Thông tin tài liệu
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 1
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Ch¬ng 1: tæng quan vÒ c«ng tr×nh
1.1. Vị trí và nhiệm vụ công trình.
1.1.1 Vị trí địa lý:
Vị trí hồ chứa nước:
Hồ chứa nước Ea Dreh dự kiến xây dựng trên suối Ea Dreh, thuộc phạm vi hành
chính của xã Ia Hderh - huyện Krông Pa. Khu công trình đầu mối cách thị trấn Phú Túc
12km theo đường chim bay về phía Tây Nam có toạ độ địa lý:
Toạ độ địa lý:
13o 05’50’’ vĩ độ bắc
108o 38’35’’ kinh độ đông.
Vị trí khu hưởng lợi:
Khu hưởng lợi nằm ở phía bờ trái của suối Ea Dreh thuộc địa phận hành chính
của các xã Ia Hdreh và Ia Rmook, có toạ độ địa lý:
Từ 13o 05’50’’ đến 13o 07’45’’ vĩ độ bắc
Từ 108o 38’35’’ đến 108o 41’20’’ kinh độ đông
1.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực xây dựng công trình:
- Vùng lưu vực của dự án là vùng núi thấp, khuất sau các dãy núi cao, chắn cả
hướng gió đem hơi ẩm từ Đông Bắc và Tây Nam đến.
- Khu vực công trình đầu mối: Hai bên thềm suối mở rộng thành một thung lũng
và được bao bọc xung quanh bởi các dãy núi cao tạo điều kiện thuận lợi cho việc xây
dựng hồ chứa.
- Khu hưởng lợi: Khu hưởng lợi nằm dọc theo phía bờ trái của suối Ea Dreh. Địa
hình khu tưới bị chia cắt mạnh bởi các suối và khe tụ thuỷ. Hướng dốc chính của khu
tưới theo hướng Tây Bắc – Đông Nam về phía suối Ea Dreh với độ dốc từ 3 o – 10o.
Hiện tại khu tưới chủ yếu là đất gieo trồng một vụ vào mùa mưa. Đặc điểm địa hình của
khu tưới tương đối khó khăn cho việc bố trí tuyến kênh: công trình trên kênh nhiều nhất
là các công trình tiêu nước.
1.1.3. Quan hệ W ~ Z, F~ Z:
Vùng tuyến đập nghiên cứu có 2 tuyến: Tuyến 1, Tuyến 2.
Các đặc tính hồ chứa được thể hiện ở bảng 1-1 và các biếu đồ tương ứng
Bảng 1-1. Quan hệ F ~ Z và V ~ Z tại tuyến2
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 2
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Z (m)
Tuyen2
F(km2)
175,5
0,00
0,0000
176
0,23
0,3783
178
0,89
10,8215
180
10,66
108,3559
182
24,52
450,6716
184
44,67
1132,575
186
64,90
2221,995
188
89,35
3757,995
190
116,35
5809,063
192
145,13
8418,567
194
168,73
11554,21
196
190,13
15140,68
198
204,88
19089,86
200
219,74
23335,19
V(10^3m3)
Hình 1-1. Biểu đồ quan hệ (Z ~ F) tuyến II
Hình 1-2. Biểu đồ quan hệ (Z ~ V) tuyến II
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 3
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
1.2 Điều kiện khí tượng- thuỷ văn:
1.2.1 Tổng quan chung đặc chưng khí tượng:
Suối Ea Dreh phát nguyên từ các dãy núi cao phía Tây xã Ia Hdreh, chảy theo
hướng Đông – Đông Bắc, nhập vào sông Ba tại vị trí trung tâm xã Ia Hdreh. Các đặc
trưng địa lý thuỷ văn của lưu vực tính đến tuyến dự kiến xây dựng công trình đầu mối,
xác định từ bản đồ 1/50000 được kết quả như sau:
Bảng 1.2: Các đặc trưng địa lý thuỷ văn của lưu vực:
TT
Đặc trưng
Ký hiệu
Đơn vị tính
1
2
3
4
5
Diện tích lưu vực
Chiều dài sông chính
Độ dốc sông chính
Độ dốc sườn dốc
Mật độ lưới sông
Flv
Ls
Js
Jd
ρ
Km2
Km
%o
%o
Km/km2
Trị số
Tuyến I
Tuyến II
31.1
26.3
8.8
8.3
16.3
16.3
12.2
12.2
0.81
0.81
Tình hình tài liệu quan trắc:
+ Khí tượng:
Lưu vực Ea Dreh là một lưu vực nhỏ không có trạm quan trắc. Tuy nhiên ở các
vùng lân cận có khá nhiều trạm quan trắc khí tượng: An Khê, Ayun Hạ, Cheo Reo,
Krông Pa, Củng Sơn, Buôn Hồ, Krông Hnăng, Ma Đrăk, cầu 42..Trong đó trạm Krông
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 4
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Pa nằm ngày cạnh khu tưới, trạm Cheo Reo gần lưu vực công trình. Các trạm này có
liệt tài liệu quan trắc dài, đầy đủ các yếu tố.
+ Các trạm thủy văn trong khu vực lân cận lưu vực nghiên cứu không nhiều và hầu hết
bố trí trên các sông lớn:
-
Ayu Hạ trên sông Ayu, F=1670km2 có tài liệu thủy văn thời kỳ 1978, 1988÷
1992.
-
Krông Hnăng trên sông Krông Hnăng, F=235km2 có tài liệu thời kỳ 1979÷1988.
-
Buôn Hồ trên sông Krông Búk, F=178km2 có tài liệu thời kỳ 1977 ÷1986.
-
Cầu 42 trên sông Krông Búk, F=459km2 có tài liệu thời kỳ 1968 ÷1970,
1972÷1973, 1977÷1999.
-
Sông Hinh trên sông Hinh, F=752km2 có tài liệu thời kỳ 1980÷1985,
1988÷1999.
+ Các dự án đã xây dựng và nghiên cứu trong khu vực:
Trong khu vực đã có một số công trình thủy lợi có quy mô tương đối lớn đã
được xây dựng và đang nghiên cứu:
-
Hồ Ayu Hạ tỉnh Gia Lai đã xây dựng và đưa vào khai thác năm 1993.
-
Hồ Ea Soup Thượng tỉnh Đăk Lăk đang thi công.
-
Hồ Ia Mlá-huyện Krông Pa tỉnh Gia Lai: đã phê duyệt dự án NCKT đang chuẩn
bị thiết kế kỹ thuật –thi công. Ngoài các dự án lớn do Bộ làm chủ đầu tư nêu trên
trong khu vực còn có một số công trình vừa và nhỏ đã được xây dựng và đưa vào
khai thác: đập dâng Uar, hồ chứa Phú Cần, hồ Chư Cư, trạm bơm Ia Rmook.
1.2.2 Nhiệt độ không khí:
Bảng 1.3- Bảng phân phối các đặc trưng nhiệt độ không khí
Tháng
I
II
III
IV
V
VI VII VIII IX
X
XI XII Năm
Ttb
22.0 24.3 27.0 28.5 28.3 27.0 27.0 26.6 26.1 25.2 23.8 22.0 25.6
Tmax
Tmin
35.7 28.3 39.7 40.7 40.5 37.3 36.2 36.3 35.6 34.0 33.4 34.4
8.5 11.2 11.0 18.4 21.0 20.2 20.0 20.6 18.0 16.4 10.5 10.4
40.7
8.5
1.2.3 Độ ẩm không khí.
Bảng 1.4. Bảng phân phối các đặc trưng độ ẩm tương đối(%)
Tháng
Dtb
Dmin
I
76
30
II
72
15
III
66
19
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
IV
69
23
V
74
27
VI
80
27
VII
79
36
VIII
81
43
IX
82
43
X
86
44
XI
84
37
XII
80
39
Năm
77
15
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 5
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
1.2.4 Bốc hơi:
Bảng 1.5. Bảng phân phối lượng chênh lệch bốc hơi trong năm ( mm)
Tháng
I
Z
135.2
II
166
III
244
IV
V
VI
VII
219.5 183.4 132.6 145.6
VIII
133
IX
X
XI
XII
87.01 72.8 78.3 106.2
Năm
1703.8
1.2.5 Lượng mưa tháng lưu vực:
Bảng 1.6. Phân phối lượng mưa tháng (mm)
Tháng
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Năm
Xtb
2.2
4
8.5
69.3
140.9
140.2
134.7
155.3
208.9
222.8
117.2
26
1230
X75%
0,0
0,0
0
0
247.5
75.5
35.3
104.5
262.6
208
83.5
10.6
1029.5
1.2.6 Số ngày mưa hàng tháng trong năm:
Bảng 1.7. Số ngày trong tháng có mưa trong một năm
Tháng
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Năm
Ngày
1.3
0.5
1.4
5.4
11.8
12.8
14.3
15.8
17.1
15.5
10.1
3.9
109.9
1.2.7 Tốc độ gió trung bình và lớn nhất hang tháng:
Bảng 1.8. Tốc độ gió trung bình và lớn nhất hàng tháng
Tháng
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Năm
Vtb
1.3
2
2.3
1.9
1.6
1.7
1.5
1.7
0.9
0.8
1.1
1.2
1.5
Vmax
14
18
15
>20
20
14
12
16
12
15
16
12
>20
Hướn
E
NH SE
NE
E
W
NH
SW
NH
SW
SW
N
NE
g
1.2.8 Tốc độ gió lớn nhất theo tần suất:
Bảng 1.9. Tốc độ gió lớn nhất
Hướng
Bắc
Nam
Đông
Tây
Đông- Bắc
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
2%
22.4
20.9
23.6
20.9
23.4
V(m/s)
4%
19
19.6
21.6
19.4
21.8
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 6
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
23.6
27.9
21.7
Tây - Bắc
Đông – Nam
Tây – Nam
21.3
23.9
20
Tốc độ gió lớn nhất không hướng Vmax=34m/s
1.2.9 Số giờ nắng hàng tháng:
Bảng 1.10. Số giờ nắng hàng tháng
Tháng
I
II
III
IV
h(giờ)
189.
228 279.3 252.2 260.7 177.9 233.9 180.2 192.2 181 158 151.2 2484.3
Tbngày
8
6.1
8.1
9
8.4
V
8.4
VI
5.9
VII
7.5
VIII
5.8
IX
6.4
X
5.8
XI
5.3
XII
Năm
4.9
1.2.10 Dòng chảy lũ:
Dòng chảy lũ được tính toán từ lượng mưa ngày lớn nhất theo 2 phương pháp là
Xôkôlôpski và cường độ giới hạn. Kết quả nhưa sau:
Bảng 1-11 Đường quá trình lũ thiết kế
Ti
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
10,0
11,0
12,0
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Qi1,0%
120.00
200.00
306,08
380,00
450,00
530,40
462,00
380,00
320,00
250.00
225.00
150.00
75,00
Ti
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
10,0
11,0
12,0
Qi0,2%
90,0
300,0
450,0
600,0
682,0
744,6
650,0
550,0
420,0
350,0
300,0
200,0
80,0
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 7
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
1.2.11 Phân phối dòng chảy năm thiết kế ( Tuyến II):
Bảng 1-12. Phân phối dòng chảy năm thiết kế (TuyếnII), đơn vị : (m3/s)
Tháng
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
năm
Q50%
0,581 0,403
0,269
0,224
0,224
0,403 0,449
0,808
1,256
1,437
1,346
0,899
8,299
Q75%
1,557 0,975
0,719
0,582
0,601 1,044 1,202
2,163
3,256
3,848
3,490
2,409
21,846
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 8
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
1.2.12 Nhu cầu dùng nước:
Bảng 1-13. Nhu cầu dùng nước tưới tính tại đầu mối(106m3)
Tháng
Wq
I
1,5705
II
1,52
III
1,1176
IV
0,6618
V
1,44
7
VI
VII
1,1176
0,0882
VIII IX X XI XII
0
0
0
0
0,7
Năm
8,1227
Biểu đồ nhu cầu dùng nước tính tại đầu mối
1.3 Điều kiện địa chất:
1.3.1 Tổng quan toàn vùng:
a) Tình hình khảo sát địa chất:
Trên cơ sở đề cương khảo sát đã được UBND tỉnh Gia Lai phê duyệt, chi nhánh
Tây Nguyên – Công ty TV& CGCN Trường ĐHTL đã thực hiện khối lượng khảo sát
nhưa sau:
+ Khoan máy : Tuyến II: 3 hố = 35.7m trong đó:
Đất đá cấp II-III là 37.7m
Đất đá cấp IV-VI là 76.3m
Đất đá cấp VIII –I là 52m
Đất đá cấp X là 25.7m
+ Hố đào thực hiện 30 hố. trong đó 20 hố thăm dò vật liệu đắp đất, 10 hố bố trí trên các
tuyến công trình đầu mối. Tổng khối lượng là 88m. Đất đá cấp IV là 30m.
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 9
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
b) Đặc điểm cấu trúc địa chất vùng dự án:
Theo tài liệu bản đồ địa chất 1/200 ( loạt bản đồ quốc gia) và sơ đồ địa chất 1/50
của liên đoàn địa chất thủy văn miền nam ( nay là liên đoàn ĐCTV-ĐCCT miền
Trung ) về đặc điểm địa chất có các nét chính sau:
+ Địa tầng: có 2 mặt thành tạo chính là:
- Trầm tích phun trào hệ tầng Mang Giang ( T2mg) phân bố trung tâm vùng dự án bao
chiếm hầu hết diện tích lòng hồ. Thành phần gồm phần trên là Riolit và tù của chung
xen kẽ các lớp mỏng bột kết, cát kết, sạn kết sen kẽ các tập riolit, penzit có màu xám
sẫm nhiều đóm trắng kiến trúc ban tinh, cấu tạo dạng dòng chảy, đá cứng chắc ít nứt nẻ.
- Các thành tạo hỗn hợp trầm tích đệ tứ ( adpQ) thành tạo này khá phổ biến trong vùng
chúng phân bố bên các sườn thung lũng thềm suối, được tạo thành từ các sản phẩm
sườn tích, tàn tích đôi nơi gặp các lũ tích. Thành phần gồm cát, bột, sét dăm sạn là
những thành phần tái trầm tích từ nguồn phong hóa các trầm tích phun trào từ hệ Mang
Giang và Granit ở thượng nguồn phong hóa. Bề dày tổng cộng từ 7-9 m.
- Mắc ma xâm nhập(GTvc): Phân bố phía tây vùng dự án, đầu nguồn suối EaDrech,
chúng bao gồm các pha mac ma xâm nhập của hệ tầng vân canh tuổi Tría. Thành phần
bao gồm Granite, biotit, granbiroblen và granthiroblen, đá có màu xám trắng, cứng chắc
ít nứt nẻ.
- Hoạt động kiến tạo và đứt gãy: Vùng nghiên cứu nằm phía rìa trũng địa hình hào song
Ba. Với diện tích nhỏ không có đứt gẫy nào đáng kể, có thể nói vùng dự án khá ổn định
về kiến tạo đối với công trình hồ chứa nhỏ.
1.3.2 Điều kiện địa chất khu vực lòng hồ, tuyến đập, tuyến tràn:
Mặt cắt địa chất lòng hồ được xác định theo tài liệu các hố khoan khảo sát tại các
công trình đầu mối. Theo thứ tự từ trên xuống có thành tạo sau:
+ Các trầm tích đệ tứ: phân bố đều khắp trên bề mặt, gồm sét cát pha lẫn sạn sỏi, dăm
vụn đá gốc bề dầy biến đổi từ 2-9 m. Gồm các lớp sau:
- Trên cùng là cát bồi tích lòng suối chiếm khối lượng không đáng kể, chúng chỉ ở lòng
suối EaDreh, thành phần chủ yếu là các hạt mịn bề dày mỏng 10-20cm.
- Tiếp đến là cát pha, sét pha phần trên có lẫn ít mùn thực vật và rễ cây.Màu xám vàng
xám nâu, xám đen, cát chiếm 41-52%, bột 18-29%, sét 17-25% ngoài ra phần dưới rải
rác gặp ít sạn sỏi. Đất có độ ẩm trung bình. Trạng thái cứng bể dày 1-1.5 . Nguồn gốc
các sản phẩm này chủ yếu là sườn tích.
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 10
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
- Dưới cùng là sét pha cát, cá pha lẫn dăm vụn đá gốc, màu xám vàng, xám trắng.
Thành phần cát 42-53%, sét 20-29%, bụi 19-25%, dăm sạn 8-10%. Độ ẩm lớn thường
nằm trong đới bão hòa nước. Kết cấu chặt, trạng thái cứng, nguồn gốc chủ yếu là tàn
tích phong hóa tại chỗ của các đá gốc là trầm tích phun trào hệ tầng Mang GIang, bề
dày 1.5-6m.
- Đá gốc: là trầm tích phun trào hệ tầng Mang Giang gồm cuội tảng kết, các phun trào
dacitphorphia, riolit hỗn hợp cuội kết, cát kết, cát kết đôi khi gặp sét kết màu xám, xám
xanh. Theo mức độ phong hóa có 2 phần sau:
* Phần trên lớp phong hóa nứt nẻ, các khen nứt là khe nứt phong hóa dạng kín, được
lấp đầy bởi sét bột. Đôi nơi phong hóa mạnh tạo thành các khối tảng kích thưúơc 3050cm. Hầu hết các sản phẩm phong hóa cơ học này xen lẫn cát bột sét nên khả năng
thấm nước yếu. Nhiều nơi vẫn giữ nguyên cấu trúc ban đầu. Bề dày theo trụ hố khoan
0.5-2.5m.
* Phần dưới là đá gốc chưa phong hóa, đá có màu xám xanh, xám đen ít nứt nẻ. Đây là
phần móng đá gốc của vùng trầm tích phun trào hệ tầng Mang Giang tuổi Triat, bề dày
lớn.
Đánh giá điều kiện địa chất vùng lòng hồ:
- Khả năng giữ nước: Về các đặc trưng thuỷ tính của các thành tạo có mặt ở lòng hồ cho
thấy hồ chứa EaDreh bao bọc xung quanh là các dãy núi đồi thấp, tầng phủ có bề dày 29m có đặc trưng là : mặc dù thành phần hạt cát khá cao song độ chọn lọc của các thành
phần kém nên tính thấm rất kém. Đặc tính này phản ánh rõ nét chỉ số dẻo loại đất ở đây
chủ yếu là sét pha, sét pha nặng. Thành tạo này phủ lên trên cả phong hóa cơ học của
trầm tích phun trào hệ Mang giang có tính thầm nước yếu. Mặt khác phần đá gốc không
nứt nẻ gần như cách nước, do vậy hồ chứa nước EaDreh có khả năng giữ nước đến cao
trình thiết kế.
- Ảnh hưởng đến môi trường: Vấn đề ngập và bán ngập trong phạm vi lòng hồ là khu
vực đất nông nghiệp của đồng bào các dân tộc thiểu số, các hộ dân ở đây đã được chính
quyền địa phương di dời để ổn định cuộc sống lâu dài các trung tâm kinh tế của huyện.
Tuy nhiên có thói quen canh tác thủ công, kỹ thuật thấp họ vẫn tiếp tục trở lại làm ăn
sinh sống ở đây với cuộc sống đơn giản tạm bợ với cây trồng và chăn nuôi. Sản phẩm
nông nghiệp trong lòng hồ là cây ngắn ngày và 1 ít cây ăn quả. Tuy nhiên để đảm bảo
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 11
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
chính sách dân của Đảngvà Nhà nước cần làm tốt công tác tư tưởng để vận động di dời
nhà dân và đền bù cho nhà dân trong lòng hồ.
-Quá trình bồi lắng và tái tạo lòng hồ: Thảm thực vật trên các dãy đồi và núi thấp bao
quanh lòng hồ đã bị tàn phá khá nhiều đã làm tăng qua trính bào mòn bề mặt, nên có sự
bồi lắng lòng hồ. Khi thiết kế cần có những biện pháp chống xói mòn bể mặt như trồng
cây gây rừng, bảo vệ và tái sinh phát triển rừng. Vấn đề này đặc biệt có ý nghĩa trong
điều tiết nước ngầm và dòng chảy, không làm tốt về mùa khô sẽ có ảnh hưởng đến công
suất tưới.
Điều kiện địa chất công trình tuyến đập, tuyến tràn:
- Tuyến 2: Độ dài toàn tuyến 150m gồm có đập chính và đập phụ, các vai đập tự vào
các sườn đồi khá dốc. Tính toán trên mặt cắt địa hình có khối lượng đất đá ít. Địa tầng
khá thuận lợi nên quá trình thi công đã thực hiện hết các khối lượng thiết kế và tập
trung nghiên cứu đánh giá chi tiết khối này.
+ Địa tầng có mặt cắt lớp sau:
• Trên cùng là lớp cát bồi tích lòng suối ( lớp V): có nguồn gốc là bồi tích (aQ)
khối lượng không đáng kể, chung chỉ ở lòng suối EaDreh, thành phần chủ yếu là
cát hạt mịn bề dày mòng 10-20cm.
• Tiếp đến là lớp cát pha (lớp I): có thành phần hạt mịn và hạt thô tương đương
nhau. Phầndưới gặp ít sạn sỏi có độ chọn lọc kém, nguồn gốc chủ yếu là sườn
tích và bồi tích (adQ). Chúng có trên toàn tuyến có màu xám, xám vàng, xám
nâu bề dày thay đổi từ 1-2.5m. Kết cấu chặt trạng thái cứng. Hệ số thấm 10 -4-105
cm/s.
• Tiếp đó là lớp cát pha, sét pha lẫn dăm vụn ( lớp II): có mặt trên toàn tuyến,
nguồn gốc chủ yếu là tàn tích và sườn tích (edQ), thành phần cát 41-44%, bột
25-28%, sét 20-25%, dăm sạn 8-11%. Đất có màu xám, xám vàng độ ẩm lớn, kết
cấu chặt. trạng thái cứng. Hệ số thấm 10-5cm/s.
• Tiếp đến là lớp đá gốc phong hóa (lớp III): Đây là sản phẩm phong hóa cơ học
của trầm tích phun trào hệ tầng Mang Giang. Đá bị phong hóa nứt nẻ, các khe
nứt là khe nứt phong hóa dạng kín, bị lấp đầy bởi dép bột. Đôi nơi phong hóa
mạnh tạo thành các khối tảng kích thước 30-50cm. Bề dày theo trụ khoan 0.52m.
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 12
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
• Dưới cùng là lớp đá gốc ( lớp IV): đá có màu xám xanh, xám đen ít nứt nẻ. Đây
là phần móng đá gốc của vùng là vùng trầm tích phun trào hệ tầng Mang giang
tuổi Triat, bề dày lớn.
- Các chỉ tiêu thiết thí nghiệm và các chỉ tiêu tính toán thể hiện bảng:
Các chỉ tiêu thí nghiệm
Dung trọng
Dung trọng ướt (T/m3)
Dung trọng khô (T/m3)
Tỷ trọng (T/m3)
Độ lỗ rỗng (%)
Tỷ trọng lỗ ε
Độ bão hòa
Lực dính kết C(kg/cm2)
Góc ma sát trong ϕ (độ, phút )
1.91
1.6
2.65
39.37
0.653
78.1
0.179
15o32’
1.96
1.666
2.65
37.16
0.614
80.65
0.183
17o20’
1.97
1.97
2.65
37.01
0.582
80.01
0.205
17o36’
Các chỉ tiêu dùng tính toán
1.91
1.6
2.65
39.37
0.653
78.1
0.205
15o
1.96
1.666
2.65
37.16
0.614
80.65
0.1
17o
1.97
1.97
2.65
37.01
0.582
80.01
0.12
17o
- Đánh giá điều kiện địa chất tuyến công trình đầu mối: Như đã biết ở trên, căn cứ vào
kết quả khảo sát ở trên tuyến dự kiến, tuyến II là tuyến tối ưu nhất lựa chọn để thiết kế
lập bảnvẽ thi công, những đặc trưng ưu việt được đánh giá như sau:
+ Về mặt chịu lực: Đập hồ chứa EaDreh là đập đất thấp nếu bóc bỏ lớp thổ nhưỡng trên
mặt thì các lớp đất nền có khả năng đáp ứng yêu cầu chịu lực khi làm nền thiên nhiên.
+ Về tính thấm và chống thấm: Phần trên của 1 lớp có lớp mỏng thổ nhưỡng lẫn nhiều
mùn thực vật màu xám đen. Bề dày móng Wdùng , nên trong một năm lượng nước đến luôn đáp ứng đủ lượng
nước dùng .
Vì thế đối với hồ chứa này ta chỉ cần tiến hành điều tiết năm.
Khi tính toán điều tiết năm thường sử dụng năm thủy lợi để tính, tức là đầu năm
mực nước trong hồ là MNC, đến cuối mùa lũ mực nước trong hồ là MNDBT và cuối
năm mực nước ở trong hồ lai quay về MNC.
2.3.4. Tính toán điều tiết theo phương pháp lập bảng.
Nguyên lý cơ bản của phương pháp là tiến hành cân bằng nước trong kho, đem chia
toàn bộ thời kỳ tính toán ra làm các thời đoạn ∆t, tính toán cân bằng nước trong kho
theo từng thời đoạn , từ đó sẽ biết được quá trình thay đổi mực nước, lượng nước trữ,
xả trong kho.
Trong từng thời đoạn có thể sử dụng công thức sau để biểu thị phương trình cân
bằng giửa lượng nước đến và lượng nước xả trong kho:
( Q – q )∆t = ∆V
(2 – 1)
Trong đó:
Q = (Q1 + Q2)/2 : là lưu lượng nước đến trung bình trong thời đoạn ∆t.
Q1 , Q2 : là lưu lượng nước đến đầu và cuối thời đoạn.
q = (q1 + q2)/2 : là lưu lượng nước lấy trung bình ra khỏi hồ trong thời đoạn ∆t.
q1 , q2 : là lưu lượng nước lấy ra khỏi hồ đầu và cuối thời đoạn.
∆t :là thời đoạn tính toán,đối với hồ điều tiết năm thì ∆t thường lấy bằng 1
tháng
∆V = V2 – V1 : là lượng nước trữ lại trong kho trong thời đoạn ∆t .
V2 , V1 : là dung tích hồ đầu và cuối thời đoạn.
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 21
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Lượng nước trong kho cuối thời đoạn bằng lượng nước đầu thời đoạn cộng
với ∆V. Biết được lượng nước trong kho, dựa vào quan hệ Z ~ F ~ V sẽ biết được diện
tích mặt nước F và mực nước trong kho cuối thời đoạn.
Như vậy nguyên lý tính toán điều tiết năm bằng phương pháp này là giải phương trình
cân bằng nước trong kho kết hợp với quan hệ phụ trợ Z ~ F ~ V.
Bảng 2-1: Bảng tính Vh khi chưa kể tổn thất
TT
Tháng
1
VII
VIII
IX
X
XI
XII
I
II
III
IV
V
VI
Cộng
∆t
Qđến
Ngày
2
31
31
30
31
30
31
31
28
31
30
31
30
m3/s
3
0,4488
0,8075
1,2563
1,4365
1,3464
0,8993
0,5814
0,4029
0,2686
0,2244
0,2244
0,4029
WQ
Wq
10^6m3 10^6m3
4
5
1,202
0,0882
2,163
0
3,256
0
3,848
0
3,490
0
2,409
0,7
1,557
1,4705
0,975
1,52
0,719
1,1176
0,582
0,6618
0,601
1,447
1,044
1,1176
21,846
8,1227
13,723
∆V
(+)
10^6m3
6
1,114
2,163
3,256
3,848
3,490
1,709
0,087
(-)
10^6m3
7
0,545
0,398
0,080
0,846
0,073
15,666
1,943
13,723
Vt
Vx
10^6m3
8
1,114
0,829
1,943
1,943
1,943
1,943
1,943
1,398
1,000
0,919
0,073
0,000
10^6m3
9
0,000
2,448
2,142
3,848
3,490
1,709
0,087
13,723
Cột(1) :Thời gian (tính từ đầu mùa mưa)
Cột(2) :Lưu lượng đến bình quân trong tháng
Cột(3) :Lưu lượng nước dùng
Cột(4) :Tổng lượng nước đến trong tháng
WQ = Q.Δt
Cột(5) :Lượng nước dùng trong tháng
Wq = q.Δt
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 22
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Cột(6), (7) :Chênh lệch lượng nước đến và lượng nước dùng
WQ > Wq : cột 6
WQ< Wq : cột 7
Tổng cột (7) : là lượng nước thiếu Vh
Cột(8) : Quá trình tích nước vào hồ chứa
Cột(9): Lượng nước xả trong từng tháng
Bảng 2-2: Bảng tính tổn thất
Tháng
1
VII
VIII
IX
X
XI
XII
I
II
III
IV
V
VI
Vk
2
10^6m3
1,953
1,668
2,782
2,782
2,782
2,782
2,782
2,237
1,839
1,759
0,913
0,839
Vktb
3
10^6m3
0,000
1,811
2,225
2,782
2,782
2,782
2,782
2,510
2,038
1,799
1,336
0,876
∆Z
4
m
0,0884
0,0805
0,0528
0,0440
0,0470
0,0642
0,0817
0,1004
0,1478
0,1327
0,1108
0,0802
F
5
Km2
0,3270
0,3089
0,3796
0,3796
0,3796
0,3796
0,3796
0,3450
0,3197
0,3146
0,2609
0,2563
Wth
6
10^6m3
0,0000
0,0181
0,0223
0,0278
0,0278
0,0278
0,0278
0,0251
0,0204
0,0180
0,0134
0,0088
Wbh
7
10^6m3
0,0289
0,0249
0,0200
0,0167
0,0178
0,0244
0,0310
0,0346
0,0473
0,0418
0,0289
0,0206
Wtt
8
10^6m3
0,0289
0,0430
0,0423
0,0445
0,0457
0,0522
0,0588
0,0597
0,0676
0,0597
0,0423
0,0293
Cột(1): Thời gian (tính từ đầu mùa mưa)
Cột(2): Dung tích của kho nước
Cột(3): Dung tích bình quân của kho nước
Cột(4): Lớp nước bốc hơi trong từng tháng
Cột(5): Diện tích mặt thoáng của hồ tính bình quân cho từng tháng
( Sử dụng quan hệ V ~ Z ~ F )
Cột(6): Tổng lượng nước thấm
Wth = k.Vk(tb)
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 23
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
k: hệ số phụ thuộc vào loại đất; ta tính thấm trong điều kiện
dịa chất bình thường nên chọn k = 1% .
Cột(7): Lượng nước bốc hơi: Wbh = ΔZ.F
Cột(8): Tổng tổn thất
Wtt = Wbh + Wth
Bảng 2-3: Bảng tính Vh khi có kể tổn thất
∆t
Qđến
Th¸ng
1
Ngày
2
m3/s
3
VII
VIII
IX
X
XI
XII
I
II
III
IV
V
VI
Cộng
kiểm
tra
31
31
30
31
30
31
31
28
31
30
31
30
0,4488
0,8075
1,2563
1,4365
1,3464
0,8993
0,5814
0,4029
0,2686
0,2244
0,2244
0,4029
TT
WQ
Wq
10^6m3 10^6m3 10^6m3
4
5
1,202
2,163
3,256
3,848
3,490
2,409
1,557
0,975
0,719
0,582
0,601
1,044
21,846
0,0882
0
0
0
0
0,7
1,4705
1,52
1,1176
0,6618
1,447
1,1176
8,1227
∆V
Wq'
0,1171
0,0430
0,0423
0,0445
0,0457
0,7522
1,5293
1,5797
1,1852
0,7215
1,4893
1,1469
13,723
(+)
10^6m3
6
1,085
2,120
3,214
3,803
3,444
1,656
0,028
15,350
Vt
Vx
(-)
10^6m3 10^6m3 10^6m3
7
8
9
0,839
1,924
0,000
4,044
0,000
7,258
0,000
11,061
0,000
14,505
0,000
3,041
13,121
3,041
0,028
0,605
2,436
0,466
1,970
0,140
1,830
0,888
0,942
0,103
0,839
2,202
13,149
13,149
Cột(1): Thứ tự các tháng xếp theo năm thuỷ lợi.
