Chuyên đề kỹ thuật công trình kiểm soát nguồn nước THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN cống b đề số 67

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TP.HCM
KHOA TÀI NGUYÊN NƯỚC

ĐỒ ÁN
Chuyên đề: Kỹ Thuật Cơng Trình Kiểm Sốt Nguồn Nước
THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN
Cống B đề số 67

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Phương Thảo
SVTH: Nguyễn Thị Kiều Linh
MSSV: 0650150015


PHẦN 1. Tài Liệu
1.




2.

Nhiệm vụ cơng trình
Cống B xây dựng ven sông Y là vùng chịu ảnh hưởng thủy triều
Tiêu nước, ngăn triều và trữ ngọt
Diện tích tiêu 30000ha
Cống xây dựng trên tuyến giao thơng có loại xe 8-10 tấn đi qua.
Các mực nước và lượng tiêu
Tiêu nước
Q

3.




4.

tiêu
max
3

Z

khống chế
đồng

Ngăn triều
Z

TK
sông

Z

(m /s)
(m)
(m)
86
3,60
3,38

Bảng 1: Lưu lượng và mực nước cống B
Tài liệu về kênh
Zđáy kênh = -1,00 m
Độ dốc mái m=1,5
Độ dốc đáy i=10-4
Độ nhám n=0,025
Tài liệu về gió và chiều dài truyền sóng
Tần suất P%
V (m/s)

min
sơng

(m)
0,10

max
sơng

Z min
đồng

(m)
6,20

(m)
1,00

Z

2

3

5

20

20

30

50

28,0

26,0

22,0

22,0

18,0

16

14,0

Bảng 2: Tài liệu về gió
Trường hợp

D (m)

Z sơng bình thường
200

Z sơng max
300

Bảng 3: Chiều dài truyền sóng
5. Tài liệu địa chất
Loại đất

Đất thịt

Cao độ

+1,00 đến -1,00

Đất cát
-1,00 đến
-20,00

Bảng 4: Tài liệu địa chất

Đất sét
-20,00 đến
-40,00


Loại đất

Chỉ tiêu
γk (T/m3)
γtn (T/m3)
Độ rỗng n
φtn (độ)
φbh (độ)
Ctn (T/m2)
Cbh (T/m2)
Kt (m/s)
Hệ số rỗng e
Hệ số nén a
(m2/N)
Hệ số không đều

η

Thịt

Cát pha

Sét

1,47
1,70
0,40
19o
160
1,50
1,00
4.10-7

0,67

1,52
1,75
0,38
23o
18o
0,50
0,30
2.10-6
0,61

1,41
1,69
0,45
12o
10o
3,50
2,50
1.10-8
0,82

2,2

2,0

2,3

8

9

7

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

Phần 2: Thuyết Minh
1. Giới thiệu về cơng trình
 Theo quy hoạch và phát triển của vùng. Cống lộ thiên xây dựng ven sơng Y là vùng
chịu ảnh hưởng thủy triều có nhiệm vụ tiêu nước cho 30000ha, ngăn triều và giữ ngọt
cho ruộng.
 Các cơng trình và chỉ tiêu thiết kế
+ Cấp cơng trình
Theo QCVN 04-05: 2012 cấp cơng trình được xác định theo các tiêu chí sau:


 Theo chiều cao cơng trình và loại nền: tra theo bảng 1 với đối tượng là đập bê tông
trên nền đất nhóm B. Ta có sơ bộ cơng trình thuộc cơng trình cấp II.
 Theo nhiệm vụ cơng trình, thì cấp cơng trình là cấp thiết kế cơng trình là cấp II.
Vậy chọn cấp cơng trình là cấp II

+ Các chỉ tiêu thiết kế: dựa vào cấp cơng trình ( cấp II ) xác định được
 Tần suất lưu lượng, mực nước nhất để tính tốn ổn định, kết cấu là P% =0,5% ( theo
bảng P1-3)
 Tần suất mực nước lớn nhất ngồi sơng khai thác P=10%
 Hệ số lệch tải n=1,00
 Hệ số điều kiện làm việc m=1,00 ( theo bảng P1-5)
 Hệ số tin cậy Kn=1,20 ( theo bảng P1-6)
 Tải trọng động đất =1,00
2. Tính tốn thủy lực cống
2.1 Mục đích
Xác định khẩu diện và tính tốn tiêu năng ( phần lập quy trình đóng mở cống khơng
u cầu trong đồ án này )
2.2 Tính tốn kênh hạ lưu
Bài tốn ở đây có i, m, n, Q, h (do khống chế cao trình đáy và mực nước thiết kế ) từ
đó có thể tìm được B. Có thể gải bằng phương pháp đối chiếu với mặt cắt lợi nhất về
mặt thủy lực. Ta chọn sơ bộ chọn độ dốc kênh i=10-4, độ mái dốc m=1,5, độ nhám
n=0,025.
TK
Chiều sâu cột nước trong kênh là h= Z sông– Z đáy kênh= 3,38-(-1.00)=4,38
3
Lưu lượng tính tốn Q =Q tiêu
max =86 m /s
 Sử dụng phương pháp đối chiếu với mặt cắt lợi nhất về thủy lực
mo= 2√ 1+m2 - m= 2√ 1+1.52 – 1,5= 2,11
f ¿ Rln)=

4 mₒ √ i 4.2,11. √ 10−4
=
= 0.0009
Q

86

Tra bảng phụ lục 8-1 ở các bảng tính thủy lực với n= 0.025, thì giá trị Rln= 3.23 m.
Lập tỷ số:

hk 4.38
=
= 1.356.
R ln 3.23

Tra bảng phụ lục 8-3 ở các bảng tỉnh thủy lực với m=1,5 kèm theo phương pháp nội
suy 1 chiều, thì được giá trị

B KH
= 4,44.
Rln

Từ đó co thể xác định được giá trị cụ thể: BKH = 3,23 . 4,44 = 14,3m. Chọn BKH = 15m.
 Kiểm tra điều kiện khơng xói trong kênh
Sơ bộ xác định vận tốc khơng xói (Vkx) theo cơng thức ( theo 4118:2012): Vkx = 0,53 .
860,1 = 0,827 m/s.


