Đồ án thủy công thiết kế cống lộ thiên đề 40 B

Thiết kế cống lộ thiên

Bộ môn thuỷ công

THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN
Đề bài: số 40
I- Tài liệu:
1- Nhiệm vụ: cống B xây dựng ven sông Y (vùng chịu ảnh hưởng thuỷ triều) để tiêu
nước, ngăn triều và giữ ngọt. Diện tích tiêu: 30.000 ha.
Cống xây dựng trên tuyến đường giao thơng có loại xe 8 - 10 tấn đi qua.
2- Các lưu lượng và mực nước thiết kế:
Trường
Tiêu nước
hợp
Chỉ tiêu

Qmaxtiêu(m3/s)

Zđồngkhống chế

80
3- Tài liệu về kênh tiêu:
- Zđáy kênh = -1,0 m.
- Độ dốc mái: m = 1,5.
- Độ nhám: n = 0,025.
- Độ đốc đáy: i = 10-4.
Đề 40

Ngăn triều

ZsôngTK(m)

Zsôngmin(m)

Zsôngmax(m)

Zđồngmin(m)

3,45

-0,05

6,9

0,75

3,6

4- Tài liệu về gió:

Tần suất P%
V (m/s)

2
28

3
26

5
22

20
18

30
16

5- Chiều dài truyền sóng:

Trường hợp
D (m)

Zsơng bình thường
200

6- Tài liệu địa chất:
- Đất thịt từ cao độ +1,00 đến -1,00.
- Đất cát pha từ -1,00 đến -20,00.
- Đất sét từ -20,00 đến -40,00.

Chỉ tiêu cơ lý của đất nền cống

1

Zsông max
300

50
14

Thiết kế cống lộ thiên

Bộ môn thuỷ công

Loại đất

Thịt
Cát pha
Sét
Chỉ tiêu
k (T/m3)
1,47
1,52
1,41
3
tn (T/m )
1,70
1,75
1,69
Độ rỗng n
0,40
0,38
0,45
0
0
tn (độ)
19
23
120

bh (độ)
160
180
100
Ctn (T/m2)
1,50
0,50
3,50
2
Cbh (T/m )
1,00
0,30
2,50
-7
-6
Kt (m/s)
4.10
2.10
1.10-8
Hệ số rỗng e
0,67
0,61
0,82
2
Hệ số nén a (m N)
2,20
2,00
2,30
Hệ số không đều 
8,00

9,00
7,00
7- Thời gian thi công: 2 năm.
II- u cầu của đồ án:
1- Xác định cấp cơng trình và các chỉ tiêu thiết kế.
2- Tính tốn thuỷ lực xác định chiều rộng cống và giải quyết tiêu năng.
3- Chọn cấu tạo các bộ phận cống.
4- Tính tốn thấm và ổn định cống.
5- Chun đề: tính tốn bản đáy cống theo phương pháp dầm trên nền đàn hồi.
6- Bản vẽ: 1 - 2 bản vẽ khổ A1, thể hiện được cắt dọc, mặt bằng, chính diện thượng
lưu, chính diện hạ lưu, mặt cắt ngang cống và các cấu tạo chi tiết.

2


Thiết kế cống lộ thiên

Bộ môn thuỷ công

PHẦN THUYẾT MINH
A- GIỚI THIỆU CHUNG:
I- Vị trí, nhiệm vụ cơng trình:
1- Vị trí: ven sơng Y (vùng cửa sơng chịu ảnh hưởng của thủy triều)
2- Nhiệm vụ:
- Tiêu nước cho diện tích 30.000 ha.
- Ngăn triều và giữ ngọt.
- Cống xây dựng trên đường giao thơng thường có xe trọng tải từ 8- 10 tấn đi qua .
II- Cấp cơng trình và các chỉ tiêu thiết kế: (dựa vào TCXDVN 285 – 2002)
1- Cấp cơng trình:
a- Theo chiều cao cơng trình:

Hct = Zsôngmax(Ngăn triều + d - Zđáy kênh = 6,9+ 0,7 - (-1) = 8,6 m
Trong đó: d là độ vượt cao an toàn, lấy d = 0,7 m.
Tra bảng P1-1 (Phụ lục 1 - Đồ án môn học Thuỷ công) tương ứng với cơng trình đập
bê tơng trên nền đất ta có cấp cơng trình là cấp IV.
b- Theo nhiệm vụ cơng trình: tra bảng P1-2 (Phụ lục 1 - Đồ án mơn học Thuỷ cơng)
với diện tích tiêu là 30.000 ha ta có cấp cơng trình là cấp II .
Vậy ta chọn cấp cơng trình là cấp II.
2- Các chỉ tiêu thiết kế:
- Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất để tính ổn định, kết cấu:
Tra bảng 4-2 TCXDVN 285- 2002 , ta có p = 0,5%.
- Tần suất mực nước lớn nhất ngồi sơng khai thác:
Tra bảng 4 -4 TCXDVN 285- 2002 , ta có p = 10%.
- Các hệ số vượt tải n:( tra bảng P1-4 TCXDVN 5060
+ Trọng lượng bản thân cơng trình: n 1= 1,05.
+ Áp lực thẳng đứng của trọng lượng đất: n 2= 1,10.
+ Áp lực bên của đất: n 3= 1,20.
+ Áp lực nước tĩnh, áp lực thấm ngược, áp lực sóng: n 4 =1,00.
+ Tải trọng do gió: n 5 =1,30.
+ Tải trọng của động đất: n 6 = 1,00.
- Hệ số điều kiện làm việc: m = 1,00.
- Hệ số tin cậy: Kn = 1,2.
B- TÍNH TỐN THUỶ LỰC CỐNG:
Mục đích: xác định khẩu diện cống và tính tốn tiêu năng sau cống .
I- Tính tốn kênh hạ lưu: theo phương pháp đối chiếu với mặt cắt có lợi nhất về thuỷ
lực.
1- Các tài liệu về kênh tiêu:
- Zđáy kênh = -1,0 m.
- Độ dốc mái: m = 1,5.
3

Thiết kế cống lộ thiên

Bộ môn thuỷ công

- Độ nhám: n = 0,025.
- Độ đốc đáy: i = 10-4.
- Lưu lượng tính tốn: Q = Qtiêumax = 80 m3/s.
Ta lưu ý sau khi tính tốn ta thấy với i=10 -4 thì kênh bị xói và tính bể tiêu năng khơng
được vì vậy ta giảm độ dốc đáy kênh xuống với i=5.10 -5 và Zđáy kênh = -1,5 m.Và bây giờ ta
tính tốn như sau:
2- Tính bề rộng kênh:
* Độ sâu mực nước trong kênh:
H = ZsôngTK - Zđáy kênh = 3,45 - (-1,5) = 4,95 (m)
* Chiều rộng đáy kênh:
Ta có: f(Rln) =