Cột (2): Tổng lượng nước đến trong từng tháng.
Cột (3): Tổng lượng nước dùng trong từng tháng chưa kể tổn thất
Cột (4): Tổng lượng nước dùng trong từng tháng có kể tổn thất
Wq’ = Wq + Wtt.
Cột (5): Lượng nước còn thừa trong kho trong trong từng tháng khi WQ > Wq’
(5) = (2) – (4)
Cột (6): Lượng nước thiếu trong từng tháng khi WQ < Wq’
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 24
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
(6) = (4) – (2)
Cột (7): Dung tích kho chứa
Vt = Vt-1 ± ∆V.
Dấu (+) khi tháng thừa nước.
Dấu (-) khi tháng thiếu nước.
Vc ≤ Vt ≤ Vc + Vh
Cột (8): Lượng nước xả thừa.
Kiểm tra thấy chênh lệch dung tích hiệu dụng trong lần tính này là
2.202 − 1.943
.100 = 1.2% , thoả mãn điều kiện chênh lệch dung tích hiệu dụng là qxả và
(3-1)
dq
> 0 : Lưu lượng xả tăng lên và lượng
dt
nước được trữ lại trong kho.
Tại thời điểm t2 lưu lượng xả đạt giá trị lớn nhất.
- Từ t 2 – t3: Lưu lượng xả giảm dần nhưng vẩn lớn hơn lưu lượng đến nên trong thời
gian này lượng nước được tích lại trong kho trước đó được xả ra. Tại t 3 khi qxả = Q0 thì
ta tiến hành đóng cửa van lại để qxả = Qđến.
- Sau t3: Điều chỉnh cửa van để duy trì q = Q.
Q m3/s
Q- t
q- t
t0
t1
t2
t3
t
(h)
Hình 3-1. Quá trình xả lũ khi có cửa van
3.2.4. Tài liệu tính toán
3.2.4.1. Công trình xả lũ
Đập tràn thực dụng có 3 khoang, có cửa van điều tiết lưu lượng.
* MNDBT = 187,2 m
* Zngưỡng tràn = MNDBT – 3,0 = 187,2 – 3 = 184,2m
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 28
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
* Sơ bộ chọn mε = 0,43
Khi cửa van mở hoàn toàn, lưu lượng chảy qua tràn được tính theo công thức
3
Q = ε.m.Bt. 2 g .H 02
với Ho = Zgt - Zngưỡng tràn
3.2.5. Tính toán điều tiết lũ
3.2.5.1. Nguyên lý
Phương pháp điều tiết lũ dựa trên nguyên lý cơ bản là kết hợp giải hệ phương trình
cân bằng nước và phương trình thuỷ lực của công trình tháo nước.
* Phương trình cân bằng nước dưới dạng sai phân
Q1 + Q2 q1 + q 2
−
∆t = V2 − V1
2
2
(3-
Q = f( A, Z t, Zh )
(3-
2)
* Phương trình thuỷ lực
3)
Trong đó:
Q1, Q2: Là lưu lượng chảy đến hồ đầu và cuối thời đoạn.
q1, q2: Là lưu lượng xả đầu và cuối thời đoạn.
V1,V2: Dung tích của hồ đầu và cuối thời đoạn.
Zt, Zh: Mực nước thượng lưu và hạ lưu.
A: Tham số đặc trưng cho hình thức công trình.
Trong thơi đoạn từ t1 – t3, công thức (3-3) được cụ thể hoá bởi công thức sau:
3
q = ε.m.Bt. 2 g .H 2
Trong đó:
m: Hệ số lưu lượng (m.ε = 0,43).
ε: Hệ số co hẹp bên.
Bt: Chiều rộng tràn.
H: Độ cao cột nước trên tràn.
3.2.5.2. Tính toán điều tiết lũ theo phương pháp Pôtapốp
Từ phương trình cân bằng nước dưới dạng sai phân ta có thể biến đổi như sau
Q1 + Q2 q1 + q 2
−
2
2
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
V2 − V1
=
∆t
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 29
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Q1 + Q2 V1 q1 V2 q 2
+ − = +
2
∆t 2 ∆t 2
⇒
Đặt
V1 q1
− = f1(q)
∆t 2
(3-4)
V2 q2
+ = f2(q)
∆t 2
⇒ f2(q) = f1(q) +
Q1 + Q2
2
(3-5)
hay là f2(q) = f1(q) + Q
(3-6)
(3-4) và (3-5) gọi là hai quan hệ phụ trợ. Trong bất kỳ thời đoạn nào ta cũng có
thể biết được Q và q1 từ đó biết được f2(q) rồi suy ra q2.
Các bước tính toán điều tiết lũ:
* Xây dựng biểu đồ phụ trợ f1(q) và f2(q)
Cột (1): Thứ tự
Cột (2): Giả thiết các cao trình mực nước trong kho
Cột (3): Chiều cao cột nước trên tràn
H = Z - Z ngưỡng; Zngưỡng = 184,2m
3
Cột (4): Lưu lượng xả lũ: q = ε.m.Bt. 2 g .H 2
Bt: Chiều rộng tràn
m: Hệ số lưu lượng (m.ε = 0,43)
ε : Hệ số co hẹp bên
Cột (5): Dung tích kho nước (V k) xác định được từ quan hệ (Z ~ V) của tài liệu địa
hình.
Cột (6): Dung tích siêu cao: V = Vk - VTL
VTL: Dung tích của hồ trước khi lũ về.
Cột (7) và Cột (8) ta tính theo công thức đã đưa ra ở trên
V1 q1
− = f1(q)
∆t 2
;
f2(q) = f1(q) + Q
∆t : Thời đoạn tính toán, chọn Δt = 1 (h) = 3600 (s)
Sử dụng đường phụ trợ f 1(q) và f2(q) kết hợp với đường quá trình lũ đến (Q ~
t)p, ta sẽ tìm được đường quá trình xả lũ (q ~ t).
* Xây dựng đường quá trình xả lũ (q ~ t)
Cột (1): Thời đoạn tính toán (Δt = 1(h) )
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 30
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Cột (2): Lưư lượng lũ đến đầu thời đoạn lấy từ tài liệu thuỷ văn.
Cột (3): Lưu lượng lũ trung bình của cả thời đoạn
Q =
Q1 + Q2
(m3/s)
2
Cột (4): Lưu lượng xả lũ đầu thời đoạn.
Cột (5): Nội suy giá trị f1(q) từ biểu đồ quan hệ (f1 ~ q).
Cột (6): Tính giá trị f2(q); f2 = f1 + Q
Cột (7): Lưu lượng xả lũ cuối thời đoạn ( tra từ f2(q) trên đường phụ trợ).
Lặp lại các thời đoạn tiếp theo với lưu lượng cuối thời đoạn trước làm lưu lượng đầu
thời đoạn sau.
Cột (8): Lưu lượng xả lũ trung bình của cả thời đoạn: q =
q1 + q 2
(m3/s).
2
Cột (9): Dung tích trữ lại của một thời đoạn
ΔW = ( Q - q )Δt (m3/s)
Cột (10): Dung tích siêu cao
Vsc =
∑ (Q − q ) Δt (m3/s)
3.2.5.3. Tính toán điều tiết lũ với các phương án Bt khác nhau
Tiến hành tính toán với các trường hợp Bt = 3 x 5m; 3 x 6m; 3 x 7m
Với các thông số sử dụng để tính toán là:
MNDBT = 187,2m.
Zngưỡng = 184,2 m;
mε = 0,43
Vngưỡng = 1241,5.103 m3
Δt = 1h = 3600s.
Bảng 3-1: Bảng tính quan hệ phụ trợ với Btr=15m
TT
Z(m)
HTr(m)
VK(103m3)
VSC(103m3)
q(m3/s)
f1(m3/s)
f2(m3/s)
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
1
184,20
0,0
1.242
0
0,0
0,0
0,
2
184,40
0,2
1.350
109
2,6
29,0
31,5
3
184,60
0,4
1.459
218
7,2
56,9
64,1
4
184,80
0,6
1.568
327
13,3
84,1
97,4
5
185,00
0,8
1.677
436
20,4
110,8
131,3
6
185,20
1,0
1.786
545
28,6
137,0
165,6
7
185,40
1,2
1.895
654
37,6
162,8
200,3
8
185,60
1,4
2.004
763
47,3
188,2
235,5
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 31
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
9
185,80
1,6
2.113
872
57,8
213,2
271,0
10
186,00
1,8
2.222
980
67,0
237,9
305,9
11
186,20
2,0
2.376
1.134
80,8
274,6
355,4
12
186,40
2,2
2.529
1.288
93,2
311,1
404,3
13
186,60
2,4
2.683
1.441
106,2
347,2
453,5
14
186,80
2,6
2.836
1.595
119,8
383,1
502,9
15
187,00
2,8
2.990
1.748
133,9
418,8
552,6
16
187,20
3,0
3.041
1.799
148,5
425,6
574,1
17
187,40
3,2
3.297
2.056
163,5
489,2
652,8
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
187,60
187,80
188,00
188,20
188,40
188,60
188,80
189,00
189,20
189,40
189,60
189,80
190,00
190,20
190,40
190,6
190,80
191,00
191,20
191,40
191,60
191,80
192,00
192,20
192,40
192,60
3,4
3,6
3,8
4,0
4,2
4,4
4,6
4,8
5,0
5,2
5,4
5,6
5,80
6,0
6,2
6,4
6,6
6,80
7,0
7,20
7,4
7,60
7,8
8,00
8,2
8,4
3.451
3.604
3.758
3.963
4.168
4.373
4.578
4.784
4.989
5.194
5.399
5.604
5.809
6.070
6.331
6.592
6.853
7.114
7.375
7.636
7.897
8.158
8.419
8.732
9.046
9.359
2.209
2.363
2.516
2.722
2.927
3.132
3.337
3.542
3.747
3.952
4.157
4.362
4.568
4.828
5.089
5.350
5.611
5.872
6.133
6.394
6.655
6.916
7.177
7.491
7.804
8.118
179,1
195,1
211,6
228,6
245,9
263,7
281,9
300,4
319,4
338,8
358,5
378,6
399,07
419,9
441,1
462,6
484,4
506,61
529,1
551,96
575,1
598,59
622,4
646,46
670,9
695,5
524,1
558,8
593,2
641,7
690,0
738,1
786,0
833,7
881,2
928,5
975,6
1.022,5
1.069,2
1.131,3
1.193,2
1.254,9
1.316,5
1.377,9
1.439,1
1.500,2
1.561,1
1.621,8
1.682,4
1.757,5
1.832,4
1.907,2
703,2
753,9
804,8
870,3
935,9
1.001,8
1.067,9
1.134,1
1.200,6
1.267,2
1.334,1
1.401,1
1468,30
1.551,2
1.634,3
1.717,5
1.800,9
1.884,5
1.968,2
2.052,1
2.136,2
2.220,4
2.304,8
2.404,0
2.503,3
2.602,7
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 32
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
q(m3/s)
800
600
q~f1
400
q~f2
200
0
0
500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
f1,f2(m3/s)
H×nh 3-2: BiÓu ®å phô trî q~f1,f2, B=15
B¶ng 3-2: TÝnh to¸n ®iÒu tiÕt lò thiÕt kÕ, p = 1.0%, B=15
Btr = 15m
∆t=1(h)
ε=1
MNDBT=187,2(m)
m=0,43
VMNDBT=3041,52.103m3
TT
t (giê)
Qlu
(m3/s)
Qtb
(m3/s)
qxa
(m3/s)
f1
(m3/s)
f2
(m3/s)
qtb
(Qtbqtb)dt
Vk
(103.m3)
VSC
(103.m3)
Z
(m)
HTr
(m)
(1)
(3)
85,2
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
1
(2)
0,0
0,36
148,5
148,45
425,63
3041,00
0,00
187,2
0,000
2
1,36
238,18
193,32
157,06
462,08
618,95
152,75
146,04
3187,04
146,04
187,2
0,057
3
2,36
347,09
292,64
195,40
559,32
754,72
176,23
419,08
3606,12
565,12
187,8
0,602
4
3,36
405,20
376,15
245,79
689,67
935,46
220,59
559,97
4166,09
1125,09
188,4
1,198
5
4,36
478,944
442,07
299,78
831,96
1131,74
272,78
609,42
4775,51
1734,51
188,9
1,792
6
5,36
505,776
492,36
355,63
968,69
1324,32
327,70
592,75
5368,26
2327,26
189,5
2,370
7
6,36
432,48
469,13
389,79 1048,03
1437,82
372,71
347,10
5715,36
2674,36
189,9
2,709
8
7,36
358,4
395,44
391,51
1.052,0
1443,47
390,65
5732,60
2691,60
189,9
2,725
9
8,36
294,8
326,60
371,85 1006,71
1378,56
381,68
5534,31
2493,31
189,7
2,532
10
9,36
241
267,90
340,95
933,65
1274,61
356,40
5215,70
2174,70
189,4
2,221
11
10,36
198
219,50
305,88
847,27
1153,15
323,41
4841,60
1800,60
189,0
1,857
12
11,36
123
160,50
265,33
742,44
1007,77
285,60
17,24
198,29
318,61
-374,11
450,39
4391,21
1350,21
188,6
1,417
13
11,80
80
148,5
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
600
Trang 33
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Q,q(m3/s)
Q~t
500
400
q~t
300
200
100
T(h)
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
H×nh 3-2: BiÓu ®å quan hÖ Q,q~t,B=15,P=1%
B¶ng 3-3: TÝnh to¸n ®iÒu tiÕt lò thiÕt kÕ, p = 0,2%, B=15
Qlu
(m3/s
)
(3)
50,0
TT
t (giê)
(1)
1
(2)
0,0
0,28
2
1,28
342,0
3
2,28
4
Btr = 15m
∆t=1(h)
ε=1
MNDBT=187,2(m)
m=0,43
VMNDBT=3041,52.103m3
Qtb
(m3/s)
qxa
(m3/s)
f1
(m3/s)
f2
(m3/s)
qtb
(Qtbqtb)dt
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
Vk
(103.m3
)
(10)
VSC
(103.m3
)
(11)
Z
(m)
HTr
(m)
(12)
(13)
3041,00
0,00
187,20
0,000
148,45
425,63
245,23
167,01
503,85
670,86
157,73
314,99
3355,99
314,99
187,48
0,277
492,0
417,00
241,93
678,92
920,85
204,46
765,12
4121,10
1080,1
188,35
1,154
3,28
623,0
557,48
329,82
906,58
1236,4
285,87
977,77
5098,88
2057,8
189,31
2,107
5
4,28
699,5
661,24
424,13
1143,6
1567,8
376,97
1023,36
6122,24
3081,2
190,24
3,040
6
5,28
718,1
708,82
498,12
1354,3
1852,5
461,12
891,71
7013,95
3972,9
190,92
3,723
7
6,28
622,0
670,06
544,42
1480,0
2024,4
521,27
535,63
7549,58
4508,5
191,33
4,134
8
7,28
513,6
567,80
550,79
1497,0
2047,8
547,60
72,71
7622,29
4581,2
191,39
4,190
9
8,28
400,4
457,00
530,20
1428,7
1954,0
540,49
-300,57
7321,71
4280,7
191,17
3,966
10
9,28
336
368,20
483,38
1313,5
1796,9
506,79
-498,92
6822,79
3781,7
190,79
3,590
11
10,28
225
272,00
428,65
1156,9
1585,5
456,01
-662,45
6160,34
3119,3
190,28
3,083
12
11,28
166,4
195,70
581,89
1352,6
396,35
-722,37
5437,97
2396,9
189,66
2,455
13
12,28
80
123,20
578,89
705,09
256,26
-479,01
4958,95
1917,9
189,27
2,066
148,5
364,1
148,5
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
800
Trang 34
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Q,q(m3/s)
700
600
Q~t
500
q~t
400
300
200
100
T(h)
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
H×nh3-3:BiÓu ®å quan hÖ Q,q~t,B=15,P=0,1%
B¶ng 3-4: B¶ng x©y dùng quan hÖ phô trî B=18
TT
Z(m)
HTr(m)
q(m3/s)
f1(m3/s)
f2(m3/s)
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
1
184,20
0,0
1.242
0
0,0
0,0
0,0
2
184,40
0,2
1.350
109
3,1
28,7
31,8
3
184,60
0,4
1.459
218
8,7
56,2
64,9
4
184,80
0,6
1.568
327
15,9
82,8
98,8
5
185,00
0,8
1.677
436
24,5
108,8
133,3
6
185,20
1,0
1.786
545
34,3
134,2
168,5
7
185,40
1,2
1.895
654
45,1
159,0
204,1
8
185,60
1,4
2.004
763
56,8
183,4
240,2
9
185,80
1,6
2.113
872
69,4
207,4
276,8
10
186,00
1,8
2.222
980
82,8
237,9
313,8
11
186,20
2,0
2.376
1.134
97,0
266,5
363,5
12
186,40
2,2
2.529
1.288
111,9
301,8
413,6
13
186,60
2,4
2.683
1.441
127,5
336,6
464,1
14
186,80
2,6
2.836
1.595
143,7
371,2
514,9
15
187,00
2,8
2.990
1.748
160,6
405,4
566,0
16
187,20
3,0
3.041
1.799
168,2
415,8
584,0
17
187,40
3,2
3.297
2.056
196,3
472,9
669,1
18
187,60
3,4
3.451
2.209
214,9
506,2
721,2
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
VK(103m3) VSC(103m3)
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
187,80
188,00
188,20
188,40
188,60
188,80
189,00
189,20
189,40
189,60
189,80
190,00
190,20
190,40
190,6
190,80
191,00
191,20
191,40
191,60
191,80
192,00
192,20
192,40
192,60
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Trang 35
3,6
3,8
4,0
4,2
4,4
4,6
4,8
5,0
5,2
5,4
5,6
5,80
6,0
6,2
6,4
6,6
6,80
7,0
7,20
7,4
7,60
7,8
8,00
8,2
8,4
3.604
3.758
3.963
4.168
4.373
4.578
4.784
4.989
5.194
5.399
5.604
5.809
6.070
6.331
6.592
6.853
7.114
7.375
7.636
7.897
8.158
8.419
8.732
9.046
9.359
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
2.363
2.516
2.722
2.927
3.132
3.337
3.542
3.747
3.952
4.157
4.362
4.568
4.828
5.089
5.350
5.611
5.872
6.133
6.394
6.655
6.916
7.177
7.491
7.804
8.118
234,2
254,0
274,3
295,1
316,4
338,2
360,5
383,3
406,5
430,2
454,3
478,9
503,9
529,3
555,1
581,3
607,9
634,9
662,4
690,1
718,3
746,8
775,8
805,0
834,7
539,3
572,0
618,9
665,4
711,7
757,8
803,6
849,2
894,6
939,7
984,6
1.029,3
1.089,3
1.149,1
1.208,7
1.268,1
1.327,2
1.386,2
1.445,0
1.503,6
1.562,0
1.620,2
1.692,8
1.765,3
1.837,6
773,4
826,0
893,1
960,5
1.028,2
1.096,0
1.164,2
1.232,5
1.301,1
1.369,9
1.439,0
1.508,2
1.593,2
1.678,4
1.763,8
1.849,4
1.935,2
2.021,2
2.107,3
2.193,7
2.280,3
2.367,0
2.468,6
2.570,3
2.672,3
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
1.000
Trang 36
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Q,q(m3/s)
800
600
q~f1
q~f2
400
200
f1,f2(m3/h)
0
0
500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
H×nh 3-4: BiÓu ®å quan hÖ phô trî q~f1,f2, B=18
B¶ng 3-5: TÝnh to¸n ®iÒu tiÕt lò thiÕt kÕ, p = 1.0%, B=18
∆t=1(h)
ε=1
MNDBT=187,2(
m)
m=0,43
VMNDBT=3041,52.103m3
Btr = 18m
Vk
(103.m
3)
(10)
VSC
(103.m
3)
(11)
Z
(m)
HTr
(m)
(12)
(13)
3041,0
0,00
187,20
0,000
158,56
3199,5
158,56
187,27
0,073
210,756
388,74
3588,3
547,30
187,78
0,579
931,37
259,125
491,20
4079,5
1038,5
188,31
1,114
770,67
1115,18
315,298
556,55
4636,0
1595,0
188,86
1,656
398,68
879,23
1277,91
371,592
488,31
5124,3
2083,3
189,33
2,132
453,96
417,57
870,26
1333,19
408,124
165,00
5289,3
2248,3
189,49
2,293
336,2
369,17
385,64
853,8
1239,43
401,608
-116,78
5172,5
2131,5
189,38
2,179
8,73
268,9
302,55
357,98
798,36
1156,33
371,811
-249,34
4923,2
1882,2
189,14
1,936
10
9,73
231,75
250,33
323,02
725,66
1048,68
340,498
-324,62
4598,6
1557,6
188,82
1,620
11
10,73
170,25
201,00
284,63
642,03
926,66
303,827
-370,18
4228,4
1187,4
188,46
1,259
12
11,73
95,25
132,75
234,68
540,10
774,78
259,656
-456,86
3771,5
730,59
188,01
0,813
13
12, 3
80
87,63
168,20
530,10
627,72
206,412
-427,63
3361,8
320,86
187,21
0,013
TT
t (giê)
Qlu
(m3/s)
Qtb
(m3/s)
qxa
(m3/s)
f1
(m3/s)
f2
(m3/s)
qtb
(Qtbqtb)dt
(1)
(3)
85,2
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
1
(2)
0,0
0,73
168,20
168,20
410,78
2
1,73
277,438
227,79
189,35
449,22
638,58
183,748
3
2,73
360,04
318,74
232,16
535,80
767,96
4
3,73
431,10
395,57
286,09
645,28
5
4,73
508,692
469,90
344,51
6
5,73
505,776
507,23
7
6,73
402,14
8
7,73
9
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 37
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Q~t
q~t
B¶ng 3-6: TÝnh to¸n ®iÒu tiÕt lò thiÕt kÕ, p = 0,2%, B=18
Btr = 18m
∆t=1(h)
ε=1
MNDBT=187,2(m)
m=0,43
VMNDBT=3041,52.103m3
Z
(m)
HTr
(m)
(10)
VSC
(103.m3
)
(11)
(12)
(13)
3041,00
0,00
187,20
0,000
282,65
3323,65
282,65
187,43
0,234
245,54
692,84
4016,49
975,49
188,25
1,052
1216,83
331,60
871,63
4888,12
1847,12
189,10
1,902
1030,6
1510,12
428,76
873,36
5761,49
2720,49
189,95
2,754
547,07
1190,1
1737,25
513,26
695,95
6457,44
3416,44
190,50
3,297
656,43
580,47
1266,1
1846,61
563,77
333,60
6791,04
3750,04
190,75
3,553
495,4
551,70
571,65
1246,1
1817,85
576,06
-87,70
6703,34
3662,34
190,69
3,485
8,42
390,6
443,00
532,54
1156,6
1689,19
552,10
-392,75
6310,59
3269,59
190,38
3,184
10
9,42
329
359,80
481,31
1035,1
1516,45
506,93
-529,65
5780,94
2739,94
189,97
2,773
11
10,42
258
272,00
408,61
898,53
1307,14
444,96
-622,65
5158,28
2117,28
189,37
2,165
12
11,42
149,6
203,80
340,30
762,03
1102,33
374,46
-614,36
4543,92
1502,92
188,77
1,566
13
12,42
90
119,80
168,20
753,03
881,83
234,10
-411,48
4204,99
1163,99
189,77
2,566
TT
t (giê)
Qlu
(m3/s)
Qtb
(m3/s)
qxa
(m3/s)
f1
(m3/s)
f2
(m3/s)
qtb
(Qtbqtb)dt
Vk
(103.m3)
(1)
(3)
50,0
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
1
(2)
0,0
0,42
168,20
168,20
425,63
2
1,42
363,0
270,57
205,97
490,23
696,20
192,06
3
2,42
513,0
438,00
285,12
643,11
928,23
4
3,42
634,4
573,72
378,08
838,75
5
4,42
708,3
671,37
479,45
6
5,42
704,9
706,58
7
6,42
608,0
8
7,42
9
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 38
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Q~t
q~t
B¶ng 3-7: B¶ng x©y dùng quan hÖ phô trî B21
TT
Z(m)
HTr(m)
VK(103m3)
VSC(103m3)
q(m3/s)
f1(m3/s)
f2(m3/s)
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
1
184,20
0,0
1.242
0
0,0
0,0
0,0
2
184,40
0,2
1.350
109
3,6
28,5
32,1
3
184,60
0,4
1.459
218
10,1
55,5
65,6
4
184,80
0,6
1.568
327
18,6
81,5
100,1
5
185,00
0,8
1.677
436
28,6
106,7
135,4
6
185,20
1,0
1.786
545
40,0
131,3
171,3
7
185,40
1,2
1.895
654
52,6
155,3
207,9
8
185,60
1,4
2.004
763
66,3
178,7
245,0
9
185,80
1,6
2.113
872
81,0
201,6
282,6
10
186,00
1,8
2.222
980
96,6
237,9
320,7
11
186,20
2,0
2.376
1.134
113,1
258,5
371,6
12
186,40
2,2
2.529
1.288
130,5
292,4
422,9
13
186,60
2,4
2.683
1.441
148,7
326,0
474,7
14
186,80
2,6
2.836
1.595
167,7
359,2
526,9
15
187,00
2,8
2.990
1.748
187,4
392,0
579,4
16
187,20
3,0
3.041
1.799
200,0
399,9
599,9
17
187,40
3,2
3.297
2.056
229,0
456,5
685,5
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
187,60
187,80
188,00
188,20
188,40
188,60
188,80
189,00
189,20
189,40
189,60
189,80
190,00
190,20
190,40
190,6
190,80
191,00
191,20
191,40
191,60
191,80
192,00
192,20
192,40
192,60
Trang 39
3,4
3,6
3,8
4,0
4,2
4,4
4,6
4,8
5,0
5,2
5,4
5,6
5,80
6,0
6,2
6,4
6,6
6,80
7,0
7,20
7,4
7,60
7,8
8,00
8,2
8,4
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
3.451
3.604
3.758
3.963
4.168
4.373
4.578
4.784
4.989
5.194
5.399
5.604
5.809
6.070
6.331
6.592
6.853
7.114
7.375
7.636
7.897
8.158
8.419
8.732
9.046
9.359
2.209
2.363
2.516
2.722
2.927
3.132
3.337
3.542
3.747
3.952
4.157
4.362
4.568
4.828
5.089
5.350
5.611
5.872
6.133
6.394
6.655
6.916
7.177
7.491
7.804
8.118
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
250,8
273,2
296,3
320,0
344,3
369,2
394,6
420,6
447,2
474,3
501,9
530,1
558,7
587,8
617,5
647,6
678,2
709,3
740,8
772,7
805,2
838,0
871,3
905,0
939,2
973,8
488,3
519,8
550,9
596,0
640,8
685,4
729,6
773,6
817,3
860,7
903,9
946,8
989,4
1.047,3
1.105,0
1.162,4
1.219,6
1.276,6
1.333,3
1.389,8
1.446,1
1.502,1
1.558,0
1.628,2
1.698,2
1.768,0
739,1
793,0
847,2
916,0
985,1
1.054,5
1.124,2
1.194,2
1.264,5
1.335,0
1.405,8
1.476,8
1.548,1
1.635,2
1.722,5
1.810,0
1.897,8
1.985,8
2.074,1
2.162,5
2.251,2
2.340,2
2.429,3
2.533,3
2.637,4
2.741,8
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 40
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
q~f1
q~f2
B¶ng 3-8: TÝnh to¸n ®iÒu tiÕt lò thiÕt kÕ, p = 1.0%, B=21
Btr = 21m
∆t=1(h)
ε=1
MNDBT=187,2(m)
m=0,43
VMNDBT=3041,52.103m3
TT
t (giê)
Qlu
(m3/s)
Qtb
(m3/s)
qxa
(m3/s)
f1
(m3/s)
f2
(m3/s)
qtb
(Qtbqtb)dt
Vk
(103.m3)
VSC
(103.m3)
Z
(m)
HTr
(m)
(1)
(3)
150,2
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
1
(2)
0,0
0,73
200,00
200,00
395,94
3041,00
0,00
187,20
0,000
2
1,73
277,438
242,64
216,83
421,74
638,58
212,33
109,09
3150,09
109,09
187,21
0,008
3
2,73
360,04
318,74
251,35
489,14
740,48
234,09
304,74
3454,83
413,83
187,61
0,405
4
3,73
431,10
395,57
309,21
575,49
884,71
280,28
415,04
3869,88
828,88
188,11
0,909
5
4,73
508,692
469,90
365,89
679,50
1045,39
337,55
476,45
4346,32
1305,32
188,57
1,374
6
5,73
505,776
507,23
417,85
768,88
1186,74
391,87
415,31
4761,64
1720,64
188,98
1,779
7
6,73
402,14
453,96
431,46
791,39
1222,84
424,65
105,50
4867,13
1826,13
189,08
1,882
8
7,73
336,2
369,17
408,12
752,4
1160,56
419,79
-182,22
4684,91
1643,91
188,90
1,704
9
8,73
268,9
302,55
369,33
685,66
1054,99
388,73
-310,23
4374,67
1333,67
188,60
1,401
10
9,73
231,75
250,33
351,20
653,60
935,98
360,27
-395,79
3978,89
937,89
188,22
1,015
11
10,73
170,25
201,00
298,85
555,75
854,60
325,02
-446,49
3532,40
491,40
187,71
0,506
12
11,73
132,75
458,32
400,32
264,52
-474,35
3058,04
17,04
187,30
0,100
12,73
230,18
200,00
688,50
13
95,25
80,00
555,82
227,50
-468,00
2962,19
-78,81
187,22
0,020
97,50
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 41
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Q~t
q~t
B¶ng 3-9: TÝnh to¸n ®iÒu tiÕt lò thiÕt kÕ, p = 0,2%, B=21
Btr = 21m
∆t=1(h)
ε=1
MNDBT=187,2(m)
m=0,43
VMNDBT=3041,52.103m3
TT
t (giê)
Qlu
(m3/s)
Qtb
(m3/s)
qxa
(m3/s)
f1
(m3/s)
f2
(m3/s)
qtb
(Qtbqtb)dt
Vk
(103.m3)
VSC
(103.m3)
Z
(m)
HTr
(m)
(1)
(3)
50,0
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
1
(2)
0,0
0,56
207,8
3041,00
0,00
187,20
0,000
2
1,56
384,0
3
2,56
4
207,84
395,94
295,92
229,99
458,03
691,86
218,91
277,23
3318,23
277,23
187,43
0,227
534,0
459,00
320,35
596,68
917,03
275,17
661,80
3980,02
939,02
188,22
1,016
3,56
645,9
589,96
417,82
768,83
1186,64
369,08
795,15
4775,18
1734,18
188,99
1,792
5
4,56
717,1
681,49
519,56
930,76
1450,31
468,69
766,09
5541,26
2500,26
189,74
2,539
6
5,56
691,6
704,34
587,82
1047,28
1635,10
553,69
542,34
6083,61
3042,61
190,21
3,010
7
6,56
594,0
642,81
606,49
1083,60
1690,09
597,15
164,37
6247,97
3206,97
190,34
3,136
8
7,56
477,2
535,60
582,50
1036,70
1619,20
594,49
-212,02
6035,95
2994,95
190,17
2,974
9
8,56
380,8
429,00
525,65
940,05
1465,70
554,07
-450,27
5585,69
2544,69
189,78
2,582
10
9,56
322
351,40
457,56
833,89
1291,45
491,61
-504,74
5080,95
2039,95
189,29
2,090
11
10,56
244
272,00
387,92
717,97
1105,89
422,74
-542,66
4538,28
1497,28
188,76
1,561
12
11,56
188,40
589,70
590,70
352,30
-590,02
3948,26
907,26
188,19
0,986
12,56
316,67
200,00
906,37
13
132,8
90,00
701,10
258,34
-528,97
3419,29
378,29
187,89
0,690
111,40
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 42
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Q~t
q~t
Bảng 3-10. Kết quả tính toán điều tiết lũ hồ chứa nước với P = 1%
Thông số
∇ ngưỡng(m)
MNDBT(m)
MNLTK(m)
Ht(m)
Qxả max(m3/s)
Vsc(103.m3)
Bt = 3 x 5m
184,2
187,2
189,93
2,725
391,51
2691,60
Bt =3 x 6m
184,2
187,2
189,49
2,293
417,57
2248,37
Bt = 3 x 7m
184,2
187,2
189,08
1,882
431,46
1826,13
Bảng 3-11. Kết quả tính toán điều tiết lũ hồ chứa nước với P = 0,2%
Thông số
∇ ngưỡng(m)
MNDBT(m)
MNLKT(m)
Ht(m)
Qxả max(m3/s)
Vsc(103.m3)
Bt = 3 x 5m
184,2
187,2
191,39
4,190
619
4581,29
Bt = 3 x 6m
184,2
187,2
190,75
3,553
676
3750,04
Bt = 3 x 7m
184,2
187,2
190,34
3,136
728,6
3206,97
3.3. Thiết kế sơ bộ đập dâng
3.3.1.Xác định kích thước cơ bản của đập
3.3.1.1. Đỉnh đập
*) Cao trình đỉnh đập
Cao trình đỉnh đập xác định từ hai mực nước: MNDBT và MNLKT.