Vì kênh dẫn nước từ đồng nên hàm lượng bùn cát trong nước nhỏ, không cần kiểm tra
điều kiện bồi lắng. Ta chỉ cần kiểm tra điều kiện xói lở, tức là khống chế Vmax < Vkx
trong đó Vmax là lưu tốc lớn nhất trong kênh ứng với lưu lượng Qmax = 86 m3/s.
Sau đó, cần xác định hmax theo phương pháp đối chiếu với mặt cắt lợi nhất về mặt thủy
lợi
Tra bảng 8-1 ở các bảng tính thủy lực với n= 0,025, thì giá trị Rln= 3,23m.
4 mₒ √ i 4.1,5 . √10−4

=
Q
86
B BH
15
Lập tỉ số
=
= 4,64.
R ln 3.23
f ¿ Rln)=

= 0,00069

Tra bảng phụ lục 8-3 ở các bảng tính thủy lực với m= 1,5 kèm theo phương pháp nội
h

h

suy 1 chiều, thì được giá trị R = 1,332. Từ đó giá trị hmax = Rln . R = 3,23 . 1,332 =
ln
ln
4,302m.
Vận tốc lớn nhất trên kênh hạ lưu:
Vmax=

Qmax
ω max

=

Qmax
¿¿

=

86
= 0,93m
( 1,5+ 1,5.4,0302 ) .4,302

Vậy Vmax > Vkx nên kênh tiêu sẽ bị xói. Phải có biện pháp tiêu năng phịng xói tiêu
năng cụ thể như làm sân tiêu năng bằng bê tơng có lỗ thốt nước thấm.
2.3 Tính tốn khẩu diện cống
a) Trường hợp tính tốn
Chọn tính toán trong trường hợp chênh lệch mực nước thượng và hạ lưu nhỏ, cần tháo
với lưu lượng thiết kế ( do ta khơng mở hết cửa van vì cống cịn làm nhiệm vụ giữa
nước)
tiêu
 QTK= Q max = 86 m3/s
khống chế
 ZTK= Z đồng = 3,60 m3/s
TK
 ZHL= Z sông= 3,38 m3/s
Chênh lệch thượng hạ lưu: ∆ Z = ZTL – ZHL = 3,60 – 3,38 = 0,22m.
b) Chọn loại và cao trình ngưỡng
 Cao trình ngưỡng
Đối với cống tiêu và cống lấy nước tưới khi chênh lệch mực nước khống chế nhỏ, ta
chọn ngưỡng thấp để tăng khả năng tháo. Trong đồ án này ta chọn ngưỡng cống ngang
đáy kênh thượng lưu ∇ đk = - 1,00m
 Hình thức ngưỡng
Do chọn cao trình ngưỡng là ngưỡng thấp nên chọn hình thức ngưỡng là đập tràn đỉnh

rộng

Zhp
HTL=4,6
0

-1,00

h=4,2
3

hn


Hình 1. Sơ đồ tính khẩu diện khi ngưỡng đỉnh rộng
c) Xác định bề rộng cống
Theo QPTL C8-76, đập chảy ngập khi hn > n.H0, trong đó
 Hn = hh – P1 = 3,38 – (-1,00) = 4,38m
α . V 20
khống chế
= Z đồng - Zđk = 3,60 – (-1,00) = 4,60m
2g
n là hệ số sơ bộ có thể lấy từ 0,75 ≤ n ≤ (0,83÷ 0,87), chọn n= 0,8. Từ đó n.H0= 0,8 .

 H0 = H +


4,60 = 3,68m.
Do hn > n.H0, trạng thái chảy trong đập là chảy ngập.
 Tính bề rộng cống Ʃb

Từ cơng thức của đập tràn đỉnh rộng chảy ngập

Q= φ n. φ g. Ʃb .h √ 2 g ( H 0−h)
Trong đó:
φ n: hệ số lưu tốc, lấy theo trị số của hệ số lưu lượng m’
Từ hình thức cửa vào của ngưỡng, tra bảng 14-3 ( các bảng tính thủy lực ), sơ bộ chọn
hệ số lưu lượng của ngưỡng là m= 0,35. Từ m= 0,35 tra bảng 14-4 ( các bảng tính thủy
lực ) ta chọn được giá trị hệ số lưu tốc φ n=0,93
φ g= 0,5ε 0+ 0,5
Sơ bộ có thể chọn ε 0= 0,96. Hệ số co hẹp bên là: φ g= 0,5 .0,96 + 0.5=0,98 .
Khi chênh lệch mực nước thượng hạ lưu nhỏ, thường xảy ra chảy ngập. Độ cao phụ
hồi Zhp thường nhỏ, có thể bỏ qua ở đây ta lấy gần đúng h=hn= 4,38m.
Thay vào cơng thức tính lưu lượng, ta xác định được bề rộng cống
Q
86
Ʃb =
=
φn . φg . Ʃb .h √ 2 g (H 0−h) 0,93 .0,98 . 4,38 √ 2.9,81(4,60−4,38) = 10,369m
Chọn Ʃb = 11m. Chia cống làm 2 khoang, mỗi khoang b= 5,5m. Các khoang cách nhau

bởi các mố trụ dày 1m. Mố bên dày 0,5m.
Tiến hành tính lại các giá trị φ n , φ g theo trị số m và ε 0:
ε 0=

11
Ʃb
=
= 0,846
Ʃb + Ʃd
11+( 0,5+1+ 0,5)

Trong đó Ʃd: là tổng chiều dài các mố.
φ g= 0,5ε 0+ 0,5= 0,5 + 0,8333 + 0,5 = 0,92
Ʃb

11
Chọn góc mở rộng θ có cotgθ=1; ta có tỉ số β= B =
= 0,73m, phụ thuộc vào chiều
15
BH
cao ngưỡng P, độ co hẹp ε 0 và dạng mố, m được tra theo bảng của D.I Cumin (bảng
14-9 thuộc các bảng tính thủy lực) và sử dụng phương pháp nội suy một chiều thì giá
trị m= 0,336. Từ giá trị m đã tra được, tra tiếp ở bảng 14-4 thì có được giá trị hệ số lưu
tốc φ n = 0,98

Từ đó thay vào cơng thức tính bề rộng cống


Q
86
Ʃb =
=
φn . φg . Ʃb .h √ 2 g ( H 0−h) 0,98 .0,92 . 4,38 √ 2.9,81(4,60−4,38) = 10,58m
Ta thấy kết quả chênh lệch nhau không đáng kể nên chọn bề rộng cống Ʃb = 11m là

thỏa mãn

Hình 2. Mặt bằng của cống với mố trụ giữa hai cửa cống
 Kiểm tra lại trạng thái chảy của cống
Kiểm tra lại tiêu chuẩn chảy ngập:

Q

86

 q= Ʃb = 10 = 7,8m3/m.s
2
2
 hk= 3 α q = 3 1 . 8,6 = 1,83m

√ √



g
9,81
hn 4,38
hn
=
=
2,39
>
(
) (1,2 ÷ 1,4)
hk 1,96
hk pg =

 Thỏa mãn điều kiện chảy ngập

Hình 3. Trạng thái chảy ngập
2.4 Tính tiêu năng phịng xói

a) Trường hợp tính toán


Tính tốn trong trường hợp tháo lưu lượng qua cống với chêch lệnh mực nước hạ lưu
lớn. Với loại công stieeu vùng triều, trường hợp mực nước triều hạ thấp nhất ( chân
triều); ở phía đồng là mực nước đã khống chế. Trường hợp này thường tranh thủ mở
hết cửa van để tiêu, lưu lượng tiêu qua cống có thể lớn hơn lưu lượng thiết kế. Tuy
nhiên chế độ đó khơng duy trì trong một khoảng thời gian dài.