4.m0 . i
8,424. 0,00005
=
= 0,00074
Q
80

(tra bảng phụ lục 8-1 với m=1,5 , ta có 4mo=8,424 )
Tra bảng phụ lục 8-1 (bảng tra thuỷ lực) với n = 0,025 ta có: Rln = 3,7 m.
Lập tỷ số

H
4,95

=
= 1,34 .
Rln
3,7

Tra bảng 8-3 (bảng tra thuỷ lực) với m = 1,5 ta có:
B
= 4,56  B = 16,872 ( m)
Rln

Vậy ta chọn B = 17m
Kiểm tra: ta thấy 2 <

17
B
=
= 3,43 < 5  thoả mãn điều kiện thiết kế kênh
4,95
H

Vậy: chọn bề rộng đáy kênh B = 17 (m).
* Kiểm tra điều kiện khơng xói :
Vmax < [Vkx]
- Lưu tốc khơng xói:
0,1
[Vkx] = k Qmax= 0,53.800,1= 0,821 (m/s)
Với K: hệ số quyết định bởi tính chất đất nơi kênh đi qua = 0,53
- Tốc độ dòng chảy trong kênh khi dẫn với Qmax:
 ω= h(B + mh)= 4,95(17 + 1,5.4,95)= 120,9 (m2)
 Vmax=

80
Qmax
=
= 0,66 (m/s)
120,9


So sánh: Vmax= 0,66 (m/s)< [Vkx]= 0,821 (m/s)<Kênh khơng bị xói>
Đây là kênh tiêu nước từ rưộng thực tế vẫn hay bị bồi lắng.Vì vậy ta khơng tính điều
kiện bồi lắng mà chỉ bố trí nạo vét thường xuyên và làm bể lắng cát ở thượng lưu.
Vậy ta chọn bề rộng kênh B = 17 m.
II- Tính khẩu diện cống:
1- Trường hợp tính tốn:
Chọn khi chênh lệch mực nước thượng hạ lưu nhỏ, cần tháo Q thiết kế.
- QTK = Qtiêumax = 80 ( m3/s).
- ZTL = Zđồng = 3.6 (m).
KC

4


Thiết kế cống lộ thiên

Bộ môn thuỷ công

- ZHL = Zsông = 3.45(m).
- Z = Zđồng khống chế - ZsôngTK = 3.6 – 3.45 = 0,15 (m).
2- Chọn loại và cao trình ngưỡng cống:
a- Cao trình ngưỡng: đối vối cống tiêu khi chênh lệch mực nước khống chế nhỏ, để

tăng khả năng tháo ta nên chọn ngưỡng cống thấp ngang với đáy kênh thượng lưu :
ĐC = ZĐK = -1,5 m.
b- Hình thức ngưỡng:
Do cống thiết kế có nhiệm vụ tiêu nước và ngăn triều, vì vậy để tăng khả năng thốt
nước ta nên chọn cao trình ngưỡng cống thấp. Do dó kiểu ngưỡng thích hợp trong trường
hợp này là kiểu ngưỡng : đập tràn đỉnh rộng.
3- Xác định bề rộng cống:
a- Xác định trạng thái chảy:
- hn = hh - P1 = hh = Zsông TK - ZĐK = 3.45- (-1,5) = 4,95 (m) .
TK

ZTL

ZHL

Zhp

H

h

hh

Sơ đồ tính khẩu diện cống khi ngưỡng đỉnh rộng

- H0 = H +

 .v02
= H = (Zđồng khống chế – ZĐK) = 3,6 - (-1,5) = 5,1 (m) .
2.g

( do

chênh lệch mực nước thượng hạ lưu nhỏ nên ta coi v0 0)


hn
hn
4,95
=
= 0,97 > (
) = (0,7  0,8)  chảy ngập
5,1
H0
H 0 pg

Do độ cao hồi phục nhỏ nên có thể bỏ qua, lấy h = hn = 4,95 ( m ).
b- Tính bề rộng cống b:
* Ta có:
Q = n.g.b.h. 2.g .( H 0  h)
Trong đó:
- n: hệ số lưu tốc, giá trị này được lấy phụ thuộc vào trị số của hệ số lưu lượng m
tra bảng thủy lực 14- 12 với cửa vào tương đối thuận ngưỡng tròn hay bạt góc có tường
cánh thu hẹp dần hay hình chóp , ta có m =0.34 - 0.36 do đó chọn m = 0,35 . Từ m =0,35
tra bảng thủy lực 14 – 4 ta xác định được  n = 0,93.
- g: hệ số lưu tốc khi có co hẹp bên, được xác định bởi :
g = 0,50 + 0,5 = 0,5.0,90 + 0,5 = 0,95.( sơ bộ chọn 0 =0.90 )
 b =

Q

 n . g .h. 2.g .( H 0  h)

=

80
= 10,66 m
0,93.0,95.4,95 2.9,81.(5,1  4,95)
5


Thiết kế cống lộ thiên

Bộ môn thuỷ công

Để chọn thi công ta chọn b=10,8m
Ta chia cống làm 3 khoang mỗi khoang rộng 3,6m. Hai mố trụ mỗi mố dày 1m,đầu
mố trụ lượn tròn .Hai mố bên mỗi mố dày 0,5 m, đầu mố cũng lượn trịn.Vậy nên ta có :
d = 3 (m)
Sau khi có b ta đi tính lại các giá trị đặc trưng :
Tính lại hệ số 0:
Ta có : 0 =

 b = 10,8
 b   d 10,8  3

= 0,783 . Do đó ta tính lại hệ số lưu tốc

(có xét đến co hẹp bên) theo 0 :
g = 0,50 + 0,5= 0.5.0,783+ 0.5 = 0,8915

Tính lại n :
Ta có m phụ thuộc vào chiều cao ngưỡng P=0, độ co hẹp

Và tỉ số :

b 10,8

0,64
B 17
r 0,5

0,14
b 3,6

dạng mố lượn tròn nên theo các bảng của Cumim 14 -9 :
Ta có m = 0.3579 , tra bảng 14-4 ta có : n = 0,9537 thay vào ta tính lại được :
b =

Q

 n . g .h. 2.g.( H 0  h)

=

80
=10,97≈10,8m
0,9537.0,90.4,95. 2.9,81.(5,1  4,95)

Vậy cuối cùng ta chia cống làm 3 khoang mỗi khoang rộng3,6 m
c- Kiểm tra lại trạng thái chảy của cống :

q=

80
Q
=
= 7,41(m2/s)
10,8
b

80
 .v02
Q
H0 = H +
, với vo =
=
= 1,5 (m/s).
 10,8 * 4,95
2.g
1.1,50 2
 .v 02
Nên ta có : H0 = H +
= 5,1 +
= 5,21(m)
2.g
2.9,81

hk =

3

 .q 2
1.7,412
=3
= 1,78m
g
9,81

 hn
h 
4,95

0,95   n  0,7 0,85 (GTTL 2)

