,714 = 0,84 m ; Chän t = 1,0 m.
+ S©n sau: Lµm b»ng tÊm bª t«ng M200 cã ®ơc lç tho¸t níc, phÝa díi cã tÇng
®Ưm (c¸t, d¨m) theo h×nh thøc läc ngỵc. ChiỊu dµi s©n x¸c ®Þnh theo c«ng thøc kinh
nghiƯm: Lss = k q. ∆H
- ∆H: chªnh lƯch cét níc thỵng h¹ lu, ∆H = 7.0-3.3 = 3.7 m.
- k: hƯ sè phơ thc tÝnh chÊt ®Êt lßng kªnh. Do ®Êt lßng kªnh lµ lo¹i ®Êt c¸t pha
nªn k = 10÷ 20, lÊy k = 10
- q: lu lỵng ®¬n vÞ ci s©n tiªu n¨ng, q = 80/15,3 = 5,22 (m3/s-m)
⇒ L ss = 10 5,22. 3,8 = 34,79 m; Chän Lss = 35 m.

Ch¬ng IV:
TÝnh to¸n thÊm díi ®¸y c«ng tr×nh
I. Nh÷ng vÊn ®Ị chung:
1. Mơc ®Ých:
X¸c ®Þnh lu lỵng thÊm q, lùc thÊm ®Èy ngỵc lªn b¶n ®¸y cèng W t vµ Gradien
thÊm J. Trong ph¹m vi ®å ¸n do ®Ỉc tÝnh cđa cèng chØ yªu cÇu x¸c ®Þnh Wt vµ J.

2. Trêng hỵp tÝnh to¸n: Khi chªnh lƯch mùc níc thỵng - h¹ lu lín nhÊt. Trong ®å
¸n nµy chän trêng hỵp khi ng¨n lò cã Zs«ngmax = 6.40 m; Z®ångmin = 2.10 m
_________________________________________________________________________
_
SV: – Lớp TH11
Trang 9


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG

THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN

____________________________________________________________________
3. Ph¬ng ph¸p tÝnh: VÏ líi thÊm b»ng tay.
II. TÝnh thÊm cho trêng hỵp ®Μ chän:
1. VÏ líi thÊm:
- TÊt c¶ c¸c ®êng dßng vµ ®êng ®¼ng thÕ ph¶i trùc giao nhau.
- C¸c « líi lµ h×nh vu«ng cong.
- §êng thÕ ®Çu tiªn lµ mỈt nỊn thÊm phÝa thỵng lu
- §êng thÕ ci cïng lµ mỈt nỊn thÊm phÝa h¹ lu
- §êng dßng ci cïng lµ tÇng kh«ng thÊm níc ë ∇-35
S¬ ®å líi thÊm díi c«ng tr×nh xem h×nh vÏ trang sau
2. X¸c ®Þnh c¸c ®Ỉc trng cđa dßng thÊm:
a - Tỉng ¸p lùc thÊm ®Èy ng ỵc lªn b¶n ®¸y: Tõ h×nh vÏ líi thÊm ta thÊy líi
thÊm cã: 5 èng dßng vµ 10 d¶i ta cã:
+ Cét níc tỉn thÊt qua mçi d¶i: ∆H = H/n
Víi H = ZS«ngmax - Z®ångmin = 6.0 - 2.0 = 4.0 m ⇒ ∆H = 4.0/10 = 0.4 m
+ Cét níc thÊm t¹i mét ®iĨm x bÊt kú c¸ch ®êng thÕ ci cïng i d¶i, cã cét níc
thÊm sÏ lµ hx = i. ∆H. Tõ ®ã x¸c ®Þnh ®ỵc
hA = 9*0.4 = 3.6 m; hB = 5*0.4 = 2.0 m.

Dùa vµo hA vµ hB ta vÏ ®ỵc biĨu ®å ¸p lùc thÊm díi ®¸y c«ng tr×nh.
BiĨu ®å ¸p lùc thÊm díi ®¸y c«ng tr×nh xem h×nh vÏ trang sau
+ Tỉng ¸p lùc thÊm ®Èy ngỵc lªn b¶n ®¸y: ®ỵc x¸c ®Þnh nh sau
Wt = W®n+ Wtt; trong ®ã:
Wtt =

γ n ( h A + h B ) L bd 1 * ( 3.6 + 2.0 ) * 15
=
= 42 (T/m)
2
2

W®n = γn (H2+t)Lb® = 1*(1.1 + 1)*15 = 31.5 (T/m).
⇒ Wt = W®n+ Wtt = 31.5+ 42.0 = 73.2 (T/m).
b - X¸c ®Þnh Gradien thÊm ë cưa ra:
H
n.∆S
Dùa vµo líi thÊm ®· vÏ ta cã trung ®o¹n ∆S t¹i « líi 10 (« líi cưa ra) lµ ∆S = 2,30
Gradien thÊm t¹i mét « líi bÊt kú cã trung ®o¹n ∆S sÏ lµ: J tb =
m