ống chế
Z kh
= 3,60m ( phía thượng lưu)
đồng

Z min
sơng = 0,10m (phía hạ lưu)

b) Lưu lượng tính tiêu năng
Vì cống đặt gần sơng nên nói chung mực nước hạ lưu cống khơng phụ thuộc vào lưu
lượng tháo qua cống. Khi đó Qtt là khả năng tháo lớn nhất ứng với các mực nước tính
3
tốn đã chọn ở trên. Vì vậy, Qtt = Q tiêu
max = 86m /s.
c) Tính tốn kích thước thiết bị tiêu năng
 Chọn biện pháp tiêu năng
Có thể tiêu năng theo phương pháp đào bể hoặc làm bể tường kết hợp. Trong đồ án
này với cống trên nền đất, tiến hành tiến hành tiêu năng bằng phương pháp đào bể là

phương pháp hợp lý hơn
 Tính tốn kích thước bể tiêu năng
¿
Chiều sâu đào bể: d= σ . hc – (hh – Z2)
Trong đó:
σ là hệ số ngập sơ bộ chọn bằng 1,05.
h c¿ là độ sau liên hiệp sau nước nhảy
Z2 là chênh lệch đầu nước cuối bể vào kênh, tính như đập tràn đỉnh rộng chảy ngập
q2
q2
Z2=
(1)
2. g . φ2n . h 2h 2. g . ¿ ¿ ¿
¿
Vì h c và Z2 đều phụ thuộc vào d nên phải tính gần đúng theo phương pháp thử dần.

H= 3,60 – (-1,00) = 4,60m
Hh= 0,1 – (-1,00) = 1,10m
Bỏ qua lưu tốc đi tới ở thượng lưu, ta có cột nước thượng lưu so với kênh hạ lưu
E0= E= H0= H= 4,60m
86
= 8,6m2/s
10
q
7,8
3 =
3 = 0,83
F(τ c ¿=
φ . E 02 0,95 . 4,60 2

q=

Trong đó
φ là hệ số lưu tốc xác định theo bảng 15-1 ở các bảng tính thủy lực
E0 là cột nước tồn phần của thượng hạ lưu so với đáy sân sau tại mặt cắt co hẹp c-c.
Tra bảng 15-1 (các bảng tính thủy lực), từ giá trị F(τ c ¿ tính được hệ số lưu tốc φ .
E0 là cột nước toàn phần của thượng lưu so với đáy sân sau tại mặt cắt co hẹp c-c.


 τ c= 0,21 => hc= τ c . E0= 0,246 . 4,60= 0,96m
¿
¿
¿
 τ c = 0,696 => h c = τ c . E0= 0,696 . 4,60= 2,99m
¿
 σ . hc = 1,05 . 2,99= 3,13m
¿
Giả thiết lần 1: d0= σ . hc – hh= 3,13-1,10= 2,03m
 E'0 = E0 + d0= 4,60 + 2,03= 6,63m
F(τ c ¿=

q
φ.E

3
2
0

=

7,8

= 0,48

3
2

0,95 .6,63
¿
¿
¿
 τ c = 0,551 => h c = τ c . E0= 0,551 . 6,63= 3,65m
¿
 σ . hc = 1,05 . 3,65= 3,832m

Thay các giá trị tính được vào biểu thức (1) Z2= 2,57m. Từ đó giá trị d0= 3,832 – (1,10
+ 2,57) = 0,16m
Gải thuyết lần 2 : d0= 0,162m
'
 E0 = E0 + d0= 4,60 + 0,162= 4,762m
F(τ c ¿=

q
φ.E

3
2
0

7,8

=

3

= 0,790

0,95 . 4,762 2
¿
¿
¿
 τ c = 0,672 => h c = τ c . E0= 0,672 . 6,63= 3,23m
¿
 σ . hc = 1,05 . 3,23= 3,39m

Thay các giá trị tính được vào biểu thức (1) Z2= 2,59m. Từ đó giá trị d0= 3,832 – (1,10
+ 2,51) = 0,142m
Ta thấy d0 giả thiết ≈ d tt0 (1) đó ta khơng phải giả thuyết lại giá trị của d. Vậy ta đào bể
tiêu năng với độ sâu là d0= 0,16m

H

E0 =H0

E0’
d0

hh

Hình 4. Nước nhảy ở cống tiêu

Chiều dài bể tiêu năng Lb
Lb= L1 + 0,8Ln
Trong đó L1 là chiều dài nước rơi từ ngưỡng xuống sân tiêu năng có thể tính theo cơng
thức Tréc tơ-Uxốp
L1= 2√ hk ( P+0,35 h k ¿)¿
 L1 = 2√ 3,23(0+ 0,35.3,23¿)¿ = 3,82m


2
3

hk= H0=

2
. 4,60= 3,06m
3

¿

ln= 4,5h c = 4,5 . 3,23= 14,53m
Vậy Lb= 3,82 + 0,8 . 14,53= 15,44m => Lấy Lb= 16m
3. Bố trí các bộ phận cống
3.1 Thân cống
Thân cống bao gồm bản đáy, trụ và các bộ phận bố trí trên đón
a) Cửa van
Do lỗ cống tương đối lớn nên chọn bố trí cửa van cung. Chọn thân cống dài 15m.
b) Tường ngực
Tường ngực được bố trí giảm chiều cao van và lực đống mở.
 Các giới hạn của tường ngực
Cao trình đáy tường ngực

Zđt= Ztt + δ
Trong đó
Ztt là mực nước tính tốn khẩu diện cống, ứng với trường hợp khi mở hết cửa van chế
ống chế
độ chảy qua cống là chảy không áp => Ztt= Z kh
= 3,60
đồng
δ là độ lưu khơng có giá trị từ 0,5 ÷ 0,7. Lấy δ = 0,5
Vậy cao trình đáy tường ngực: Zđt= 3,60 + 0,5= 4,1m
 Cao trình đỉnh thường
Cao trình đỉnh thường được lấy bằng cao trình đỉnh cống.
TH1: Zđỉnh = Zsơng bình thường (MNDBT) + ∆ h + η s+ a
TH2: Z'đỉnh= Zsơng bình thường (MNLTK) + ∆ h' + η s' + a '
Trong đó:
∆ h và ∆ h' là độ dềnh do gió ứng với gió tính tốn lớn nhất và gió bình qn lớn nhất
η s và η s' là độ dềnh cao nhất của sóng ( có mức bảo đảm 1% ) ứng với gió tính tốn
lớn nhất và gió bình qn lớn nhất.
a và a ' là độ vượt cao an toàn
Trường hợp 1: Xác định ∆ h và η s ứng với gió tính tốn lớn nhất
Xác định ∆ h:

∆ h= 2.10-6

v2 . D
.cosβ
g. H

Trong đó:
v là vận tốc gió tính toán lớn nhất, v=28 m/s
D là chiều dài truyền sống ứng với Zsơng bình thường, D=200m/s

g là gia tốc trọng trường, g=9,81 m/s2
H là chiều cao cột nước dưới cống
H= ZTK
sông – Zđk = 3,38 – (-1)= 4,38 m
β là góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió, β = 0ᵒ


28 2 .200
. cos 0 ᵒ= 0,007 m
9,81.4,38
Xác định η s độ dềnh cao nhất của sóng
η s= k η . h s 1%

∆ h= 2.10-6

s

Trong đó
k η tra đồ thị P2-3, k η = f(
s

s

´λ H
, )
H ´λ

h s 1% là chiều cao sóng ứng với mức đảm bảo
λ là chiều dài sóng

Giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu ( H > 0,5 λ )
Ta có nước t là thời gian gió thổi liên tục. Do khơng có tài liệu nên ta lấy t=6h
¿ = 9,81.6 .3600 =7567,714
v
28
g . D 9,81.200
=
=2,503
v2
282
¿ g. D
v2
g . h´
=0,0096
2
¿
(1)
Ứng với v = 7567,714 ta có v
g . ´τ
=1,06
v

Tra hình P2-1 ứng với các giá trị v ,

Ứng với

g. D
= 2,503 ta có
v2

}
}

g . h´
=0,0027
v2
(2)
g . ´τ
=0,5
v

So sánh (1) và (2) thì chọn cặp giá trị (2). Từ đó tính được các giá trị.
2
2
´h = 0,0027. v = 0,0027. 28 =0,216m
9,81
9,81
0,50. v 0,50.28
τ´ =
=
=1,42 s
9,81
9,81
2
´2
´λ= g . λ = 9,81. 1,427 =3,181m
2. π
2.3,14
Vậy có: H=4,38m > 0,5 λ =1,591m

Vậy điều kiện giả thiết là đúng.
Chiều cao sóng h ứng với mức đảm bảo 5%: h s 5 %=k5% .h´
g. D
= 2,503 ta có k s 5 %= 1,712
v2
h s 5 %=1,712 .0,216=0,396 m
Từ đó giá trị h s 5 % và ´λ tra đồ thị P2-4 được giá trị k ηs

Tra đồ thị P2-2 ứng với


´λ 3,181
=
=0,726
H 4,38
từ đó tra được k ηs =1,24
h 0,369
=
=0,116
´λ 3,181
Từ đó η s= k ηs . h=1,24 .0,369=0,457 m

}

 Zđỉnh= 4,38+0,007+0,457+0,5= 5,338m
Trường hợp 2: Xác định ∆ h và η s' ứng với gió bình qn lớn nhất
∆ h= 2.10-6

Xác định ∆ h

v2 . D
.cosβ
g. H

Trong đó:
v là vận tốc gió tính tốn lớn nhất, v=14 m/s
D là chiều dài truyền sống ứng với Zsơng bình thường, D=300m/s
g là gia tốc trọng trường, g=9,81 m/s2
H là chiều cao cột nước dưới cống
H= Z max
sông – Zđk = 6,20 – (-1)= 7,20 m
β là góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió, β = 0ᵒ
14 2 .300
. cos 0 ᵒ= 0,0016 m
9,81.7,20
Xác định η s độ dềnh cao nhất của sóng
η s= k η . h s 1%

∆ h= 2.10-6

s

Trong đó
k η tra đồ thị P2-3, k η = f(
s

s

´λ H
, )

H ´λ

h s 1% là chiều cao sóng ứng với mức đảm bảo
λ là chiều dài sóng

Giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu ( H > 0,5 λ )
Ta có nước t là thời gian gió thổi liên tục. Do khơng có tài liệu nên ta lấy t=6h
¿ = 9,81.6 .3600 =15135,43
v
14
g . D 9,81.300
=
=15,02
v2
14 2
¿ g. D
v2
g . h´
=0,042
2
¿
v
(1)
Ứng với v = 15135,43 ta có
g . ´τ
=2,72
v

Tra hình P2-1 ứng với các giá trị v ,

}


Ứng với

g. D
= 2,503 ta có
v2

g . h´
=0,0125
v2
(2)
g . ´τ
=1,29
v

}

So sánh (1) và (2) thì chọn cặp giá trị (2). Từ đó tính được các giá trị.
0,0027. v 2 0,0125. 142
=
=0,250 m
h´ =
9,81
9,81
0,50. v 1,29 . 14
τ´ =
=
=1,841 s

9,81
9,81
2
´2
´λ= g . λ = 9,81. 1,841 =5,294 m
2. π
2.3,14
Vậy có: H=4,38m > 0,5 λ =2,647m

Vậy điều kiện giả thiết là đúng.
Chiều cao sóng h ứng với mức đảm bảo 5%: h s 5 %=k5% .h´
g. D
= 15,02 ta có k s 5 %= 1,917
v2
h s 5 %=1,712 .0,216=0,492 m
Từ đó giá trị h s 5 % và ´λ tra đồ thị P2-4 được giá trị k ηs
´λ 3,181
=
=0,726
H 4,38
từ đó tra được k ηs =1,208
h 0,369
=
=0,116
´λ 3,181
Từ đó η s= k ηs . h=1,208 . 0,492=0,505 m

Tra đồ thị P2-2 ứng với

}



c)





Zđỉnh= 7,20+0,0016+0,505+0,5 =8,206m
Chọn cao trình đỉnh tường ngực Zđ= max(Zđỉnh, Z'đỉnh). Vậy chọn đỉnh tường ngực có cao
trình là ZĐ= +8,3 đã có cao trình đáy tường ngực là 4,1m.
Kết cấu tường
Gồm bản mặt và các dầm đở.
Chiều cao tường ngực Htường = Zđỉnh – Zđáy tường = 8,3 – 4,1= 4,2m
Cần bố trí hai dầm ( ở đỉnh và đáy tường). Bản mặt được đổ liền khối với dầm, sơ bộ
chọn chiều dày bản mặt là 0,2m.
Cầu công tác
Cầu cơng tác là nơi đặt máy đóng mở và thao tác van. Chiều cao cầu cơng tác cần tính
tốn để đảm bảo khi kéo hết cửa van lên vẫn còn khoảng khơng cần thiết để đưa van ra
khỏi vị trí của cống khi cần. Kết cấu bao gồm bản mặt, dầm đở và các cột chống
Kích thước các bộ phận của cầu cơng tác có thể chọn được như sau:
Chiều cao cầu 6,5m
Bề rộng cầu 3m
Chiều cao lan can 0,8m