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 43
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Z1 = MNDBT +Δh + hsl + a
(3-7)
Z2 = MNLTK + Δh’ + hsl’ + a’
(3-8)
Z3 = MNLKT + a’’
(3-9)
Trong đó:
+ Δh và Δh’: là độ dềnh do gió ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn
nhất.
+ hsl và hsl’: là chiều cao sóng leo (có mức bảo đảm 1%) ứng với gió tính toán lớn nhất
và gió bình quân lớn nhất.
+ a, a’ và a’’: là độ vượt cao an toàn.
Cao trình đỉnh đập chọn theo trị số nào lớn nhất trong các kết quả tính theo (3-7) và (38) và (3-9).
a) Xác định Δh và hsl ứng với gió lớn nhất V
* Xác định Δh theo công thức
V 2D
Δh = 2.10-6 gH cosαs (m)
(3-10)
Trong đó:
+ V: vận tốc gió tính toán lớn nhất (m/s)
+ D: đà sóng ứng với MNDBT (m)
+ g: gia tốc trọng trường (m/s2)
+ H: Chiều sâu nước trước đập (m)
H = Zmn – Zđáy
+ αs: góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió
* Xác định hsl
Theo QPTL C1-78 chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1% xác định như sau:
hsl1% = K1 . K2 . K3 . K4 . Kα . hs1%
(3-11)
Trong đó:
hs1%: chiều cao sóng ứng với mức bảo đảm 1%.
Kα: hệ số phụ thuộc góc αs giửa hướng gió và pháp tuyến với trục đập.
K4: hệ số phụ thuộc vào tỉ số λ/h và hệ số mái nghiêng của công trình.
K 1,K2: các hệ số phụ thuộc vào độ nhám tương đối Δ/h 1% và đặc trưng vật liệu gia
cố mặt đập.
K3: hệ số phụ thuộc tốc độ gió và hệ số mái nghiêng m
K1 , K2 , K3 , K4 , Kα tra theo quy phạm QPTL C1-78.
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 44
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
+ Sơ bộ xác định hệ số mái
Để tính được hệ số K4 ta phải sơ bộ xác định hệ số mái đập theo công thức kinh
nghiệm:
Mái thượng lưu:
mtl = 0,05.H + 2,00 = 0,05.20 + 2,00 = 3.
+ Xác định hs1% :
- Giả thiết trường hợp đang xét là sóng nước sâu:
H > 0,5 λ
(3-12)
- Tính các đại lượng không thứ nguyên
gt gD
; 2 , trong đó t là thời gian gió thổi
V
V
liên tục (s). Khi không có tài liệu thì lấy t = 6 giờ (đối với hồ chứa).
- Tra đồ thị hình 35 QPTL C1-78 xác định được các đại lượng không thứ nguyên
gh
gτ
và
.
2
V
V
- Chọn cặp trị số nhỏ nhất trong hai trị số tra được ở trên, từ đó xác định được h
và τ ; trị số λ xác định như sau:
λ =
gτ 2
(m)
2π
(3-13)
- Kiểm tra lại điều kiện sóng nước sâu theo công thức (3-12)
- Tính hs1% = K1% h
b) Xác định Δh’ và hsl’ ứng với gió bình quân lớn nhất
Cách tính tương tự như trên nhưng ứng với V’ và D’
c) Xác định độ vượt cao an toàn a, a’, a’’
Theo tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén 14TCN 157-2005, với công trình cấp III có
chiều cao an toàn tra được: a = 0,7m ứng với MNDBT.
a’ = 0,5m ứng với MNLTK.
a’’ = 0,2m ứng với MNLKT.
Bảng 3-12. Xác định cao trình đỉnh đập ứng với các phương án tràn theo MNDBT,
MNLTK và MNLKT
Các thông
số
Đơn vị
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Theo MNDBT
Các trường hợp tính
Theo MNLTK
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Btr
Zmn
Zđáy
H
D
V
α
Δh
g.t/V
g.D/V2
g. h /V2
g. τ /V
h
τ
λs
0,5 λ s
H>0,5 λ s
K1%
hs1%
Trang 45
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
(m/s)
( o)
(m)
(m)
(s)
(m)
15, 18, 21
187.2
171.2
15.3
750
23.9
0.0
0.0495
8865.94
11.16
0.00625
0.82
0.364
2.0
6.25
15
189.93
171.2
18.74
880
12
0.0
0.00138
17658
59.95
0.0146
1.38
0.214
1.69
4.46
18
189.49
171.2
18.3
850
12
0.0
0.00136
17658
57.9
0.0144
1.37
0.211
1.675
4.383
21
189.08
171.2
17.89
800
12
0.0
0.00131
17658
54.5
0.0139
1.26
0.204
1.54
3.71
(m)
3.125
2.23
2.2
1.86
Thoả mãn
Thoả mãn
Thoả mãn
Thoả mãn
2.05
0.75
0.267
0.70
0.50
1.5
8.33
1.2
1
0.5
0.7
188.45
2.1
0.45
0.267
0.70
0.50
1.1
9.91
1.5
1
0.26
0.5
190.67
2.08
0.44
0.267
0.70
0.50
1.1
9.96
1.5
1
0.254
0.5
190.25
2.06
0.267
0.267
0.70
0.50
1.1
8.833
1.4
1
0.23
0.5
189.81
191.39
0.2
191.59
Theo MNLKT
190.75
0.2
190.95
190.34
0.2
190.54
(m)
Δ/hs1%
K1
K2
K3
λs/hs1%
K4
Kα
hsl1%
a,a’
Zđđ
MNLKT
a’’
Zđđ
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
Bảng 3-13: Bảng thống kê lựa chọn cao trình đỉnh đập
Btr
15
18
21
Z1
188.5
188.5
188.5
Z2
190.7
190.3
189.8
Z3
191.6
191.0
190.54
Chọn Zđđ
191.6
191.0
190.54
3.3.1.2 Xác định chiều rộng và cao trình đỉnh đập
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 46
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Chiều rộng đỉnh đập cần xác định phụ thuộc vào điều kiện thi công và khai thác, có
xét đến cấp công trình.
Đỉnh đập không có yêu cầu giao thông nên ta chọn chiều rộng B = 6m.
Mặt đỉnh đập làm bằng BTCT M200, dốc nghiêng về hai phía với độ dốc 3%.
3.3.1.3 Mái đập và cơ đập
a) Mái đập
Mái đập phải đảm bảo ổn định theo tiêu chuẩn quy định trong mọi điều kiện làm
việc của đập. Độ dốc của mái đập phụ thuộc vào hình thức, chiều cao đập, loại đất đắp,
tính chất nền, các lực tác động lên mái( như trọng lượng bản thân, áp lực nước, lực
thấm, lực mao dẫn, lực động đất, lực thuỷ động, tải trọng ngoài trên đỉnh và mái đập,
…), điều kiện thi công và khai thác công trình.
Do chiều cao đập H < 40m nên mái dốc của đập có thể sơ bộ xác định theo công
thức kinh nghiệm sau:
Mái thượng lưu:
mtl = 0,05H + 2,00
(3-14)
Mái hạ lưu:
mhl = 0,05H + 1,50
(3-15)
Với cả 3 phương án Zđđ đã xác định ở trên ta sơ bộ chon mái đập như sau:
Mái thượng lưu:
Mái hạ lưu:
m = 3,0
+ Phía trên cơ:
m = 2,5
+ Phía dưới cơ:
m = 2,75
b) Cơ đập
Trên mái đập ta bố trí các cơ để tăng thêm độ ổn định cho đập, thoát nước trên mái
dốc, thuận lợi trong thi công, quản lý và kiểm tra trong thời gian khai thác dễ dàng.
-
Hạ lưu bố trí một cơ ở cao trình Zcơ = Zđđ – 10m
Sơ bộ chọn cơ đập có bề rộng là Bcơ = 3m.
3.3.1.4 Bảo vệ mái
Mái đập phải được gia cố bảo vệ để chống lại tác động phá hoại của sóng, mưa và
các yếu tố phá hoại khác. Sơ bộ chọn hình thức bảo vệ mái như sau:
- Mái thượng lưu: Để đảm bảo ổn định cho đập, tránh sự va đập của sóng, mái
thượng lưu được bảo vệ bằng các tấm đá xây. Phạm vi bảo vệ từ cao trình đỉnh đập đến
cao trình thấp hơn MNC một đoạn là 1,5 lần chiều cao của sóng.
- Mái hạ lưu: Mái hạ lưu được bảo vệ bằng trồng cỏ và được phân thành từng ô có
kích thước là 10x 10m. Trên mái đào các rãnh nhỏ nghiêng với trục đập góc 45 0, trong
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 47
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
rãnh bỏ đá dăm để tập trung nước mưa, nước từ các rãnh tập trung vào mương ngang bố
trí ở cơ, mương ngang có độ dốc về hai bên bờ để nối với mương dọc dẫn nước về hạ
lưu.
3.3.1.5 Thiết bị chống thấm và thoát nước
- Thiết bị chống thấm: Theo tài liệu địa chất, đất nền đập chủ yếu là các loại cát
mịn đến trung, á sét nhẹ, á sét nặng, sét, đá Riôlít Fenit phong hoá và nứt nẻ.Vì vậy
trước khi đắp đập ta phải tiến hành bóc bỏ các lớp đất, cát có hệ số thấm lớn.
- Thiết bị thoát nước: Chọn hình thức vật thoát nước kiểu lăng trụ cho phần lòng
sông kết hợp với kiểu áp mái cho sườn đồi. Giới hạn trên của tiêu thoát nước kiểu áp
mái sẽ được tính toán ở phần thấm.
3.3.1.6 Xử lý nền
Nền đập chính có các lớp đất đá hỗn hợp, cát sỏi dày khoảng 6m trên nền đá
phong hoá mạnh nên ta có biện pháp xử lý nền chống thấm như sau:
+ Đoạn lòng sông: bóc bỏ hết lớp 2.
+ Đoạn thềm phải: làm chân khay dưới lõi cắt qua hết lớp 2 và 3, đập có tường lõi
+ chân răng
+ Đoạn đầu bờ trái, phải: bóc hết lớp 1,.
+ Xử lý nền đá nứt nẻ bằng khoan phụt vữa xi măng + sét. Chiều sâu khoan phụt
từ 4,0 – 8,0m qua tầng đá phong hoá mạnh và vừa cắm vàp tầng đá phong hoá nhẹ
3.4. Thiết kế sơ bộ đường tràn
3.4.1.Bố trí chung đường tràn
Căn cứ vào điều kiện địa chất, địa hình khu vực xây dựng công trình, được sự phân
công của thầy giáo hướng dẫn, tuyến tràn được bố trí ở bờ phải tuyến đập. Hình thức
tràn là đập tràn thực dụng có cửa van điều tiết, các đoạn của đường tràn gồm:
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 48
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Hình 3-10: Bố trí chung đường tràn
3.4.1.1. Kênh dẫn vào
Kênh dẫn có nhiệm vụ hướng nước chảy thuận dòng vào ngưỡng tràn, vật liệu làm
kênh là đất có mặt cắt hình thang; hệ số mái m = 1; độ dốc đáy kênh i = 0; ∇ đáy kênh=
182,2
3.4.1.2. Sân trước ngưỡng
Đây là bộ phận nối tiếp giữa kênh dẫn và ngưỡng tràn, có nhiệm vụ hướng dòng chảy
xuôi thuận vào ngưỡng. Đáy và tường bên của sân trước ngưỡng làm bằng bê tông cốt
thép M200.
3.4.1.3. Ngưỡng tràn
Ta chọn ngưỡng tràn loại thực dụng Ôphixêrốp không chân không.
∇ ngưỡng = MNDBT – 3m = 187,2 – 3 = 184,2m.
Tràn có cửa bao gồm 3 khoang. Để lựa chọn được bề rộng tràn tốt nhất ta tính toán
với 3 phương án tràn Bt = 3x5m; 3x6m và 3x7m.
Trụ giữa lượn tròn với bán kính r = 1m; dtrụ giửa = 2m, dtrụ biên = 1m.
Ngưỡng tràn được làm bằng bê tông cốt thép M200.
3.4.1.4. Dốc nước
Dốc nước nối tiếp ngay sau ngưỡng tràn để chuyển nước xuống hạ lưu, có bề rộng
không đổi . Dốc có id = 0,021; chiều dài dốc Ld = 160m
Sau dốc ta bố trí một đoạn nước rơi mở rộng dần nối tiếp với bể tiêu năng
3.4.1.5. Tiêu năng cuối dốc
Căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất khu vực xây dựng ta chọn hình thức tiêu năng
là đào bể.
3.4.1.6. Kênh tháo
Kênh tháo nối với lòng suối là kênh đất, chọn độ dốc kênh i = 0,0005; mặt cắt kênh
hình thang có m = 1,5
3.4.2. Tính toán thuỷ lực đường tràn
3.4.2.1. Ngưỡng tràn
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 49
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Cao trình ngưỡng tràn ∇ ngưỡng = 184,2m
Sơ bộ chọn P1 = 3m (chiều cao tràn so với đáy dốc sau ngưỡng).
3.4.2.2. Thiết kế dốc nước
Căn cứ vào địa hình tuyến tràn ta chọ sơ bộ:
+ Chiều dài dốc: 160m
+ Cao trình đầu dốc: +181,2m
+ Cao trình cuối dốc:+179,0m
+ Hệ số nhám n = 0,014; hệ số mái m = 0.
+ Chiều rộng dốc nước:
-
Với Bt = 15m thì Bd = 15 + 2 = 17m.
-
Với Bt = 18m thì Bd = 18 + 2 = 20m.
-
Với Bt = 21m thì Bd = 21 + 2 = 23m.
a. Tính đường mặt nước đoạn dốc nước có bề rộng không đổi
*) Tính độ sâu dòng đều ho
Độ sâu dòng đều được xác định dựa vào phương pháp đối chiếu với mặt cắt lợi nhất
về thuỷ lực. Cụ thể các bước tính như sau:
+) Xác định f(Rln)
Ta dùng công thức:
f (Rln) =
4 mo i
Q
(3-16)
Trong đó:
-
i: Độ dốc đáy dốc nước, i = 0,021
-
4mo = 8 (Tra từ phụ lục 8-1 sách các bảng tính thuỷ lực ứng với m = 0)
-
Q: Lưu lượng chảy qua dốc nước.
+) Từ giá trị f(Rln)đã tính được ở công thức (3-15), tra phụ lục 8-1 ( Sách các bảng tính
thuỷ lực) với độ nhám lòng dốc nước là n = 0,014 được Rln.
+) Lập tỷ số b/Rln; tra phụ lục 8-3 với m = 0 được h/Rln .
+) Xác định độ sâu dòng đều: ho =
h
Rln .
Rln
Bảng 3-14: Độ sâu dòng đều của dốc nước
Bd
(m)
17
20
Qxả max
(m3/s)
391,5
417,6
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
f(Rln)
0,00296
0,00278
Rln
(m)
1,732
1,65
Bd/Rln
h/Rln
9,815
12,121
0,955
0,825
ho
(m)
1,654
1,361
Vo
(m/s)
13,923
15,342
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
23
Trang 50
431,5
0,00269
1,812
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
12,693
0,792
1,435
13,074
*) Tính độ sâu phân giới hk
Dốc nước có mặt cắt chữ nhật nên độ sâu phân giới hk được tính theo công thức:
hk =
3
α .q 2
g
(3-17)
Hệ số α lấy bằng 1,0
Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng (3-6)
Bảng 3-15: Bảng tính độ sâu phân giới trên dốc
Bd
(m)
17
20
23
q
(m3/s)
23,02
20,88
18,76
Qxả max
(m3/s)
391,5
417,6
431,5
hk
(m)
3,78
3,54
3,30
*) Tính toán độ sâu đầu dốc
Độ sâu đầu dốc chính là độ sâu co hẹp sau ngưỡng h c. Theo Agơrôtskin độ sâu hc
được xác định theo công thức:
hc = τc.Eo
(3-18)
Trong đó:
Eo: tổng cột nước trước tràn; Eo = H + P1.
H: cột nước trên tràn.
P1: chiều cao tràn so với đáy dốc sau ngưỡng, P1 = 3m.
q
τc: là hệ số được xác định thông qua F(τc); với F(τc) =
ϕ .E
3
2
o
.
(3-19)
q: lưu lượng đơn vị; q = Q/Bd
φ: hệ số lưu tốc, tra từ bảng 15-1 (Các bảng tính thuỷ lực) với đập tràn có dạng thuận
dòng, có cửa van, ta tra được: φ = 0,90.
Từ F(τc) tra phụ lục 15-1 (các bảng tính thuỷ lực) ta sẽ được các giá trị τc tương ứng.
Bảng 3-16: Độ sâu hc tại mặt cắt co hẹp
Bd
(m)
17
20
23
Qxả max
(m3/s)
391,5
417,6
431,5
q
(m3/s)
23,02
20,88
18,76
H
(m)
5,73
5,29
4,88
Eo
(m)
8,73
8,29
7,88
F(τc)
τc
0,99161
0,97198
0,94233
0,2585
0,2552
0,2482
hc
(m)
2,257
2,116
1,956
*) Xác định đường mặt nước trên dốc nước
Dựa vào 3 bảng trên ta thấy trong cả 3 trường hợp B t khác nhau thì đều có: h0 < hc <
hk, do đó đường mặt nước trong dốc nước là đường nước hạ bII.
+) Vẽ định lượng đường mặt nước trong thân dốc
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 51
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
- Ta dùng phương pháp cộng trực tiếp để vẽ đường mặt nước trong dốc nước, nghĩa
là chia dốc nước ra thành từng đoạn ngắn, với mỗi đoạn áp dụng phương trình sai phân
sau:
ΔL =
∆∋
i−J
(3-
20)
Trong đó:
I
ΔL: chiều dài dốc nước giửa hai mặt cắt.
Δ ∋ : Hiệu số năng lượng đợn vị giửa hai mặt cắt
∆ ∋ i =∋ i +1 − ∋ i
Với ∋ i và ∋ i +1 là năng lượng đơn vị tại mặt cắt đầu và cuối đoạn tính toán.
∋ i = hi +
α .vi
;
2g
∋ i +1 = hi+1 +
α .vi +1
2g
J : Độ dốc thuỷ lực trung bình giửa hai mặt cắt.
J =
J i + J i +1
; Với
2
J=
Q2
Q2
V2
=
=
.
K2
ω 2 .C 2 .R
C 2 .R
ω : Diện tích mặt cắt ướt, ω = b.h (m2).
χ : Chu vi mặt cắt ướt, χ = b + 2h (m)
R: Bán kính thuỷ lực, R =
ω
(m)
χ
C: Hệ số xác định theo công thức Maninh C =
1 1/6
R .
n
V: Lưu tốc dòng chảy tại mắt cắt đang xét, V =
Q
(m/s).
ω
- Cách tính toán: Giả thiết các giá trị chiều sâu dòng chảy từ h c đến hcd. Với đoạn
dốc thứ nhất có hc là chiều sâu dòng chảy đầu đoạn, hcuối của đoạn dốc này được lấy làm
hđầu của đoạn dốc tiếp theo và trình tự như vậy tính đến giá trị h cd, khi đó Σ L = Ldốc. Ta
có các bảng kết quả tính toán như sau:
Bảng 3-17: Đường mặt nước trong dốc nước ứng với Bt = 3x5m
Q = 391,5 (m3/s)
Lưu lượng tính toán
h
W
χ
V
R
(m)
(m2)
(m)
(m/s)
(m)
C
∋
∆∋
(m)
(m)
2,257 38,37 21,51 10,204 1,783 78,659 7,563
2,250 38,25 21,50 10,235 1,779 78,627 7,590
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
0,026
0,076
J
0,00944
0,00953
J
∆L
ΣL
(m)
(m)
0,0095
2,26
0,0097
6,72
0,00
2,26
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 52
2,230 37,91 21,46 10,327 1,767 78,534 7,666
2,200 37,40 21,40 10,468 1,748 78,394 7,785
2,180 37,06 21,36 10,564 1,735 78,299 7,868
2,140 36,38 21,28 10,761 1,710 78,106 8,043
2,120 36,04 21,24 10,863 1,697 78,009 8,134
2,090 35,53 21,18 11,019 1,678 77,860 8,278
2,060 35,02 21,12 11,179 1,658 77,710 8,430
2,030 34,51 21,06 11,345 1,639
77,55
7 8,590
2,000 34,00 21,00 11,515 1,619 77,401 8,758
1,950 33,15 20,90 11,810 1,586
77,13
7 9,059
1,913 32,52 20,83 12,038 1,562 76,936 9,299
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
0,119
0,083
0,175
0,092
0,144
0,152
0,160
0,168
0,301
0,241
0,00979
0,01020
0,01049
0,01110
0,01143
0,01194
0,01248
0,01306
0,01367
0,01478
0,01568
0,0100
10,84
0,0103
7,79
0,0108
17,12
0,0113
9,44
0,0117
15,45
0,0122
17,24
0,0141
23,07
0,0065
11,63
0,0068
21,25
0,0074
17,68
8,98
19,82
27,60
44,72
54,16
69,61
86,85
109,92
121,55
142,80
160,48
Bảng 3-18: Đường mặt nước trong dốc nước ứng với Bt = 3x6m
Lưu lượng tính toán Q = 417,6 (m3/s)
h
W
χ
V
R
(m)
(m2)
(m)
(m/s)
(m)
2,116 42,32 24,23
C
∋
∆∋
(m)
(m)
9,868 1,746 78,385 7,079
2,080 41,60 24,16 10,038 1,722 78,200 7,216
2,060 41,20 24,12 10,136 1,708 78,095 7,296
2,040 40,80 24,08 10,235 1,694 77,990 7,380
2,020 40,40 24,04 10,337 1,681 77,884 7,466
2,000 40,00 24,00 10,440 1,667 77,776 7,555
1,980 39,60 23,96 10,545 1,653 77,668 7,648
1,960 39,20 23,92 10,653 1,639 77,558 7,744
1,940 38,80 23,88 10,763 1,625 77,447 7,844
1,920 38,40 23,84 10,875
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
1,611
77,33
5 7,948
0,137
0,080
0,083
0,086
0,089
0,093
0,096
0,100
0,104
0,108
J
0,00907
0,00957
0,00986
0,01017
0,01048
0,01081
0,01115
0,01151
0,01189
0,01228
J
∆L
ΣL
(m)
(m)
0,0093
11,76
0,0097
7,11
0,0100
7,57
0,0103
8,08
0,0106
8,64
0,0110
9,26
0,0113
9,96
0,0117
10,74
0,0121
11,62
0,0125
12,63
0,00
11,76
18,86
26,44
34,51
43,15
52,42
62,38
73,11
84,74
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 53
1,900 38,00 23,80 10,989 1,597
77,22
2 8,055
1,880 37,60 23,76 11,106 1,582 77,107 8,167
1,840 36,80 23,68 11,348 1,554 76,875 8,403
1,821 36,42 23,64 11,466 1,540 76,762 8,522
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
0,112
0,236
0,119
0,01268
0,01311
0,01402
0,01448
0,0129
13,78
0,0136
31,79
0,0143
17,59
97,36
111,14
142,93
160,52
Bảng 3-19: Đường mặt nước trong dốc nước ứng với Bt = 3x7m
Q = 431,5 (m3/s)
Lưu lượng tính toán
h
(m)
W
(m2)
χ
(m)
V
(m/s)
R
(m)
C
∋
(m)
1,956 44,99 26,91
9,591 1,672 77,815 6,645
1,930 44,39 26,86
9,721 1,653 77,667 6,746
1,900 43,70 26,80
9,874 1,631 77,493 6,869
1,860 42,78 26,72 10,086 1,601
77,25
7 7,045
1,830 42,09 26,66 10,252 1,579 77,077 7,187
1,800 41,40 26,60 10,423 1,556 76,894 7,337
1,770 40,71 26,54 10,599 1,534 76,708 7,496
1,740 40,02 26,48 10,782
1,511 76,518 7,665
1,710 39,33 26,42 10,971 1,489 76,326 7,845
1,677 38,57 26,35 11,188 1,463 76,109 8,057
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
∆∋
(m)
0,101
0,123
0,176
0,141
0,150
0,159
0,169
0,180
0,212
J
0,00909
0,00948
0,00996
0,01065
0,01121
0,01180
0,01245
0,01314
0,01388
0,01477
J
∆L
(m)
0,0093
8,64
0,0097
10,93
0,0103
16,45
0,0109
14,04
0,0115
15,80
0,0121
17,95
0,0128
20,61
0,0135
23,99
0,0143
31,78
ΣL
(m)
0,00
8,64
19,56
36,02
50,05
65,86
83,81
104,42
128,41
160,18
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 54
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
b. Xác định chiều cao tường bên dốc nước
Theo chức năng và nhiệm vụ của công trình ta chọn loại tường chắn bản đáy có
chiều cao tường thay đổi dọc theo chiều dài dốc nước.
Chọn độ vượt cao an toàn của đỉnh tường so với mực nước trong dốc là a = 0,8m
Dòng chảy trong dốc nước có lưu tôc lớn, do đó lớp không khí ở gần mặt nước sẽ
bị hút vào nước, các bọt khí đó pha trộn vào lớp nước trên vùng mặt, chuyển động cùng
dòng chảy làm cho chiều sâu nước trên dốc tăng so với tính toán khi không có hàm khí.
Do đó tường bên của dốc nước phải cao hơn. Chiều sâu nước ngậm khí tính theo công
thức:
hnk = h. 1 +
V
100
(3-21)
Trong đó:
h: chiều sâu nước khi không có ngậm khí (m).
V: lưu tốc dòng chảy tại vị trí đang xét.
Bảng 3-20: Tính toán chiều cao tường bên dốc nước
Bdèc =17
MC
L
(m)
Bdèc = 20
Bdèc = 23
hdèc
V
hnk
ht
hdèc
V
hnk
ht
hdèc
V
hnk
ht
(m)
(m/s)
(m)
(m)
(m)
m/s
(m)
(m)
(m)
(m/s)
(m)
(m)
10,204
10,603
10,966
11,223
11,619
12,038
2,49
2,40
2,33
2,28
2,21
2,14
3,29
3,20
3,13
3,08
3,01
2,94
2,116
2,035
1,967
1,912
1,865
1,821
9,870
10,263
10,618
10,923
11,198
11,469
2,32
2,24
2,18
2,12
2,07
2,03
3,12
3,04
2,98
2,92
2,87
2,83
1,956
1,874
1,813
1,765
1,700
1,677
9,591
10,011
10,348
10,629
11,036
11,187
2,14
2,06
2,00
1,95
1,89
1,86
2,94
2,86
2,80
2,75
2,69
2,66
1
0 2,257
2 30 2,172
3 60 2,100
4 90 2,052
5 130 1,982
6 160 1,913
3.4.2.3. Tính toán tiêu năng
Dòng chảy sau khi qua dốc nước mang một năng lượng lớn gây ảnh hưởng đến kênh
xả hạ lưu, vì thế chúng ta phải tìm cách làm giảm tới mức tối đa năng lượng của dòng
nước để giảm bớt tác hại của nó tới hạ lưu. Với điều kiện địa chất của khu vực là nền
đất thì biện pháp tiêu năng hợp lý nhất là đào bể tiêu năng.
a) Xác định lưu lượng tính toán tiêu năng
Để xác định được lưu lượng tính toán tiêu năng ta giả thiết nhiều giá trị lưu lượng
khác nhau từ 0 tới qxảmax. Ứng với mỗi cấp lưu lượng ta tính ra được (h c’’-hh). Giá trị lưu
lượng để tính toán tiêu năng chính là giá trị ứng với (hc’’- hh)max.
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 55
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Tuy nhiên trong giai đoạn thiết kế sơ bộ để lựa chọn phương án tố ưu ta chỉ tính toán
tiêu năng cho một cấp lưu lượng là qxảmax.
b)Tính toán kênh xả
Kênh xả sau dốc nước có nhiệm vụ dẫn nước từ bể tiêu năng ra suối hạ lưu. Dòng
chảy sau khi ra khỏi bể phần lớn năng lượng bị tiêu tán gần trở về trạng thái ổn định.
Kênh đẫn hạ lưu được thiết kế để dẫn nước từ bể ra hạ lưu sao cho kênh đẫn không bị
xói lở và chuyển được lưu lượng lớn nhất từ tràn xả lũ xuống.
*) Các thông số thiết kế
Bảng 3-21: Các thông số thiết kế
Bt
(m)
15
18
21
Bd
(m)
17
20
23
Qxả max
(m3/s)
391,5
417,6
431,5
-
Mặt cắt kênh hình thang, có hệ số mái: m = 1,5.
-
Hệ số nhám: n = 0,025.
-
Độ dốc đáy kênh: i = 0,0005.
Bk
(m)
21
24
27
*) Phương pháp tính toán
Độ sâu dòng chảy đều trong kênh được xác định theo phương pháp đối chiếu với mặt
cắt lợi nhất về thuỷ lực.
Khi các mặt cắt kênh có các thông số như ω, n, i như nhau, mặt cắt kênh nào dẫn
được lưu lượng lớn nhất thì mặt cắt đó được gọi là mặt cắt kênh lợi nhất về thuỷ lực.
Dựa vào mặt cắt kênh lợi nhất về thuỷ lực để tìm được các mặt cắt kênh bất kỳ.