 H 0  pg
 H 0 5,21

 hn  4,95 2,78   hn  1,2 1,4 (GTTL 2)
h 
h
1,78
 k  pg
 k

Vậy thoả mãn tiêu chuẩn chảy ngập
III- Tính tốn tiêu năng và phịng xói cho hạ lưu:
1-Trường hợp tính tốn:
Khi tháo lưu lượng qua cống với chênh lệch mực nước thượng hạ lưu là lớn nhất.
6

Thiết kế cống lộ thiên

Bộ môn thuỷ công

Với cống tiêu vùng triều, trường hợp mực nước triều hạ xuống thấp nhất (chân triều);
ở phía đồng là là mực nước đã khống chế. Trường hợp này thường tranh thủ mở hết cửa
van để tiêu, lưu lượng tiêu qua cống có thể lớn hơn lưu lượng tiêu thiết kế. Tuy nhiên chế
độ đó khơng duy trì trong một thời gian dài.
Các cột nước dùng để thiết kế thiết bị tiêu năng và phịng xói :
Cột nước thượng lưu: H = Zđồng khống chế - Zđáy kênh = 3,60 - (-1,5) = 5,1 m.
Cột nước hạ lưu
: h = ZmimS – ZĐk = -0,05 - (-1,5) =1,45 m
2- Lưu lượng tính tốn tiêu năng:
Với cống tiêu vùng triều, vì cống đặt gần sơng nên nói chung mực nước hạ lưu cống
khơng phụ thuộc lưu lượng tháo qua cống. Khi đó Q tt là khả năng tháo lớn nhất ứng với
các mực nước tính toán đã chọn ở trên.
Qtt = Qtiêumax = 80m3/s
Kiểm tra trạng thái chảy:
- H0  H = Zđồng khống chế - Zđáy kênh = 3,60 - (-1,5) = 5,1 m.
- hh = Zsôngmin - Zđáy kênh = -0,05- (-1,5) = 1,45 m.


hh
hh
1,45
=
= 0,28< (
) = (0,7  0,8 )  chảy tự do
5,1
H0

H 0 pg

Q = m.b. 2.g .H 30 / 2 = 0,35.10,8. 2.9,81 .5,13/2 = 192,84 m3/s
3- Xác định kích thước kết cấu tiêu năng:
a- Chọn biện pháp tiêu năng: với cống trên nền đất, biện pháp đào bể là hợp lý hơn.
b- Tính tốn kích thước bể:
* Sơ đồ

Z

h''c

hh

hc

* Chiều sâu bể:
d = hb - (hh + Z2) = .h 'c' - (hh + Z2)
Trong đó:
- : hệ số ngập,  = 1.05 1.1 chọn  = 1,05.
''

- hb =. h c : chiều sâu mực nước trong bể .
- Z2: chênh lệch đầu nước ở cuối bể vào kênh, tính như đập tràn đỉnh rộng.
Ta có:
E0 = H0 + d0
Giả thiết : sơ bộ chọn chiều sâu bể d0 = 1 m

7

Thiết kế cống lộ thiên

Bộ môn thuỷ công

 E0 = H0 + d0 = 5,21 + 1 = 6,21 m.
Chọn hệ số lưu tốc  = 0,90 . Ta có :
F(c) =

7,41
q
3
= 0,532
3/ 2 =
 .E0
0,9.6,21 2

Tra bảng thủy lực 15 - 1 ta có: ''c = 0,5438; c = 0,13.
 h''c = ''c.E0 = 0,5438.6,21= 3,38m
hc = c.E0 = 0,13.6,21= 0,81 m
q2
 .q 2
1.7,412
7,412

 Z = Z2 =
=
=
2.g . n2 .hh2 2.g .( n .hc'' ) 2
2.9,81.12.1,45 2 2.9,81(1,05.3,38) 2

1,33-0,222=1,108m
 d1 = . h - (hh + Z2) = 1,05.3,38 - (1,45 + 1,108)  0,991  d0
''
c

Vậy, chiều sâu bể chọn bằng 1m.
* Chiều dài bể tiêu năng:
Lb = L1 + .Ln
Trong đó:
- L1: chiều dài nước rơi từ ngưỡng xuống sân tiêu năng theo công thức của
Trectouxốp:
L1 = 2. hk .( P  0,35.hk )
- P: chiều cao ngưỡng cống so với bể, P = d = 1 m.
- hk 

2
2
.H0 = .5,21 = 3,47 m.
3
3

 L1 = 2. 3,47.(1  0,35.3,47) = 5,54 m
- Ln: chiều dài nước nhảy.
Ln = 4,5.(h''c - hc) = 4,5.(3,38 - 0,81) = 11,565 m
- Chọn  = 0,8.
 Lb = L1 + .Ln = 5,54 + 0,8. 11,565 = 14,792
Chọn Lb = 15 m.
C- BỐ TRÍ CÁC BỘ PHẬN CỐNG:
I- Thân cống: Bao gồm bản đáy, trụ và các bộ phận bố trí trên đó.

1- Cửa van:
Việc chọn của van còn tùy thuộc vào độ lớn của lỗ cống thường thơng qua tính tốn
so sánh phương án kinh tế kỹ thuât để chọn . Ơ dây ta chọn của van phẳng .
Chiều dài thân cống còn phụ thuộc vào điều kiện giao thơng : nếu có giao thơng phía
trên thì cần bố trí thân cống dài thuận tiện cho giao thơng . Trong đị án này do phả bố trí
cầu giao thông nên ta chọn chiều dài thân công lớn để bố trí càng van và cầu giao thơng.
2- Tường ngực:
Bố trí để giảm chiều cao van và lực đóng mở.
a- Giới hạn của tường:
8


Thiết kế cống lộ thiên

Bộ mơn thuỷ cơng

* Cao trình đáy tường:
Zđ = Ztt +  = 3,60 + 0,6 = 4,2 m
Trong đó:
- Ztt: mực nước tính tốn khẩu diện cống (ứng với trường hợp này, khi mở hết cửa
van chế độ chảy qua cống phải là không áp).
Ztt = Zđồng khống chế = 3,60 m
- : độ lưu khơng, chọn  = 0,6 m.
Do đó chọn cao trình đáy tường ngực là 4,2 m
* Cao trình đỉnh tường: lấy bằng cao trình đỉnh cống và dược xác định như sau :
Zđỉnh1 = Zsơng bình thường + h + s + a
Zđỉnh2 = Zsông max + h' + 's + a'
Trong đó:
- h, s tính với vận tốc gió tính tốn lớn nhất.
- h', 's tính với vận tốc gió tính tốn bình qn lớn nhất.