d) Khe phai và cầu thả phai
Thường bố trí phía đầu và 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 cần cẩu thả

phai
e) Cầu giao thông
Đặt dầm cầu lên cao trình bằng cao trình đỉnh cống. Dầm cầu coa 50cm, bề dày của
mặt cầu là 30cm
Zmặt cầu = 8,3+0,5+0,3= 9,1m
Theo yêu cầu về giao thông, bề rộng mặt cầu là 6m
Cầu giao thơng được đặt vị trí sao cho khơng ảnh hưởng đến việc thao tác van và phai
f) Mố cống
Bao gồm mố giữa và các mố bên trên mố bố trí khe phai và bộ phận đở trục quay van
cung (tai van).
Mố bên có chiều dày phải đủ lớn để có thể chịu được áp lực đất nằm ngang, chọn d ’=
0,5m. Chiều cao mố bên là hmố = Zđỉnh – Zđáy =8,3 – (-1)= 9,3m
Mố giữa cũng có chiều cao là 9,3m, chọn moos giữa có chiều dày d= 1m. Hình dạng
đầu mố được lượn trịn để đảm bảo điều kiện thuận dịng. Chiều cao mố chọn khơng
đổi từ thượng lưu về hạ lưu.
g) Khe lún
Do cống rộng nên cần dùng khe lún để phân cống thành từng mảng độc lập. Bề rộng
mỗi mãng phụ thuộc vào điều kiện địa chất nền, song thường khơng vượt q 15÷20m
Mỗi mảng có thể gồm 1,2 hay 3 khoang. Các mảng được bố trí giống nhau để tiện thiết
kế, thi cơng và quản lý.
Khe lún thường được bố trí ở mố giữa, mố có chứa khe lún là mố kép. Trên khe lún có
bố trí các thiết bị chống rị rỉ nước, lỗ để đổ nhựa đường.
h) Bản đáy
Chiều dài bản đáy cần thỏa mãn các điều kiện thủy lực, ổn định của cống và yêu cầu
bố trí bên trên. Ta thường chọn chiều dài bản đáy theo yêu cầu bố trí các kết cấu bên
trên, sau đó kiểm tra lại bằng tính tốn ổn định chống và độ bền của nền. Sơ bộ chọn
L=15m.
Chiều dày bản đáy được chọn theo điều kiện chịu lực nó phụ thuộc vào bề rộng
khoang cống, tải trọng bên trên và tính chất đất nền. Chiều dày bản đáy thường được
chọn theo kinh nghiệm, sau đó được chính xác hóa bằng tính kết cấu bản đáy. Sơ bộ

chọn chiều dày bản đáy δ =1 m
3.2
Đường vèn thấm
Bao gồm bản đáy cống, sân trước, các bản cừ, chân khay. Kích thước bản đáy cống có
thể chọn như trên, cịn kích thước của bộ phận khác có thể chọn như dưới đây.
a) Sân trước
Vật liệu làm sân có thể là đất sét, sét, bê tơng, bê tơng cốt thép hay bitum.
Chiều dài sân sân:


Được xác định theo cơng thức
Ls≤(3 ÷ 4)H
Trong đó
ống chế
−Z min
H là cột nước tác dụng lên cống, H= Z kh
đồng
sông= 3,60 – 0,10= 3,5m
Vậy chiều sân trước phải thỏa mãn điều kiện: Ls≤(3 ÷ 4).3,5= (10,5 ÷14 ). Chọn chiều
dài sân trước là 12m.
Chiều dày sân trước
Khi sân bằng đất sét hay đá sét thường được làm chiều dày thay đổi từ đầu đến cuối
sân.
 Chiều dày ở đầu sân thường được lấy theo điều kiện cấu tạo: chọn t= 0,5m
∆H

 Chiều dày ở cuối sân được xác định theo yêu cầu chống thấm t2≥ [ J ]
Trong đó:
∆ H là độ chênh lệch mặt nước ở 2 mặt sân ( trên và dưới )
[ J ] là gradient thấm cho phép giá trị [ J ] ¿ 4 ÷6 . Từ đó chọn J= 4

t2≥

3,5
= 0,87. Vậy có thể chọn sơ bộ t2= 1m.
4

b) Bản cừ
Vị trí đặt
Khi cống chịu tác dụng của đầu nước cột nước một chiều, thường đóng cừ ở đầu bản
đáy. Khi cống chịu tác dụng của đầu nước hai chiều thì có thể đóng cừ ở phía đầu
nước cao hơn. Đồ án này thiết kế cống làm nhiệm vụ: tiêu nước, ngăn triều và giữ ngọt
tức là cống chịu tác động của đầu nước cao hơn. Trong trường hợp này ta cần kiểm tra
sự ổn định của cống khi cột nước thay đổi.
Chiều sâu đóng cừ
Tùy theo chiều dày tầng thêm vật liệu làm cừ và điều kiện thi công. ở đây ta thấy tầng
thấm dày do đó ta làm cừ treo. Đóng hai cừ ở đầu và cuối bản đáy cống,
Đầu bản đáy cống được đóng cừ S1= 4m
Cuối bản đáy cống được đóng cừ S2= 6m
c) Chân khay
Hai đầu bản đáy cần làm chân khay cắm sâu vào nền để tăng ổn định và góp phần kéo
dài đường viền thấm. Kích thước chân khay như hình vẽ.


0.5

0.5

0.5

Hình 5 kích thước chân khay

d) Thốt nước thấm
Các lỗ thốt nước thấm thường bố trí ở sân tiêu năng và phần sau của bể tiêu năng, để
giảm áp lực đẩy nổi, dưới sân bể khi bố tri tầng lọc ngược. Đường viền thấm được tính
đến vị trí bắt đầu có tầng lọc ngược.
Trường hợp cống làm việc với cột nước 2 chiều, có thể sử dụng một đoạn sân tiêu
năng không đục lỗ (đoạn giáp với bản đáy). Đoạn này đóng vai trị như một sân trước
khi cột nước đổi chiều.
e) Sơ đồ kiểm tra chiều dài, đường viền thấm
Hình 6. Kích thước đường viền thấm
Theo cơng thức: Ltt≥ C.H
Trong đó
Ltt là chiều dài tính tốn của đường viền thấm tính 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 lớn hơn hoặc bằng 45o
Lđ= 0,5+0,5+4+4+0,5+0,5+6+6= 22m
Ln chiều dài tổng cộng của các đoạn nằm ngang và các đoạn xiên góc nhỏ hơn hoặc
bằng 45o ( bao gồm cả đoạn nằm ngang của bể tiêu năng khơng đục lỗ thốt nước).
Ln= 12+5= 27m
Do có hai hàng cừ nên hệ số m=2. Vậy chiều dài tính tốn của đường viền thấm
Ltt = 22+