Bảng 3-22: Tính toán độ sâu dòng đều trong kênh
Bk
(m)
21
24
27
Qxả max
(m3/s)
391,5
417,6
431,5
f(Rln)
Rln
Bk/Rln
ho/Rln
0,000481
0,000451
0,000437
4,385
4,552
4,588
4,789
5,272
5,885
1,311
1,252
1,188
ho
(m)
5,749
5,699
5,451
ωk
(m2)
170,305
162,698
191,747
Vo
(m/s)
2,299
2,567
2,250
*) Kiểm tra điều kiện không xói của kênh
Điều kiện không xói của kênh là:
V < [Vkx ]
(3-
22)
Vì địa chất tuyến tràn chủ yếu là đá phong hoá nhẹ , theo TCVN 4118-85 ta có:
[Vkx ]
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
= 3,5(m/s)
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 56
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Bảng 3-23: Bảng kiểm tra điều kiện không xói
Bk
Vo
(m)
21
24
27
(m/s)
2,299
2,567
2,250
[Vkx ]
(m/s)
3,5
3,5
3,5
Kết quả
Thoả mãn điều kiện không xói
Thoả mãn điêu kiện không xói
Thoả mãn điều kiện không xói
*) Xác định quan hệ Q ~ Zhl
Lưu lượng qua kênh hạ lưu được xác định theo công thức:
Q = ω.C R.i
(3-
23)
Trong đó:
Ω = (Bk + m.hi)hi ;
χi = Bk + 2h 1 + m 2
Ri = ωi/χi
Ci =
;
1 1/6
Ri
n
;
Zhl = Zđáy kênh + hh
Dựa vào địa chất tuyến tràn và cao trình cuối dốc nước ta chọn cao trình đáy kênh là:
Zđáy kênh = +178.5m.
Với mỗi giá trị hh tương ứng với nó sẽ có một giá trị Q h. Ta tính toán, thiết lập quan
hệ Q ~ Zh cho 3 phương án Bt và kết quả ở các bảng sau:
Bảng 3-24: Tính toán quan hệ Q ~ Zhl với phương án Bt = 3x5m
hh
(m)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
ωk
(m2)
22,5
48
76,5
108
142,5
180
220,5
264
310,5
360
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
χk
(m)
24,6056
28,2111
31,8167
35,4222
39,0278
42,6333
46,2389
49,8444
53,4500
57,0555
R
(m)
0,9144
1,7015
2,4044
3,0489
3,6512
4,2221
4,7687
5,2965
5,8092
6,3096
C
39,4080
43,7049
46,2979
48,1672
49,6364
50,8527
51,8952
52,8110
53,6306
54,3744
Qh
(m3/s)
18,9595
61,1881
122,8036
203,1113
302,2183
420,5650
558,7548
717,4758
897,4620
1099,4718
Zh
(m)
179,5
180,5
181,5
182,5
183,5
184,5
185,5
186,5
187,5
188,5
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 57
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Bảng 3-25: Tính toán quan hệ Q ~ Zhl với phương án Bt = 3x6m
hh
(m)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
ωk
(m2)
25,5
54
85,5
120
157,5
198
241,5
288
337,5
390
χk
(m)
27,6056
31,2111
34,8167
38,4222
42,0278
45,6333
49,2389
52,8444
56,4500
60,0555
R
(m)
0,9237
1,7302
2,4557
3,1232
3,7475
4,3389
4,9047
5,4500
5,9787
6,4940
C
39,4746
43,8269
46,4611
48,3608
49,8522
51,0847
52,1389
53,0631
53,8884
54,6360
Qh
(m3/s)
21,6329
69,6084
139,1972
229,3289
339,8770
471,1209
623,5456
797,7493
994,3948
1214,1828
Zh
(m)
179,5
180,5
181,5
182,5
183,5
184,5
185,5
186,5
187,5
188,5
Bảng 3-26: Tính toán quan hệ Q ~ Zhl với phương án Bt = 3x7m
hh
(m)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
ωk
(m2)
28,5
60
94,5
132
172,5
216
262,5
312
364,5
420
χk
(m)
30,6056
34,2111
37,8167
41,4222
45,0278
48,6333
52,2389
55,8444
59,4500
63,0555
R
(m)
0,9312
1,7538
2,4989
3,1867
3,8310
4,4414
5,0250
5,5870
6,1312
6,6608
C
39,5276
43,9262
46,5963
48,5233
50,0355
51,2838
52,3499
53,2831
54,1150
54,8674
Qh
(m3/s)
24,3082
78,0463
155,6477
255,6698
377,7519
522,0099
688,8078
878,6505
1092,1270
1329,8779
Zh
(m)
179,5
180,5
181,5
182,5
183,5
184,5
185,5
186,5
187,5
188,5
c).Xác định kích thước bể tiêu năng
Ta biết rằng nối tiếp ở hạ lưu tràn dưới hình thức chảy đáy có nước nhảy xa là nguy
hiểm nhất, vì đoạn dòng chảy trước nước nhảy là lớn và rất dài. Do đó ta phải tìm biện
pháp làm mất trạng thái chảy đó, chuyển thành dạng nối tiếp bằng nước nhảy ngập.
Để tiêu tán phần năng lượng thừa của dòng chảy trước khi vào kênh cần tạo nước
nhảy ngập ngay sau dốc. Vì vậy ta cần tăng độ sâu nước ở hạ lưu công trình.
Do ở hạ lưu tràn địa chất chủ yếu là nền đất nên biện pháp thích hợp nhất là làm bể
tiêu năng.
*) Chiều sâu đào bể
Chiều sâu đào bể được xác định theo công thức:
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 58
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
d = σh c’’ – hh – ΔZ
(3-24)
Trong đó:
σ: hệ số chảy ngập, lấy khoảng 1,05 đến 1,10. Chọn σ = 1,10.
hh: độ sâu nước hạ lưu khi chưa đào bể.
hc’’: độ sâu liên hiệp với độ sâu co hẹp hc khi đã đào bể.
ΔZ: chênh lệch cột nước ở cửa ra của bể, xác định theo công thức:
q2
α .q 2
ΔZ =
2 g .ϕ b2 .hh2
2 g (σ .hc'' ) 2
(3-25)
Trong đó:
φb: là hệ số lưu tốc cửa ra của bể, φb = 0,95 ÷ 1,0; chọn φb = 0,95.
Ta tiến hành tìm chiều sâu đào bể d theo phương pháp thử đúng dần như sau:
B1: Sơ bộ lấy giá trị dgt = (hc’’-hh)max
B2: Tính Eo’ = Eo + dgt
Trong đó Eo là cột nước tại cuối dốc khi chưa đào bể
α .Vcd2
Eo = P2 + hcd +
2g
P2: chênh lệch giửa cao trình cuối dốc và đáy kênh hạ lưu
∇ đáy dốc = 179m; ∇ đáy kênh = 178,5m
⇒ P2 = 179 – 178,5 = 0,5(m)
hcd: chiều sâu dòng chảy cuối dốc.
Vcd: lưu tốc dòng chảy tại mặt cắt cuối dốc.
B3: Tính F(τc), τ c , từ đó suy ra hc’’ và ΔZ
''
B4: tính lại d theo (3-23) với giá trị hh đã được xác định ở bảng
*) Chiều dài bể
Chiều dài bể được xác định theo công thức:
Lbể = βln + l1
(3-26)
Trong đó:
ln: chiều dài nước nhảy hoàn chỉnh
ln xác định theo công thức của Saphơranet ln = 4,5hc’’.
β: hệ số kinh nghiệm, lấy bằng 0,7 ÷ 0,8. Chọn β = 0,8
l1: chiều dài nước rơi, l1 = 0 ( đoạn nước rơi sẽ tính riêng).
*) Chiều dài sân sau
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 59
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Sau khi nước nhảy trong bể và chảy ra kênh hạ lưu, năng lượng của nó vẫn còn nên ta
phải bố trí sân để gia cố phía sau bể
Chiều dài sân sau được xác định theo công thức kinh nghiệm
Ls = 2,5.Lb
(3-27)
*) Chiều dày đáy bể tiêu năng
Chiều dày đáy bể tiêu năng được xác định theo công thức:
t = 0,15. q P3
(3-28)
Trong đó:
q: là lưu lượng đơn vị tiêu năng,(m3/s).
P3: chênh lệch cao trình cuối dốc và đáy bể tiêu năng.
Các kết quả tính toán được thể hiện ở các bảng dưới:
Bảng 3-27: Tính toán chiều sâu bể với các phương án
Bb
q
P2
hcd
Vcd
Eo
dgt
Eo'
(m) (m /s.m) (m)
(m)
(m/s)
(m)
(m)
(m)
3
F(τc)
17
23,0294
0,5 1,913 12,038
9,799 1,19 10,99 0,6653
20
20,8850
0,5 1,821
11,466
23
18,7609
0,5 1,677
11,188
τc''
hc''
ΔZ
d
(m)
(m)
(m)
0,623
6,8470
0,3655 1,20
9,021 0,71
9,73 0,7245 0,6495
6,3190
0,2151 0,70
8,556 0,29
8,85 0,7503
5,8045
0,0872 0,30
0,656
Bảng 3-28: Bảng tính toán chiều dài và chiều dày đáy bể
Bb
q
(m) (m3/s.m)
17 23,0294
20 20,8850
23 18,7609
P3
M
1,70
1,20
0,80
Ln
(m)
30,812
28,436
26,120
Lb
Ls
t
Chọn
Lb
Chọn
Ls
(m)
24,650
22,749
20,896
(m)
61,624
56,872
52,240
(m)
0,822
0,717
0,614
(m)
31
29
27
(m)
62
57
53
d). Thiết kế đoạn nước rơi
Khi thiết kế đoạn chuyển tiếp giữa dốc nước và đoạn tiêu năng phải đạt được hai mục
đích là nước từ trên dốc chảy xuống rơi tự do và mở rộng lòng kênh.
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 60
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
i= 0,02
h
§uêng mÆt nuíc
5
VX
o
Dèc nuíc
P2
Vy
P3
V
d
Kªnh h¹ luu
BÓ tiªu n¨ng
S
Hình 3-11: Mô hình tính toán thiết kế đoạn nước rơi
Chọn gốc toạ độ 0 là điểm cuối của dốc nước. Trục 0X nằm ngang hướng về hạ lưu,
trục Oy thẳng đứng hướng xuống. Khi đó quỹ đạo của làn nước rơi được xác định theo
hệ phương trình sau:
X = Vx.t
Y = Vy.t +
Với Vy = V.i
(3-29)
g.t 2
2
(3-30)
VX = V 2 − V y2 .
;
Từ phương trình (3-29) ta có t =
X
VX
, thay vào phương trình (3-30) ta được
phương trình đường cong đoạn chuyển tiếp:
y=
g 2 Vy
x +
x
Vx
2.V x2
(3-31)
Ngoài ra ta còn có điều kiện biên khi làn nước rơi xuống đáy bể thì X = S và Y = P 3.
Mặt khác:
S = Vx.t
P3 = Vy.t +
(3-32)
g.t 2
2
(3-33)
Phương trình (3-33) là phương trình với 1 ẩn là t, giải phương trình này ta tìm được
giá trị t và thay vào phương trình (3-32) ta sẽ xác định được S.
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 61
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Bảng 3-29: Bảng tính toán đoạn nước rơi
Bd
V
Vy
Vx
P3
Phương trình
t
S
(m)
(m/s)
(m/s)
(m/s)
(m)
(s)
(m)
17
12,038
0,253
12,04
1,7
4.905t2+0,253t=1,7
0,563
6,78
20
11,466
0,241
11,46
1,2
4.905t2+0,241t=1,2
0,564
6,47
23
11,188
0,235
11,19
0,8
4.905t2+0,235t=0,8
0,380
4,25
Tương ứng với các giá trị B d khác nhau sẽ có một phương trình đường cong đoạn
chuyển tiếp khác nhau:
Với Bd = 17m:
y = 0,03386x2 + 0,021x.
Với Bd = 20m:
y = 0,03733x2 + 0,021x.
Với Bd = 23m:
y = 0,03920x2 + 0,021x.
Bảng 3-20: Bảng tọa độ đường cong cho đoạn chuyển tiếp
Bd =17
x(m)
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
6,78
Bd =20
y(m)
0,000
0,055
0,177
0,368
0,626
0,952
1,345
1,700
Bd =23
x(m)
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
5,40
y(m)
0,000
0,058
0,191
0,399
0,681
1,038
1,200
x(m)
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
4,26
y(m)
0,000
0,060
0,199
0,416
0,711
0,800
3.4.3. Lựa chọn kết cấu các bộ phận
3.4.3.1. Ngưỡng tràn
a. Mặt cắt đập tràn
Ta lựa chọn hình thức đập là mặt cắt thực dụng không chân không hình cong
Ôphixêrôp.
Ta vẽ đường cong Ôphixêrôp với các trường hợp Bt khác nhau.
Tra phụ lục 14-2 (sách các bảng tính thuỷ lực), với đập tràn loại I ta được các giá trị
X , Y ; từ đó ta tính được toạ độ X, Y của mặt cắt đập tràn với:
X = X .Htk
;
Y = Y .Htk
Bảng 3-21: Bảng toạ độ X,Y với Bt = 3x5m (Htk = 5,73m)
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Thứ tự
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Trang 62
x
0
0,573
1,146
1,719
2,292
2,865
3,438
4,011
4,584
5,157
5,73
6,303
6,876
7,449
8,022
8,595
9,168
9,741
10,314
10,887
y
0,722
0,206
0,040
0,000
0,040
0,155
0,344
0,573
0,842
1,135
1,467
1,839
2,252
2,722
3,237
3,788
4,378
5,002
5,656
6,349
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Thứ tự
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
x
11,460
12,033
12,606
13,179
13,752
14,325
14,898
15,471
16,044
16,617
17,190
17,763
18,336
18,909
19,482
20,055
20,628
21,201
21,774
22,347
y
7,077
7,844
8,641
9,472
10,853
11,231
12,159
13,116
14,107
15,127
16,182
17,264
18,376
19,511
20,680
21,877
23,092
24,347
25,619
26,920
Bảng 3-22: Bảng toạ độ X,Y với Bt = 3x6m (Htk = 5.29m)
Thứ tự
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
x
0,000
0,529
1,058
1,587
2,116
2,645
3,174
3,703
4,232
4,761
5,290
5,819
6,348
6,877
7,406
7,935
8,464
8,993
9,522
10,051
y
0,667
0,190
0,037
0,000
0,037
0,143
0,317
0,529
0,778
1,047
1,354
1,698
2,079
2,513
2,989
3,497
4,042
4,618
5,221
5,861
Thứ tự
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
x
10,580
11,109
11,638
12,167
12,696
13,225
13,754
14,283
14,812
15,341
15,870
16,399
16,928
17,457
17,986
18,515
19,044
19,573
20,102
20,631
y
6,533
7,242
7,977
8,744
10,019
10,368
11,225
12,109
13,024
13,966
14,939
15,939
16,965
18,012
19,092
20,197
21,319
22,477
23,652
24,852
Bảng 3-23: Bảng toạ độ X,Y với Bt = 3x7m (Htk = 4,88m)
Thứ tự
1
x
0,000
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
y
0,615
Thứ tự
21
x
9,760
y
6,027
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Trang 63
0,488
0,976
1,464
1,952
2,440
2,928
3,416
3,904
4,392
4,880
5,368
5,856
6,344
6,832
7,320
7,808
8,296
8,784
9,272
0,176
0,034
0,000
0,034
0,132
0,293
0,488
0,717
0,966
1,249
1,566
1,918
2,318
2,757
3,226
3,728
4,260
4,817
5,407
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
10,248
10,736
11,224
11,712
12,200
12,688
13,176
13,664
14,152
14,640
15,128
15,616
16,104
16,592
17,080
17,568
18,056
18,544
19,032
6,681
7,359
8,067
9,243
9,565
10,355
11,170
12,015
12,883
13,781
14,703
15,650
16,616
17,612
18,632
19,666
20,735
21,818
22,926
Mặt cắt hạ lưu nối tiếp với sân sau tràn bằng mặt cong có bán kính R
R = (0,2 ÷ 0,5)(P1 + Ht)
Với:
P1: chiều cao đập tràn (so với đáy dốc sau ngưỡng).
Ht: cột nước trên đỉnh tràn.
Với Bt = 3x5m ta có R = (0,2 ÷ 0,5)(3 + 5,73) = (1,77 ÷ 4,365)m.
Với Bt = 3x6m ta có R = (0,2 ÷ 0,5)(3 + 5,29) = (1,658 ÷ 4,145)m.
Với Bt = 3x7m ta có R = (0,2 ÷ 0,5)(3 + 4,88) = (1,576 ÷ 3,94)m.
b. Trụ pin
Đập tràn chia làm 3 khoang, với chiều rộng mỗi khoang là 5m, 6m, 7m. Ngăn cách
giữa các khoang là trụ pin với bề dày 2m, hai bên là trụ bên có bề dày 1m.
c. Cầu giao thông
Để cho việc đi lại được thuận tiện kể cả trong quá trình thi công và trong quá trình
quản lý, kiểm tra, vận hành công trình ta cần bố trí cầu giao thông cho người và phương
tiện đi lại, bề rông bằng bề rộng đỉnh đập, b = 6m.
Cao trình mặt cầu bố trí ngang bằng với cao trình đỉnh đập. Mặt cắt ngang cầu chọn
theo yêu cầu cấu tạo và yêu cầu giao thông.
d. Cửa van
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 64
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Ta chon hình thức tràn có cửa van mục đích là để khống chế mực nước và điều tiết
lưu lượng theo yêu cầu tháo nước ở các thời kỳ khác nhau, cũng như để giảm chiều cao
đập đất. Chọn hình thức cửa van hình cung. Vật liệu làm cửa van là thép.
Ưu điểm của cửa van hình cung là lực mở nhỏ, mở nhanh và dễ dàng, điều tiết lưu
lượng khá tốt, trụ có thể làm mỏng so với van phẳng vì khe van nông.
3.4.3.2. Dốc nước
Chiều dày bản đáy của dốc nước trên nền đất sơ bộ tính theo công thức của V.M.
Đombrovxki
t = 0,03αv h (m)
(3-35)
Trong đó:
v: lưu tốc trung bình của dòng chảy (m/s)
h: chiều sâu dòng chảy (m)
α: hệ số phụ thuộc vào đất nền, đối với nền đất chọn α = 1.
Bảng 3-24: Bảng tính toán chiều dày bản đáy dốc
Phương án
B = 3x5
Mặt cắt
v(m/s)
h(m)
t(m)
12.372
3.157
0.66
Đầu dốc
14.152
2.760
0.71
Cuối dốc
12.126
3.023
0.63
B = 3x6
Đầu dốc
13.970
2.624
0.68
Cuối dốc
11.901
2.879
0.60
B = 3x7
Đầu dốc
13.788
2.485
0.65
Cuối dốc
Để đảm bảo đước yêu cầu về độ dày như trên và để cho thuận lợi cho công việc thi
công thì ta chọn độ dày đáy dốc t = 0,8m trên toàn bộ độ dài của dốc.
3.4.3.3. Bể tiêu năng và kênh xả hạ lưu
Bể tiêu năng và kênh xả hạ lưu sẽ trình bày cụ thể ở phần 4.3 trong chương 4.
3.5. Tính toán khối lượng và chọn phương án
3.5.1. Mục đích của việc tính khối lượng các hạng mục công trình
Khi thiết kế xây dựng công trình để đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế, ta
phải tiến hành tính toán khối lượng của các hạng mục công trình trong hệ thống công
trình đầu mới với các phương án Bt khác nhau, để từ đó tiến hành phân tích và lựa chọn
được phương án tối ưu nhất.
Trong phần tính toán sơ bộ ta đã xác định được kích thước cơ bản của các hạng
mục công trình cho từng phương án. Trên cơ sở đó, ta tính toán khối lượng các hạng
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 65
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
mục công trình chủ yếu, tìm ra tổng vốn đầu tư cho từng phương án, qua đó xác định
đước phương án tối ưu là phương án có giá thành hạ và đảm bảo về yêu cầu kỹ thuật.
Để đơn giản trong tính toán nhưng vẩn đảm bảo được mức độ tin cậy, ta có thể bỏ
qua những hạng mục công trình có khối lượng thay đổi không nhiều và đơn giá thấp
như: cống ngầm lấy nước, cầu công tác, cầu giao thông, vật thoát nước. Vì giá thành
của các hạng mục này không chênh lệch nhiều giửa các phương án và do đó nó không
làm ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương án theo điều kiện kinh tế.
3.5.2. Tính toán khối lượng đập dâng
Dựa vào bình đồ xây dựng công trình, ta vẽ mặt cắt dọc và ngang đập ở tại các vị
trí khác nhau. Ta chia đập thành n đoạn ngắn có chiều dài là l i sao cho trong mỗi đoạn
đó, địa hình nền đập là tương đối bằng phẳng. Sau đó tính diện tích tại các mặt cắt rồi
tính diện tích trung bình mặt cắt ngang của đoạn đập có chiều dài li.
Khối lượng đập được tính theo công thức:
V=
∑F
i
Li
(3-36)
Với mỗi phương án Bt tà sẽ tìm được khối lượng đất đào, đất đắp cụ thể.
3.5.3. Tính toán khối lượng đường tràn xả lũ
Trong phần tính toán khối lượng đường tràn xả lũ, ta cần xác định được tổng khối
lượng đào, đắp đất đá, khối lượng bê tông côt thép tại tuyến tràn.
Dựa vào bình đồ bố trí tổng thể các mặt cắt dọc, ngang tại tuyến tràn để xác định
được các lớp đất đá cần đào ứng với các phương án Bt khác nhau.
Sau khi đã sơ bộ xác định được các kích thước cơ bản của tràn gồm các bộ phận
chủ yếu như kênh dẫn, trụ pin, ngưỡng tràn, dốc nước, bể tiêu năng ta tiến hành tính
toán khối lượng bê tông cốt thép cần để xây dựng tràn.
- Bê tông cốt thép xây dựng tràn được chọn là loại M200 bao gồm sân trước,
ngưỡng tràn, dốc nước, bể tiêu năng và một đoạn của sân sau.
- Bê tông lót M100 được đổ ở phía dưới bê tông M200.
Chia tràn thành các đoạn ΔL khác nhau sao cho trong đoạn đó cao trình đáy thay
đổi tương đối đều. Những mặt cắt chia đoạn ở những vị trí có sự thay đổi cao trình đáy
đột ngột và kết cấu thay đổi đột ngột.
Khi đó khối lượng tràn được tính theo công thức:
V = ΣV i
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
(3-37)
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 66
Trong đó:
Vi =
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Fi + Fi +1
∆Li
2
3.5.4.Tính toán giá thành và chọn phương án
Ta tiến hành tính toán khối lượng đất đá đào, đắp, khối lượng bê tông cốt thép cần
thiết cho từng hạng mục công trình của từng phương án B t, sau đó tính ra giá thành và
lựa chọn ra phương án tối ưu nhất.
Bảng 3-25: Bảng tính toán khối lượng chọn phương án
Công
trình
Đập
Hạng
mục
Bóc
phong
Đơn
vị
Đơn
giá
(đ/m3)
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
8300
Bt= 3x5
Khối
lượng
13.516,
7
Giá
thành(106)
112
,2
Bt=3x6
Khối
Giá
lượng
thành(106)
13.358,
110,
5
9
Bt=3x7
Khối
lượng
13.094,
4
Giá
thành(106)
108,
7
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 67
hoá
chính
Đập
phụ
Tràn xả
lũ
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
85.028,
2
500.799,
9
1.955
,6
16.025
,6
82.610,
7
486.203,
0
1.900,
0
15.558,
5
84.250,
0
505.072,
9
1.937
,8
16.162
,3
32000
4.973,
7
6.085,
9
127.120,
0
41,
3
140
,0
4.067
,8
4.520,
4
5.892,
1
125.300,
0
37,
5
135,
5
4.009,
6
4.551,
3
5.793,
2
120.175,
4
37,
8
133,
2
3.845
,6
nt
8300
10.381,5
86,2
Đào đất
nt
23000
7.633,2
175,6
Đắp đất
Bê tông
M200
Bê tông
M100
nt
1.729,5
55,3
nt
32000
65000
0
3.525,4
2.291,5
9.872,
5
7.562,
2
1.722,
8
2.979,
5
nt
470000
367,5
172,7
Cửa van
(đ/kg)
20000
81.302,5
1.626,1
Thiết bị
nt
20000
24.415,2
488,3
81,
9
173,
9
55,
1
1.936,
7
150,
5
1.742,
3
553,
3
9.475,
4
9.532,
2
1.742,
6
3.126,
4
207,
3
84.541,
6
23.787,
3
78,
6
219,
2
55,
8
2.032
,1
97,
4
1.690
,8
475,
7
Đào đất
nt
23000
Đắp đất
Bóc
phong
hoá
nt
32000
nt
8300
Đào đất
nt
23000
Đắp đất
Bóc
phong
hoá
nt
Tổng
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
27.238,199
320,2
87.112,
9
27.664,
5
26.445,8
26.875,2
Líp: 47Lt
Trang 68
Gi
¸
th
µn
h
(1
0^
6)
§å ¸n tèt nghiÖp
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
H×nh 3-12: §êng cong kinh tÕ
27600
27200
26800
26400
26000
14
16
18
20
22
Bt(m)
Từ biểu đồ quan hệ trên (biểu đồ quan hệ giửa Bt và giá thành) ta thấy ứng với
phương án Bt = 3x6m cho tổng giá thành xây dựng công trình là nhỏ nhất.
Từ đó ta lựa chọn phương án xây dựng công trình là phương án ứng với B t = 18m.
Như vây quy mô công trình được chọn là:
+) Kích thước tràn: Bt = 3x6m.
+) MNDBT = 187,2m.
+) MNLTK = 189,5m.
+) ∇ đỉnh đập = 191,0m.
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 69
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Ch¬ng 4: thiÕt kÕ ®êng trµn
4.1. Bố trí chung đường tràn
Như ở chương 3 đã tính toán và xác định phương án xây dựng tràn là phương án
ứng với Bt = 3x6m
Tràn xả lũ được bố trí ở trên đập phụ. Nền tràn đặt hoàn toàn trên nền đá gốc phong
hoá nhẹ nên không đáng ngại về khả năng chịu lực. Hạ lưu tràn có sự xen kẹp các lớp
cát cuội sỏi lòng suối.
4.2. Hình thức và quy mô tràn
4.1.1. Hình thức tràn
Như ở phần thiết kế sơ bộ đã trình bày, hình thức tràn hợp lý nhất là đường tràn dọc,
ngưỡng tràn có cửa van điều tiết, nối tiếp bằng dốc nước, tiêu năng bằng bể.
4.1.2. Các bộ phận chính của tràn xả lũ
*) Kênh dẫn thượng lưu
Kênh dẫn thượng lưu có nhiệm vụ hướng nước chảy thuận dòng vào ngưỡng tràn.
Dòng chảy trong kênh dẫn thượng lưu ở trạng thái chảy êm và lưu tốc nhỏ.
*) Ngưỡng tràn
Lựa chọn ngưỡng tràn loại thực dụng hình cong, không chân không. Có cửa van điều
tiết, chọn loại van cung và đóng mở bằng tua bin thuỷ lực.
*) Dốc nước
Dốc nước nối tiếp ngay sau ngưỡng tràn để chuyển nước xuống hạ lưu, có bề rông
không đổi, phía sau dốc ta bố trí đoạn nước rơi mở rông dần nối tiếp với bể tiêu năng.
*) Thiết bị tiêu năng
Sau khi dòng nước từ dốc nước chảy xuống hạ lưu thí nó có năng lượng rất lớn ở
dạng động năng. Vì vậy để làm giảm bớt năng lượng của dòng nước trước khi vào kênh
ta phải làm thiết bị tiêu năng. Kênh xả hạ lưu tràn được đào trong đất. Căn cứ vào tình
hình địa hình và địa chất tuyến tràn ta lựa chọn hình thức tiêu năng bằng cách đào bể là
thích hợp nhất.
4.2. Tính toán thuỷ lực đường tràn
4.2.1. Kiểm tra khả năng tháo qua ngưỡng
a. Các tài liệu ban đầu
+) Bề rộng tràn: Bt = 3x6m = 18 m.
+) Cao trình ngưỡng tràn: +184,2 m.
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 70
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
+) Chiều cao tràn: P1 = 3 m ( so với đáy dốc ngay sau ngưỡng).
+) Chiều dày trụ pin: 1x2 m.
+) tháo lũ thiết kế:
Qtk = 417,6 m3/s ; Htk = 5,29 m.
b. Khả năng tháo lũ thiết kế
Tính theo công thức đập tràn:
Q = σ n εmB 2 g Ho3/2
(4-1)
Trong đó:
- σ n : hệ số ngập, vì là chảy tự do nên lấy σ n = 1.
- ε: hệ số co hẹp bên, được xác định theo công thức:
ε = 1 – 0,2
Với ξ mb = 1 ;
ξ mt = 0,45
;
ξ mb + (n − 1)ξ mt H o
.
n
b
n=3;
(4-2)
b = 6m.
αV 2
Ho = H +
2g
Trong công thức tính Ho trên ta bỏ qua phần lưu tốc tới gần vì mặt phần mặt thoáng
trước tràn là rất lớn.
⇒
Ho = H = 5,29m.
Vì tỷ số
H
H o 5,29
=
= 0,88 < 1 nên theo QPTL C8-76 ta lấy tỷ số o = 0,88 thay
b
b
6
vào công thức (4-2) để tính toán.
Thay tất cả vào (4-2) ta tính được ε = 0,888.
- m: hệ số lưu lượng; m = mtc. σ h .σ hd
Với mtc = 0,504; σ H = 1; σ hd = 0,974 ⇒ m = 0,49.
Thay các giá trị vừa tìm được vào công thức (4-1), ta được Q = 422,1 (m 3/s)
Sai số δ =
422,1 − 417,6
= 1 .1 % < 5 %
417,6
⇒ Tràn đủ khả năng tháo lũ thiết kế.
4.2.2. Tính toán thuỷ lực dốc nước
4.2.2.1. Các thông số thiết kế dốc nước
Ngay sau tràn ta thiết kế dốc nước để dẫn nước về hạ lưu. Căn cứ vào điều kiện địa
hình, địa chất trên tuyến tràn ta thiết kế dốc nước với các thông số như sau:
-
Bề rộng dốc nước: Bd = 20 m.
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 71
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
-
Chiều dài dốc nước: Ld = 160 m; độ dốc đáy i = 2,1%.
-
Cao trình đáy đầu dốc: +181,2 m; cao trình đáy cuối dốc: +179,0 m.
-
Mặt cắt ngang dốc là hình chữ nhật.
-
Vật liệu làm dốc là bê tông cốt thép M200.
4.2.2.2. Mục đích và nội dung tính toán
a. Mục đích
Mục đích của việc tính toán thuỷ lực dốc nước là để xác định chiều cao cột nước
trong dốc, chiều cao của đỉnh tường bên dốc, điều kiện thuỷ lực của dòng nước và lưu
tốc cuối dốc trước khi dòng nước chảy vào bộ phận tiêu năng.
b. Nội dung tính toán
Để tính toán thuỷ lực dốc nước ta tiến hành tính toán với các cấp lưu lượng khác
nhau từ 0 đến Qmax
Q = 100; 178,4; 300; 442,1 m3/s.
Trong đó Q = 178,4 (m3/s) là lưu lượng tháo ứng với MNDBT khi mở hết van.
*) Tính độ sâu dòng đều
Xác định độ sâu dòng đều dựa vào phương pháp đối chiếu với mặt cắt lợi nhất về
thuỷ lực.
+) Xác định f(Rln)
Ta dung công thức:
f (Rln) =
4 mo i
Q
(4-3)
Trong đó:
-
i: Độ dốc đáy dốc nước, i = 0,021
-
4mo = 8 (Tra từ phụ lục 8-1 sách các bảng tính thuỷ lực ứng với m = 0)
-
Q: Lưu lượng chảy qua dốc nước.