- a, a': phụ thuộc vào cấp cơng trình. Cơng trình cấp II nên theo bảng 6-1
( Gt thủy cơng T1 ) ta có : a = 0,7 m (MNDBT) ; a' = 0,5 m(MN Mmax) .
* Tính h và s:
h = 2.10-6.

v 2 .D
. cos 
g .H

Trong đó:
- V: vận tốc gió tính tốn lớn nhất, V = 28 m/s.
- D: đà gió ứng với Zsơng bình thường, D = 200 m.
- H: chiều sâu cột nước dưới cống, H = ZsôngTK - đc = 3,45 - (-1,5) = 4,95 m.
- : góc kẹp giữa trục dọc cống với hướng gió,  = 00.
28 2.200.
. cos 0 0 = 0,00646 m
h = 2.10 .
9,81.4,95
-6

Giả thiết trường hợp sóng nước sâu, ta có:
g.t
9,81.21600
=
= 7567,71
v
28

( t là thời gian : do khơng có tài liẹu thủy văn do đó t = 6 h =21600 s)
 g .

3,8

v
Tra đồ thị hình 2-1 ta có: 
 g.h 0,075
 v 2
g .D
9,81.200
=
= 2,503
2
v
28 2

9


Thiết kế cống lộ thiên

Bộ môn thuỷ công

 g.
0,53

v
Tra đồ thị hình 2-1 ta có: 
 g.h 0,003
 v 2

Chọn cặp có giá trị bé trong 2 cặp giá trị trên. Ta có:

 = 0,53.

v
28
= 0,53.
= 1,51 giây
g
9,81

v2
28 2
= 0,003.
= 0,24 m
h = 0,003.
g
9,81
2
9,81.1,512
g.
 =
=
= 3,56 m
2.3,14
2.


= 1,78 m  thoả mãn điều kiện sóng nước sâu.
2
Chiều cao sóng h ứng với mức đảm bảo P = 5%:

Ta thấy: H = 5,1 m >

h5% = K5%. h
Tra đồ thị hình 2-2 ta có: K5% = 1,72 ( với

g.D
9,81.200
=
= 2,503) .
2
v
28 2

 h5% = 1,72.0,24 = 0,413 m
Độ dềnh cao của sóng: s = ks.h5%.
  3,56
 H  4,66 0,764
 tra hình P2-4a : ks = 1,17
 h 0,24
 
0,067
  3,56

 s = 1,17.0,413 = 0,483 m
 Zđỉnh1 = 3,60 + 0,00646 + 0,483 + 0,7 = 4,79 m
* Tính h' và 's:
v ' 2 .D'
. cos 
h' = 2.10 .
g.H '

-6

Trong đó:
- V': vận tốc gió bình qn lớn nhất, V = 16 m/s.
- D': đà gió ứng với Zsông max, D' = 300 m.
- H': chiều sâu cột nước dưới cống, H' = Zsôngmax - đc = 6,9 - (-1,5) = 8,4 m.
- : góc kẹp giữa trục dọc cống với hướng gió,  = 00.
h' = 2.10-6.

16 2.300.
. cos 0 0 = 0,0019 m
9,81.8,4

Giả thiết trường hợp sóng nước sâu, ta có:
g.t
9,81.21600
=
= 13243,5
v'
16

10


Thiết kế cống lộ thiên

Bộ môn thuỷ công

 g . '
4,8


v
'
Tra đồ thị hình 2-1 ta có: 
 g.h' 0,11
 v' 2
g .D'
9,81.300
=
= 11,5
2
v'
16 2
 g. '
0,9

v
'
Tra đồ thị hình 2-1 ta có: 
 g.h' 0,005
 v' 2

Chọn cặp có giá trị bé trong 2 cặp giá trị trên. Ta có:
 ' = 0,9.

16
v'
= 0,9.
= 1,47 giây
g

9,81

2
2
h' = 0,005. v ' = 0,005. 16 = 0,196 m
g
9,81

 ' =
Ta thấy: H' = 8,4 m >

9,81.1,47 2
g . '2
= 2.3,14 = 3,37 m
2.

'
= 1,68 m  thoả mãn điều kiện sóng nước sâu.
2

Chiều cao sóng h ứng với mức đảm bảo P = 5%: h'5% = K5%. h'
Tra đồ thị hình 2-2 ta có: K5% = 1,73
 h'5% = 1,73.0,196 = 0,34 m
Độ dềnh cao của sóng: 's = k's.h'5%.
  ' 3,37
 H '  7,3 0,46
 k's = 1,23

 h'  0,34 0,101
  ' 3,37

 's = 1,23.0,34 = 0,42 m
Zđỉnh2 = 6,9 + 0,0019 + 0,42 + 0,5 = 7,822 m
Vậy, chọn cao trình đỉnh tường là 7,9 m.
b- Kết cấu tường ngực: gồm bản mặt và các dầm đỡ.
Chiều cao tường ngực:
Ht = đỉnh tường - đáy tường = 7,9 - 4,2 = 3,7 m
Bố trí 2 dầm đỡ ở đỉnh tường và đáy tường.
Bản mặt đổ liền khối với dầm, chiều dày chọn 0,3 m.
3- Cầu cơng tác:
Là nơi đặt máy đóng mở và thao tác van. Chiều cao cầu cơng tác được tính tốn đảm
bảo khi kéo hết cửa van lên vẫn còn khoảng khơng cần thiết để đưa van ra khỏi vị trí cống
khi cần. Kết cấu cầu bao gồm bản mặt, dầm đỡ và các cột chống. Kích thước các bộ phận:
11


Thiết kế cống lộ thiên

Bộ môn thuỷ công

- Chiều cao cầu: 4 m.
- Bề rộng: 3m.
- Kích thước cột chống: 30x40 cm.
- Chiều cao lan can: 0,8 m.
4- Khe phai và cầu thả phai:
Thường bố trí ở phía đầu và phía cuối cống để ngăn nước giữ cho khoang cống khô
ráo khi cần sửa chữa. Với các cống lớn, trên cầu thả phai cần bố trí đường ray cho cầu thả
phai.
5- Cầu giao thơng:
Cao trình mặt cầu cần đặt ngang hoặc thấp hơn đỉnh cống.