27
= 35,5m
2

Cột nước lớn nhất tác dụng lên cống
min
H= Z max
sông−Z đồng =6,20−1,00=5,20 m
C: hệ số phục thuộc loại đất nền. Tra bảng P3-1 ta có C = 5
Ltt¿ 35,5 ≥ C.H= 5. 5,2= 26m
 Thỏa mãn điều kiện về độ dài đường viền thấm.
3.3 Nối tiếp cống với thượng lưu
a) Nối tiếp thượng lưu


1
3

Góc mở của tường về phía trước, chọn góc tgθ = , hình thức tường cánh là tường xoắn
vỏ đỗ nối tiếp với kênh thượng lưu ( do phụ thuộc vào quy mô cống ). Đáy đoạn nối
tiếp thượng lưu cần có lớp phủ chống xói ( bằng đá xây khan hoặc xây hồ dày 0,3÷
0,5m).chiều dày lớp phủ khoảng ( 3-5)H1 là chiều sâu nước chảy và cống. Trường hợp
có sân phủ chống thấm thì lớp bảo vệ ít nhất phải dày bằng sân chống thấm. Phía dưới
lớp đá bảo vệ cần tầng đệm bằng dăm cát dày 10-15cm.
b) Nối tiếp hạ lưu
Tường cánh: chọn phương án tường cánh xoắn võ đỗ. Chọn góc mở nhỏ hơn so với
góc mở tường cách thượng lưu, chọn tg¿

1
4

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 Đơmbropxiki
t = 0,15 . V1.√ h1

Trong đó:
h1 =σ . h'c' = 3,39m
V1 là lưu tốc tại chỗ đầu đoạn nước nhảy
Q

86

V1= b . h = 11.3,51 =2,30 m/ s
1
Chiều dày sân tiêu năng là
t= 0,15 . 2,30 . √ 3,39 = 0,63m
Sân sau: Làm bằng đá xếp hoặc tấm bê tơng có đục lỗ thốt nước, phía dưới có tầng
đệm theo hình thức lọc ngược.
Chiều dài sân sau được xác định theo kinh nghiệm
Lss = K.√ q . √ ∆ H
Trong đó
q là lưu lượng đơn vị ở cuối sân tiêu năng
Q

86

q= B = = 5,05m2/s.m
17
BH
∆ H : chênh lệch cột nước thượng và ha lưu
ống chế
∆ H =Z kh
−Z min
đồng
sơng =3,60−0,10=3,50m

K: hệ số phụ thuộc tính chất lòng kênh. Đất lòng kênh là đất cát pha nên K=10. Vậy
cần xây sân sau có chiều dài là
Lss = 10.√ 5,05. √ 3,50 = 30,73m
4. Tính tốn thấm dưới đáy cống
4.1 Những vấn đề chung
a) Mục đích
Mục đích của tính tốn thấm là để xác định lưu lượng thấm q, lực thấm đâye ngược lên
đáy cống Wt và Gradient thấm J. Do đặc điểm của cống nên chỉ cần xác định W t và J.
b) Trường hợp tính tốn


Đồ án này tính thấm với trường hợp khi chênh lệch nhau mực nước thượng và hạ lưu
lớn nhất.
min
∆ H =Z max
sơng −Z sơng =6,20−0,1=5,1 m

Hình 7. Chênh lệch độ cao mực nước ở thượng và hạ lưu
c) Phương pháp tính
Phương pháp vẽ lưới thấm bằng tay
Phương pháp đường thẳng
Phương pháp hệ số sức kháng
4.2 tính tốn thấm cho trường hợp đã chọn
a) vẽ lưới thấm
Đường dòng đầu tiên trùng với bản đáy cống và đi qua các biên của cừ như hình vẽ.
Đường dịng cuối cùng là đường biên của 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 cắt nằm ngang.
Hình 8. Lưới thấm vẽ bằng tay

Theo hình vẽ ta có
Số dải đường thế : n=16
Số ống dòng m= 9
b) Dùng lưới thấm xác định các đặc trưng dòng thấm
Cột nước thấm qua mỗi dải đường thế
∆ H=

∆ H 5,1
= =0,318
n
16

Tổn thất cột nước tại điểm x cách đường thế cuối cùng i dải
h x =i. ∆ H = i.

∆H
n

Với iA= 8,5 và iB= 2,5
Điểm A: hA= 8,5 . 0,318= 2,703m
Điểm B: hB= 2,5 . 0,318= 0,795m
Sơ đồ áp lực thấm đẩy ngược tác dụng lên cơng trình
Hình 9. Sơ đồ áp lực thấm đẩy ngược
Áp lực thấm đảy ngược tác dụng 1m lên bề rộng cơng trình
Wth= γ n .

hA
2,703+0,795
. 15=26,23T /m
. Lbđ= 1.

2
hB

Áp lực thủy tĩnh đẩy ngược tác dụng 1m lên bề rộng cơng trình
Wtt= γ n(h2+t).L= 1.(1,1+1).15= 31,5 T/m
Vậy tổng áp lực đẩy ngược: W= Wth+Wtt= 26,23+31,5= 57,73 T/m
Gradient thấm tại cửa ra


∆h
∆H
5,1
=
=
∆ S n . ∆ L 16. ∆ L
Tại điểm 1: ∆ L= 0,85m thì Jtb1= 0,375
Tại điểm 2: ∆ L= 1,35m thì Jtb2= 0,236
Tại điểm 3: ∆ L= 1,95m thì Jtb3= 0,163
Tại điểm 4: ∆ L= 2,65m thì Jtb4= 0,120
Tại điểm 5: ∆ L= 3,85m thì Jtb5= 0,082
Tại điểm 6: ∆ L= 5,35m thì Jtb6= 0,059
Tại điểm 7: ∆ L= 7,25m thì Jtb1= 0,043

Jtb=

Hình 10. Biểu đồ Gradient thấm Jr
Từ biểu đồ xác định được:
cho phép
J max
=0,4

ra =0,375< J ra

Vậy khơng có khả năng xói ngầm
4.3 Kiểm tra độ bền thấm của nền
Độ bền thấm của nền được tính toán theo TCVN 4253-86.
a) Kiểm tra độ bền thấm chung
J TB
JTB≤ K
Kn

Trong đó:
JTB là gradient cột nước trung bình của vùng thấm tính tốn.
J TB
K là gradient cột nước tới hạn trung bình tính tốn, lấy theo bảng P 2-3 trong đồ án môn
học Thủy công J TB
K = 0,25
K n là hệ số tin cậy K n= 1,2
Trị số JTB được xác định theo phương pháp của viện VNIIG
JTB =

H
T tt . ∑ ξ i

Trong đó
H là cột nước tác dụng
Ttt là chiều sâu tính tốn của nền.
∑ ξi là tổng hệ số sức cản của đường viền thấm tính theo P.P Trugaep.
Hình 11. Sơ đồ đường viền thấm
Theo sơ đồ ta có:
L0 là hình chiếu ngang của đường viền thấm, L0 = 42,3m.