+) Từ giá trị f(Rln)đã tính được ở công thức (4-3), tra phụ lục 8-1 ( Sách các bảng tính
thuỷ lực) với độ nhám lòng dốc nước là n = 0,014 được Rln.
+) Lập tỷ số b/Rln; tra phụ lục 8-3 với m = 0 được h/Rln .
+) Xác định độ sâu dòng đều: ho =
h
Rln .
Rln
Bảng 4-1: Độ sâu dòng đều trên dốc nước ứng với các cấp lưu lượng
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 72
Qxả max
f(Rln)
Rln
(m3/s)
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Bd/Rln
h/Rln
ho
(m)
(m)
100
0,01159
1,0780
16,6976
0,655
0,706
178,4
0,00650
1,3400
13,4328
0,7658
1,026
300
0,00386
1,6500
10,9091
0,895
1,477
442,1
0,00262
1,8000
10,0000
0,942
1,696
*) Tính độ sâu phân giới hk
Vì dốc nước có mặt cắt chữ nhật nên độ sâu phân giới hk được tính theo công thức:
hk =
3
αq 2
g
(4-4)
Kết quả tính toán được thể hiện ở trong bảng sau:
Bảng 4-2: Bảng tính độ sâu phân giới trên dốc
Qxả
(m3/s)
q
(m3/s)
100
178,4
300
442,1
hk
(m)
5,56
9,91
16,67
24,56
1,465307
2,155387
3,047962
3,947078
*) Tính toán chiều sâu đầu dốc
Độ sâu đầu dốc chính là độ sâu co hẹp sau ngưỡng h c. Theo Agơrôtskin độ sâu h c
được xác định theo công thức:
hc = τc.Eo
(4-5)
Trong đó:
Eo: tổng cột nước trước tràn; Eo = H + P1.
H: cột nước trên tràn.
P1: chiều cao tràn so với đáy dốc sau ngưỡng, P1 = 4m.
q
τc: là hệ số được xác định thông qua F(τc); với F(τc) =
3
ϕ .Eo2
.
(4-6)
q: lưu lượng đơn vị; q = Q/Bd
φ: hệ số lưu tốc, tra từ bảng 15-1 (Các bảng tính thuỷ lực) với đập tràn có dạng thuận
dòng, có cửa van, ta tra được: φ = 0,90.
Từ F(τc) tra phụ lục 15-1 (các bảng tính thuỷ lực) ta sẽ được các giá trị τc tương ứng.
Bảng 4-3: Độ sâu hc tại mặt cắt co hẹp
Qxả max
q
H
Eo
3
3
(m)
(m)
(m /s)
(m /s)
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
F(τc)
τc
hc
(m)
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 73
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
100
5,56
3,00
6,00
0,420009
0,10000
0,600
178,4
9,91
3,00
6,00
0,749295
0,18600
1,116
300
16,67
3,00
6,00
1,260026
0,35600
2,136
442,1
24,56
5,29
8,29
1,143336
0,31300
2,595
*) Xác định đường mặt nước trên dốc nước
Bảng 4-4: Bảng xác định đường mặt nước trên dốc nước
Qxả
So sánh
hc< ho < hk
ho< hc < hk
ho< hc < hk
ho< hc < hk
*) Vẽ định lượng đường mặt nước trong dốc nước
Kết luận
Đường nước dâng cII
Đường nước hạ bII
Đường nước hạ bII
Đường nước hạ bII
100
178,4
300
442,1
Tiến hành vẽ định lượng đường mặt nước trong dốc nước bằng phương pháp cộng
trực tiếp, nghĩa là chia dốc nước thành từng đoạn ngắn, đối với mỗi đoạn áp dụng
phương trình sai phân:
ΔL =
∆∋
i−J
(4-7)
Các đại lượng và các công thức trong bảng tính đã trình bày trong chương 3
Bảng 4-5: Đường mặt nước trong dốc nước ứng với Q = 100m3/s
h
(m)
ω
(m2)
χ
(m)
0,600
12,00
21,20
0,620
12,40
0,640
0,656
V
(m)/s
R
(m)
C
з
(m)
8,333
0,566
64,965
4,139
21,24
8,065
0,584
65,300
3,935
12,80
21,28
7,813
0,602
65,626
3,751
13,12
21,31
7,622
0,616
65,881
3,617
Δз
(m)
0,205
0,184
0,134
J
0,02907
0,02613
0,02356
0,02174
J
ΔL
(m)
0,0276
31,02
0,0248
47,87
0,0227
81,15
∑L
(m)
0,00
31,02
78,89
160,04
Bảng 4-6: Đường mặt nước trong dốc nước ứng với Q = 178.4m3/s
h
(m)
1,116
ω
(m2)
22,32
χ
(m)
22,23
V
(m)/s
7,993
R
(m)
1,004
71,476
з
(m)
4,372
1,110
22,20
22,22
8,036
0,999
71,418
4,401
1,100
22,00
22,20
8,109
0,991
71,321
4,452
1,050
21,00
22,10
8,495
0,950
70,823
4,728
0,983
19,66
21,97
9,072
0,895
70,123
5,178
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
C
Δз
(m)
0,029
0,050
0,277
0,450
J
0,01246
0,01267
0,01304
0,01514
0,01870
J
ΔL
(m)
0,0126
3,47
0,0129
6,16
0,0141
40,08
0,0169
110,29
∑L
(m)
0,00
3,47
9,63
49,70
160,00
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 74
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Bảng 4-7: Đường mặt nước trong dốc nước ứng với Q = 300 m3/s
h
(m)
2,136
ω
(m2)
42,72
χ
(m)
24,27
V
(m)/s
7,022
R
(m)
1,760
78,486
з
(m)
4,650
2,110
42,20
24,22
7,109
1,742
78,354
4,686
2,000
40,00
24,00
7,500
1,667
77,776
4,867
1,960
39,20
23,92
7,653
1,639
77,558
4,945
1,920
38,40
23,84
7,813
1,611
77,335
5,031
1,880
37,60
23,76
7,979
1,582
77,107
5,125
1,840
36,80
23,68
8,152
1,554
76,875
5,227
1,800
36,00
23,60
8,333
1,525
76,637
5,339
1,760
35,20
23,52
8,523
1,497
76,393
5,462
1,720
34,40
23,44
8,721
1,468
76,145
5,596
1,680
33,60
23,36
8,929
1,438
75,890
5,743
1,640
32,80
23,28
9,146
1,409
75,629
5,904
1,600
32,00
23,20
9,375
1,379
75,361
6,080
1,540
30,80
23,08
9,740
1,334
74,948
6,376
1,516
30,33
23,03
9,892
1,317
74,780
6,504
C
Δз
(m)
0,036
0,181
0,078
0,086
0,094
0,103
0,112
0,123
0,134
0,147
0,161
0,176
0,296
0,128
J
0,00455
0,00472
0,00558
0,00594
0,00634
0,00677
0,00724
0,00775
0,00832
0,00894
0,00962
0,01038
0,01122
0,01266
0,01329
J
ΔL
(m)
0,0046
2,22
0,0052
11,43
0,0058
5,13
0,0061
5,77
0,0066
6,49
0,0070
7,33
0,0075
8,31
0,0080
9,46
0,0086
10,85
0,0093
12,53
0,0100
14,60
0,0108
17,24
0,0119
32,65
0,0130
16,00
∑L
(m)
0,00
2,22
13,65
18,78
24,55
31,04
38,37
46,68
56,14
66,99
79,51
94,12
111,36
144,01
160,00
Bảng 4-8: Đường mặt nước trong dốc nước ứng với Q = 442.1m3/s
h
(m)
2,595
ω
(m2)
51,90
χ
(m)
25,19
V
(m)/s
8,518
R
(m)
2,060
80,574
з
(m)
6,293
2,550
51,00
25,10
8,669
2,032
80,387
6,380
2,500
50,00
25,00
8,842
2,000
80,176
6,485
2,480
49,60
24,96
8,913
1,987
80,090
6,529
2,440
48,80
24,88
9,059
1,961
79,916
6,623
2,400
48,00
24,80
9,210
1,935
79,739
6,724
2,350
47,00
24,70
9,406
1,903
79,513
6,860
2,300
46,00
24,60
9,611
1,870
79,282
7,008
2,250
45,00
24,50
9,824
1,837
79,046
7,169
2,150
43,00
24,30
10,281
1,770
78,557
7,538
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
C
Δз
(m)
0,087
0,105
0,045
0,094
0,101
0,136
0,148
0,162
0,368
J
0,00542
0,00572
0,00608
0,00623
0,00655
0,00689
0,00735
0,00786
0,00841
0,00968
J
ΔL
(m)
0,0056
5,62
0,0059
6,94
0,0062
3,00
0,0064
6,42
0,0067
7,05
0,0071
9,80
0,0076
11,07
0,0081
12,56
0,0090
30,80
∑L
(m)
0,00
5,62
12,56
15,56
21,98
29,03
38,82
49,89
62,45
93,25
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
2,000
40,05
Trang 75
24,00
11,039
1,668
77,789
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
8,214
0,676
0,01207
0,0109
66,75
160,00
4.2.3. Tính toán tiêu năng cuối dốc
4.2.3.1. Kênh hạ lưu
Kênh hạ lưu có mặt cắt hình thang, có:
- Bề rộng đáy kênh: Bk = 24 m.
- Độ dốc đáy kênh: i = 0,0005.
- Hệ số mái kênh:
m = 1,5.
- Hệ số nhám trong kênh: n = 0,025.
Bảng 4-8: Độ sâu dòng đều trong kênh tháo sau tràn
Qxả
(m3/s)
f(Rln)
Rln
(m)
Bk/Rln
h/Rln
hh
(m)
100
0,00188
2,6300
9,1255
0,92
2,10
178,4
0,00106
3,3300
7,2072
1,062
2,54
300
0,00063
3,9500
6,0759
1,165
3,56
442,1
0,00043
4,5700
5,2516
1,255
4,74
4.2.3.2. Kiểm tra điều kiện không xói của kênh
Kênh đảm bảo điều kiện không xói khi thoả mãn điều kiện sau:
V < [Vkx ]
(4-8)
Theo điều kiện địa chất tuyến tràn, phía cuối dốc nước là đá phong hóa và về phía
dưới là đất, tra TCVN 4118-85 ta có: [Vkx ] = 3,5 m/s.
Lư tốc trong kênh xác định theo công thức:
V=
Q
442,1
=
= 3,71 m/s
( Bk + mh)h
(24 + 1,5.4,74)4,74
⇒ Điều kiện không xói của kênh được thoả mãn. Vậy mặt cắt kênh đã chọn là hợp lý.
4.2.3.3. Lưu lượng tính toán tiêu năng
Để xác định được lưu lượng tính toán tiêu năng ta tiến hành giả thiết nhiều giá trị
lưu lượng khác nhau từ 0 đến qxảmax. Ứng với mỗi cấp lưu lượng ta tính được trị số
(hc’’- hh). Giá trị lưu lượng để tính toán tiêu năng chính là giá trị ứng với (h c’’- hh)max.
Để xác định được giá trị Q tn ta áp dụng phương pháp của Agrôtskin. Cụ thể các
bước tính toán như sau:
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 76
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
q
ϕ .Eo3 / 2
-
Tính F(τc) =
-
Tra phụ lục 15-1 ( Sách các bảng tính thuỷ lực) xác định được giá trị τc’’.
-
Tính giá trị hc’’ = τc’’.Eo.
Trong đó:
q: lưu lượng đơn vị ; q = Q/Bb (m3/s.m)
φ: hệ số lưu tốc; φ = 0,95 ÷ 1,0; lấy φ = 0,95 .
Vcd2
Eo: là cột nước ở cuối dốc khi chưa đào bể: Eo = hcd +
+ P2.
2g
P2: là chênh lệch giửa cao trình cuối dốc và đáy kênh hạ lưu
∇ đáy dốc = 179,0 m
∇ đáy kênh = 178,5 m
⇒ P2 = 0,5m.
hcd: chiều sâu dòng chảy cuối dốc.
Vcd: lưu tốc dòng chảy ở cuối dốc.
Bảng 4-9: Xác định lưu lượng tính toán tiêu năng
Qxả
q
(m3/s)
(m3/s.m)
100
4,167
178,4
hcd
Vcd
Eo
F(τc)
(m/s)
(m)
0,656
7,622
4,117
0,52504
7,433
0,983
9,072
5,678
300
12,500
1,516
9,892
7,003
442,1
18,421
2,000
11,039
8,711
τc’’
hc’’
hh
hc’’-hh
(m)
(m)
(m)
0,57200
2,35
2,10
0,25
0,57836
0,50133
2,85
2,54
0,31
0,70995
0,57911
4,06
3,56
0,50
0,75420
0,60867
5,30
4,74
0,56
3
Từ bảng trên ta xác định được Qtn = 442,1(m /s).
4.2.3.4. Tính toán bể tiêu năng
Lý thuyết về tính toán tiêu năng sau dốc nước đã được trình bày cụ thể ở mục 3.4.2.3
trong phần thiếy kế sơ bộ. Ta có kết quả tính toán như sau:
a. Chiều sâu đào bể
Bảng 4-10: Bảng tính toán chiều sâu đào bể
Bb
(m)
24
q
(m /s.m)
3
18,42
Eo
(m)
8,711
dgt
(m)
1,20
Eo’
(m)
9,91
F(τc)
τc’’
0,6215
0,61
hc’’
(m)
ΔZ
(m)
6,0457 0,3457
d Kiểm tra
(m)
(%)
1,20
2,9
Kêt luận: chiều sâu đào bể là d = 1,2 m.
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 77
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
b. Chiều dài bể
Chiều dài bể được xác định theo công thức:
L bể = βln + l1
(4-9)
Trong đó:
ln: chiều dài nước nhảy hoàn chỉnh
Theo công thức của Saphơranet ln = 4,5hc’’.
β: hệ số kinh nghiệm, lấy β = 0,8.
l1: chiều dài nước rơi. l1 = 0 (Đoạn nước rơi sẻ tính riêng).
Vậy Lb = 0,8.4,5.6,0457 = 21,765m ⇒ Chọn chiều dài bể là Lbể = 22 m.
c. Chiều dài sân sau
Chiều dài sân sau được xác định theo công thức kinh nghiệm:
L s = 2,5.Lbể = 2,5.22 = 55 m
Sân sau chia ra làm hai hình thức bảo vệ khác nhau.
Đoạn sát sau bể tiêu năng dài 30 m, bảo vệ bằng BTCT M200, dày 20 cm.
Đoạn tiếp theo dài 25 m, bảo vệ bằng rọ đá có kích thước 2,0 x 1,5 x 0,5 m được xếp
trên đáy và mái kênh.
d. Chiều dày đáy bể tiêu năng
Chiều dày đáy bể tiêu năng được xác định theo công thức:
t = 0,15 q P3
= 0,15 18,42 1,7
= 0,74 m.
(4-10)
⇒ Chọn chiều dày đáy bể tiêu năng là t = 0,8 m.
Trong công thức (4-10):
q: là lưu lượng đơn vị tiêu năng.(m3/s)
P3: chênh lệch cao trình cuối dốc nước và đáy bể tiêu năng.
P3 = P2 + d = 0,5 + 1,2 = 1,7 m.
4.2.3.5. Thiết kế đoạn nước rơi
Về lý thuyết và trình tự thiết kế đoạn nước rơi đã được trình bày kỹ ở mục 3.4.2.3
trong phần thiết kế sơ bộ.
Bảng 4-11: Kết quả tính toán đoạn nước rơi
Bd
(m)
20
V
(m/s)
11,039
Vy
(m/s)
0,232
Vx
(m/s)
11,036
P3
(m)
1,7
Phương trình
4,905t2 + 0,232t = 1,7
t
(s)
0,333
S
(m)
4,64
Phương trình đường cong đoạn chuyển tiếp:
y = 0,04x2 + 0,021x.
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 78
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Từ phương trình đường cong đoạn chuyển tiếp ta có bảng toạ độ đường cong đoạn
chuyển tiếp:
Bảng 4-12: Bảng toạ độ đường cong đoạn chuyển tiếp
x(m)
y(m)
0,00
1,00
0,000
0,061
2,00
0,502
3,00
1,05
4,00
1,44
4,64
1,7
4.3. Chọn kết cấu các bộ phận tràn
4.3.1. Kênh dẫn thượng lưu
Kênh dẫn thượng lưu có nhiệm vụ dẫn nước từ hồ chứa vào ngưỡng tràn cho được
xuôi thuận dòng .
- Kênh có mặt cắt hình thang.
- Hệ số mái m = 1,5; độ dốc kênh i = 0.
- Bề rông đáy kênh: B = 24 m.
- Cao trình đáy kênh: +182,2 m.
4.3.2. Tường cánh thượng lưu
Tường cánh thượng lưu có tác dụng hướng dòng chảy vào ngưỡng tràn ổn định,
thuận dòng. Nó có cấu tạo dạng tường phản áp bảo vệ mái đất ở hai bên bờ. Tường
cánh thượng lưu là tường trọng lực, tách rời với bản đáy, độ cao tường tăng theo chiều
dòng chảy, độ dày tường tăng dần từ đỉnh xuống đáy. Vật liệu làm tường là BTCT
M200.
Hình 4-1: Mặt cắt ngang tường cánh
4.3.3. Ngưỡng tràn
Các bộ phận trên ngưỡng tràn được bố trí như trên hình vẽ:
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 79
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
191,0
Hình 4-2: Bố trí các bộ phận trên ngưỡng tràn
4.3.3.1. Trụ pin
Vì tràn có ba khoang nên ở giữa hai khoang ta phải bố trí trụ pin để ngăn cách và để
tiện cho việc bố trí các bộ phận khác như là cửa van, cầu công tác, cầu giao thông v.v…
Chiều dày trụ pin chọn là d = 2 m. Chiều dài trụ pin bằng chiều dài ngưỡng tràn
δ=
14,5 m.
Đỉnh trụ pin lấy ngang bằng với cao trình đỉnh đập = 191,0m.
4.3.3.2. Cầu giao thông
Để cho việc đi lại được thuận tiện trong quá trình thi công, quản lý và vận hành ta cần
bố trí cầu giao thông cho người và phương tiện đi lại ở trên tràn. Mặt cắt ngang cầu
được thiết kế theo yêu cầu cấu tạo và yêu cầu giao thông như hình vẽ:
50
50
500
80
50
50
Hình 4-3: Cấu tạo cầu giao thông
4.3.3.3. Xi lanh thuỷ lực
Vì cửa van là cửa van cung nên ta chọn hình thức nâng hạ bằng hệ thống xi lanh
thuỷ lực là hợp lý hơn.
4.3.3.4.Cầu thả phai
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 80
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Cầu thả phai được bố trí ở phía trước cửa van. Khi cần sửa chữa hay bảo dưỡng các
bộ phận phía sau thì đóng cầu thả phai lại và tiến hành sửa chữa. Trên cầu thả phai cần
bố trí đường ray cho cần cẩu thả phai.
4.3.3.5. Cửa van
a. Kích thước cửa van
Cửa van ta sử dụng là cửa van hình cung, mục đích sử dụng cửa van hình cung là để
giảm lực đóng mở van và tăng khả năng điều tiết lưu lượng.
Cửa van hình cung là loại cửa van có bản chắn nước cong mặt trụ. Sau tấm chắn
nước là hệ thống dầm tựa vào càng, chân càng tựa vào trục quay gắn vào trụ. Chuyển
động khi nâng hoặc hạ cửa van là chuyển động quay.
Trong phạm vi đồ án này em không đi sâu vào thiết kế cửa van mà chọn theo cấu tạo.
- Chiều rộng cửa van: Bv = 6 m.
- Chiều cao cửa van: Hv = Htràn + 0,5 = 3 + 0,5 = 3,5 m.
- Bán kính cong cửa van: R = ( 1,2 ÷ 1,5 )Ht = (1,2 ÷ 1,5 )3,5.
Chọn R = 5 m.
b. Trọng lượng cửa van
Trọng lượng cửa van bằng thép được xác định theo công thức A.R.Bêrêzinskin:
G = 1500F. 4 F (N)
(4-11)
Trong đó F: là diện tích bản chắn nước, được tính theo công thức sau:
F=
β
54
2.π .R.l =
2.3,14.5.12 = 56,52(m2).
360
360
⇒ G = 1500.56,52. 4 56,52 = 232457,7 (N).
Điểm đặt của trọng tâm cửa van nằm trên đường phân giác của góc ở tâm bản mặt và
cách tâm bản mặt một đoạn lo = 0,8R = 0,8.5 = 4,0 m.
Khoảng cách theo phương ngang từ Gv đến tâm 0 là:
l3 = locos
β
54
= 4,0.cos
= 3,6(m).
2
2
4.3.4. Dốc nước
Dốc nước được làm ngay sau ngưỡng tràn, có các thông số thiết kế sau:
-
Mặt cắt ngang dốc là hình chữ nhật.
-
Chiều dài dốc: Ld = 160 m; chiều rộng: Bd = 20m.
-
Độ dốc đáy: i = 0,021.
-
Cao trình đầu dốc: +181,2m; cao trình cuối dốc: +179m
-
Chiều dày bản đáy dốc nước:
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 81
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
t = 0,03 αv h (m) = 0,03.1.11,039. 2,0 = 0,47 (m). Chọn t = 0,5(m).
- Dốc nước làm bằng bê tông cốt thép M200 .
- Tường bên của dốc nước được nối với trụ biên của ngưỡng tràn.
- Chiều cao tường bên dốc nước:
Bảng 4- 13: Bảng tính toán chiều cao tường bên dốc nước
MC
L
1
2
3
4
5
m
0
30
60
90
160
hdèc
m
2,595
2,390
2,280
2,122
2,000
V
m/s
8,518
9,249
9,695
10,417
11,053
Bdèc = 20
hnk
m
2,82
2,61
2,50
2,34
2,22
ht
m
3,62
3,41
3,30
3,14
3,02
htk
m
3,7
3,5
3,4
3,2
3,1
4.3.5. Bể tiêu năng
Để giảm bớt năng lượng của dòng nước sau khi ra khỏi dốc nước ta thiết kế bể tiêu
năng ngay sau dốc nước.
Các thông số của bể tiêu năng như sau:
-
Mặt cắt ngang là hình chữ nhật.
-
Chiều dài Lbể = 22 m, chiều rộng Bbể = 20 m.
-
Cao trình đáy bể: + 176,8 m.
-
Chiều dày của bản đáy: t = 0,8 m.
-
Tường bên của bể là tường trọng lực, tách rời với bản đáy.
-
Vật liệu làm bể tiêu năng là bê tông cốt thép M200.
4.3.6. Sân sau bể tiêu năng
Sau khi dòng nước ra khỏi bể tiêu năng thì phần năng lượng thừa của nó vẫn còn khá
lớn, vì vậy để đàm bảo cho kênh dẫn hạ lưu không bị xói lở thì ngay sau bể tiêu năng ta
bố trí sân sau.
Sân sau bể tiêu năng chia ra làm hai đoạn:
Đoạn ngay sau bể tiêu năng: có chiều dài L s1 = 30 m, bảo vệ bằng bê tông côt thép
M200, dày 20 cm.
Đoạn còn lại: có chiều dài Ls2 = 20 m, bảo vệ bằng rọ đá kích thước 2,0 x 1,5 x 0,5 m
xếp trên đáy và mái kênh.
4.3.7. Kênh hạ lưu
Tiếp theo sân sau là kênh dẫn hạ lưu, kênh dẫn hạ lưu có mặt cắt hình thang và có các
thông số như sau:
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 82
-
Hệ số mái kênh: m = 1,5.
-
Bề rộng đáy kênh: Bkênh = 24 m.
-
Cao trình đáy đầu kênh: +22m.
-
Độ dốc trong kênh: i = 0,0005.
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
4.3.8. Thiết bị thoát nước
Thiết bị thoát nước được bố trí ở đáy của bể tiêu năng, thực chất đó là các lỗ tròn có
đường kính khoảng 10cm. Các lỗ này được bố trí thành các hàng so le nhau:
- Khoảng cách giữa các hàng là 1m.
- Khoảng cách giữa các lỗ trong hàng là 2 m.
Mục đích của việc bố trí thiết bị thoát nước ở đáy bể tiêu năng là để cho nước ngầm
ở phía dưới đáy bể được thoát ra ngoài, làm giảm áp lực thấm, áp lực đẩy ngược lên
công trình.
4.4. Tính toán ổn định các bộ phận tràn
4.4.1. Tính toán ổn định ngưỡng tràn
4.4.1.1. Các trường hợp tính toán
- Thượng lưu là MNDBT, đóng cửa van ( tổ hợp lực cơ bản).
- Thượng lưu là MNDBT, cửa van đóng, có động đất ( tổ hợp lực đặc biệt).
- Thượng lưu là MNLTK, cửa van mở (tổ hợp lực cơ bản).
Trong đồ án này em tiến hành tính toán ổn định cho hai trường hợp đầu tiên.
4.4.1.2. Số liệu tính toán
- MNDBT = 187,2 m.
- Cột nước trước tràn: Ht = 3 m.
- Chiều dài (theo chiều dòng chảy) B =14,5 m, chiều rộng (theo hướng trục đập):
24 m.
- Bán kính cửa van: R = 5 m.
- Bê tông M200 có dung trọng: γ = 2,5 (T/m3).
4.4.1.3. Phương pháp tính toán
Theo TCXDVN 285-2002, ta có điều kiện về ổn định chống trượt và lật là:
nc.Ntt ≤
hoặc là:
K=
m
R
kn
R nc .k n
≥
N tt
m
(4-12)
(4-13)
Trong đó:
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 83
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
-
K: hệ số an toàn chung của công trình.
-
nc: hệ số tổ hợp tải trọng: +) Với tổ hợp tải trọng vơ bản: nc = 1,00.
+) Với tổ hợp tải trọng đặc biệt: n c = 0,90.
-
Ntt: giá trị tính toán của các lực gây trượt.
-
R: giá trị tính toán của các lực chống trượt giới hạn.
-
kn: hệ số tin cậy, với công trình cấp III thì kn = 1,15.
-
m: hệ số điều kiện làm việc, m = 1.
4.4.1.4. Trường hợp 1: Thượng lưu là MNDBT, cửa van đóng
Ggt
191,0
W
MNDBT
Gv
Ws
PN
Pm
W1
PT
W2
PĐ
Wdn
Wth
Hình 4-4: Sơ đồ tính các lực tác dụng lên ngưỡng tràn
a. Xác định các lực thẳng đứng
+) Trọng lượng phần nước thượng lưu tác dụng lên ngưỡng tràn
PN = γn.F.Σb = 1.10,5.18 = 189,0 (T).
+) Trọng lượng cửa van tác dụng lên ngưỡng: Gv = 23,25 (T).
Gv có điểm đặt cách tâm quay một đoạn là 3,6 m.
Ta có điểm đặt của Gv cách mép hạ lưu một đoạn là: L = 5,98 m.
+) Trọng lượng tràn: GTR = γ bt .F. ∑ b = 2,5.42,87.24 = 2572,2 (T).
+) Trọng lượng cầu giao thông:
Ggt = 3,22.24.2,5 = 193,2 (T).
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 84
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
+) Trọng lượng trụ pin và trụ biên của tràn:
Gm = F.(ttrụ pin + 2.ttrụ biên). γ bt = 169,16.(2.2+ 2.1).2,5 = 2537,4 (T).
+) Áp lực thấm đẩy ngược được phân bố theo dạng tam giác, giá trị lớn nhất là ở chân
đập phía thượng lưu và được tính theo công thức:
Wth = 0,5.γn.Htl.L.B = 0,5.1.6.14,5.24 = 1044 (T).
Wth có điểm đặt cách mép hạ lưu trạn một khoảng là 5,7 (m).
+) Áp lực đẩy nổi:
Wđn = γn.B.Hhl.L = 1.24.2.14,5 = 696 (T).
Wđn có điểm đặt cách mép hạ lưu tràn một khoảng là 4,25 (m).
+) Vì dưới tràn có làm chân khay sâu 0,5(m) cắm vào nền đá nên có thêm trọng lượng
phần đá giữa hai chân khay của tràn:
PĐ = γbh.F.B = 2,6.4,69.24 = 292,6 (T).
+) Áp lực nước thượng lưu tác dụng theo phương thẳng đứng lên cửa van:
W = FΣb.γn = 8,84.18.1 = 159,12 (T).
b. Xác định các lực nằm ngang
+) Áp lực nước thượng lưu
W1 = 0,5.γn.H2.B = 0,5.1.62.24 = 432 (T).
Trong đó:
H: Là cột nước trước tràn tính đến đáy chân khay.
B: là bề rộng tràn, kể cả mố trụ và mố bên.
W1 có điểm đặt cách đáy tràn một khoảng là H/3 = 2 (m).
+) Áp lực nước hạ lưu:
W2 = 0,5.γn.Hhl2.B = 0,5.1.22.24 = 48 (T).
Trong đó:
Hhl: là cột nước ở hạ lưu tính đến đáy chân khay, lấy Hhl = 2m.
W2 có điểm đặt cách đáy tràn một khoảng là Hhl/3 = 2/3 = 0,67(m).
+) Áp lực sóng lớn nhất tác dụng lên tràn:
Ws = Kđ.γn.h.(H1 +
h
).B1
2
Trong đó:
B1: chiều rông tràn không kể đến mố bên.
h: chiều cao sóng ứng với mức bảo đảm 1% ( h = hs1% = 0,254m).
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 85
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Kđ: là hệ số phụ thuộc vào trị số (λ/H;h/λ). Tr đồ thị hình P2-4 (sách đồ án môn
học thuỷ công) ta được Kđ = 0,16.
Vậy Ws = 0,16.1.0,254.(6 +
0,254
).22 = 5,478 (T).
2
Mômen lớn nhất đối với chân đập do sóng gây ra là:
Mmax = Km.γn.h.(
h 2 h.H 1 H 12
+
+
).B1
6
2
2
Trong đó:
Km là hệ số tra ở đồ thị hình P2-4 (sách đồ án môn học thuỷ công) ta được Km = 0,2.
Vậy
0,254 0,254.6 6 2
+
+
Mmax = 0,2.1.0,254.(
).22 = 20,73 (T.m).
6
2
2
Khoảng cách từ điểm đặt Ws đến chân đập là Mmax/Ws = 20,73/5,478 = 3,78 (m).
+) Vì trước tràn có đoạn sân trước bằng bê tông cốt thép nên ta bỏ qua áp lực đá từ
thượng lưu.
Bảng 4- 14: Bảng tổng hợp các lực tác dụng lên ngưỡng tràn (TH1)
Lực
tác
dụng
Giá trị
tiêu
chuẩn(T
)
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
tong
Gv
Ggt
Gm
Pd
Pn
Gtr
W
WTH
Wdn
W1
Ws
W2
(+) ↓
23,25
193,2
2537,4
292,6
189
2572,2
-159,12
-1044
-696
Hệ số
lệch
tải
(+) →
432
5,478
-48
Giá trị Mômen
tính
với
toán(T điểm O
)
0,95
0,95
0,95
0,95
1,00
0,95
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
(+) ↓
22,09
183,54
2410,53
277,97
189,00
2443,59
-159,12
-1044,00
-696,00
3627,60
Lực tác
dụng
Giá trị
tiêu
chuẩn(T)
TT
432,00
5,48
-48,00
389,48
2,73
4,25
0
0
6,31
1,25
3,45
2,45
0
4
3,91
0,67
(+) ↓
60,298875
-780,045
0
0
1192,59
3054,4875
-548,964
-2557,8
0
-1728
-21,41898
32,16
-1296,7
Với quy ước giá trị M có giá trị (+) khi quay ngược chiều kim đồng hồ, có giá trị (-) khi
quay cùng chiều kim đồng hồ.
c. Tính ứng suất đáy móng tràn
Ứng suất đáy móng tràn được xác định theo công thức nén lệch tâm:
σ max,min =
∑G ± ∑ M
F
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
W
o
(4-14)
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 86
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Trong đó:
∑ G : tổng các lực thẳng đứng tác dụng lên đáy móng.