Đặt dầm cầu lên cao trình bằng cao trình đỉnh tường ngực. Dầm cầu cao 50 cm, mặt
cầu dầy 30 cm.
Cao trình mặt cầu: mặt cầu = 7,9 + 0,5 + 0,3 = 8,7 m.
Bề rộng cầu, theo yêu cầu giao thông chọn b = 6 m.
6- Mố cống:
Bao gồm mố giữa và các mố bên. Trên mố bố trí khe phai và khe van hoặc bộ phận
đỡ trục quay van cung (tai van). Chiều dày mố bên cần đủ lớn để chịu áp lực đất nằm
ngang. Chọn d' = 0,5 m.
Chiều cao mố = đỉnh tường - đáy = 7,9- (-1,5) = 9,4 m. Đầu mố nối tiếp thuận với
tường hướng dòng.
Mố giữa: cao 9,4 m; dày d = 1m; đầu mố lượn tròn.
7- Khe lún:
Khi cống rộng cần dùng khe lún để phân cống thành từng mảng độc lập. Bề rộng
mỗi mảng phụ thuộc vào điều kiện địa chất nền, thường không vượt quá 15 - 20 m. Mỗi
mảng có thể gồm 1, 2 hay 3 khoang.
8- Bản đáy:
Chiều dài bản đáy cần thoả mãn các điều kiện thuỷ lực, ổn định của cống và yêu cầu
bố trí kết cấu bên trên. Thường chọn chiều dài bản đáy từ điều kiện bố trí các kết cầu bên
trên, sau đó kiểm tra lại bằng tính toán ổn định chống và độ bền của nền. Sơ bộ chọn L đ=
15 m.
Chiều dày bản đáy chọn theo điều kiện chịu lực, nó phụ thuộc vào bề rộng khoang
cống, trải trọng trên nó và tính chất đất nền. Theo kinh nghiệm ta chọn chiều dày bản đáy
cống  = 1 m, sau đó kiểm tra lại bằng tính toán kết cấu bản đáy.
II- Đường viền thấm:
Bao gồm bản đáy cống, sân trước, các bản cừ, chân khay. Kích thước bản đáy cống
như đã chọn ở trên. Kích thước các bộ phận có thể chọn như sau:
1- Sân trước:
Vật liệu làm sân trước có thể chọn là đất sét, á sét, bê tông, bê tông cốt thép hay
bitum. khi có sẵn vật liệu tại chỗ (sét, á sét) thì tận dụng vật liệu này.
12

Thiết kế cống lộ thiên

Bộ môn thuỷ công

Chiều dài sân: Ls  3 4  H
Lấy : Ls = 3.H = 3.(Zđồng khống chế - Zđáy kênh) = 3.[3,60 - (-1,5)] = 15,3m.
Chọn : Ls = 16 m.
Chiều dày sân: Trong thực tế chiều dày sân thay đổi từ đầu sân đến cuối sân . Chiều
dày đầu sân thường lấy theo cấu tạo t 1 0.6 m , chiều dày cuối sân thì lấy theo điều kiện
chống thấm :


H
 J  trong đó H là chênh lệch cột nươc ở 2 mặt sân

t2
trong đồ án này chọn chiều dày trung bình của sân t = 1 m.
2- Bản cừ:
a- Vị trí đặt: khi cống chịu tác dụng của đầu nước một chiều thường đóng cừ ở đầu
bản đáy. Trường hợp cống chịu đầu nước 2 chiều, có thể đóng cừ ở phía có đầu nước cao
hơn. Khi đó cần kiểm tra sự ổn định của cống khi đầu nước thay đổi.
b- Chiều sâu đóng cừ: phụ thuộc vào vật liệu làm cừ, chiều dày tầng thấm và điều
kiện thi công.
Chiều dày tầng thấm dày T lấy bằng 18,5 m.
Vậy ta chọn cừ lơ lửng: chiều sâu đóng cừ phụ thuộc vào vật liệu làm cừ vào điều
kiện thi công. Độ sâu cắm cừ tối thiểu là Smin = 2,5 -3 (m)
Độ sâu cắm cừ chính là S2 = (0,6 1,0 )H.
Với H là chênh lệch mực nước lớn nhất :

H = Zsông max- Zđồng min = 6,9 - 0,75 = 6,15(m)
Do đó ta chọn S2 = 6 ( m ) ,
Và cừ ở mép thượng lưu phải thỏa mãn điều kiện :
S1 < S2 nên ta chọn S1 = 4 (m) .
Kiểm tra lại ta thấy thỏa mãn điều kiện : L > ( S1 + S2 ) do 15 > (4+6)
Trong đó L là khoảng cách giữa 2 cừ
3- Chân khay:
Tại hai đầu bản đáy làm chân khay cắm sâu vào lòng đất 1m để tăng ổn đinh và góp
phần kéo dài đường viền thấm.
4- Thốt nước thấm:
Các lỗ thốt nước thấm thường bố trí ở sân tiêu năng, dưới sân khi đó phải bố trí tầng
lọc ngược. Đường viền thấm được tính đến vị trí bắt đầu có tầng lọc ngược.
5- Sơ bộ kiểm tra chiều dài đường viền thấm:
Ltt  C.H

13


Thiết kế cống lộ thiên

Bộ mơn thuỷ cơng

Trong đó:
- Ltt: chiều dài tính tốn của đường viền thấm theo phương pháp của Len.
Ltt = Lđ +

Ln
m

- Lđ: chiều dài tổng cộng của các đoạn thẳng đứng và các đoạn xiên có góc

nghiêng so với phương ngang  450.
Lđ = 1 +1+ 4+ 4 +1 + 1+ 6+6 = 24 m
- Ln: chiều dài tổng cộng các đoạn nằm ngang và các đoạn nghiêng góc so với
phương ngang < 450.
Ln = 16+ 15 -2 = 29 m
- m: hệ số phụ thuộc vào số hàng cừ có trong sơ đồ đường viền thấm,lấy m =1,5
- C: hệ số phụ thuộc loại đất nền, C = 4.
- H: cột nước lớn nhất của cống.
H = Zsôngmax - đáy cống = 6,9 - (-1,5) = 8,4m
 Ltt = 24+

29
= 38,5 m> C.H = 4.8,4 = 33,6 m  thoả mãn
2

III- Nối tiếp cống với thượng hạ lưu:
1- Nối tiếp với thượng lưu:
Góc mở của tường về phía trước ta chọn tg1 =

1
 1 = 140. Hình thức tường cánh
4

là tường thẳng nối tiếp với kênh thượng lưu.
Đáy đoạn nối tiếp thượng lưu cần có lớp phủ chống xói (bằng đá xây khan hoặc hồ
dày 0,3 - 0,5 m). Chiều dài lớp phủ khoảng (3 - 5)H 1 với H1 là chiều sâu nước chảy vào
cống. Trường hợp làm sân phủ chống thấm thì lớp bảo vệ ít nhất phải dài bằng sân chống
thấm. Phía dưới lớp đá bảo vệ cần có tầng đệm bằng dăm cát dày 10 - 15 cm.
2- Nối tiếp hạ lưu:
* Tường cánh: chọn phương án tường thẳng, góc mở ta chọn tg2 =

1
 2 = 110.
5

* Sân tiêu năng: thường bằng bê tơng đổ tại chỗ có bố trí các lỗ thốt nước. Chiều
dày sân có thể xác định theo cơng thức Đơmbrốpxki:
t = 0,15.v1. h1
Trong đó: v1 và h1 là lưu tốc và chiều sâu chỗ đầu đoạn nước nhảy.
h1 = .h''c = 1,05.3,38 = 3,55 m
14


Thiết kế cống lộ thiên

Bộ môn thuỷ công

v1 =

Q
80
=
= 2,1 m/s
b.h1
10,8.3,55

 t = 0,15.2,1. 3,55 = 0,59 m
Vậy ta chọn chiều dày sân tiêu năng là 0,6m
* Sân sau: làm bằng đá xếp có độ gồ ghề lớn để tiêu hao nốt năng lượng cịn lại.
Dưới lớp đó có thể bố trí tầng lọc ngược.