4. 0
= 0,187
10 * 2.3
III. KiĨm tra ®é bỊn thÊm cđa nỊn:
1. KiĨm tra ®é bỊn thÊm chung:
J Ktb
§iỊu kiƯn:
J tb ≤
Kn

Trong ®ã:
- Kn: HƯ sè tin cËy, Kn = 1,2
- JKtb: Gradien cét níc tíi h¹n trung b×nh tÝnh to¸n lÊy theo b¶ng 2 TCVN 425386, JKtb= 0,22
- Jtb: Gradien cét níc trung b×nh trong vïng thÊm tÝnh to¸n.
+ TrÞ sè Jtb ®ỵc x¸c ®Þnh theo ph¬ng ph¸p cđa ViƯn VNIIG nh c«ng thøc sau:
⇒ J ra =

J tb =

H
Ttt . ∑ ξ

Trong ®ã:
* H: Cét níc t¸c dơng; H = 4.0m
* Ttt: ChiỊu s©u tÝnh to¸n cđa nỊn. Do tÇng kh«ng thÊm n»m rÊt s©u, víi chiỊu
dµy tÇng thÊm thùc T = 36m nªn chiỊu s©u tÝnh to¸n cđa nỊn ®ỵc x¸c ®Þnh theo tû sè:
_________________________________________________________________________
_
SV: – Lớp TH11
Trang 10


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG

THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN

____________________________________________________________________
hinh chieu chieu dai nam ngang 35
=
= 17,5 > 5

hinh chieu chieu dai thang dung
2
(theo b¶ng 4-2 thiÕt kÕ cèng) ta cã Ttt = 0,5l0 = 0,5*35 = 17,5 m
* Σξ: Tỉng hƯ sè c¶n cđa ®êng viỊn thÊm tÝnh theo ph¬ng ph¸p cđa Trugaev: Σξ
= ξv + ξr + ξd + ξn
+ ξv, ξr: HƯ sè søc kh¸ng ë bé phËn vµo vµ ra, ta coi bé phËn vµo vµ ra nh
nhau vµ kh«ng cã cõ.
⇒ ξv = ξr = 0,44+ξb = 0,44 + a/Ttt = 0,44+1,0/17,5 = 0,497
+ ξd = ξb + ξc, v× kh«ng cã cõ nªn: ξd = ξb= a1/T1 = 2/17,5 = 0,114
+ ξn: HƯ sè søc kh¸ng cđa bé phËn n»m ngang, v× kh«ng cã cõ nªn:
ξn = l0/Ttt = 35/17,5 = 2
⇒ Σξ = 0,497+0,497+0,114+2 = 3,108
4.0
= 0,08
⇒ J tb =
17,5 * 3,108
⇒ Jtb = 0,08 < JKtb/Kn = 0,22/1,2 = 0,183
VËy c«ng tr×nh tho¶ m·n ®iỊu kiƯn ®é bỊn thÊm chung.
2. KiĨm tra thÊm cơc bé:
§iỊu kiƯn:
Jra ≤ [J]
Trong ®ã:
Jra: tri sè gradien cơc bé ë cưa ra, x¸c ®Þnh theo kÕt qu¶ trªn
Jra = 0,187.
[J]: gradien thÊm cho phÐp: [J]: = Jgh/m.
Jgh: gradien thÊm cơc bé tíi h¹n. Theo tiªu chn ®· nªu J gh cÇn x¸c ®Þnh
theo thÝ nghiƯm m« h×nh hc ë hiƯn trêng. Trong ph¹m vi ®å ¸n v× cha cã tµi
liƯu nh vËy nªn tham kh¶o c¸c trÞ sè cđa Ixtomina, víi Jgh phơ thc hƯ sè kh«ng
®Ịu h¹t η = d60/d10; theo tµi liƯu cho tríc η = 9. Tra phơ lơc P3-1 ®ỵc Jgh = 0,51
m: hƯ sè an toµn; m = 1,2

⇒ [J] = 0,51/1,2 = 0,425
VËy Jra = 0,187 < [J] = 0,425 ⇒ tho¶ m·n ®iỊu kiƯn ®é bỊn thÊm cơc bé.