∑M
0
: tổng mômen các lực lấy đối với tâm đáy móng.
F: diện tích đáy móng; F = 24x14,5 = 348 (m2).
W: mômen chống uốn đáy móng lấy đối với trục oy đi qua tâm móng:
B.L2 24.14,5 2
W=
=
= 841 (m3).
6
6
Dựa vào kết quả ở bảng 4-14, ta có:
ΣG = 3627,6 (T).
ΣMo = -1296,7 (T.m).
Thay các giá trị đã có vào công thức (4-14) ta được:
σmax =
3627,6
1296,7
+
= 12 (T/m2).
348
841
σmin =
3627,6 1296,7
= 8,88 (T/m2).
348
841
*) Xác định sức chịu tải của nền để phán đoán khả năng trượt của tràn
Vì tràn được đặt trên nền đá riôlít xanh tươi, ít nứt nẻ, có cường độ kháng nén là
R = 6000(T/m2), nên ta lấy cường độ kháng nén của lớp bê tông lót dưới móng tràn để
kiểm tra.
Với bê tông M100 thì ta có R = 450 (T/m2).
So sánh thấy σmin > 0; σmax < 1,2R ⇒ Nền đảm bảo được yêu cầu về chịu tải.
d. Kiểm ta ổn định về trượt phẳng
Vì tràn được xây dựng trên nền đá tươi, ít nứt nẻ nên ta tiến hành kiểm tra cho trường
hợp mặt trượt nằm ngang.
Công thức kiểm tra trong trường hợp này là:
K=
(tgϕ .∑ G + C.F )
∑P
(4-15)
Trong đó:
tgφ: lấy bằng 0,85( Với nền là đá riôlít tươi, ít nưt nẻ)
ΣG: tổng các lực tác dụng theo phương đứng.
ΣP: tổng các lực tác dụng theo phương ngang.
C: lực dính bão hoà của đá, C = 20(T/m 2).
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Ta có:
Trang 87
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
0,85.3627,6 + 20.14,5.24
n .K
= 35,7 > [ K ] = c n = 1,15.
389,48
m
K=
⇒ Ngưỡng tràn đảm bảo điều kiện ổn định về trượt phẳng.
e. Kiểm tra điều kiện về chống lật
Do σmin = 8,88 (T/m2) >0 nên ngưỡng tràn đảm bảo điều kiện về chống lật.
4.4.1.5. Trường hợp 2: Thượng lưu là MNDBT, cửa van đóng, có động đất (tổ hợp tải
trọng đặc biệt)
a. Các lực tác dụng lên công trình
Các lực tác dụng lên công trình bao gồm tất cả các lực như đã tính toán ở trượng hợp
1, ngoài ra trong trường hợp này còn có thêm các lực sinh ra khi có động đất.
+) Lực quán tính của công trình do động đất gây ra:
F = k.α.G
(4-16)
Trong đó:
G: trọng lượng công trình.
k: hệ số động đất, với động đất cấp 7 thì k = 0,025 (Tra bảng 3-7 sách thuỷ côngT1)
α: hệ số đặc trưng động lực của công trình
α = 1 + 0,5
Với
h1
= 1 + 0,5.1 = 1,5.
ho
h1: là khoảng cách từ điểm tính toán đến mặt nền.
ho: là khoảng cách từ trọng tâm công trình đến mặt nền.
Vậy lực quán tính của công trình do động đất gây ra là:
Fđ = 0,025.1,5.4766,97 = 178,761 (T).
Sử dụng công thức xác định trọng tâm theo phượng y (yo =
∑ G .y
∑G
i
i
) ta xác định được
i
điểm đặt của Fđ cách chân hạ lưu một khoảng là 6,4 m.
+) Áp lực nước tăng thêm khi động đất
Wđ = 0,5.k.γ.H12.B
Trong đó:
k: hệ số đông đất.
H1: cột nước trước tràn.
⇒
Wđ = 0,5.0,025.1.62.24 = 10,8 (T).
Wđ có điểm đặt cách chân thượng lưu đập là 0,42H1 = 2,52 (m).
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 88
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Bảng 4-15: Bảng tổng hợp các lực tác dụng lên ngưỡng tràn (TH2)
Lực
tác
dụng
Giá trị
tiêu
chuẩn(T
)
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
tong
Gv
Ggt
Gm
Pd
Pn
Gtr
W
WTH
Wdn
W1
Ws
W2
Fđ
Wđ
(+) ↓
23,25
193,2
2537,4
292,6
189
2572,2
-159,12
-1044
-696
Hệ số
lệch tải
(+) →
Giá trị Mômen
tính
với
toán(T điểm O
)
432
5,478
-48
178.761
10.8
0,95
0,95
0,95
0,95
1,00
0,95
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1.1
1.1
(+) ↓
22,09
183,54
2410,53
277,97
189,00
2443,59
-159,12
-1044,00
-696,00
3627,60
Lực tác
dụng
Giá trị
tiêu
chuẩn(T)
TT
432,00
5,48
-48,00
196.64
11.88
598
2,73
4,25
0
0
6,31
1,25
3,45
2,45
0
4
3,91
0,67
6.4
2.52
(+) ↓
60,298875
-780,045
0
0
1192,59
3054,4875
-548,964
-2557,8
0
-1728
-21,41898
32,16
-1258.477
-159.6672
-2714,9
Với quy ước giá trị M có giá trị (+) khi quay ngược chiều kim đồng hồ, có giá trị (-)
khi quay cùng chiều kim đồng hồ.
b. Xác định ứng suất đáy móng tràn
Tương tự như trương hợp 1 ta tính được:
ΣG = 3627,60 (T).
ΣMo = -2714,9 (T.m).
⇒ σmax =
3627,6 2714,9
+
= 13,7 (T/m2).
348
841
σmin=
3627,6 2714,9
−
= 7,19 (T/m2).
348
841
So sánh ta thấy σmin > 0 ; σmax < 1,2R (với R = 450 T/m 2) ⇒ nền đảm bảo được yêu cầu
về chịu tải.
c. Kiểm tra ổn định về trượt phẳng
Kiểm tra theo công thức (4-15), thay số vao ta được:
n .k
0,9.1,15
0,85.3627,6 + 20.14,5.24
= 16,01> [ K ] = c n =
= 1,035.
598
m
1
K=
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 89
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
⇒ Ngưỡng tràn đảm bảo điều kiện ổn định về trượt phẳng.
d. Kiểm tra điều kiện về chống lật
Do σmin = 7,19 (T/m2) > 0 nên ngưỡng tràn đảm bảo điều kiện về chống lật.
4.4.2. Tính toán ổn định của tường cánh thượng lưu
4.4.2.1. Các trường hợp tính toán
Ta tính toán ổn định tường cánh thượng lưu ứng với hai trường hợp:
TH1: trường hợp tường vừa thi công xong, có xe máy chạy ở trên.
TH2: trường hợp mực nước thượng lưu rút nhanh từ MNLTK tới cao trình ngưỡng
tràn.
4.4.2.2. Đất đắp tường bên
Sau khi xây xong tường cánh thượng lưu thì ta tiến hành đắp đầy đất ở phía bên ngoài
tường cánh lại để giữ ổn định cho tường cũng như để cho tường làm việc được tốt và an
toàn.
Vì tường cánh được đào và xây trên nền là đá ít nứt nẻ nên ta sẽ dùng đất đắp đập để
đắp cho đoạn tường này.
Dựa vào bình đồ bố trí tổng thể mỏ vật liệu ta sẽ lấy đất ở mỏ vật liệu C để đắp.
4.4.2.3. Số liệu tính toán
Chỉ tiêu cơ lý của đất đắp tường cánh:
+) Dung trọng ướt: γω = γk(1+ω) = 1,74(1+0,13) = 1,966 (T/m3).
+) Dung trọng bão hoà: γbh = γk + n.γn
Hệ số rỗng ε = 0,45.
→ Độ rỗng của đất: n =
0,45
ε
100 =
100 = 31,03%.
1 + 0,45
1+ ε
⇒ Dung trọng bão hoà: γbh = γk + n.γn = 1,74 + 0,3103.1 = 2,05 (T/m3).
+) Góc ma sát trong: φ = 17o36’
+) Lực dính đơn vị: C = 2,4 T/m2.
Nền tường bên là nền đá riôlít có một số chỉ tiêu cơ lý sau:
+) Lực dính đơn vị: C = 30 T/m2.
+) Góc ma sát trong: φ = 40o21’
Bê tông dùng để đổ tường cánh thượng lưu là bê tông M200.
Khối lượng riêng của bê tông M200 là γbt = 2,5 T/m3.
Tính toán cho mặt cắt thượng lưu gần tràn nhất.
4.4.2.4. Trường hợp 1: Vừa thi công xong, có xe máy chạy ở trên
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 90
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
a. Các lực tác dụng lên công trình
Ta tính toán với 1 m bề rộng của tường cánh.
q
P8
P7
P1
Ecd
P2
P3
0 P P5
4
P6
Hình 4-5: Sơ đồ tính toán ổn định tường cánh (TH1)
+) Công thức chung để tính trọng lượng bản thân tường và khối đất tác dụng lên tường
P = F.B.γ
(4-17)
Trong đó:
F: diện tích mặt cắt ngang của tường hoặc khối đất.
B: chiều dài đoạn tường đang xét, B = 1m.
γ: trọng lượng riêng của bê tông hoặc đất.
Dựa vào hình vẽ trên ta xác định được các trọng lượng như sau:
P1 = (9,8.0,5).1.2,5 = 12,25 (T).
P2 = (0,5.8,8.2).1.2,5 = 22 (T).
P3 = (2.1).1.2,5 = 5 (T).
P4 = (11.1).1.2,5 = 27,5 (T).
P5 = (0,5.1.6,5).1.2,5 = 8,125 (T).
P6 = (0,5.1.6,5).1.1,966 = 6,39 (T).
P7 = (6,5.8,8).1.1,966 = 122,455 (T).
P8 = (0,5.2.8,8).1.1,966 =17,3 (T).
+) Áp lực đất chủ động:
σcđ = γω.Z.λc – 2c. λc +q.λc
Trong đó:
q: Tải trọng phân bố trên mặt đất thượng lưu, q = qxe = 2(T/m2).
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 91
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
C: lực dính bão hòa của đất đắp, C = 2,4 T/m2.
λc: hệ số chủ động, λc = tg2(45o – φ/2) = tg2 (45o – 17o36’/2) = 0,5404.
Z: toạ độ tính từ mặt đất
Tại vị trí Z = 0: σcđ = – 2c. λc +q.λc = -2.2,4 0,5404 +2.0,5404 = -2,45 (T/m2).
Tại vị trí Z = 13,2: σ cđ = 1,966.13,2.0,5404 -2.2,4 0,5404 +2.0,5404 = 11,574
(T/m2)
Zo là khoảng cách theo phương đứng kể từ mặt đất tới vị trí mà giá trị σcđ = 0.
Zo =
2c
q
2.2,4
2
−
−
=
= 2,304m.
γ ω λc γ ω
1,966. 0,5404 1,966
Áp lực đất chủ động thượng lưu:
Ecđ = 0,5.(13,2-2,304).11,574 = 63,06 (T/m).
Ecđ có điểm đặt cách chân tường một khoảng là:
H − Z o 13,2 − 2,304
=
= 3,63 (m).
3
3
Bảng 4-16: Bảng tổng hợp các lực tác dụng lên tường chắn (TH1)
TT
Lực tác
dụng
Giá trị tiêu
chuẩn(T)
(+) ↓
(+) ←
Hệ số
lệch
tải
Giá trị tính
toán(T)
(+) ↓
(+) ←
Mômen với điểm O
Tay đòn
M(+)
1
P1
12.25
0.95
11,64
3.25
37,82
2
P2
22
0.95
20,90
2.33
48,70
3
P3
5
0.95
4,75
2.00
9,50
4
P4
27.5
0.95
26,13
0.00
0,00
5
P5
8.125
0.95
7,72
1.17
-9,03
6
P6
6.39
0.95
6,07
3.33
-20,21
7
P7
122.455
0.95
116,33
2.25
-261,75
8
P8
17.3
0.95
16,44
1.67
27,45
9
Ecd
3.63
274,69
107,16
Tổng
63.06
1.20
209,97
75.67
75,67
Với quy ước giá trị M có giá trị (+) khi quay ngược chiều kim đồng hồ, có giá trị (-) khi
quay cùng chiều kim đồng hồ.
b. Tính ứng suất đáy móng
Ứng suất đáy móng của tường cánh được tính theo công thức nén lệch tâm:
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 92
σmax,min =
∑G ± ∑ M
F
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
o
(4-18)
W
Trong đó:
∑ G : tổng các lực thẳng đứng tác dụng lên đáy móng.
∑M
0
: tổng mômen các lực lấy đối với tâm đáy móng.
F: diện tích đáy móng; F = 11x1 = 11 (m2).
W: mômen chống uốn đáy móng lấy đối với trục oy đi qua tâm móng:
W=
B.L2 1.112
=
= 20,17 (m3).
6
6
Dựa vào kết quả ở bảng 4-16, ta có:
ΣG = 209,97 (T).
ΣMo = 107,16 (T.m).
Thay các giá trị đã có vào công thức (4-18) ta được:
σmax =
107,16
209,97
+
= 24,4 (T/m2).
20,17
11
σmin =
209,97 107,16
20,17
11
= 13,78 (T/m2).
*) Xác định sức chịu tải của nền
Vì tường cánh được đặt trên nền đá riôlít xanh tươi, ít nứt nẻ, có cường độ kháng
nén là R = 6000(T/m2), nên ta lấy cường độ kháng nén của lớp bê tông lót dưới chân
tường để kiểm tra.
Với bê tông M100 thì ta có R = 450 (T/m2).
So sánh thấy σ min > 0; σmax < 1,2R ⇒ Nền đảm bảo được yêu cầu về chịu tải, vì
vậy nên ta chỉ cần kiểm tra khả năng trượt phẳng.
c. Kiểm tra ổn định về trượt phẳng
Để kiểm tra ổn định về trượt phẳng ta sử dụng công thức sau:
K=
(tgϕ .∑ G + C.F )
∑P
(4-19)
Trong đó:
φ: là góc ma sát trong của đất nền, φ = 40o21’.
ΣG: tổng các lực tác dụng theo phương đứng.
ΣP: tổng các lực tác dụng theo phương ngang.
C: lực dính bão hoà của nền, C = 20(T/m 2).
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 93
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
0,85.209,97 + 20.1.11
n .K
= 5,27> [ K ] = c n = 1,15.
75,67
m
K=
Ta có:
⇒ Tường cánh đảm bảo điều kiện ổn định về trượt phẳng.
d. Kiểm tra điều kiện chống lật
Vì giá trị ứng suất nhỏ nhất σmin > 0 nên tường không bị lật.
4.4.2.5. Trường hợp 2: Mực nước thượng lưu rút nhanh từ MNLTK xuống cao trình
ngưỡng tràn
a. Các lực tác dụng lên công trình
191,0
A
189,57
h1
B
P9
P10
P
8
h2
P7
P1
183,1
P2
W2
Ecd
h3
W1
P3
P6
0 P4 P5
C
Wdn
Wth
Hình 4-6: Sơ đồ tính toán ổn định tường cánh (TH2)
+) Trọng lượng bản thân tường và khối đất tác dụng lên tường
Trọng lượng bản thân của tường (các lực từ P1 tới P5) tính như trường hợp 1
Trọng lượng của khối đất trong trường hợp này tính với dung trọng bão hoà (đối với
phần đất từ MNLTK xuống dưới) và dung trọng ướt ( đối với phần đất từ MNLTK đi
lên)
P6 = (0,5.1.6,5).1.2,05 = 6,66 (T).
P7 = (9,27.6,5).1. 2,05 = 123,52 (T).
P8 = (0,5.1,655.9.27).1.2,05 = 15,73 (T).
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 94
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
P9 = (0,5.0,345.1,93).1.1,966 = 0,66 (T).
P10 = (1,93.8,155).1.1,966 = 30,94 (T).
+) Áp lực đất chủ động
Hệ số áp lực đất chủ động:
λc = 0,5404.
+) Cường độ áp lực đất chủ động tại A:
σcđA = -2c λc = -2.2,4. 0,5404 = -3,529 (T).
+) Cường độ áp lực đất chủ động tại B:
σcđB = γω.h1.λc -2c λc = 1,966.1,93.0,5404 -2.2,4. 0,5404 = -1,478 (T).
+) Cường độ áp lực đất chủ động tại C:
σcđC = γω.h1.λc + γđn.h2.λc - 2c λc = -1,478 + 1,05.11,27.0,5404 = 4,917 (T).
+) Tính giá trị Zo :
2c
2.2,4
=
= 6,22 (m).
γ dn λc
1,05. 0,5404
Zo =
+) Áp lực đất chủ động Ecđ:
Ecđ = 0,5.(h2 – Zo).σcđC.B = 0,5.(11,27-6,22).4,917.1= 12,42 (T).
Ecđ có điểm đặt cách chân tường một khoảng là
h2 − Z o 6,4 − 6,22
=
= 1,68 (m).
3
3
+) Trọng lượng nước tác dụng lên chân tường
Gn = 2.2.1.1 = 4 (T).
+) Áp lực nước
W1 =
1
1
γ n .h32 .1 = .1.22.1 = 2,0 (T)
2
2
W2 =
1
1
γ n .h22 .1 = .1.6,42.1 = 20,93 (T).
2
2
+) Do mực nước hồ rút nhanh từ MNLTK xuống tới cao trình ngưỡng tràn nên sẽ có
chênh lệch cột nước ở trước và sau tường, khi đo sẽ sinh ra áp lực thấm.
Áp lực thấm sinh ra do chênh lệch cột nước trước và sau tường khi đó là:
Wth =
1
γn.(h2 – h3).b.1 = 0,5.1.(11,27-3).11.1 = 45,485 (T).
2
+) Áp lực đẩy nổi
Wđn = γn.h3.b.1 = 1.3.11.1 = 33 (T).
Bảng 4-17: Bảng tổng hợp các lực tác dụng lên tường chắn (TH2)
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
TT
Lực tác
dụng
Trang 95
Giá trị tiêu
chuẩn(T)
Hệ số
lệch
tải
(+) ←
(+) ↓
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Giá trị tính
toán(T)
(+) ↓
(+) ←
Mômen với điểm O
Tay đòn
M(+)
1
P1
12.25
0.95
11,64
3.25
37,82
2
P2
22
0.95
20,90
2.33
48,70
3
P3
5
0.95
4,75
2.00
9,50
4
P4
27.5
0.95
26,13
0.00
0,00
5
P5
8.125
0.95
7,72
1.17
-9,03
6
P6
6.39
0.95
6,07
3.33
-20,21
7
P7
122.455
0.95
116,33
2.25
-261,75
8
P8
17.3
0.95
16,44
1.72
27,45
9
P9
0.66
0.95
0.63
2.77
1.74
10
P10
30.94
0.95
29.39
1.42
-41.74
11
Ecđ
12.42
1.20
14.9
1.68
25.03
12
W1
-4.50
1.00
-4.50
1.00
-4.50
13
W2
63.51
1.00
63.51
3.76
238.80
14
Wth
-45.49
1.00
-45.49
1.83
83.24
15
Wđn
-33.00
1.00
-33.00
0.00
0.00
16
Gn
4.00
0.95
3.80
4.50
17.10
Tổng
178,14
80,31
165,30
84,57
201,80
Với quy ước giá trị M có giá trị (+) khi quay ngược chiều kim đồng hồ, có giá trị
(-) khi quay cùng chiều kim đồng hồ.
b. Tính ứng suất đáy móng tường
Ứng suất đáy móng của tường cánh được tính theo công thức nén lệch tâm:
σmax,min =
∑G ± ∑ M
F
o
Dựa vào bảng 4-17 ta có: ΣG = 165,3 (T);
⇒
(4-20)
W
ΣMo = 201,8 (T.m)
Thay các giá trị đã có vào công thức (4-20) ta được:
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
σmax =
201,8
165,3
+
= 25,03 (T/m2).
20,17
11
σmin =
165,3 201,8
20,17
11
= 5,02 (T/m2).
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 96
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
So sánh thấy σmin > 0 ; σmax < 1,2R ⇒ nền đảm bảo được yêu cầu về chịu tải, vì vậy ta
chỉ cần kiểm tra khả năng trượt phẳng.
c. Kiểm tra ổn định trượt phẳng
Để kiểm tra ổn định về trượt phẳng ta sử dụng công thức sau:
K=
(tgϕ .∑ G + C.F )
∑P
Trong đó:
φ: là góc ma sát trong của nền, φ = 40o21’.
ΣG: tổng các lực tác dụng theo phương đứng.
ΣP: tổng các lực tác dụng theo phương ngang.
C: lực dính bão hoà của nền, C = 30(T/m 2).
Ta có:
0,85.165,3 + 20.1.11
n .K
= 4,26 > [ K ] = c n = 1,035.
84,57
m
K=
⇒ Tường cánh đảm bảo điều kiện ổn định về trượt phẳng.
d. Kiểm tra điều kiện chống lật
Do σmin > 0 nên tường đảm bảo điều kiện chống lật.
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 97
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
Ch¬ng 5: thiÕt kÕ ®Ëp chÝnh
5.1 Kích thước cơ bản của đập
5.1.1. Vị trí xây dựng đập
Tuyến đập được lựa chọn để xây dựng là tuyến số 2.
5.1.2. Lựa chọn loại đập
Dựa vào tài liệu khảo sát địa hình, địa chất, địa mạo khu vực xây dựng công trình,
khả năng sử dụng vật liệu địa phương, điều kiện thi công và các điều kiện khác, thấy ở
khu vực xây dựng công trình có trữ lượng vật liệu đất đắp đập là khá lớn và đủ tiêu
chuẩn để đắp đập. Cự ly vận chuyển tới vị trí xây dựng công trình cũng khá gần, nằm
trong khoảng từ 1 đến 3 Km
Đập đất có ưu điểm là kỹ thuật thi công đơn giản, giá thành rẻ nhưng vẫn đảm bảo
được yêu cầu kỹ thuật, tiện lợi trong thi công.
5.1.3. Xác định kích thước cơ bản của đập
5.1.3.1. Xác định cao trình đỉnh đập
Khi xác định cao trình đỉnh đập, phải xét tới điều kiện không cho nước tràn qua đỉnh
đập trong mọi điều kiện làm việc, mặt khác đập không quá cao để đảm bảo điều kiện
kinh tế.
Cao trình đỉnh đập được xác định từ 3 mực nước, đó là: MNDBT, MNLTK và
MNLKT.
Z1 = MNDBT + ∆h + hsl + a
( 5.1)
Z2 = MNLTK + ∆h’ + hsl’ + a’
(5.2)
Z3 = MNLKT + a’’
(5.3)
Trong đó:
∆h và ∆h’: là độ dềnh do gió ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân
lớn nhất.
h sl và hsl’: là chiều cao song leo (có mức bảo đảm 1%) ứng với gió tính toán
lớn nhất và gió bình quân lớn nhất.
a, a’, a’’: là độ vượt cao an toàn.
Cao trình đỉnh đập được lựa chọn theo giá trị nào lớn nhất trong các giá trị Z 1, Z2, Z3.
Phương pháp tính toán các giá trị Z 1, Z2,Z3 đã được trình bày kỹ ở mục 3.3 trong phần
thiết kế sơ bộ. Ta có kết quả ở bảng tính sau:
Bảng 5 – 1: Bảng tính toán cao trình đỉnh đập
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Các thông
số
Zmn
Zđáy
H
D
V
α
Δh
g.t/V
g.D/V2
g. h /V2
g. τ /V
h
τ
λs
0,5 λ s
H>0,5 λ s
K1%
hs1%
Trang 98
Đơn vị
Theo MNDBT
Theo MNLTK
(m)
(m)
(m)
(m)
(m/s)
( o)
(m)
(m)
(s)
(m)
187.2
171.2
15.3
750
23.9
0.0
0.0495
8865.94
11.16
0.00625
0.82
0.364
2.0
6.25
189.5
171.2
18.3
850
12
0.0
0.00136
17658
57.9
0.0144
1.37
0.211
1.675
4.383
(m)
3.125
2.2
Thoả mãn
Thoả mãn
2.05
0.75
0.267
0.70
0.50
1.5
8.33
1.2
1
0.5
0.7
188.45
2.08
0.44
0.267
0.70
0.50
1.1
9.96
1.5
1
0.254
0.5
190.25
(m)
Δ/hs1%
K1
K2
K3
λs/hs1%
K4
Kα
hsl1%
a,a’
Zđđ
MNLKT
a’’
Zđđ
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
190.75
0.2
190.95
Vậy ta chọn cao trình đỉnh đập là +191,0m.
5.1.3.2. Chiều rộng và cấu tạo đỉnh đập
Hình dạng và kích thước đỉnh đập phụ thuộc vào đặc điểm làm việc của bản thân
đập, chiều rộng đỉnh đập được lựa chọn theo yêu cầu cấu tạo, điều kiện thi công, yêu
cầu về giao thông. Chiều rộng đỉnh đập phải xác định theo kích thước các máy móc
dùng trong xây dựng và quản lý, đảm bảo đi lại thuận lợi cho công cụ vận chuyển, cầu
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Trang 99
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi
trục thi công. Chiều rộng đỉnh đập còn phụ thuộc vào cấp công trình và phải đủ lớn để
đảm bảo điều kiện làm việc của đập.
Dựa vào những yêu cầu như trên ta chọn bề rộng đỉnh đập là B = 6m. Để đảm bảo
nước mưa không đọng lại trên đỉnh đập ta làm mặt đập dốc nghiêng về hai phía có i=
3%.
5.1.3.3. Mái đập và cơ đập
*) Mái đập
Mái đập là một trong những nhân tố đảm bảo sự ổn định của đập trong quá trình vận
hành. Độ dốc mái đập được lựa chọn phụ thuộc vào hình thức, chiều cao đập, loại đất
đắp,tính chất nền, các lực tác dụng lên mái, điều kiện thi công và khai thác công trình.
Theo “Thiết kế đập đất của Nguyễn Xuân Trường” thì hệ số mái m được chọn theo
công thức kinh nghiệm sau:
+ mái thượng lưu: m = 0,05H + 2,0
(5- 4)
+ mái hạ lưu:
(5-5)
m = 0,05H + 1,5
Trong đó H là chiều cao đập
H = Zđỉnh đập – Zđáy đập = 191 – 171,2 = 19,8m.
⇒ mtl = 2,88;
mhl = 2,38.
*) Cơ đập
Đối với những đập dưới 10m thì không cần làm cơ đập, còn đối với những đập có
chiều cao trên 10m thì nên làm cơ đập, giửa các cơ đập chênh nhau không quá 10m. Cơ
đập có tác dụng làm tăng thêm ổn định cho đập, thoát nước trên mái dốc, phục vụ cho
quá trình thi công và sửa chữa, quản lý và kiểm tra trong thời gian khai thác công trình.
Ta chọn bề rộng cơ là B = 3m.
Vì đập không cao lắm nên ở mái thượng lưu ta không bố trí cơ.
Ở mái hạ lưu, bố trí một cơ để tập trung và dẫn nước mưa, làm đường công tác, đồng
thời làm tăng thêm sự ổn định của mái đập. Ởđây ta chọn cao trình cơ hạ lưu là +181m.
Ta chọn hệ số mái đập như sau:
+) Mái thượng lưu: m = 3,0.
+) Mái hạ lưu:
Từ cao trình +191 tới cao trình +181: Chọn m = 2,5.
Từ cao trình +181 tới đỉnh đống đá tiêu nước chọn m = 2,75
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 100
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
191,0
m=
m
2,5
= 3,0
181,0
m=
2,75
174,2
171.2
Hình 5-1: Mặt cắt đập tại lòng sông
5.1.3.4. Bảo vệ mái đập
*) Mái đập thượng lưu
Vì mái dốc thượng lưu chịu tác động của nhiều yếu tố như: sóng, nhiệt độ không khí,
lực thấm thuỷ động khi mực nước hồ rút nhanh…nên ta cần phải có biện pháp để gia
cố, bảo vệ mái thượng lưu. Vật liệu dùng để bảo vệ mái thượng lưu có thể là đá đổ, đá
xây, đá lát khan, bản mặt bê tông, bê tông cốt thép…
Chọn bề rộng tấm B = 1m.
Do chiều cao sóng < 1,25 nên chọn hình thức bảo vệ mái bằng đá xây khan. Đá
xây khan dùng loại đá kích thước tương đối nhỏ trên một lớp đệm bằng đá dăm hoặc sỏi
dạng lớp lọc ngược. Bề dày lớp đá theo công thức Sankin:
1 + m1
γn
t = 1, 7
hs
γ d − γ n m1 ( m1 + 2 )
2
(5-6)
Trong đó: γđ: Trong lượng riêng của viên đá, γđ = 2,5 (T/m3).
γn: Trọng lượng riêng của nước, γn = 1 (T/m3)
hs: Chiều cao sóng, hs = 0,226 m.
m1: Hệ số mái dốc thượng lưu (phần trên cơ), m1 = 3
t = 1, 7.
1
1 + 3, 02
.
.0, 226 = 0, 054 (m)
2,5 − 1 3, 0.(3, 0 + 2)
Chọn theo điều kiện thi công và cấu tạo chiều dày lớp bảo vệ mái t = 0,25 m.
Trọng lượng hòn đá tính theo công thức Sankin:
2
Aγ d (hs )3 m1 + 1
G=
(γ d − γ n )3 m1 (m1 + 2)
Trong đó: A - Hệ số phụ thuộc vào tỷ số
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
3
(5-7)
λ 1,385
=
= 6,14 < 15 nên A= 7,2.
hs 0, 226
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 101
7, 2.2,5.(0, 226)3
G=
(2,5 − 1)3
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
3
3, 0 2 + 1
−4
= 5, 77.10 (T)
3, 0(3, 0 + 2)
Dọc theo phần mái tiếp xúc với cơ thượng lưu và giới hạn phần gia cố chính ta
làm gối tựa bằng bê tông cốt thép M150 để tăng ổn định cho lớp gia cố.
*) Mái hạ lưu đập:
Mái hạ lưu chịu tác dụng chính của gió, mưa, động vật đào hang... làm xói lở mái
đập. Biện pháp bảo vệ bằng cách phủ một lớp đất màu dày khoảng 10cm rồi trồng cỏ
lên trên. Ngoài ra để đề phòng mưa làm xói lở lớp gia cố cần bố trí các rãnh thoát nước
trên toàn bộ mái dốc. Rãnh đặt xiên góc với mặt đập 450, và được gia cố bằng đá.
20
15
10
300
+704
5
m = 3.
1
51
1
,0
45
0
50
D¨m sái dµy 15cm
C¸t lãt dµy 10cm
0
50
Gèi tùa bªt«ng
m=3
§¸ l¸t khan dµy 25 cm
71
40
30
0
50
271
3
§Êt ®¾p ®Ëp γ = 1,5 8 Τ / m
tn
20
20
Hình 5-2 Chi tiết bảo vệ mái thượng lưu
Hình 5-3 Chi tiết bảo vệ mái
hạ lưu
5.1.3.5. Thiết bị thoát nước
*) Chống thấm cho đập
Do đập đồng chất có hệ số thấm nhỏ ( K= 1*10 -5 cm/s ) nên ta không cần bố trí thiết
bị chống thấm cho thân đập.