Chiều dài sân sau nối tiếp với kênh hạ lưu được xác định theo công thức kinh
nghiệm:
Lss = K. q .4 H
Trong đó:
- q: lưu lượng đơn vị ở cuối sân tiêu năng.
q=

Q 80
 4,71 m3/s.m
b 17

- H: chênh lệch cột nước thượng lưu, hạ lưu.
H = Z sông max- Zđồngmin = 6,9 - 0,75= 6,15 m
- K: hệ số phụ thuộc vào tính chất lịng kênh, K = 10 (cát pha).
 Lss = 10. 4,71.4 6,15  34 m
Vậy ta chọn chiều dài sân sau là : Lss = 34(m)
D- TÍNH TỐN THẤM DƯỚI ĐÁY CỐNG:
I- Những vấn đề chung:
1- Mục đích:
Xác định lưu lượng thấm q, lực thấm đẩy ngược lên đáy cống Wth, gradien thấm J.
2- Trường hợp tính tốn:
Khi chênh lệch mực nước thượng hạ lưu là lớn nhất.
H = Zsông max - Zđồng min = 6,9 - 0,75 = 6,15 m
II- Tính tốn thấm:
1- Vẽ lưới thấm:
- Đường dịng đầu tiên trùng với bản đáy cống và đi qua các biên của cừ như hình
vẽ.
- Đường dịng cuối cùng là biên lớp đất sét.
- Đường thế đầu tiên trùng với biên của tầng lọc ngược dưới đáy bể hạ lưu.
- Đường thế cuối cùng là mặt đất nằm ngang.

Từ đó ta có lưới thấm như sau :
Từ lưới thấm ta xác định được :
Số dải thế : n=20.
Số ống dòng : m =6 .

15


Thiết kế cống lộ thiên

Bộ môn thuỷ công

Sơ đồ lưới thấm dưới cống

2 - Dùng lưới thấm xác định các đặc trưng của dòng thấm:
Cột nước thấm tổn thất qua mỗi dải đường thế là:
H
6,15
=
= 0,31 m
n
20

h =

Cột nước thấm tại điểm x cách đường thế cuối cùng i dải:
hx = i.h = i.

H
n

Điểm B: hA = 10,5.h = 10,5.0,31= 3,255 m.
Điểm B: hB = 5,5.h = 5,5.0,31 = 1,71 m.
Biểu đồ áp lực thấm tác dụng lên đáy cống

n.hA

n.hB

- Tổng áp lực thấm tác dụng lên đáy cơng trình là:
Wth = n.

3,255  1,71
h A  hB
.15 =372,38 KN/m
.Ld = 10.
2
2

- Xác định gradien thấm:
JTB =

h
H
0,31
=
=
S
n.S
S

Điểm
1
Si
1
JTBi
0,31
III- Kiểm tra độ bền thấm của nền:

2
1,5
0,21

16

3
3,5
0,103


Thiết kế cống lộ thiên

Bộ môn thuỷ công

JTB 

k
J TB
Kn

Trong đó:
- JTB: gradien cột nước trung bình trong vùng thấm.
k
- J TB
: gradien cột nước tới hạn trung bình tính toán (lấy theo bảng 2).

JTB =

H
Ttt .

- H: cột nước tác dụng, H = 6,15m.
MNTL
MNHL

n2

v

ra

cõ

n1

- Ttt: chiều sâu tính tốn của nền.
+ Hình chiếu đứng của đường viền: S0 = 8 m.
+ Hình chiếu bằng của đường viền: L0 = 15 + 16 = 31 m.
Ta có tỷ lệ

L0
31
=
= 3,875.
S0
8

Tra bảng 2-1 (GTTC tập 1), ta được Ttt = 2,5.So = 2,5.8= 20(m)
Vì chiều dày tầng thấm thực tế chỉ có 18,5 vì vậy ta dùng Ttt=20m
Ta có:
= v + n1 + cừ + n2 + ra
0,5.

v = 0,44 +

S1
T2

0,5.

1 1,5.7
a 1,5.S1




=
0,44+
= 1,3
S1

7
T0
T2
20
19
1  0,75.
1  0,75.
T2
19

57
. Vậy ta có:
2
15  0,5.(7  5)
l  0,5( S1  S 2 )
0,47
n1 =
=
19
T

Khoảng cách giữa 2 hàng cừ L = 15m >

cừ

7
19

S2
= 1,5.

+
T2

0,5

S2
T2

1  0,75.

S2
T2

5
= 1,5. 
19

0,5

5
19

1  0,75.

17

5
19

= 0,56

Thiết kế cống lộ thiên

Bộ mơn thuỷ cơng

50
=2,5.Vậy ta có:
2
l  0,5S 2
16  0,5.5
n2 =
=
= 0,71
T
19

Chiều dài sân trước là L= 16m >

ra = 0,44 +

a
1
= 0,44 +
= 0,49
T0
20

Vậy:  = 1,3+ 0,47 + 0,56+ 0,71 + 0,49 =3,53
 JTB =

6,15
= 0,087
20.3,53

k
Tra bảng P3-2 ta có: J TB
= 0,25.
k
0,25
J TB
JTB = 0,087<
=
= 0,21  thoả mãn
1,2
Kn

2- Kiểm tra thấm cục bộ:
Cơng thức kiểm tra:
Jr < Jgh.
Trong đó:
- Jr: gradien thấm ở cửa ra, Jr = 0,0496.
- Jk: gradien thấm tới hạn cục bộ. Có thể xác định theo biểu đồ theo thơng số khơng
đều của đất.
=

d 60
=9
d10

Tra hình P3-1 ta có: Jgh = 0,6.
Vậy Jr = 0,31 < Jk = 0,6  thoả mãn ổn định thấm cục bộ.
E- TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CỐNG:
I- Mục đích và trường hợp tính tốn:
1- Mục đích: kiểm tra ổn định cống về trượt, lật, đẩy nổi.
2- Trường hợp tính tốn:
Tính với chênh lệch cột nước thượng hạ lưu cống lớn nhất, tính cho một mảng.Với
MNTL là max , còn MNHL min , cửa van đóng hồn tồn.
II- Tính tốn ổn định trượt:
1- Xác định các lực tác dụng lên mảng tính tốn:
a- Các lực đứng:
Trọng lượng cầu giao thông, cầu công tác, cầu thả phai, cửa van, tường ngực, mố cống,
bản đáy, nước trong cống và các lực đẩy ngược.
b- Các lực ngang:
Ap lực nước thượng hạ lưu, áp lực đất chủ động ở chân khay thượng lưu, áp lực đất
bị động ở chân khay hạ lưu.
* Trọng lượng bản đáy cống:

18


Thiết kế cống lộ thiên

Bộ môn thuỷ công

- Chiều rộng bản đáy:
B = b + d + 2.d' =10,8 + 2 + 1 = 13,8 m
- Diện tích mặt cắt ngang:
F = 15.1 + 2.2.1-

2.1.1
= 18 m
2

 Gbđ = b.F.B = 2,4.18.13,8 = 596,16T
* Trọng lượng mố:

Gmố = 2(14.1+3,14.0.52+14.0,5+0,5.0,52.3,14).2,4.9,4 = 1000,65 T

6.0
0.5
0.5

0.2

*Trọng lượng cầu giao thông:

0.3
1.5

2.5

0.5

0.5

- Chiều dài cầu: Lc = B = 13,8m.
- Diện tích mặt cắt ngang cầu: F = 2(0,5.0,2+0,5.0,5)+0,5.5,4 = 3,4 m2.
 Gcầu = b.F.B = 2,4.3,4.13,8 = 112,61 m3
* Trọng lượng tường ngực:

- Chiều dài tường: Lt = b = 10,8 m.
- Diện tích mặt cắt ngang tường:
F = Ft = 3,7.0.3 + 2.0,3.0,3 = 1,29 (m2)

19


Thiết kế cống lộ thiên

Bộ môn thuỷ công

 Gt = Ft.Lt.b =1,29.10,8.2,4 = 33,45 T
* Trọng lượng cầu công tác:
- Chiều dài cầu công tác: Lct = B = 10,8 m.
- Diện tích mặt cắt ngang:
F1 = 3.0,3 = 0,9 m2
F2 = 2.0,3.3,7 + 2.0,2.2 = 3,02 m2
 Gct = b.[F1.Lct + F2.(4.0,4)]
= 2,4.(0,9.13,8 + 3,02.1,6) = 41,4 T
* Trọng lượng cầu thả phai:
- Diện tích mặt cắt ngang: F = 2.1.0,2 = 0,4 m2
 Gp = 2.b.F.b = 2,4.10,8.0,4 = 10,37 T
* Trọng lượng nước trong cống:
- Phía sơng:
H = Zsông max - Zđáy cống = 6,9 - (-1,5) = 8,4m
 GTL = 1.8,4.10,8.4 = 362,88 T
- Phía đồng:
H = Zđồng min - Zđáy kênh = 0,75- (-1,5) = 2,25 m
 GHL = 1.2,25.10,8 .11 = 267,3 T
* Trọng lượng phần đất giữa 2 chân khay:

0,61

bh = k +
.n = 1,52 +
.1 = 1,9 T/m3
1  0,61
1
 Gđck = 1,9.

13  11
.1.13,8 = 314,64 T
2

* Các lực đẩy ngược:
- Áp lực thuỷ tĩnh:
Wtt = (h2+t). n .lo.b = (2,25+1) .1.15.13,8 =672,75 T
- Áp lực thấm:
Wth = bđal .B = 37,2.13,8= 513,36T.
* Áp lực ngang:
- Áp lực nước phía sơng:
WS =

1
1
.n .H s2 .b = .1.8,4 2.10,8 = 381,2 T
2
2

20

Thiết kế cống lộ thiên

Bộ môn thuỷ công

Điểm đặt cánh tay đòn cách đáy 1 đoạn

1
Hs = 2,8 m.
3

- Áp lực nước phía đồng:
1
1
.n .H d2 .b = .1.2,252.10,8 = 27,34 T
2
2
1
Điểm đặt cánh tay đòn cách đáy 1 đoạn Hđ = 0,75 m.
3

Wđ =

* Trọng lượng van:
Đối với van chuyển động trượt khối lượng co thể xác định theo cơng thức ( 17 - 4
trang 209 giáo trình thủy công tập 2 ) nhưng không được nhỏ hơn 1900 ( N/m 2 )và củng
không được lớn hơn 7000 ( N/m2 ) :
g = 600.( 3 H 0 .l 2 -1)
Trong đó:
- g: trọng lượng trung bình của một m2 cửa van.

- H0: cột nước tính đến trung tâm lỗ cống.,
H0 =

H
8,4
=
= 4,1 m.
2
2

- l: chiều rộng lỗ cống, l = 4 m.
 g = 600.( 3 4,1.3,6 2  1 ) = 1655,7N/m2  0,16557 T/m2
 Gv = g.H.b = 0,16557.8,4.10,8 = 15,02

BẢNG KẾT QUẢ CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN BẢN ĐÁY
(Trong bảng kết quả này ta lấy mô men đối với tâm bản đáy cống )

STT

Loại
lực

Lực đứng
 (+)
(-)

1
2

Gbđ

Gm

596.16

3
4
5
6
7
8

Lực ngang
(+)
 (-)

Tay
đòn

M0

1000.56

0
0

0
0

Gcgt

112.61

3

337.83

Gt
Gct
Gp
GTL
GHL

33.45

-4
-3
-5
-5
2.5

-133.8
-124.2
-51.85
-1814.4
668.25

41.4
10.37
362.88
267.3

21


Thiết kế cống lộ thiên

9
10
11
12
13
14


Gđck
Wtt
Wth
Ws
Wđ
Gv

Bộ mơn thuỷ cơng
314.64
-672.75
-513.36
381.2
-27.3
15.02

2754.4

-1186

381.2

0
0
0.78
2.8
0.75
-3.9

-27.3

0
0
-400.42
1067.36
-20.48
-58.58
-530.28

* Tính ứng suất đáy móng:
max,min =

P M 0

F
W

- P = 2754,4 - 1186 = 1568,4 T.

- M0 = 530,28 T.m.
- F = B.H = 13,8.15 =207m2.
B.H 2
13,8.15 2
-W=
=
= 517,5 m3.
6
6
1568,4 530,28

 max =
= 8,6 T/m2
207
517,5

min =

1568,4 530,28

= 6,55 T/m2
207
517,5

* Phán đoán khả năng trượt theo 3 điều kiện ( tất cả các điều kiện lấy theo
TCVN4253 - 86 ) :
 max
- Chỉ số mơ hình: N =
 [N]
B.