Ch¬ng V
TÝnh to¸n ỉn ®Þnh cèng

I. Mơc ®Ých vµ trêng hỵp tÝnh to¸n:
1. Mơc ®Ých: KiĨm tra ỉn ®Þnh cđa cèng vỊ trỵt, lËt, ®Èy nỉi. Trong ph¹m vi ®å
¸n nµy chØ giíi h¹n phÇn tÝnh to¸n ỉn ®Þnh trỵt.
2. Trêng hỵp tÝnh to¸n: Chän trêng hỵp tÝnh to¸n khi ng¨n lò, lóc nµy chªnh lƯch
mùc níc thỵng h¹ lu lµ lín nhÊt ∆Z = 4,3m. (t¬ng øng víi trêng hỵp ®· tÝnh thÊm)
Cèng kh«ng ph©n khe lón, v× vËy s¬ ®å tÝnh to¸n lµ toµn bé b¶n ®¸y víi tÊt c¶ c¸c
bé phËn trªn nã.
II. TÝnh to¸n ỉn ®Þnh trỵt:
1. Sè liƯu tÝnh to¸n:
- B¶n ®¸y b»ng BTCT M200 dµy 1,0m
+ ChiỊu dµi (theo ph¬ng dßng ch¶y): L = 15,0 m
+ ChiỊu réng: B = 4,0*3+1,2*2+1*2 = 17,3 m
- NỊn lµ ®Êt c¸t pha (c¸c chØ tiªu nh b¶ng 1)
- S©n phđ thỵng lu lµ ®Êt sÐt (c¸c chØ tiªu nh b¶ng 1)
2. X¸c ®Þnh c¸c lùc t¸c dơng lªn b¶n ®¸y:
a - C¸c lùc ®øng bao gåm: träng lỵng cÇu giao th«ng, cÇu c«ng t¸c, cưa van,
têng ngùc, mè cèng, b¶n ®¸y, níc tríc cèng, phÇn ®Êt gi÷a hai ch©n khay (trong ph¹m
vi khèi trỵt) vµ c¸c lùc ®Èy ngỵc (thÊm, thđy tÜnh).
+ Träng lỵng mè cèng G1:
_________________________________________________________________________
_
SV: – Lớp TH11
Trang 11



ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG

THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN

____________________________________________________________________
G1 = V1.γb (γb= 2,5 T/m3).
G1 = [2*6,0*15+2,4*6,0*15]*2,5 = 1056 (T); a1 = 0
+ Träng lỵng têng ngùc G2:
G2= (0,2*0,5+0,3*0,5+0,2*0,9)*12,9*2,5 = 13,87 (T).
Ta cã: Yc = (F1Y1+F2Y2+F3Y3)/(F1+F2+F3) = (0,2*0.5*0.25+0,3*0,5*0,25 +
0,2*0,9*0,1)/(0,2*0,5+0,3*0,5+0,2*0,9) = 0,19 ⇒ a2 = 7,5-(4,2+0,19) = 3,11 m
+ Träng lỵng cÇu c«ng t¸c G3: s¬ bé chän G3 = 40 (T); a3 = 2,8m
+ Träng lỵng cÇu giao th«ng G4: s¬ bé chän G4 = 100 T; a4 = 1,1m
+ Träng lỵng cưa van G5: s¬ bé chän G5 = 50T; a5 = 2,65m
+ Träng lỵng b¶n ®¸y:
G6 = 1*15*17,3*2.5 = 648,75 (T); a6 = 0
G6' = 1,5*2*17,3*2.5*2 = 259,5 (T); a6' = ± 6,75 m
+ Träng lỵng níc phÝa s«ng G7
G7 = 10*5,4*12,9*1 = 696,6 (T); a7 = 2,5m
+ Träng lỵng níc phÝa ®ång G8:
G8= 5*1,1*12,9*1 = 70,95 (T); a8 = 5m
+ Träng lỵng ®Êt gi÷a 2 ch©n khay G9:
G9 = 2*12*17,3*1,75 = 726,6 (T); a9 = 0m
+ ¸p lùc thđy tÜnh ®Èy ngỵc G10:
G10 = Wtt .B = 31,5*17,3 = 544,95(T), a10 = 0
+ ¸p lùc thÊm G11:
G11 = γn .hB .B.L= 1*2,15*17,3*15 = 557,93 (T); a11 = 0
G11' = γn .(hA - hB).B.L= 1*(3,87-2,15)/2*17,3*15 = 223,17 (T);
a11' = 2,5 m