*) Thiết bị thoát nước :
Mục đích của thoát nước thân đập là đảm bảo cho dòng thấm thoát ra mái hạ lưu
được dễ dàng và an toàn, hạ thấp đường bão hoà không cho dòng thấm thoát ra ở mái
hạ lưu, tăng được ổn định, chống xói ngầm và chống trượt mái.
Hình thức và cấu tạo của thiết bị thoát nước phụ thuộc vào loại đập, điều kiện địa chất,
mực nước hạ lưu và nguyên vật liệu tại chỗ.
+) Đoạn lòng sông: Do vật liệu đá là tương đối sẵn có ở địa phương và hình thức đập
là đập đất nên ta chọn thoát nước kiểu lăng trụ có mặt cắt ngang hình thang. Vật liệu
làm lăng trụ là đá hộc. Cấu tạo của lăng trụ thoát nước như sau:
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 102
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
-
Cao trình đỉnh lăng trụ: Zdlt = 174,2.
-
Chiều cao của lăng trụ: h =174,2 – 171,2 = 3m.
-
Bề rộng đỉnh lăng trụ: B = 2m.
-
Mái thượng lưu: mtl = 1,25; mái hạ lưu: mhl = 2.
Nối tiếp thân đập với lăng trụ thoát nước cần đảm bảo độ bền thấm tiếp xúc bằng cách
đặt tầng lọc ngược theo mái trong của lăng trụ.
174,2
200
C¸t läc dµy 15cm
D¨m läc dµy 20cm
§¸ xÕp
Hình 5-4: Cấu tạo lăng trụ thoát nước
+) Đoạn sườn đồi: Để tạo điều kiện cho dòng thấm thoát ra dễ dàng ta sử dụng thoát
nước kiểu áp mái. Loại này phủ trực tiếp lên chân mái đập, cao hơn điểm ra của đường
bão hoà 0,5 ÷ 1,0 m ( Ta sẽ xác định cụ thể sau khi tính toán thấm).
Đá lát khan 30cm
D¨m läc dµy 20cm
C¸t läc dµy 15cm
Hình 5-5: Cấu tạo lớp thoát nước sườn đồi
5.2. Tính toán thấm
5.2.1. Mục đích và nhiệm vụ của tính toán thấm
Việc tinh toán thấm qua đập đất nhằm:
- Xác định lưu lượng thấm qua thân đập và qua nền. Trên cơ sở đó tìm lượng nước tổn
thất của hồ do thấm gây ra và có biện pháp phòng chống thấm thích hợp.
- Xác định vị trí đường bão hoà, từ đó sẽ tìm được áp lực thấm dùng trong tính toán ổn
định của mái đập.
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 103
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
- Xác định gradient thấm ( hoặc lưu tốc thấm) của dòng chảy trong thân, nền đập, nhất
là ở chõ dòng thấm thoát ra ở hạ lưu để kiểm tra hiện tượng xói ngầm, đẩy trồi đất và
xác định kích thước tầng cấu tạo của lọc ngược.
5.2.2. Các trường hợp tính toán
Trong thiết kế đập đất cần tính toán với các trường hợp làm việc khác nhau của đập.
- Thượng lưu là MNDBT, hạ lưu là mực nước nhỏ nhất tương ứng; thiết bị thoát nước
làm việc bình thường.
- Thượng lưu là MNLTK, hạ lưu là mực nước lớn nhất tương ứng; thiết bị thoát nước
làm việc bình thường.
- Thượng lưu mực nước rút đột ngột.
- Thiết bị thoát nước làm việc không bình thường.
Trong đồ án này ta chỉ tính thấm cho hai trường hợp đầu.
5.2.3. Các mặt cắt tính toán
Do địa hình theo mắt cắt ngang của lòng sông là thay đổi nên tại các vị trí khác nhau
của đập thì mắt cắt đập có kích thước khác nhau. Sơ đồ tính toán thấm là sơ đồ bài toán
phẳng nên mức độ chính xác của kết quả phụ thuộc vào mặt cắt tính toán. Do thời gian
làm đồ án có hạn nên em chỉ xét với 4 mắt cắt đại biểu.
+) Mặt cắt lòng sông.
+) Mặt cắt sườn đồi trái.
+) Măt cắt sườn đồi phải.
5.2.4. Tài liệu cơ bản dùng cho tính toán
5.2.4.1. Các mực nước
+) Mực nước dâng bình thường: +187,2m.
+) Mực nước lũ thiết kế: +189,5m.
+) Mực nước hạ lưu: +173.2m. (Mực nước này dùng cho cả hai trường hợp
MNDBT và MNLTK).
+) Cao trình đỉnh đập thiết kế: +191,0m.
5.2.4.2. Chỉ tiêu cơ lý của đất đắp
Bảng 5-2: Chỉ tiêu cơ lý của đất đắp
Chỉ tiêu
Độ ẩm tốt nhất
Dung trọng tự nhiên
Dung trọng khô max
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Lớp đất
16.50
2.044
1.755
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 104
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Tỷ trọng (T/m3)
Độ rỗng (%)
Hệ số rỗng
Độ bão hòa G
Lực dính kết C(kg/cm2)
Góc ma sát trong ϕ (độ, phút )
Hệ số thấm
2.70
35.03
0.539
82.67
0.44
21o02’
10-5
5.2.5. Tính thấm cho mặt cắt lòng sông
5.2.5.1. Sơ đồ tính thấm
y'
y
a'
mndbt: +187.2
+191.0
a
+181.0
+174.2
o'
+171.2
b
o
c
x
Hình 5-6: Sơ đồ tính thấm qua mặt cắt lòng song ứng với MNDBT
y'
mnltk: +189.5
a'
y
a
+191.0
+181.0
o'
+171.2
o
b
c
+174.2
x
Hình 5-7: Sơ đồ tính thấm qua mặt cắt lòng song ứng với MNLTK
5.2.5.2 Phương pháp và công thức tính toán.
Dùng phương pháp biến đổi đập đồng chất có tường răng trên nền thấm nước
thành một đập đồng chất trên nền thấm nước không có tường răng mà hệ số thấm của
đập và nền giống nhau. Theo cuốn ''Thiết kế đập đất -Nguyễn Xuân Trường ''(Trang
255) thì trình tự xác định các yếu tố của dòng thấm qua đập như sau:
- Xem mái dốc của tường răng có dạng thẳng đứng với chiều rộng trung bình l' và
cột đất nằm giữa hai đường thẳng đứng ab và cd được xem như là một lõi giữa có hệ
số thấm của thân đập ( k1 = kđ = 1.10-5 m/s).
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 105
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
- Biến đổi nền thấm nước có hệ số thấm Kn và chiều dày T và hệ số thấm giống như
thân đập. Như vậy chiều dày nền thay đỏi thành Tbđ được xác định như sau :
Tbđ = T .
Kn
Kd
(5-8)
- Khi chiều dày nền biến đổi thì hệ số thấm của lõi cũng biến đổi và hệ số thấm
biến đổi của lõi tính bằng :
(K1)bd = Kđ .
H1 '
H1 ' '
(5-9)
Trong đó : H1 ' = H1 + T.
H1" = H1 + T.
Kn
Kd
- Để đưa về trường hợp đập và nền đồng chất ( không có lõi giữa ) cần biến đổi
lõi giữa có hệ số thấm (K1) bđ thành một lõi tượng trưng có hệ số thấm bằng hệ số thấm
thân đập với chiều rộng :
l' bđ = l' .
Kd
H"
= l '. 1 .
( K1 )bd
H1 '
(5-10)
Trong đó : l': chiều rộng trung bình của lõi thực.
Cuối cùng ta có sơ đồ tính toán thấm là đập và nền đồng chất .
Theo công thức (3- 131) (Trang 256) cuốn '' Thiết kế đập đất - Nguyễn Xuân
Trường '' thì lưu lượng thấm qua đập và nền được tính như sau :
H1"2 − H 2 "2
q = Kđ . 2[0,4 H '' + l ' ( H1" − 1) + L]
1
H1 '
Kn
Trong đó : + H2'' = H2 + T.
+ a0
Kd
(5-11)
H2: chiều cao mực nước hạ lưu, H2 = 0.
a0 : độ cao hút hạ lưu, ở đây bỏ qua (a0 = 0 ).
Các thành phần khác trong công thức đã nêu ở trên .
Phương trình đường bão hoà :
Trong đập biến đổi công thức để tính đường bão hoà có dạng ( công thức 3- 132
- cuốn "Thiết kế đập đất - Nguyễn Xuân Trường").
y=
(H1 + T .
Kn
Kn 2 2q
) −
.x - T.
Kd
Kd
Kd
(5-12)
Với hệ trục toạ độ xoy như hình.
Đường bão hoà trong đập thực và đập biến đổi có đoạn BC trùng nhau, đoạn
A'B chỉ có trong đập biến đổi. Để có được đường bão hoà trong đập thực (ABC) ta biến
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 106
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
đổi đưa đường A'B về đường AB. Vị trí điểm B được xác định dựa vào đồ thị hình 3-36
(trang 258) - sách thiết kế đập đất - Nguyễn xuân Trường.
B1'
.L'
L'
+ Điểm B cách tâm lõi giữa một đoạn B1' với B1' =
Từ đồ thị hình 3-36, với H 1"/H1' và 0,5l'/L'
đã biết ta sẽ xác định được tỷ số
B1'/L'.
Do đó xác định được vị trí điểm B
Bảng 5-3: Kết quả tính thấm đoạn lòng sông
Cao
trình
Đáy
H1
H1’
H1’’
H2
H2’’
q.10-5
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
(m3/s)
MNDBT
171.2
16.0
19.0
46.0
0.00
30.0
7.03
MNLTK
171.2
18.3
21.0
48.3
1.00
31.0
8.32
TH
Vẽ đường bão hoà trong thân đập ứng vớ (MNDBT)
Công thức tính đường bão hoà theo trục xoy viết dưới dạng :
2
y = H 1// −
2q
X − Tbd
Kd
y = 46 2 − 14.06 X − 30
Xác định đường bão hoà tượng trưng A’BC:
Đường bão hoà A’BC trong đó đoạn A’B là đoạn đường bão hoà tượng trưng trong đập
tượng trưng, còn đoạn BC là đoạn đường bão hoà thực đúng với đập thực tế.
- Xác định toạ độ điểm B: Vị trí của điểm B được xác định theo đồ thị hình 3-36.
Ta có:
H 1'' 46
=
= 2.42
H 1' 19
0.5 xl ' 0.5 x8.5
=
= 0.092
L'
46.2
Tra đồ thị hình 3-36 (sách thiết kế đập đất Nguyễn Xuân Trường) ta được:
B1/
= 0,1 ⇒ B1' = 0.1x 46.2 = 4.62 (m)
L'
Toạ độ của điểm B được tính:
xB = xC – L’+ B1’
+ Tính xC:
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 107
- Tại yC = H2 = 0 ta có: 0 =
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
46 2 − 14.06 X − 30
Giải phương trình ta được: xC = 86,49
(m)
Vậy toạ độ của điểm B là:
xB = 86,49 – 4622 + 4,62 = 44,89
(m)
Yb = 46 2 − 14.06.44.89 − 30 = 0.47
( m)
Toạ độ các điểm trên đường bão hoà tượng trưng A’BC:
TT
X(m)
Y(m)
1
0
16.0
2
20
12.83
3
40
9.42
4
60
5.67
5
70
3.64
6
86.49
0.00
Xác định đường bão hoà thực ABC:
Để xác định đường bão hoà thực ABC cần xác định vị trí của đoạn AB trên cơ sở
đoạn A’B đã có. Muốn vậy cần dịch chuyển các điểm n’, m’, k’ ... bất kỳ trên đường
A’B đến các điểm tương ứng n, m, k ... với tỷ lệ tương ứng sao cho khoảng cách các
đoạn nn’, mm’, kk’ tỷ lệ với đoạn thẳng AA’. Nối các điểm A, n, m, k, B ta có đoạn
đường bão hoà thực AB.
Từ phương trình đường bão hoà xác định được đường bão hoà tượng trưng A’B:
TT
Y
X
A'
16.0
0
n'
12.30
23.2
m'
7.30
30.5
k'
5.00
38.52
B
0.47
44.89
Từ đường bão hoà tượng trưng A’B ta xác định được đường bão hoà thực AB
TT
Y(m)
X’(m)
∆L
X(m)
A'
16.0
0
23.0
A
m'
12.30
23.2
18.0
23.0
m
n'
7.30
30.5
12.4
41.2
n
42.9
k'
5.00
38.52
6.4
k
B
0.47
44.89
44.92
44.89
Trong đó ∆L là khoảng cách từ các điểm trên đường bão hoà tượng trưng đến các
điểm trên đường bão hoà thực.
Kiểm tra gradien tiếp xúc:
J TX =
H1 − H 2
l12
H1 : Cột nước thấm tại đầu chân tường răng . H1 = T + Y1
H2 : Cột nước thấm tại cuối chân tường răng . H2 = T + Y2
Y1 = 10(m)
Y2 = 6(m)
Dựa vào phương trình đường bão hoà ta có :
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 108
⇒ J TX =
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Y1 − Y2 10 − 6
=
= 0,8
l12
5
Theo tiêu chuẩn 14TCN – 57 / 2005: Đối với đập đồng chất, với hệ số thấm
Kđ=1.10-5 thì :
Vậy :
Jtx ≤ [Jtx] = 0,85.
Jtx = 0,8 < [Jtx] = 0,85.
Vẽ đường bão hoà trong thân đập ứng với:(MNLTK)
Công thức tính đường bão hoà theo trục xoy viết dưới dạng :
2
y = H 1// −
2q
X − Tbd
Kd
Y = 48,3 2 − 16,64.44,89 − 30
Xác định đường bão hoà tượng trưng A’BC:
Đường bão hoà A’BC trong đó đoạn A’B là đoạn đường bão hoà tượng trưng
trong đập tượng trưng, còn đoạn BC là đoạn đường bão hoà thực đúng với đập thực tế.
+ Xác định toạ độ điểm B: Vị trí của điểm B được xác định theo đồ thị hình 3-36
Ta có:
H ''''
11'
H
'
1
=
48.3
= 2.3
21
0.5 xl ' 0.5 x8.5
=
= 0.092
L'
46.2
Tra đồ thị hình 3-36 (trang 258 sách thiết kế đập đất Nguyễn Xuân Trường)ta
B1/
= 0,1 ⇒ B1' = 0,1x 46.2 = 4,62 ( m)
L'
được:
Toạ độ của điểm B được tính:
xB = xC – L’+ B1’
+ Tính xC:
Tại yC = H2 = 0 ta có: 0= 48.3 2 − 16,64. X − 30
Giải phương trình ta được: xC = 86,1(m)
+ Vậy toạ độ của điểm B là:
xB = 86,1 – 46,2 + 4,62 = 44,53
(m)
Yb = 48,3 2 − 16,64.44,53 − 30 = 0.41 (m)
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 109
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
+ Toạ độ các điểm trên đường bão hoà tượng trưng A’BC:
TT
X(m)
Y(m)
1
0
18.3
2
20
16.62
3
40
13.14
4
60
9.65
5
80
6.15
6
86,1
0
Xác định đường bão hoà thực ABC:
Để xác định đường bão hoà thực ABC cần xác định vị trí của đoạn AB trên cơ sở
đoạn A’B đã có. Muốn vậy cần dịch chuyển các điểm n’, m’, k’ ... bất kỳ trên đường
A’B đến các điểm tương ứng n, m, k ... với tỷ lệ tương ứng sao cho khoảng cách các
đoạn nn’, mm’, kk’ tỷ lệ với đoạn thẳng AA’. Nối các điểm A, n, m, k, B ta có đoạn
đường bão hoà thực AB.
Từ phương trình đường bão hoà xác định được đường bão hoà tượng trưng A’B:
TT
Y
X
A'
18.3
0
n'
15.10
17.20
m'
10.10
22.0
k'
5.10
35.8
B
0.41
44.53
Từ đường bão hoà tượng trưng A’B ta xác định được đường bão hoà thực AB
TT
Y(m)
X’(m)
∆L
X(m)
A'
18.3
0
33.0
A
n'
15.10
17.20
25.0
n
33.0
m'
10.10
28.0
16.4
42.2
m
k'
5.10
35.8
12.4
44.4
k
B
0.41
44.53
48.2
44.53
Trong đó ∆L là khoảng cách từ các điểm trên đường bão hoà tượng trưng đến các
điểm trên đường bão hoà thực.
Kiểm tra gradien tiếp xúc:
J TX =
H1 − H 2
l12
H1 : Cột nước thấm tại đầu chân tường răng . H1 = T + Y1
H2 : Cột nước thấm tại cuối chân tường răng . H2 = T + Y2
Y1 = 11(m)
Y2 = 7(m)
Dựa vào phương trình đường bão hoà ta có :
⇒ J TX =
Y1 − Y2 11 − 7
=
= 0,8
l12
5
Theo tiêu chuẩn 14TCN – 57 / 2005: Đối với đập đồng chất, với hệ số thấm Kđ=6,5.10-7
thì :
Jtx ≤ [Jtx] = 0,85
Vậy :
Jtx = 0,8 < [Jtx] = 0,85.
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 110
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
5.2.6 Tính thấm mặt cắt sườn đồi
5.2.6.1 Tính thấm cho trường hợp 1:
Thượng lưu là MNDBT, hạ lưu không có nước, các thiết bị thoát nước làm việc
bình thường.
Tính thấm cho mặt cắt II-II ở bờ phải sườn đồi:
Sơ đồ đường bão hoà tại mặt cắt II-II
y
+191.0
mndbt: +187.2
+181.0
o
+175.2
x
Hình 5 – 8: Sơ đồ tính thấm đoạn sườn đồi ứng với MNDBT
Tài liệu tính toán
- Cao trình đỉnh đập:
Zđỉnhđập = + 191 (m)
- Cao trình MNDBT:
ZMNDBT = + 187,2 (m)
- Cao trình MNLTK:
ZMNLTK = + 189,5 (m)
- Cao trình đáy đập tại mặt cắt I-I:
Zđáyđập = +171.2(m)
- Hệ số thấm đất đắp đập: Kđ = 1.10-5 (m/s).
Phương pháp và trình tự tính toán tương tự như tính cho mặt cắt I-I:
Lưu lượng thấm qua đập được tính như sau:
h12 − a 0 2
q
=
K
×
(m3 / m.s)
d
d
2(LΔL
+ - m a 2) 0
a0
q = K ×
(m3 / m.s)
d
d
m 2 + 0, 5
Trong đó:
+ Kđ : Hệ số thấm đất đắp đập; Kđ = 1.10-5(m/s)
+ m2 : Hệ số mái hạ lưu; m2 = 3
+ a0 : Chiều cao cột nước thấm tại điểm ra ở mái hạ lưu
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 111
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
+ h1: Độ sâu nước trước đập tại mặt cắt I-I
h1= ZMNDBT - Zđáyđập = 187,2 – 171.2= 16,0 (m)
+ L = ( 712– 709,4) × 3+ 6 + (712 – 704).2,75 + 3 + (704 – 699).3
= 53,8 (m).
m1h1
3.10, 4
∆L = 2m + 1 = 2.3 + 1 = 4, 46 (m)
1
Giải hệ phương trình trên ta có:
a 0 = 3, 65(m)
−7
3
q d = 6, 78 ×10 (m / m.s)
Đường bão hòa:
2
Phương trình đường bão hoà có dạng: Y = h1 − 2.
TT
1
2
X(m)
0
8
Y(m)
10.40
9.56
Kiểm tra gradien thấm:
3
16
8.65
4
24
7.62
qd
X = 10, 42 − 2, 085 X
Kd
5
32
6.44
6
40
4.98
7
47.31
3.65
Theo tiêu chuẩn 14TCN – 57/2005: ta có građien thấm của đập phải nhỏ hơn
građien thấm cho phép Jđ ≤ [Jđ]
Trong đó:
+ Jđ : Građien thấm của đập .
⇒J=
h1 − ao
10, 4 − 3, 65
=
= 0,16
L'
53,8 − 3 × 3, 65
h1 - Chiều sâu mực nước thượng lưu
a0 - Chiều cao cột nước thấm tại điểm ra ở mái hạ lưu
L’ - Khoảng cách nằm ngang tính từ mép nước thượng lưu đến điểm ra ở
mái hạ lưu.
+ [Jđ] Građien thấm cho phép .
Theo 14 TCN – 57 / 2005 : [Jđ] = 0,85
Vậy Jđ = 0,16 < [Jđ] = 0,85.
Với thân đập cần đảm bảo điều kiện: Jkđ ≤ [Jk]đ
Với mặt cắt như trên: Lưu lượng thấm qua đập đảm bảo ổn định.
Tính thấm cho mặt cắt III-III ở bờ trái sườn đồi:
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 112
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Sơ đồ đường bão hoà tại mặt cắt III-III
y
+191.0
mndbt: +187.2
+174.2
o
+172.2
x
Hình 5- 9: Sơ đồ tính thấm đoạn sườn đồi ứng với MNDBT
Tài liệu tính toán:
- Cao trình đỉnh đập:
Zđỉnhđập = + 191 (m)
- Cao trình MNDBT:
ZMNDBT = + 187,2 (m)
- Cao trình MNLTK:
ZMNLTK = + 189,5 (m)
- Cao trình đáy đập tại mặt cắt III-III:
Zđáyđập = +172(m)
- Hệ số thấm đất đắp đập: Kđ = 1.10-5 (m/s).
Phương pháp và trình tự tính toán tương tự như tính cho mặt cắt III-III:
Lưu lượng thấm qua đập được tính như sau:
h12 − a 0 2
q
=
K
×
(m3 / m.s)
d
d
2(LΔL
+ - m a 2) 0
a0
q = K ×
(m3 / m.s)
d
d
m
+
0,
5
2
Trong đó:
+ Kđ : Hệ số thấm đất đắp đập; Kđ = 1.10-5(m/s)
+ m2 : Hệ số mái hạ lưu: m2 = 2,75
+ a0 : Chiều cao cột nước thấm tại điểm ra ở mái hạ lưu.
+ h1: Độ sâu nước trước đập tại mặt cắt III-III
h1= ZMNDBT - Zđáyđập = 187,2 – 172= 15,2 (m)
+ L: Như hình vẽ:
L = (Zđinhđập – ZMNDBT) . m1 + Bđ + (Zđỉnhđập – Zcơ) . m3
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 113
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
= ( 191– 187,2).3+ 6 + (191 – 172).2,75 = 38,8 (m)
m1h1
3.6, 4
∆L = 2m + 1 = 2.3 + 1 = 2,31 (m)
1
Giải hệ phương trình trên ta có:
a 0 = 1,3(m)
−7
3
q d = 2, 4.10 (m / m.s)
Đường bão hòa:
2
Phương trình đường bão hoà có dạng: Y = h1 − 2.
qd
X = 5, 42 − 0, 75 X
Kd
TT
1
2
3
4
5
6
7
X(m)
0
7
14
21
28
35
37.17
Y(m)
5.40
4.89
4.32
3.66
2.85
1.69
1.31
Kiểm tra gradien thấm:
Theo tiêu chuẩn 14TCN – 57/2005: ta có građien thấm của đập phải nhỏ hơn
građien thấm cho phép Jđ ≤ [Jđ]
Trong đó:
+ Jđ : Građien thấm của đập .
⇒J=
h1 − ao
5, 4 − 1,3
=
= 0,11
L'
38,8 − 3.1,3
h1 - Chiều sâu mực nước thượng lưu
a0 - Chiều cao cột nước thấm tại điểm ra ở mái hạ lưu
L’ - Khoảng cách nằm ngang tính từ mép nước thượng lưu đến điểm ra ở
mái hạ lưu.
+ [Jđ] Građien thấm cho phép .
Theo 14 TCN – 57 / 2005 : [Jđ] = 0,85
Vậy Jđ = 0,11 < [Jđ] = 0,85.
Với thân đập cần đảm bảo điều kiện: Jkđ ≤ [Jk]đ
Với mặt cắt như trên: Lưu lượng thấm qua đập đảm bảo ổn định.
5.2.7 Tính tổng lượng thấm trên toàn bộ chiều dài đập.
5.2.7.1. Mục đích
Mục đích việc tính toán là để kiểm tra sự tổn thất về thấm, đánh giá tính hợp lý
của các thiết bị thoát nước.
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 114
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
5.2.7.2. Phương pháp và nội dung tính toán
a) Phương pháp: Dùng phương pháp phân đoạn để tính
Chia toàn bộ chiều dài đập ra nhiều đoạn nhỏ, sao cho mỗi đoạn có đặc trưng
thấm như nhau.
Tổng lượng thấm yêu cầu như sau:
Wt < 1%Whồ
Trong đó: Wt: Lượng nước thấm trong thời gian t: Wt = Qt.t
Qt: Tổng lưu lượng nước thấm được xác định theo công thức:
Qt = 0,5[q1l1 + (q1 + q2)l2 + ... + (qn-2 + qn-1)ln-1 + qn-1ln]
với:
q1, q2,...qn - Lưu lượng đơn vị tại các mặt cắt đặc trưng tính toán.
l1, l2,...,ln - Chiều dài của các đoạn tính toán tương ứng.
b) Nội dung tính toán:
Trong phạm vi đồ án chỉ tính thấm cho 3 mặt cắt (1 mặt cắt lòng sông, 2 mặt cắt
sườn đồi). Kết quả tính toán thấm cho từng mặt cắt như đã trình bày ở phần trên, áp
dụng công thức trên tính tổng lưu lượng thấm cho toàn bộ chiều dài đập. Kết quả tính
toán ở bảng sau:
Trường
hợp
I
II
l1
(m)
64
64
q1.10-5
(m3/m.s)
6.78
6.78
l2
(m)
100
100
q210-5
(m3/m.s)
141.79
152.48
l3
(m)
25
25
q310-5
(m3/m.s)
2.44
2.44
l4
(m)
25
25
Q.10-3
(m3/s)
0.95
1.01
5.2.7.3. Đánh giá lượng mất nước trong tháng lớn nhất:
Lượng thấm mất nước trong tháng lớn nhất chính là lượng nước mất đi ứng với
tháng mà hồ có MNDBT (tháng 10), hạ lưu không có nước.
+ Lượng thấm mất nước cho phép của hồ ứng với MNDBT theo tính toán điều tiết là:
Wcp = 1%.Vhồ = 0,01.2,18.106 = 21800 (m3).
+ Lượng thấm mất nước của hồ ứng với MNDBT trong tháng 10:
Wth = Qt.Ttháng = 0,95.10-3.31.86400 = 2456,9 (m3)
+ Lượng thấm mất nước của hồ ứng với MNLTK :
Wth = Qt.Ttháng = 1,01.10-3.31.86400 = 2630 (m3)
Kết quả tính toán cho thấy:
Wth < Wcp
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 115
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Như vậy kết quả cho thấy lượng thấm mất nước thực tế thoả mãn được yêu cầu
thấm cho phép. Như vậy hình thức xử lý chống thấm đã thiết kế là hợp lý.
5.3. Tính toán ổn định mái đập
5.3.1. Mục đích tính toán
Với đập làm bằng vật liệu địa phương thì khi mái dốc và hệ số mái tăng thì đập càng
tăng sự ổn định. Nhưng nếu đập càng lớn thì chi phí xây dựng đập sẽ càng lớn và giá
thành sẽ tăng. Mục đích của sự tính toán ổn định là trên cơ sở tính toán thực tế ta xác
định được mặt cắt ngang của đập một cách hợp lý nhất, vừa đảm bảo điều kiện ổn định
mà giá thành xây dựng lại là rẻ nhất.
5.3.2. Các trường hợp tính toán
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 116
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Đối với đập đất, theo quy phạm khi thiết kế cần kiểm tra ổn định với các trường hợp
sau:
5.3.2.1. Đối với mái hạ lưu
+) Khi thượng lưu là MNDBT, hạ lưu là chiều sâu nước lớn nhất có thể xảy ra, thiết
bị chống thấm và thoát nước làm việc bình thường (Tổ hợp cơ bản).
+) Khi thượng lưu là MNLTK, hạ lưu là chiều sâu nước lớn nhất có thể xảy ra, các
thiết bị làm việc bình thường ( Tổ hợp cơ bản).
+) Khi thượng lưu là MNLKT, hạ lưu là mực nước tương ứng (tổ hợp đặc biệt).
+) Khi thượng lưu là MNLTK, sự làm việc bình thường của thiết bị thoát nước bị
phá hoại ( Tổ hợp đặc biệt).
5.3.2.2. Đối với mái thượng lưu
+) Khi mực nước hồ rút nhanh từ MNDBT đến mực nước thấp nhất có thể xảy ra
(Tổ hợp cơ bản).
+) Khi mực nước thượng lưu cao hơn cao trình thấp nhất – nhưng không nhỏ hơn
0,2H đập (Tổ hợp cơ bản).
+) Khi mực nước hồ rút nhanh từ MNLTK đến mực nước thấp nhất có thể xảy ra
(Tổ hợp đặc biệt).
Do giới hạn thời gian tính toán nên trong đồ án này em chỉ tính toán kiểm tra
ổn định cho mái hạ lưu với trường hợp: MNTL = MNDBT, hạ lưu không có nước.
5.3.3. Phương pháp và số liệu tính toán
Tính toán ổn định của mái đập bằng phương pháp vòng cung trượt.
Giả thiết một cung trượt bất kỳ tâm O, bán kính R. Để đảm bảo ổn định mái đập, hệ
số ổn định phải thoả mãn bất đẳng thức sau:
K=
∑M ≥ [K]
∑M
c
(5-
t
22)
Trong đó:
ΣMc: tống các mô men chống trượt đối với tâm O.
ΣMt: tổng các mô men gây trượt đối với tâm O.
[ K ] : hệ số an toàn chống trượt cho phép, phụ thuộc vào cấp công trình
Với công trình cấp III thì:
[K]
= 1,3: ứng với tổ hợp lực cơ bản.
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
[K]
Trang 117
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
= 1,1: ứng với tổ hợp lực đặc biệt.
5.3.4. Tính toán ổn định mái đập theo phương pháp cung trượt
5.3.4.1. Tìm vùng có tâm trượt nguy hiểm (sử dụng hai phương pháp)
*) Phương pháp Filennit
Theo phương pháp này tâm trượt nguy hiểm nhất nằm ở lân cận đường MM 1 (hình
vẽ), các trị số α, β phụ thuộc vào hệ số mái dốc. Với hệ số mái dốc của đập là m =
2,625 (tra bảng 6-5 sách giáo trình thuỷ công tập I) ta có: α = 35o, β = 25o.
*) Phương pháp Fanđêep
Theo phương pháp này, tâm cung trượt nằm ở lân cận hình thang cong abcd (hình
vẽ), các trị số bán kính R,r phụ thuộc vào hệ số mái dốc và chiều cao đập H đ = 16m, tra
bảng 6-6 sách giáo trình thuỷ công tập I ta có:
m = 2,625 : R/Hđ = 2,09375; r/Hđ = 0,90625.
⇒ R = 2.09375.19,8= 41,46m ; r = 0,90625.19,8 = 17,9m.
Tâm của hai đường tròn bán kính R và r là điểm giửa của mái đập.