S0 là hình chiếu đứng của đường viền thấm, S0 = 10m.
Tỉ lệ

L0 42,3
=
=4,23
S0 10

Tra bảng 2-1 ( giáo trình thủy cơng tập 1), ta được Ttt = 2,5 . S0 = 2,5 . 10= 25m
Ta có: ∑ ξ = ∑ ξ v + ∑ ξ n1 + ∑ ξcừ +∑ ξn 2 + ∑ ξ ra


S
T3

6
0,5.
6
19
=0,44+ 1,5. +
=1,121
S
19
6
1−0,75.
1−0,75.
T3
19
6+4
Khoảng cách giữa 2 hàng cừ L= 15m >

= 5. Vậy ta có
2
L−0,5.( S1 + S2 ) 15−0,5(6+4 )
ξ n 1=
=
= 0,556
T2
18
0,5.

S
ξ v = 0,44+1,5. +
T3

Ta có T 2= 18m, T 1= 18,25 ( lấy trung bình ) nên thỏa điều kiện 0,5≤
≤

T2
≤1 và 0
T1

S1
≤ 0,8. Vậy ta có
T1
S1
T1

4
S
a

0,5
4
18,25
ξ cừ = + 1,5. 1 +
=
+1,5.
+
=0,48
T2
T1
S 1 18
18,25
4
1−0,75.
1−0,75.
18,25
T1
0+4
=2
Chiều dài sân trước L= 12m >
2
L−0,5.( S1 + S2 ) 15−0,5( 0+4 )
ξn2 =
=
= 0,548
T1
18,25
0,5.

0,5.

Tại cửa ra ta có
a
0,15
=0,44+
=0,466
T0
19
Vậy ∑ ξ = ∑ ξ v + ∑ ξ n1 + ∑ ξcừ +∑ ξn 2 + ∑ ξ ra= 1,121+0,556+0,488+0,548+0,466=

ξ ra =0,44 +

3,178
H

5,1

JTB = T . ξ = 25.3,178 =0,064
tt ∑ i
J TB
0,25
K
=
=0,2083
K n 1,2

Vậy JTB = 0,064 ≤

J TB
K

=0,2083 . Thỏa mãn điều kiện trên.
Kn

b) Kiểm tra độ bền thâm scucj bộ
Kiểm tra theo cơng thức Jra≤Jk
Trong đó
Jra là trị số gradient cục bộ ở cửa ra, xác định theo kết quả tính ở trên, J ra= 0,386
Jk là trị số gradient tới hạn cục bộ, phụ thuộc vào hệ số khơng đều hạt η=
phục P3-1, ta có Jk = 0,51
Vậy Jra < Jk thoải mãn điều kiện trên

d60
= 9 tra
d10


5. Tính tốn ổn định cống
5.1 Mục đích và trường hợp tính tốn
a) Mục đích và trường hợp tính tốn
Kiểm tra ổn định của cống về trượt lật, đẩy nổi. Trong đồ án này chỉ giới hạn tính tốn
trong việc kiểm tra ổn định trượt.
b) Trường hợp tính tốn
Các trường hợp bất lợi có thể xảy ra với cống là
 Mới thi cơng xong, trong cố chứa có nước.
 Mực nước phía đồng lớn nhất mực nước dưới sơng nhỏ nhất
 Mực nước phía sơng lớn nhất, mực nước phía đồng nhỏ nhất.
Trong đồ án này tiến hành tính tốn kiểm tra với trường hợp chênh lệch mực nước
thượng lưu lớn nhất.
max

min

∆ H =Z sông −Z sông =6,20−0,1=5,1 m

5.2
a)




Trong thực tế, khi thi công phân thành nhiều mảng bởi các khớp lún thì cần kiển tra
cho tất cả các khớp lún đó. Trong đồ án này chỉ kiểm tra cho 1 mảng.
Tính tốn ổn định trượt cho trường hợp đã chọn
Xác định các lực tác dụng lên mảng tính tốn
Các lực đứng
Bao gồm trọng lượng cầu giao thông, cầu công tác, cửa van, tường ngực, mố cống, bản
đáy, nước trong cống( nếu có), phần đất giữa 2 chân khay ( trong phạm vị khối trượt )
và các lực đẩy ngược ( thấm thủy tĩnh ).
Trọng lượng cơ bản đáy
Chiều rộng bản đáy cống B= ∑ b+ ∑ d g+ ∑ d b=11+ 1+ 1=13 m
Diện tích mặt cắt ngang F= 15.1+2

( 1+ 0,5 ) .0,5
= 15,75m
2

Hình 12. Kích thước của bán đáy
Thể tích bê tơng V= F.B= 15,75.13=204,75m3
Trọng lượng bản đáy G1= γ b .V = 2,4 . 204,75= 491,4T
 Trọng lượng trục giữa

Chiều cao trục pin H= 8,3 – (-1)= 9,3m
Diện tích mặt cắt F= 1.12+ π .052 = 11,785m2
Thể tích trụ V= H.F= 9,3 . 12,785= 118,900m3
Trọng lượng trụ giữa G2= γ b .V = 2,4 . 118,900= 285,36 T
 Trọng lượng trụ bên
Chiều cao trụ bên cũng là chiều cao trụ pin H= 9,3m
1
. π . 0,52 +11 .0,5=5,89 m2
2
Trọng lượng trụ bên G3= γ b . F . H = 2,4 .5,89. 9,3= 131,464T

Diện tích mặt cắt F=












Hình 13 kích thước của cầu giao thơng
Trọng lượng cầu giao thơng
Chiều dài của cầu L= 17m
Diện tích mặt cắt ngang của cầu
F= 6.0,3+2.0,4.0,5+2.0,4.0,55+2.0,8.0,05= 2,72m2
Thể tích cầu giao thơng V= L.F= 17.2,72= 46,24m3