b - C¸c lùc ngang bao gåm: ¸p lùc níc thỵng, h¹ lu, ¸p lùc ®Êt chđ ®éng ë
ch©n khay thỵng lu (Ectl), ¸p lùc ®Êt bÞ ®éng ë ch©n khay h¹ lu (Ebhl).
+ ¸p lùc níc thỵng lu:
T1= γn.H12/2.Bc = 1*5,42/2*12,9 = 188,09 (T).
y1 = H1/3 +0,5 = 5,4/3 +0,5 = 2,5 m.
+ ¸p lùc níc h¹ lu:
T2 = γn.H22/2.Bc = 1*1,12/2*12,9 = 7,8 (T)
y2 = 1,1/3 + 0,5 = 0,87 m.
+ ¸p lùc ®Êt chđ ®éng ë ch©n khay thỵng lu Ec®:
Ectl = γ®.H®2.λc/2
Trong ®ã:
γ® - Dung träng cđa ®Êt, γ® = 1,75 T/m3
H® - ChiỊu cao cét ®Êt t¸c dơng, H® = 3 m
Víi α = β = 0 ⇒ λc = tg2(45o -ϕ/2) = tg2(45o - 18o/2) = 0,528
⇒ Ec® = 1,75*32*0,528/2 = 4,158 (T/m)
⇒ Toµn bé ch©n khay: Ec® = 4,158*17,3 = 71,93 (T); yc® = 2,5 m
+ ¸p lùc ®Êt bÞ ®éng ë ch©n khay h¹ lu:
Ebhl = σb; víi σ b = γ d Hλ b + 2C λ b
Trong ®ã:
σb - Cêng ®é ¸p lùc ®Êt ë ®iĨm ®¸y ch©n khay.
C - Lùc dÝnh ®¬n vÞ cđa ®Êt, C = 0,3T/m2
λb = tg2(45o +ϕ/2) = tg2(45o + 18o/2) = 1,89
⇒ σb = 1,75*3*1,89+2*0,3. 1,89 = 10,74 (T/m)
⇒ Ebhl = 10,74*17,3 = 185,8 (T); yb® = 2,5 m
3. X¸c ®Þnh ¸p lùc ®¸y mãng: theo s¬ ®å nÐn lƯch t©m ta cã:
σ = (ΣP/F) ± (ΣMo/W).
Trong ®ã:
_________________________________________________________________________
_
SV: – Lớp TH11

Trang 12


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG

THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN

____________________________________________________________________
F: DiƯn tÝch b¶n ®¸y cèng tÝnh to¸n; F = (15*17,3) = 259,5 m2.
W: m«®un chèng n cđa b¶n ®¸y cèng tÝnh to¸n;
W = B.L2/6 = (17,3*152)/6 = 648,75 m3.
ΣP: tỉng c¸c lùc th¼ng ®øng; tõ kÕt qu¶ tÝnh to¸n ë trªn ta cã tỉng c¸c lùc ®øng
ΣP = 4988,32 (T)
ΣMo: tỉng m« men cđa c¸c lùc t¸c dơng lªn b¶n ®¸y cèng, lÊy ®èi víi t©m O ®¸y
cèng. Víi lùc t¸c dơng vµ c¸nh tay ®ßn ®· x¸c ®Þnh ë trªn ta cã:
ΣMo = 1018,92 (T.m)
Thay sè liƯu vµo c«ng thøc trªn ta cã kÕt qu¶ c¸c lo¹i øng st ®¸y mãng nh sau:
σmax = 4988,32/259,5 + 1018,92/648,75 = 20,79 T/m2
σmin = 4988,32/259,5 - 1018,92/648,75 = 17,65 T/m2
⇒ σtb = (20,79+17,65)/2 = 19,22 T/m2
4. Ph¸n ®o¸n kh¶ n¨ng trỵt: XÐt theo 3 ®iỊu kiƯn sau:
a. ChØ sè m« h×nh ho¸: N = σmax/B.γ1 ≤ Nσlim
Trong ®ã:
B: ChiỊu réng m¶ng tÝnh to¸n (chiỊu song song víi lùc ®Èy trỵt)
⇒ B = L = 15 m
γ1: Dung träng ®Èy nỉi cđa ®Êt nỊn tõ c¸c chØ tiªu ®· cho ë b¶ng 1 ta cã γ1 = γ®n =
[γk(1+)-1]. γn/ (1+) = [1,52*(1+0,61)-1]*1/(1+0,61) = 0,9 (T/m3)
Nσlim- ChØ sè kh«ng thø nguyªn, ®Êt c¸t pha Nσlim = 3.
⇒ N = 20,79/15*0,9 = 1,54 < Nσlim = 3. VËy tháa m·n ®iỊu kiƯn 1
b. ChØ sè kh¸ng trỵt:

tg ψ1 = tgϕ1 + C1/σtb ≥ 0,45
Trong ®ã:
ϕ1, C1 - Gãc ma s¸t trong vµ lùc dÝnh ®¬n vÞ cđa ®Êt nỊn chØ sè 1 lµ t ¬ng øng khi
tÝnh to¸n ®Êt nỊn theo tr¹ng th¸i giíi h¹n thø nhÊt: ϕ1 = 18o; C1 = 0,3 T/m2.
⇒ tgψ1 = tg18o+0,3/19,22 = 0,34 < 0,45.
⇒ Kh«ng tho¶ m·n ®iỊu kiƯn chØ sè kh¸ng trỵt, nh vËy ngoµi trỵt ph¼ng ta ph¶i
xÐt ®Õn trỵt s©u vµ trỵt hçn hỵp. Tuy nhiªn trong ph¹m vi ®å ¸n m«n häc nµy chØ tÝnh
to¸n cho trêng hỵp trỵt ph¼ng.
c. HƯ sè møc ®é cè kÕt: C 0V =

K t .(1 + ε).t 0
≥4
a.γ n .h 20

Trong ®ã:
Kt: hƯ sè thÊm; Kt = 2.10-6 (m/s); ε = 0,61
h0: chiỊu dµy líp ®Êt cã sÐt (nhng kh«ng lín h¬n B), h0 = 3 m;
a: hƯ sè nÐn cđa ®Êt; a = 2 (m2/N)
t0: thêi gian thi c«ng c«ng tr×nh; chän 12 th¸ng⇒ t0=12*24*86400 = 24,9. 06 (s)
2.10 −6 * (1 + 0,61) * 24,9.10 6
0
⇒ CV =
= 4,45 > 4 .
2 *1 * 32
VËy tháa m·n ®iỊu kiƯn 3
5. TÝnh to¸n trỵt ph¼ng:
m
R (*)
Sù ỉn ®Þnh cđa cèng ®ỵc ®¶m b¶o vỊ trỵt khi: n c N tt ≤
Kn

Trong ®ã:
nc- HƯ sè tỉ hỵp t¶i träng, víi c«ng tr×nh cÊp II, tỉ hỵp lùc chđ u n = 1,2
Kn - HƯ sè tin cËy, Kn = 1,2
Ntt vµ R lµ c¸c gi¸ trÞ tÝnh to¸n cđa lùc tỉng qu¸t g©y trỵt vµ chèng trỵt giíi h¹n.
V× mỈt trỵt n»m ngang nªn c¸c gi¸ trÞ trªn x¸c ®Þnh nh sau:
Ntt = Ttl + Ectl - Thl
_________________________________________________________________________
_
SV: – Lớp TH11
Trang 13


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG

THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN

____________________________________________________________________
R = ΣPtgϕ1 +m1Ebhl+FC1
Trong ®ã:
Ttl vµ Thl lµ tỉng gi¸ trÞ tÝnh to¸n c¸c thµnh phÇn n»m ngang cđa c¸c lùc chđ ®éng
t¸c dơng tõ phÝa thỵng vµ h¹ lu trõ ¸p lùc chđ ®éng cđa ®Êt.
m1: hƯ sè ®iỊu kiƯn lµm viƯc xÐt ®Õn quan hƯ gi÷a ¸p lùc bÞ ®éng cđa ®Êt víi
chun vÞ ngang cđa cèng, lÊy m1 = 0,7
C¨n cø vµo kÕt qu¶ tÝnh to¸n ë trªn ta cã:
Ntt = 188,09+71,93-7,8 = 252,22 (T)
R = 4988,32*tg18o+0,7*185,8+259,5*0,3 = 1828,71 (T)
⇒ Thay c¸c kÕt qu¶ trªn vµo ®iỊu kiƯn (*) ta ®ỵc:
ncNtt = 1,2*252,22 = 302,66 (T)
(m/Kn).R = (1/1,2)*1828,71 = 1523,93 (T)
So s¸nh ta thÊy tháa m·n ®iỊu kiƯn (*). VËy c«ng tr×nh ®¶m b¶o ỉn ®Þnh