Trong đó:
+ B: chiều rộng mảng, B = 15 m.
+ : dung trọng đất nền, lấy bằng dung trọng đẩy nổi:
đn = bh - n,= 1.9-1=0,9 T/m3.
+ N: chỉ số mơ hình hóa theo TCVN 4253-86 thì : [N]= 3. Do đó
N=

8,6
= 0,63 < [N]= 3
15.0,9

- Chỉ số kháng trượt:
tg = tg +
Trong đó:
 max   min
= 7,575 T/m2.
2
+ Hệ số dính của đất :Ci = 0,3 T/m2.

+ TB =

22

Ci
 0,45
 TB


Thiết kế cống lộ thiên

Bộ mơn thuỷ cơng

+ Góc ma sát trong của đất :  = 180.
 tg = tg180 +

0,3
= 0,36  không thoả mãn
7,575

- Hệ số cố kết:
Cv =

K t .(1  e).t 0
4
a.n .h02

Trong đó:
+ Kt: hệ số thấm, Kt = 2.10-6 m/s.
+ e: hệ số rỗng, e = 0,61.
+ a: hệ số nén của đất, a = 2 (m2/N).
+ h0: chiều dày tính tốn của lớp cố kết, h0 = 20m.
+ t0: thời gian thi cơng cơng trình, t0 = 2 năm = 63072000(s)
 Cv =

2.10  6.(1  0,61).63072000
= 2,53.10-5 < 4  không thảo mãn
2
2.10000.20

Như thế trong 3 điều kiện cần thiết để cho bản đáy là trượt phẳng thì đã có 2 điều

kiện bị vi phạm , do đó hình thức trượt ở đây là trượt hỗn hợp ( bao gồm một phần trượt
phẳng và một phần trượt sâu ) trong phạm vi đồ án này ta chỉ tính và xét đến trượt phẳng .
* Tính tốn trượt phẳng:
nc.Ntt 

m
.R
Kn

Trong đó:
- nc: hệ số tổ hợp tải trọng, đối với tổ hợp tảI trọng là đặc biệt thì nc = 0.9
- m: hệ số điều kiện làm việc, m = 1.
- Kn: hệ số tin cậy, Kn = 1,2.
- Ntt = TTL +Eotl- THL = 381,2 – 27,3 = 353,9 T.
- R = P.tgI + F.CI = 1568,4.tg18o+ 13,8.15.0,3
= 571,7 T
- nc.Ntt = 0.9. 353,9 = 318,51 T
-

m
1
.R =
.571,7 = 476,42 T.
Kn
1,2

 nc.Ntt <

m
.R  ổn định.

Kn

Như vậy bản cống ổn định theo điều kiện trượt phẳng .
F- TÍNH TỐN KẾT CẤU BẢN ĐÁY CỐNG:
I- Mở đầu:
1- Mục đích:
Xác định sơ đồ ngoại lực, tính tốn nội lực và bố trí cốt thép trong bản đáy cống. Để
xác định ngoại lực kết cấu bản đáy cống ta có thể tính theo phương pháp dầm trên nền
đàn hồi.
23


Thiết kế cống lộ thiên

Bộ môn thuỷ công

2- Trường hợp tính tốn:
Trong thực tế có rất nhiều trường hợp xảy ra như:
- Khi mực nước đồng max, mực nước sông min, tháo lưu lượng Qmax.
- Khi mực nước sông max, mực nước đồng min, đóng cửa van.
- Trường hợp mực nước đồng max, mực nước sông min kết hợp với động đất.
Và ta phải đi tính cho tất cả các trường hợp đã nêu ở trên . Do thời gian có hạn nên
trong phần đồ án này ta chỉ tính tốn cho trường hợp gây nhiều bất lợi cho cơng trình Đó
là trường hợp : MNTL là max , cịn MNHL min , cửa van đóng hồn tồn.
- Zsơng max = 6,9 m; Zđồng min = 0,75m.
3- Chọn băng tính tốn:
Việc tính tốn bản đáy cống cần tiến hành cho các băng khác nhau (gọi băng là phần
cống có chiều rộng 1m, giữa hai mặt cắt vng góc với chiều dịng chảy qua cống).
Ở đây ta chỉ tính cho một băng ở sau cửa van. Các băng được chia sao cho có chiều
rộng thường là 1 m và giữa 2 mặt cắt vng góc với dịng chảy .

II-Tính tốn ngoại lực tác dụng lên băng đã chọn
1. Lực tập trung truyền từ các mố xuống: G : Tổng các lực thẳng đứng tác dụng lên
mố thứ k, với quy ước lấy chiều dương là chiều đi xuống.
M0: Tổng các mô men lấy với tâm của tiết diện đáy mố trụ thứ k theo quy ước lấy
dấu dương khi ngược chiều kim đồng hồ.
Theo công thức nén lệch tâm:
max(min) =

P M

F
W

Trong đó: G, M0 đã tính ở trên.
F: diện tích mặt cắt mố trụ, đối với hai mố bên
F = 15.0,5 = 7,5 (m2), mố giữa F = 15 (m2)

wb =

b.h 2 0,5.15 2

18,75 (m3),
6
6

w

g

=

b.h 2 1.15 2

37,5 (m3)
6
6

G4
G6
G5

G3
T1

G1

G2
1

Biểu đồ áp lực dọc đáy
24

T2


Thiết kế cống lộ thiên
Bảng tính ngoại lực hai mố bên

TT

Loại lực

1

Trọng lượng mố
Trọng lượng cầu thả
phai
Trọng lượng tờng
ngực
Trọng lượng của cầu
công tác
Trọng lượng cầu
giao thông
Trọng lượng của cửa
van
Trọng lượng do ngời
và xe cộ trên cầu

2
3
4
5
6
7
8
9
10

áp lực nước phía
sơng

áp lực nước phía
đồng
tổng

Bộ mơn thuỷ cơng

Trị số
đứng ngang
169.2

Ký
hiệu
G1

Tay địn

M0

0

0

G2

1.73

0

0

G3

5.575

-4

-22.3

G4

6.9

-3

-20.7

G5

18.77

3

56.31

G6

2.5

-3.9

-9.75

G7

10

3

30.00

T1

63.5

2.8

177.80

T2

4.55

-0.75

-3.41

214.68

68.05

207.95

min =

214,68 207,95
 G M 0


=
= 17,53 T/m2
7
,
5
18
,
75
F
W

max =

214,68 207,95
G M 0


=
= 39,71 T/m2
7
,
5

18
,
75
F
W

Bảng tính ngoại lực mố giữa

TT

Loại lực

1

Trọng lượng mố
Trọng lượng cầu thả
phai
Trọng lượng tờng
ngực
Trọng lượng của cầu
công tác
Trọng lượng cầu
giao thơng
Trọng lượng của cửa
van

2
3
4
5

6

Trị số
đứng ngang
338.4

Ký
hiệu
G1

Tay địn

M0

0

0

G2

3.46

0

0

G3

11.15

-4

-44.6

G4

13.8

-3

-41.4

G5

37.54

3

112.62

G6

5

-3.9

-19.5

25