Trọng lượng cầu giao thông G4=γ b .V = 2,4.46,24= 110,976T
Trọng lượng cầu công tác
Chiều dài cầu công tác L= 14m
Diện tích mặt cắt
F= 3.0,3+2.3.0,2+2.1,65.0,3+2.2,2.0,3+2.1,95.0,3=5,58m2
Thể tích cầu cơng tác: V= F.L = 13.5,58= 72,54m3
Trọng lượng cầu công tác: G5= 2,4.72,54= 174,096T
Trọng lượng cửa van
Cửa van làm bằng thép: Gcv= g.H.l0
Trong đó
l0 là chiều rộng cửa van, l0= bv +0,3 = 5,5+0,3= 5,8m
H là chiều cao cửa van, H= Zđt + 0,5= 4,1+0,5= 4,6m
Hc là cột nước tính tốn tại tâm lỗ cống, H0= 2,08m
g là trọng lượng phần động của cửa van phẳng tính cho 1m2 lỗ cống.
3
3
g= 600(√ hc .l 20−1¿=600( √ 2,08.5,8 2−1)=1872,43 N /m2
Trọng lượng cửa van Gcv= g.H.l 0= 1872,43.4,60.5,8= 49956,43N= 5,0941T
Trọng lượng 2 cửa van G6= 2. Gcv= 2.5,094= 10,188T
Trọng lượng nước trong cống
Trọng lượng phía thượng lưu
γ
G TL
N =G 7 = V. n= 11.2,984.7,30.1= 239,61T
Trọng lượng phía hạ lưu
γ
G HL
N =G 7 = V. n= 11.10,782.1,92.1= 227,71T
Áp lực thấm đẩy ngược
Gthấm= G8= Wthấm . (∑ b+ ∑ d ¿ ¿= 26,23. (11+2)=340,99T

Áp lực thủy tĩnh
Gthủy tĩnh= G9= Wtt . (∑ b+ ∑ d ¿ ¿= 31,5 . (11+2)= 409,5T
Trọng lượng phần đất giữa 2 chân khay
Thể tích khối đất: V=

13+14
.0,5 .14=94,5 m3
2

Trọng lượng riêng của đất bảo hòa
γ bh=γ k +

ε
0,61
. γ n=1,52+
.1=1,9T /m 3
ε +1
0,61+1

Trọng lượng riêng khối đất G10= 1,9.94,5 = 179,55T


 Trọng lượng tường ngực
Chiều cao tường ngực H= 4,2m
Diện tích mặt cắt F= 4,2.0,2+2.0,2.0,2= 0,92m2
Thể tích trụ V=∑ b . F = 0,92.11= 10,12m3
Trọng lượng tường ngực
G11= γ b.V= 2,4.10,12= 24,288T
 Các lực ngang
Áp lực nước thượng, hạ lưu ; áp lực đất chủ động ở chân khay thượng lưu (E ctl), áp lực

đất bị động ở chân khay hạ lưu ( Ebhl).
- Áp lực nước thượng lưu
Xác định theo áp lực thủy tĩnh
1
2

1
2

2
2
E12= . γ n.htl . b= .1 .7,20 .11=285,12T

Áp lực nước hạ lưu
Xác định theo áp lực thủy tĩnh
1
2

1
2

2
2
E13= . γ n.h hl . b= .1 . 1,1 .11= 6,655T

b) Xác định áp lực đáy móng
Theo sơ đồ nén lệch tâm
σ=

∑ P +∑ M 0

F

W

Trong đó
∑ P là tổng lực đứng
∑ M 0 là tổng momen các lực tác dụng lên mảng lấy đôi với tâm mảng
F là diện tích đáy mảng
W là mơ đun chống uốn của đáy mảng
T
T
1
2
3
4
5
6
7

Lực tác
dụng
Bản đáy
Trụ giữa
Trụ bên
Cầu giao
thông
Cầu công
tác
Cửa van
Nước

trong
cống TL

G1
G2
G3
G4

Trị số
(+)P(tấn
(-)Q(tấn)
)
479,4
285,36
131,464
110,976

Momen với tâm O
CT
M0 (m)
địn(m)
0
0
0
0
0
0
-2,421
-268,673

G5

174,096

3,416

41,163

G6
G7

10,188
239,61

3,416
6,0008

41,163
1570,482

Kí
hiệu


8

Nước
trong
cống HL
Áp lực

thấm
Áp lực
thủy tĩnh
Đất chân
khay
Tường
ngực
Áp lực
nước TL
Áp lực
nước hạ
lưu
Tổng

9
10
11
12
13
14

G7’

227,71

-2,109

-523,912

G8

-340,99

2,5

-970,922

G9

-409,5

0

0

G10

179,55

0

0

G11

24,28

4,779

127,725

E12

-285,12

2,973

-950,587

E13

6,655

1,18

26,1

1112,23

-278,465

Bảng 6. Kết quả tính tốn các lực tác dụng
Theo sơ đồ nén lệch tâm
σ max=

∑ P + ∑ M 0 = ∑ P . ¿)

F
W
∑ P +∑ M 0=

σ min=
F
W

F
∑ P . ¿)
F

Trong đó
∑ P là tổng lực đứng
∑ M 0 là tổng momen các lực tác dụng lên mảng lấy đơi với tâm mảng
F là diện tích đáy mảng, F=B.L= 14.15=210m2
W là mô đun chống uốn của đáy mảng
e 0 là độ lệch tâm, e 0=

∑ M 0 =−308,165 =−0,312
∑ P 986,882

Vậy
986,882
. ¿) = 5,328T/m2
210
986,882
σ min=¿
. ¿)= 4,071T/m2
210
σ max=¿ =

Ta có sơ đồ phân bố tải trọng đáy móng
c) Tính tốn trượt phẳng

Ổn định của cống về trược được đảm bảo khi :
n c.Ntt≤

m
K n .R(*)

-308,165


Trong đó
n c là hệ số tải trọng, n c =1

m là hệ số điều kiện làm việc, m=1
Kn là hệ số tin cậy Kn= 1,2
CI là lực dính đơn vị của đất nền, CI = 0,3T/m2
Ntt là giá trị tính tốn của lực tổng qt gây trượt
Ntt= TTL-THL= 319,14-22,118= 297,622T
R là giá trị tính tốn của lực chống giới hạn
R = ∑ P . tgφ 1+ F .C I =986,882. tg18+210.0,3=383,657 T
Thay vào (*) ta được
n c.Ntt¿ 297,622≤

m
K n .R= 319,714

Kết luận: cống không bị trượt hay bản đáy cống ổn định về trượt thẳng.

Phần III: Kết Luận
Qua đồ án này em đã hiểu rõ công việc thiết kế cơng trình thủy lợi nói chung và quy
trình thiết kế một cống lộ thiên phục vụ yêu cầu tưới tiêu nói riêng. Và những u cầu

kỹ thuật q trình thiết kiết.
Trên dây là toàn bọ nội dung đồ án mà em đã được giao. Do trình độ có hạn nên trong
q trình làm bài khơng thể tránh được sai sót chủ quan, em rất mong có được sự chỉ
bảo của các thầy cơ trong bộ mơn để em có điều kiện khắc phục những sai sót đã mắc
phải.
Cuối cùng em chân thành cảm ơn cơ đã hướng dẫn em hồn thành đồ án này.