vỊ trỵt ph¼ng

Ch¬ng VI
TÝnh 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. Trong ph¹m vi ®å ¸n nµy, chØ yªu cÇu x¸c ®Þnh s¬ ®å ngo¹i lùc ®Ĩ tÝnh
kÕt cÊu b¶n ®¸y theo ph¬ng ph¸p dÇm trªn nỊn ®µn håi.
2. Trêng hỵp tÝnh to¸n: Chän trêng hỵp tÝnh to¸n khi ng¨n lò, lóc nµy chªnh lƯch
mùc níc thỵng h¹ lu lµ lín nhÊt ∆Z = 4,0m. (t¬ng øng víi trêng hỵp ®· tÝnh thÊm vµ
tÝnh ỉn ®Þnh ë trªn)
3. Chän b¨ng tÝnh to¸n: TÝnh cho 1 b¨ng ë sau cưa van, gi÷a hai mỈt c¾t vu«ng
gãc víi chiỊu dßng ch¶y, cã chiỊu réng b = 1m.
II.TÝnh to¸n ngo¹i lùc:
Trªn b¨ng tÝnh to¸n ®· chän, c¸c ngo¹i lùc t¸c dơng lªn b¶n ®¸y gåm: lùc tËp
trung tõ c¸c mè, lùc ph©n bè trªn b¨ng vµ c¸c t¶i träng bªn.
1. Lùc tËp trung trun tõ mè:
ChÝnh lµ tỉng hỵp cđa c¸c ¸p lùc ®¸y c¸c mè trong ph¹m vi cđa b¨ng ®ang
xÐt, thêng xÐt riªng cho tõng mè. S¬ ®å tÝnh to¸n cho mét mè xem h×nh vÏ trang
sau:
Tõ s¬ ®å tÝnh to¸n ta cÇn x¸c ®Þnh:
- G1, G2 - Träng lỵng c¸c phÇn cđa mè
- G3 - Träng lỵng têng ngùc
- G4 - Träng lỵng cÇu c«ng t¸c.
- G5 - Träng lỵng cÇu giao th«ng
- G6 - Träng lỵng do ngêi vµ xe trªn cÇu.
- T1, T2 - ¸p lùc níc ngang tõ thỵng lu vµ trun qua khe van .
øng st th¼ng ®øng ë ®¸y mè x¸c ®Þnh theo c«ng thøc nÐn lƯch t©m:
ΣG ΣM 0

σm =
±
Fm
Wm
Trong ®ã:
ΣG: tỉng c¸c lùc th¼ng ®øng
ΣMo: tỉng m« men ngo¹i lùc lÊy víi t©m ®¸y mè.
Fm: diƯn tÝch ®¸y mè
Wm: m« men chèng n cđa ®¸y mè.
KÕt qu¶ tÝnh to¸n nh b¶ng sau:
Lo¹i


bªn

Tªn t¶i
träng
G1+G2
G3
G4

®ßn
TrÞ sè Tay
(m)
240,0
0
2,3
-3,11
13,3
-2,8


Mo
0
-7,15
-37,24

Lo¹i


gi÷a

TrÞ sè
240,0
4,6
26,6

Tay ®ßn
0
-3,11
-2,8

M« men
0
-14,30
-74,48

_________________________________________________________________________
_
SV: – Lớp TH11
Trang 14



ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG

THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN

____________________________________________________________________
G5
G6
T1
T2
Σ

33,3
8,6
31,4
1,3
330,20

1,1
2,0
-1,8
0,37

36,63
17,20
-56,52
0,48
-46,60


66,6
17,2
62,8
2,6
420,40

1,1
2,0
-1,8
0,37

73,26
34,40
-113,04
0,96
-93,20

Tõ b¶ng tÝnh trªn ta x¸c ®Þnh ®ỵc øng st th¼ng ®øng ë ®¸y mè nh sau:
+ TÝnh cho mè bªn:
Fm = 1*15 = 15,0 (m2).
d.L2m
1 * 15 2
Wm =
=
= 37,5 (m3)
6
6
∑ G ∑ M o 330,2 46,6 23,36
σm =
±

=
±
=
Fm
Wm
15
37,5 20,77
+ TÝnh cho mè gi÷a:
Fm = 1,2*15 = 18 (m2).
Wm = 45 (m3).
σm =

∑G ∑M o
420,4 93,2 25,43
±
=
±
=
(T/m2)
21,28
Fm
Wm
18
45

Tõ biĨu ®å øng st ®¸y mè ®· tÝnh ®ỵc ë trªn, t¸ch mét b¨ng gi÷a b¶n ®¸y dĨ
tÝnh to¸n ta cã:
+ Gäi P'1 lµ lùc tËp trung cđa mè bªn trun cho ®¸y → P'1 = PK1.b.d, víi b = 1m,
d = 1,0 m ta cã:
σ + σ min (23,36 + 20,77)

PK1 = max
=
= 22,07 (T)
2
2
⇒ P'1 = 22,07*1*1 = 22,07 (T)
+ Gäi P'2 lµ lùc tËp trung cđa mè gi÷a trun cho ®¸y → P'2 = PK2.b.d, víi b = 1m,
d = 1,2 m ta cã:
σ + σ min (25,43 + 21,28)
PK 2 = max
=
= 23,36 (T)
2
2
⇒ P'2 = 23,36*1*1,2 = 28,03 (T)
2. C¸c lùc ph©n bè trªn b¨ng:
-Träng lỵng níc trong cèng
qo = γ.b.hn; hn: chiỊu s©u líp níc ë b¨ng tÝnh to¸n ta cã hn=3.95m
⇒ qo = 1*1*3.95 = 3.95 (T/m)
- Träng lỵng b¶n ®¸y:
q1 = γb.t.b = 2,5*1*1 = 2,5 (T/m); t: chiỊu dµy b¶n ®¸y t¹i b¨ng tÝnh to¸n
- Lùc ®Èy nỉi: ( gåm lùc thÊm vµ lùc thủ tÜnh)
q2 = γnh®nb; h®n: cét níc ®Èy nỉi t¹i b¨ng tÝnh to¸n
h®n = H2 + t +(hA+hB)/2 = 1,1+1+(3,6+2,0)/2 = 4,9 m
⇒ q2 = 1*4,9*1 = 4,9 (T/m)
- Ph¶n lùc nỊn: (s¬ bé coi nh ph©n bè ®Ịu)
q3 = Pp.b; Pp: cêng ®é ¸p lùc ®¸y mãng t¹i b¨ng tÝnh to¸n
Pp = (σmax+σmin)/2 = (20,79+17,65)/2 = 19,22 (T/m2)
⇒ q3 = 19,22*1 = 19,22 (T/m)
3. Lùc c¾t kh«ng c©n b»ng (Q):

a-TrÞ sè: x¸c ®Þnh tõ ph¬ng tr×nh c©n b»ng tÜnh sau:
Q + ΣPK + 2l.Σqi = 0.
Trong ®ã:
2l: chiỊu dµi b¨ng tÝnh to¸n; 2l = 17,3 m
_________________________________________________________________________
_
SV: – Lớp TH11
Trang 15


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG

THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN

____________________________________________________________________
ΣP'K = 2P'1 + 2P'2 = 2*22,07+2*28,03 = 100,2 (T)
Σqi = qo + q1 - q2 - q3 = 5,4+2,5-5,11-19,22 = -16,43 (T/m)
3

⇒ Q = -ΣP'K - 2l. ∑ q i = -100,2 - (17,3*-16,43) = 184,04 (T )
i=0

b- Ph©n phèi lùc c¾t (Q) cho mè vµ b¶n ®¸y:
+ X¸c ®Þnh vÞ trÝ trơc trung hßa: y 0 =

ΣFm .y 1 + Fđ .y 2
Fm + Fđ

Trong ®ã:
ΣFm: Tỉng diƯn tÝch c¸c mè; ΣFm = 1*6,4*2+1,2*6,4*2 = 28,16 m2

F®: DiƯn tÝch phÇn b¶n ®¸y; F® = 17,3*1 = 17,3 m2
y1 = 4,2 m; y2 = 0,5 m
28,16 * 4,2 + 17,3 * 0,5

= 2,79 m
⇒ y0 =
28,16 + 17,3
+ VÏ biĨu ®å m« men tÜnh Sc cđa b¨ng tÝnh to¸n:
- Tõ trơc trung hoµ trë lªn:
Sc = Fc.Yc = 2*4,61*1*4,61/2+2*4,61*1,2*4,61/2 = 46,75 m3
- Tõ ®¸y mè trë xng:
Sc = Fc.Yc = 1*17,3*(2,79-0,5) = 39,62 m3
+ TÝnh diƯn tÝch biĨu ®å Sc:
- PhÇn A1 (t¬ng øng víi mè)
A1 = 46,75*4,61/2+(46,75+39,62)*1,79/2 = 185,06 m4
- PhÇn A2 (t¬ng øng víi b¶n ®¸y)
A2 = 39,62*1/2 = 19,81 m4
+ Ph©n phèi Q cho mè (Qm) vµ b¶n ®¸y (Q®):

Q m = Q.

A1
185,06
= 184,04 *
= 166,24 (T)
A1 + A 2
185,06 + 19,81

Q® = Q - Qm = 184,04-166,24 = 17,80 (T).


+ Ph©n Qm cho c¸c mè theo tû lƯ diƯn tÝch: P"K = Fmk .

Qm
∑Fm

Fmè bªn = 1*6,4 = 6,4 m2; Fmè gi÷a = 1,2*6,4 = 7,68 m 2
⇒ ΣFmè = 2*6,4+2*7,68 = 28,16 m2
* Mè bªn: P''1 = P''4 = 6,4*166,24/28,16 = 37,78 (T)
* Mè gi÷a: P''2 = P''3 = 7,68*166,24/28,16 = 45,34 (T)
+ Ph©n Q® ®Ịu cho b¶n ®¸y: q4 = Q®/2l = 17,8/17,3 = 1,03 (T/m)
4. T¶i träng bªn: do cèng kh«ng ph©n khe lón nªn chØ tÝnh to¸n t¶i träng bªn gi¸p
víi bê ®Êt bao gåm:
+ T¶i träng ®øng: S = γ®.h®.b
γ®,h®: dung träng vµ chiỊu cao cđa cét ®Êt ®¾p; γ®,= 1,7 T/m3; h®:= 7,4m
⇒ S = 1,7*7,4*1 = 12,58 (T/m)
+ M« men do ¸p lùc ®Êt n»m ngang g©y ra: M® = E.y®
E: ¸p lùc ®Êt n»m ngang ®ỵc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:
γ d H 2 .λ c
2.C 2
E=
− 2CH λ c +
2
γd
Víi λc = tg2(45-ϕ/2) = tg2(45o-16/2) = 0,568
1,7 * 7,4 2 * 0,568
−2 * 1 * 7,4 *
2

2 * 12
=16,46

1,7


(T/m)
y®: kho¶ng c¸ch tõ ®iĨm ®Ỉt cđa E ®Õn ®¸y b¨ng y® = H/3 = 7,4/3 = 2,47 m
⇒ M® = 16,46*2,47 = 40,66 (T.m)
E=

0,568 +

_________________________________________________________________________
_
SV: – Lớp TH11
Trang 16


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THỦY CÔNG

THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN

____________________________________________________________________
+ T¶i träng do xe cé trªn ®êng: S¬ bé chän q5 = 2 (T/m)
5. S¬ ®å ngo¹i lùc ci cïng:
+ C¸c lùc tËp trung t¹i mè:
- Mè gi÷a: P2 = P2 = P'2 + P''2 = 28,03+45,34 = 73,37 (T).
- Mè bªn: P1 = P4 = P'1 + P''1 = 22,07+37,78 = 59,85 (T).
+ Lùc ph©n bè ®Ịu trªn b¨ng:
q = q0 + q1 + q2 + q4 = 5,4+2,5-5,11+1,03 = 3,82 (T/m).
+ Lùc bªn tõ phÝa gi¸p ®Êt: ( S, M®, q5):
S = 12,58 (T/m); M® = 40,66 (T.m); q5 = 2 (T/m)

III. tÝnh to¸n néi lùc vµ cèt thÐp:
Nh mơc ®Ých ®· nªu ë trªn, trong ®å ¸n nµy x¸c ®Þnh s¬ ®å ngo¹i lùc ®Ĩ tÝnh kÕt
cÊu b¶n ®¸y theo ph¬ng ph¸p dÇm trªn nỊn ®µn håi. Cơ thĨ ë ®©y ta ¸p dơng ph¬ng
ph¸p cđa M.I.Gorbunop-Poxadop v× qu¸ tr×nh tÝnh to¸n t¬ng ®èi ®¬n gi¶n vµ cã b¶ng
lËp s½n.
Theo ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n ®· nªu c¸c trÞ sè néi lùc ®ỵc tra theo b¶ng lËp s½n øng
víi c¸c lo¹i t¶i träng vµ phơ thc vµo ®é cøng t cđa d¶i tÝnh to¸n, ®ỵc x¸c ®Þnh nh
3

sau: t ≈ 10. E 0 . l 3 . Sau khi x¸c ®Þnh ®ỵc ®é cøng cđa d¶i tra b¶ng øng víi tõng lo¹i t¶i
E h

träng x¸c ®Þnh c¸c hƯ sè P, Q, M vµ tiÕn hµnh tÝnh to¸n c¸c trÞ sè néi lùc theo c¸c biĨu
thøc trong b¶ng 8-2 (trang 118 - ThiÕt kÕ cèng). Víi c¸c biĨu ®å néi lùc øng víi tõng
lo¹i t¶i träng ®· tÝnh ®ỵc, dïng ph¬ng ph¸p céng biĨu ®å ta x¸c ®Þnh ®ỵc néi lùc trong
dÇm.
Sau khi x¸c ®Þnh ®ỵc néi lùc trong dÇm tiÕn hµnh tÝnh to¸n vµ bè trÝ cèt thÐp chÞu
lùc theo ph¬ng ngang cßn theo ph¬ng däc ®Ỉt thÐp theo cÊu t¹o./.
-------------------------------o0o-----------------------------

_________________________________________________________________________
_
SV: – Lớp TH11
Trang 17



×