Kết hợp cả hai phương pháp trên ta tìm được phạm vi có khả năng chứa tâm cung trượt
nguy hiểm nhất là đoạn AB. Trên đoạn AB ta giả định các tâm O 1, O2, O3 … Vạch các
cung trượt đi qua một điểm Q1 ở đầu lăng trụ thoát nước, tiến hành tính hệ số ổn định
K1, K2, K3 cho các cung tương ứng, vẽ biểu đồ quan hệ giữa K i và vị trí tâm Oi, ta xác
định được trị số Kmin ứng với các tâm O trên đường thẳng MM 1. Từ vị trí của tâm O ứng
với giá trị Kmin đó, kẻ đường NN1 vuông góc với đường MM1, sau đó lấy các tâm Oi
khác rồi vạch các cung trượt cũng đi qua Q 1 ở đỉnh đống đá tiêu nước. Vẽ biểu đồ K với
các tâm này ta xác định được Kmin. Với các điểm Qi khác ở hạ lưu đập cũng làm tương
tự, từ đó tìm được các Kmin khác nhau. Vẽ biểu đồ quan hệ các Kmin tìm được Kminmin cho
mái đập.
Do thời gian có hạn nên trong đồ án này chi tính với một điểm Q 1 ở trên định lăng trụ
tiêu nước. Khi tính ra Kmin so sánh với [ K ] .
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 118
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
b
a
m
+191.2
mndbt: +187.2
o
+171.2
m1
Hình 5-11: Sơ đồ đồ xác định tâm trượt nguy hiểm nhất
5.3.4.2. Xác định hệ số an toàn K cho một cung trượt bất kỳ
- Theo phương pháp mặt trượt trụ tròn, có nhiều công thức để xác định hệ số an toàn
K cho một cung trượt. Sự khác nhau giữa các công thức chủ yếu là cách xác định lực
thấm.
- Công thức của Ghgexcevanop: giả thiết xem khối trượt là một vật thể rắn, áp lực
thấm được chuyển ra ngoài thành áp lực thuỷ tĩnh tác dụng lên mặt vật trượt và hướng
vào tâm.
- Chia khối trượt thành các dải có chiều rộng là b, b = R/m (R là bán kính cung
trượt).
- Công thức tính hệ số ổn định:
Kc =
∑ (G .cosα − W ).tgϕ + ∑ C .l
∑ G .sin α
n
n
n
n
n
n
n
(5-23)
n
Trong đó:
φn và Cn: góc ma sát trong và lực dính đơn vị ở đáy dải thứ n.
ln: bề rộng đáy dải thứ n.
Wn: áp lực thấm ở đáy dải thứ n;
Wn = γnhnln
(5-24)
hn: chiều cao cột nước, từ đường bão hoà đến đáy dải.
Nn và Tn: thành phần pháp tuyến và tiếp tuyến của trọng lượng dải Gn.
Nn = Gn.cosαn ; Tn = Gn.sinαn
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 119
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Gn = b(Σγi.Zi)n
(5-
25)
Với Zi là chiều cao của phần dải tương ứng có dung trọng là γi
γi lấy theo dung trọng tự nhiên đối với đất ở trên đường bão hoà và lấy theo dung
trọng bão hoà đối với đất dưới đường bão hoà.
γn : trọng lượng riêng của nước.
sinαn =
n
m
; cosαn = 1 − n
2
; ln =
m
b
.
cos α n
Đặt (Nn-Wn).tgφ = A.
b
a
m
W
+191.2
mndbt: +187.2
t
G
n
o
+171.2
W
m1
Hình 5- 12: Sơ đồ tính toán ổn định mái hạ lưu theo Ghecxêvanôp
Kết quả tính toán cho 5 cung trượt được thể hiện ở các bảng trong phụ lục 2
Từ các bảng tính ta xác định được Kmin min = 1,477.
Với cung có giá trị Kmin min ta tiến hành kiểm tra cho trường hợp MNLKT, được giá trị
Kmin’ = 1,356.
5.3.4.3. Đánh giá sự hợp lý của mái
Điều kiện để mái đập đảm bảo an toàn về trượt là:
[K]
Đối với công trình cấp III, ta có [ K ]
Kmin min ≥
So sánh ta thấy:
= 1,3.
Kmin min = 1,477 ≥
[K]
= 1,3.
Kiểm tra điều kiện kinh tế:
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 120
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Kmin min ≤ 1,15 [ K ] = 1,15.1,3 = 1,495.
Vậy ta thấy: 1,3 = [ K ] ≤ Kmin min ≤ 1,15 [ K ] = 1,495
Vậy công trình đảm bảo ổn định và kích thước đập chọn là hợp lý.
Bảng 5-4: Tính hệ số an toàn cho cung trượt tâm O1
R = 39,83m
b = 3,983m
γ1 = 1,96(T/m3)
Số
dải
h1
h2
Gn
sinα
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
cosα
Nn
m = 10
γ2 = 2,09 (T/m3)
Tn
hn
ln
Wn
φi
A
Cn
Líp: 47Lt
Cn.ln
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 121
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
(T/m)
-1.194
-4.863
-4.139
0.000
6.510
14.355
(m)
0
1.91
4
5.34
6.11
6.35
(m)
4.172
4.062
4.000
3.980
4.000
4.062
(T/m)
0.000
7.640
16.000
21.253
24.440
25.794
(độ)
22
20.6
20.6
20.6
20.6
20.6
(T/m)
1.533
6.083
9.464
12.637
15.161
16.740
(T/m2)
2.4
2
2
2
2
2
(T/m)
9.749
8.000
8.000
7.960
8.000
8.124
0.954
0.917
0.866
0.800
(T/m)
3.795
23.821
41.178
54.872
64.773
70.326
63.50
5
61.430
85.005
43.119
19.971
26.810
49.077
32.339
6.09
5.31
3.96
1.95
25.409
23.059
18.199
9.701
20.6
20.6
20.6
20.6
14.321
14.424
25.112
12.562
2
2
2
2
8.344
8.685
9.191
9.950
0.714
0.600
27.632
3.604
27.084
4.805
170.759
0
0
4.172
4.343
4.596
4.975
5.57
3
6.633
0.000
0.000
22
22
11.163
1.456
140.656
2.4
2.4
13.375
15.920
115.300
K
1.499
-3
-2
-1
0
1
2
(m)
0.51
1.08
1.04
1.34
1.83
2.43
(m)
0
1.91
4
5.34
6.11
6.35
3.978
24.313
41.386
54.872
65.100
71.777
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.954
0.980
0.995
1.000
0.995
0.980
3
4
5
6
2.04
2.93
8.36
4.83
6.09
5.31
3.96
1.95
66.571
67.026
98.155
53.898
0.3
0.4
0.5
0.6
7
8
Tổng
4.96
0.77
0
0
38.692
6.007
0.7
0.8
b
a
m
(+191)
mndbt: +187.2
o
7
6
5
+171.2
4
3
2
1
0
-1
-2
m1
Hình 5-13: Sơ đồ tính toán hệ số thấm K cho tâm O1
Bảng 5-5: Tính hệ số an toàn cho cung trượt tâm O2
R = 38,81m
γ1 = 1,96(T/m3)
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
b = 3.881m
m = 10
γ2 = 2,09 (T/m3)
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Số
dải
-3
-2
h1
(m)
1.37
0.99
-1
0
1
1.14
1.52
2.05
h2
(m)
0.53
3.31
5.1
5
6.36
7.04
2
3
4
5
6
7
8
Tổng
2.24
2.33
3.21
4.13
5.09
6.05
1.67
7.23
6.95
6.16
4.82
2.84
0.06
0
Trang 122
Gn
sinα
cosα
14.720
34.379
50.44
5
63.150
72.697
-0.3
-0.2
0.954
0.980
-0.1
0
0.1
0.995
1.000
0.995
75.684
74.097
74.383
70.512
61.754
46.508
12.703
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Nn
(T/m)
14.042
33.684
Tn
(T/m)
-4.416
-6.876
hn
(m)
0.53
3.31
ln
(m)
4.068
3.961
Wn
(T/m)
2.099
12.911
φi
(độ)
20.6
20.6
A
(T/m)
4.489
7.809
Cn
(T/m2)
2
2
Cn.ln
(T/m)
7.922
7.801
-5.044
0.000
7.270
5.15
6.36
7.04
3.901
3.881
3.901
20.088
24.683
27.460
20.6
20.6
20.6
11.316
14.460
16.868
2
2
2
7.801
7.762
7.801
0.980
0.954
0.917
0.866
0.800
0.714
0.600
50.192
63.150
72.333
74.15
5
70.684
68.173
61.065
49.404
33.213
7.622
15.137
22.229
29.753
35.256
37.053
32.555
10.163
173.079
7.23
6.95
6.16
4.82
2.84
0.06
0
3.961
4.068
4.235
4.481
4.851
5.434
6.468
28.638
28.275
26.085
21.600
13.778
0.326
0.000
20.6
20.6
20.6
20.6
20.6
20.6
22
17.110
15.942
15.821
14.835
13.392
12.362
3.079
147.482
2
2
2
2
2
2
2.4
7.922
8.137
8.469
8.963
9.703
10.869
15.524
108.674
K
1.480
b
a
m
(+191)
mndbt: +187.2
o
7
6
5
171.2
4
3
2
1
0
-1
-2
m1
Hình 5-14: Sơ đồ tính toán hệ số thấm K cho tâm O2
Bảng 5-6: Tính hệ số an toàn cho cung trượt tâm O3
R = 39m
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
b = 3,9m
m = 10
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 123
γ1 = 1,96(T/m3)
Số
dải
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Tổng
h1
(m)
1.46
0.99
1.12
1.5
2.01
2.28
2.29
h2
(m)
0.23
3.12
5.01
6.25
6.95
7.16
6.89
Gn
sinα
cosα
13.035
32.999
49.398
62.410
72.014
75.789
73.665
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
3.17
4.1
5.06
6.06
1.63
6.1
4.77
2.79
0.01
0
73.953
70.221
61.420
46.404
12.460
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
γ2 = 2,09 (T/m3)
0.954
0.980
0.995
1.000
0.995
0.980
0.954
Nn
(T/m)
12.435
32.332
49.150
62.410
71.653
74.258
70.272
Tn
(T/m)
-3.910
-6.600
-4.940
0.000
7.201
15.158
22.100
hn
(m)
0.23
3.12
5.01
6.25
6.95
7.16
6.89
0.917
0.866
0.800
0.714
0.600
67.779
60.813
49.136
33.139
7.476
29.581
35.110
36.852
32.483
9.968
173.003
6.1
4.77
2.79
0.01
0
K
1.477
ln
(m)
4.088
3.980
3.920
3.900
3.920
3.980
4.088
4.25
5
4.503
4.875
5.461
6.500
Wn
(T/m)
0.915
12.229
19.637
24.375
27.242
28.500
28.168
25.95
7
21.481
13.601
0.055
0.000
φi
(độ)
20.6
20.6
20.6
20.6
20.6
20.6
20.6
A
(T/m)
4.330
7.557
11.094
14.297
16.694
17.201
15.827
Cn
(T/m2)
2
2
2
2
2
2
2
Cn.ln
(T/m)
7.961
7.839
7.839
7.800
7.839
7.961
8.177
20.6
20.6
20.6
20.6
22
15.721
14.785
13.357
12.436
3.020
146.319
2
2
2
2
2.4
8.510
9.007
9.750
10.922
15.600
109.206
b
a
m
(+191)
mndbt: +187.2
o
7
6
5
+171.2
4
3
2
1
0
-1
-2
m1
Hình 5-15: Sơ đồ tính toán hệ số thấm K cho tâm O3
Bảng 5-7: Tính hệ số an toàn cho cung trượt tâm O4
R = 39,34m
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
b = 3,934m
m = 10
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 124
γ1 = 1,96(T/m3)
Số
dải
Gn
sinα
cosα
14.161
34.520
-0.3
-0.2
0.954
0.980
51.134
64.336
74.178
-0.1
0
0.1
0.995
1.000
0.995
0.2
0.3
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
γ2 = 2,09 (T/m3)
-3
-2
h1
(m)
1.41
0.99
-1
0
1
1.14
1.53
2.06
h2
(m)
0.4
3.27
5.1
5
6.39
7.09
Nn
(T/m)
13.509
33.822
Tn
(T/m)
-4.248
-6.904
hn
(m)
0.4
3.27
ln
(m)
4.124
4.015
Wn
(T/m)
1.606
12.929
φi
(độ)
20.6
20.6
A
(T/m)
4.474
7.854
Cn
(T/m2)
2
2
Cn.ln
(T/m)
8.030
7.908
-5.113
0.000
7.418
5.15
6.39
7.09
3.954
3.934
3.954
20.362
25.138
28.033
20.6
20.6
20.6
11.471
14.735
17.206
2
2
2
7.908
7.868
7.908
0.980
0.954
50.877
64.336
73.807
75.50
5
72.414
2
3
2.21
2.37
7.3
7.01
4
5
6
3.27
4.2
5.18
6.22
4.87
2.87
77.062
75.911
76.35
5
72.426
63.538
15.412
22.773
7.3
7.01
4.015
4.124
29.310
28.909
20.6
20.6
17.364
16.354
2
2
8.030
8.248
0.4
0.5
0.6
0.917
0.866
0.800
69.981
62.723
50.831
30.542
36.213
38.123
6.22
4.87
2.87
4.292
4.543
4.918
5.50
9
6.55
7
26.698
22.122
14.113
20.6
20.6
20.6
16.270
15.262
13.802
2
2
2
8.585
9.085
9.835
7
6.06
0
46.726
0.7
0.714
33.369
32.709
0
0.000
20.6
12.544
2.4
13.221
8
Tổng
1.57
0
12.106
0.8
0.600
7.263
9.685
176.609
0
0.000
22
2.934
150.269
2.4
15.736
112.361
K
1.487
b
a
m
(+191)
mndbt: +187.2
o
7
6
5
+171.2
4
3
2
1
0
-1
-2
m1
Hình 5-16: Sơ đồ tính toán hệ số thấm K cho tâm O4
Bảng 5-8: Tính hệ số an toàn cho cung trượt tâm O5
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 125
R = 37,9m
b = 3,79m
γ1 = 1,96(T/m3)
Số
dải
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
h2
(m)
0
2.65
4.54
5.79
Gn
sinα
cosα
-3
-2
-1
0
h1
(m)
1.3
1.01
1.07
1.4
Nn
(T/m)
9.212
27.918
43.690
56.263
65.05
1
70.064
9.657
28.494
43.910
56.263
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.954
0.980
0.995
1.000
1
2
1.87
2.45
6.5
6.73
65.378
71.509
0.1
0.2
0.995
0.980
3
4
2.03
2.87
6.48
5.73
66.408
66.707
0.3
0.4
0.954
0.917
5
6
7
8
Tổng
3.76
4.68
5.48
1.82
4.45
2.54
0
0
63.180
54.885
40.708
13.520
0.5
0.6
0.7
0.8
0.866
0.800
0.714
0.600
63.350
61.138
54.71
5
43.908
29.071
8.112
K
1.513
m = 10
γ2 = 2,09 (T/m3)
Tn
(T/m)
-2.897
-5.699
-4.391
0.000
hn
(m)
0
2.65
4.54
5.79
ln
(m)
3.973
3.868
3.809
3.790
Wn
(T/m)
0.000
10.094
17.293
21.944
φi
(độ)
22
20.6
20.6
20.6
A
(T/m)
3.722
6.700
9.923
12.900
Cn
(T/m2)
2
2
2
2
Cn.ln
(T/m)
7.736
7.618
7.618
7.580
6.538
14.302
6.5
6.73
3.809
3.868
20.6
20.6
15.146
16.551
2
2
7.618
7.736
19.923
26.683
6.48
5.73
3.973
4.135
24.759
26.033
25.74
5
23.695
20.6
20.6
14.136
14.075
2
2
7.946
8.270
31.590
32.931
28.495
10.816
158.290
4.45
2.54
0
0
4.376
4.738
5.307
6.317
19.475
12.033
0.000
0.000
20.6
20.6
22
22
13.247
11.982
11.745
3.277
133.402
2
2
2
2.4
8.753
9.475
10.614
15.160
106.125
b
a
m
(+191)
mndbt: +187.2
o
7
6
5
(+691)
4
3
2
1
0
-1
-2
m1
Hình 5-17: Sơ đồ tính toán hệ số thấm K cho tâm O5
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 126
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Ch¬ng 6: thiÕt kÕ cèng lÊy níc
6.1. Bố trí cống
6.1.1. Nhiệm vụ công trình
Thiết kế cống lấy nước với nhiệm vụ lấy nước từ hồ chứa để cung cấp nước tưới
cho nông nghiệp, nhu cầu dùng nước của nhân dân trong vùng nên cống lấy nước được
coi là công trình chủ yếu của hệ thống đầu mối. Từ tầm quan trọng trên đây nên cấp
công trình của cống thường lấy theo cấp công trình chung của toàn hệ thống. Vì vậy ta
chọn cấp công trình của cống là cấp III.
6.1.2. Chọn tuyến và hình thức cống
6.1.2.1. Vị trí đặt cống
Vị trí đặt cống là dưới đập chính.
Dựa vào địa hình tuyến đập chính, để cống đảm bảo được yêu cầu tưới tự chảy thì ta
đặt cống ở đầu phải đập.
Ngưỡng cống đặt cao hơn cao trình bùn cát một khoáng bằng 0,3m và thấp hơn cao
trình MNC trong hồ.
6.1.2.2. Hình thức cống
Hiện nay có hai loại cống lấy nước được áp dụng phổ biến đó là cống hộp không áp
và cống tròn bằng kim loại chảy có áp.
Đối với cống tròn thì có ưu điểm là ít rò nước, làm việc ở chế độ có áp ổn định.
Nhưng loại cống này có nhược điểm là khi chiều dài cống lớn thi ta phải chia cống
thành nhiều đoạn, khi đó việc bố trí các khớp nối tại vị trí nối tiếp giữa các đoạn cống là
rất khó khăn.
Đối với cống hộp thì loại này đã được sử dụng khá phổ biến ở nước ta, làm việc an
toàn, dễ bố trí kết hợp dẫn dòng thi công.
Từ những điều nêu trên cho thấy cống hộp vẫn đang được sử dụng nhiều hơn, có nhiều
ưu điểm hơn. Vì thế ta chọn hình thức cống là cống hộp bằng bê tông cốt thép, có tháp
van điều tiết đặt ở khoảng giữa mái thượng lưu đập.
6.1.2.3. Sơ bộ bố trí cống
Từ cao trình MNC và cao trình bùn cát lắng đọng trong hồ, ta sơ bộ chọn cao trình
ngưỡng cống ở cửa vào là Zngưỡng = 179,84m.
Khi đó khoảng cách an toàn từ cao trình bùn cát tới cao trình ngưỡng cống là:
a = 179.84 – 179.34 = 0,5 (m).
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 127
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Sơ bộ xác định chiều dài của cống:
Lc = (191 – 179,84).2,75 + 6 + (191,0 – 179,84).2,5 = 64,6m.
Tháp van được bố trí ở đoạn giữa mái thượng lưu đập.
Đoạn từ cửa vào đến tháp van có chiều dài là: L1 = 17m.
Đoạn từ tháp van đến cửa ra có chiều dài là: L2 = 47,6m.
6.1.2.4. Các tài liệu cơ bản dùng cho tính toán
MNC = +181,14m.
Mực nước khống chế đầu kênh tưới: Zkc = 180,43m.
MNDBT = +187,2m ; MNLTK = 189,5m.
Qtk = 1,5 m3/s.
6.1.3. Thiết kế kênh hạ lưu cống
Kênh hạ lưu cống được thiết kế trước để làm căn cứ cho việc tính toán thuỷ lực cống.
6.1.3.1. Thiết kế mặt cắt kênh
Sơ bộ xác định các thông số của kênh hạ lưu như sau:
-
Kênh có mặt cắt chữ nhật, hệ số mái m = 0.
-
Vật liệu làm kênh là BTCT M200.
-
Độ dốc đáy kênh i = 0,0004; độ nhám lòng kênh n = 0,017
-
Bề rộng kênh:
B = 1,5m.
Với các số liệu như trên, ta đi xác định độ sâu dòng đều trong kênh bằng phương pháp
đối chiếu với mặt cắt lợi nhất về mặt thuỷ lực. Trình tự các bước tính như sau:
-
Tính f(Rln) =
4 mo i
Qtk
Với mo = 0; tra bảng 8-1 sách các bảng tính thuỷ lực, ta được 4mo = 8.
i = 0,0004 ; Qtk = 1,5.
⇒ f(Rln) = 0,1067.
- Tra phụ lục 8-1 sách các bảng tính thuỷ lực với n = 0,017 ta có: Rln = 0,496625.
Với Rln = 0,496625 ⇒ b/Rln = 1,5/0,496625 = 3,0204.
- Tra phụ lục 8-3 sách các bảng tính thuỷ lực ứng với m = 0, ta có:
⇒ Độ sâu dòng đều trong kênh là: ho = Rln.(
h
= 2,7125.
Rln
h
)= 0,496625.2,7125 = 1,35m.
Rln
6.1.3.2. Kiểm tra lưu tốc trong kênh
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 128
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Vì kênh dẫn nước từ hồ chứa với chất lượng nước khá tốt, nghĩa là hàm lượng bùn cát
nhỏ nên ta không cần kiểm tra điều kiện về bồi lắng. Chỉ cần kiểm tra điều kiện về xói
lở.
Điều kiên để kênh dẫn nước đám bảo không bị xói lở là:
Vmax < VKX
Trong đó: Vmax là lưu tốc lớn nhất trong kênh, ứng với lưu lượng Qmax.
Qmax = K.Q
Q: là lưu lượng thiết kế của kênh.
K: hệ số phụ thuộc vào Q, lấy K = 1,2.
⇒
Qmax = 1,2.1,5 = 1,8 (m3/s).
Để xác định Vmaxkhi biết Qmax và chiều rộng kênh, ta phải xác định độ sâu h tương ứng
trong kênh.
Xác định độ sâu h bằng phương pháp đối chiếu với mặt cắt lợi nhất về thuỷ lực:
-
Tính f(Rln) =
4 mo i
Qmax
Với mo = 0; tra bảng 8-1 sách các bảng tính thuỷ lực, ta được 4mo = 8.
i = 0,0004 ; Qmax = 1,8 m3/s.
⇒ f(Rln) = 0,0889.
- Tra phụ lục 8-1 sách các bảng tính thuỷ lực với n = 0,017 ta có: Rln = 0,53422.
Với Rln = 0,53422 ⇒ b/Rln = 1,5/0,53422 = 2,8078.
- Tra phụ lục 8-3 sách các bảng tính thuỷ lực ứng với m = 0, ta có:
⇒ Độ sâu h trong kênh là: h = Rln.(
⇒
Vmax =
h
= 2,872.
Rln
h
)= 0,53422.2,872 = 1,534m.
Rln
1,8
Qmax
=
= 0,782 (m/s).
1,5.1,534
ω
Tra bảng (3-57), sổ tay kỹ thuật thuỷ lợi T1, ta có vận tốc không xói cho phép đối
với kênh có lớp gia cố bằng BTCT M200 khi chiều sâu nước trong kênh h = 1,534m là:
Vkx = 9,534 m/s.
So sánh ta thấy:
V max 0,782 m/s < Vkx = 9,534 m/s ⇒ kênh thoả mãn điều kiện
không xói.
6.2. Tính toán khẩu diện cống
6.2.1. Trường hợp tính toán
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 129
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Khẩu diện cống được tính với trường hợp chênh lệch mực nước thượng hạ lưu nhỏ và
lưu lượng lấy nước tương đối lớn. Lúc này cống mở hết của van để lấy đủ lưu lượng
thiết kế.
Ở đây ta tính toán với trường hợp mực nước thượng lưu cống là MNC, hạ lưu là mực
nước khống chế đầu kênh tưới. Chênh lệch mực nước thượng, hạ lưu khi đó là:
= MNC – Zkc = 181,14 – 180,43 = 0,71m.
d
Σ
Σ
[ ∆Z ]
Hình 6-1: Sơ đồ tính toán thuỷ lực xác định khẩu diện cống
Trong đó:
Z1: tổn thất cột nước ở cửa vào.
Zp: tổn thất cho khe phai.
Zl: tổn thất do lưới chắn rác.
Zv: tổn thất qua tháp van.
Zr: tổn thất ở của ra.
6.2.2. Tính bề rộng cống
Bề rộng cống phải đủ lớn để lấy được lưu lượng cần thiết Q khi chênh lệch mực nuớc
thượng và hạ lưu [ ∆Z ] đã khống chế, tức là phải đảm bảo điều kiện:
Trong đó:
ΣZi ≤ [ ∆Z ]
(6-1)
ΣZi = Z1 + Zp +Zl + Zv + Z2 + iL
(6-2)
Ở đây: i - độ dốc dọc cống; L - tổng chiều dài cống.
Ta xác định trị số bc bằng phương pháp đúng dần hay phương pháp đồ thị: tự cho các
giá trị bc, xác định các trị số tổn thất Zi , sau đó thử lại theo điều kiện (6-1).
Ứng với mỗi giá trị bc thì các tổn thất cột nước được xác định như sau:
6.2.2.1. Tổn thất cửa ra
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 130
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Dòng chảy từ bể tiêu năng ra kênh hạ lưu coi như đập tràn đỉnh rộng chảy ngập, khi đó:
Q2
α .Vb2
Z2 =
2.g .(ϕ n .b.hh ) 2
2.g
(6-3)
Trong đó:
b : bề rộng ở cuối bể tiêu năng; b= 1,5(m).
hh : chiều sâu hạ lưu ứng với lưu lượng tính toán Q = 1,5(m3/s); hh = 1,35(m).
ϕ n : hệ số lưu tốc(trường hợp chảy ngập), ϕ n =0,96.
Vb: lưu tốc bình quân trong bể tiêu năng( giả thiêt rằng chiều sâu bể tiêu năng là d=
0,5(m)).
Vb =
Q
1,5
=
= 0,541(m/s).
ωb
1,5.(0,5 + 1,35)
1,5 2
1.0,5412
Z2 =
= 0,0154(m).
2.9,81.(0,96.1,5.1,35) 2
2.9,81
⇒
6.2.2.2.Tính tổn thất dọc đường
Khi tính tổn thất dọc đường coi trong cống là dòng đều với độ sâu dòng chảy là :
h2 = hh + Z2
Khi đó tổn thất dọc đường là : hd = i.L
(6-4)
Trong (6-4) : + L = 64,6 (m) : Tổng chiều dài cống.
Q
+ i : độ dốc đáy cống tính như sau : i =
ω.C. R
2
(6-5)
Trong (6-5) : + Q = 1,5(m3/s).
+ ω, C, R : Là điện tích mặt cắt ướt, hệ số sedi, bán kính thuỷ lực tính với
bề rộng cống là bi và chiều sâu dòng chảy là h2 = hh + Z2 = 1,35 + 0,0154 = 1,3654 (m).
Tính C theo công thức sedi : C =
1 1/6
R với độ nhám n = 0,014.
n
6.2.2.3. tính tổn thất cục bộ
Các tổn thất cục bộ ZV, ZL, Zp được xác định theo công thức chung như sau :
αV 2
Zi = ξ i .
2g
(6-
6)
Trong (6-6) + V : Là vận tốc dòng chảy qua nơi có tổn thất cục bộ.
+ ξi : Hệ số tổn thất tra trong quy phạm. ξV = 0,1x2, ξL = 0,274, ξP =
0,1x2.
6.2.2.4. Tổn thất cửa vào
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 131
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Tổn thất cửa vào được xác định theo công thức đập tràn đỉnh rộng chảy ngập :
Q2
αV02
Z1 =
–
2 g (ε .ϕ .ω ) 2
2g
(6-7)
Trong (3.6) : + Q = 1,5 (m3/s).
+ ω : Diện tích mặt cắt ướt của cửa vào.
Tính với độ sâu trước cửa vào ho = h2 + Zv + Zp + ZL và bề rộng bi.
+ ε = 0,95 , ϕ = 0,99 : Là hệ số co hẹp bên và hệ số lưu tốc.
+ Vo : Là lưu tốc tới gần. Vo = Q/ω.
Tính toán theo trình tự trên ta được kết quả như Bảng 6-1. Dựa vào kết quả Bảng 6-1 ta
vẽ được biểu đồ quan hệ bi ∼ ΣZi như biểu đồ Hình 6-2.
Hình 6-2 : Biểu đồ quan hệ bi ~ ΣZi
Bảng 6-1 : Bảng tính tổn thất qua cống
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
bi
(m)
1.00
1.10
1.20
1.30
1.40
1.50
1.60
1.70
1.80
1.90
2.00
2.10
2.20
2.30
2.40
2.50
2.60
2.70
2.80
2.90
Trang 132
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Z1
(m)
ΣZi
(m)
0.0118
0.008
0.130
0.014
0.0098
0.006
0.106
0.009
0.012
0.0083
0.005
0.088
0.031
0.007
0.010
0.0071
0.005
0.075
0.0154
0.025
0.006
0.009
0.0061
0.004
0.065
0.0154
0.020
0.005
0.007
0.0054
0.003
0.058
0.0154
0.017
0.005
0.007
0.0047
0.003
0.051
0.0154
0.014
0.004
0.006
0.0042
0.003
0.047
0.0154
0.012
0.004
0.005
0.0037
0.002
0.043
0.0154
0.010
0.003
0.005
0.0034
0.002
0.039
0.0154
0.009
0.003
0.004
0.0030
0.002
0.037
0.0154
0.008
0.003
0.004
0.0028
0.002
0.034
0.0154
0.007
0.003
0.003
0.0025
0.002
0.033
0.0154
0.006
0.002
0.003
0.0023
0.002
0.031
0.0154
0.006
0.002
0.003
0.0021
0.001
0.029
0.0154
0.005
0.002
0.003
0.0020
0.001
0.028
0.0154
0.004
0.002
0.002
0.0018
0.001
0.027
0.0154
0.004
0.002
0.002
0.0017
0.001
0.026
0.0154
0.004
0.002
0.002
0.0016
0.001
0.025
0.0154
0.003
0.001
0.002
0.0015
0.001
0.025
Z2
(m)
hd
(m)
ZV
(m)
ZL
(m)
0.0154
0.067
0.012
0.017
0.0154
0.050
0.010
0.0154
0.039
0.0154
ZP
(m)
Dựa vào bảng 6-1 và hình 6-2 ở trên, kết hợp với điều kiện khống chế ΣZ i ≤ [ ∆Z ] , ta
thấy điều kiện đó luôn được thoả mãn vơi bề rộng cống bc = 1÷ 3m.
Vì thế nên ta sẽ chọn bề rộng cống theo điều kiện cấu tạo, chọn b c = 1,5m.
6.2.3. Xác định chiều cao cống và cao trình đặt cống
6.2.3.1. Chiều cao mặt cắt cống
Chiều cao mặt cắt cống được xác định theo công thức:
Hc = h + Δ
(6-8)
Trong đó:
h: là độ sâu dòng đều trong cống khi dẫn lưu lượng Qtk, h = 1,3654m.
Δ: là độ lưu không, chọn Δ = 0,5m.
⇒ Hc = 1,3654 + 0,5 = 1,8654m.
Để cho an toàn và thi công dễ dàng hơn ta chọn Hc = 2,0m.
6.2.3.2. Cao trình đặt cống
- Cao trình đặt cống ở cửa vào được xác định theo công thức:
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 133
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Z v = MNC – h – ΣZi
(6-
9)
Trong đó:
h: độ sâu dòng đều trong cống khi tháo Qtk, h = 1,3654m.
ΣZi: tống tất cả các tổn thất cục bộ khi tháo Qtk, ΣZi = 0,04m.
⇒
Zv = 180,43 – 1,3654 – 0,04 = 179,06m.
Vậy chọn cao trình cửa vào là:
Zv = 179,06m.
- Cao trình đáy cống ở cửa ra:
Z r = Zv – i.L
(6-
10)
Trong đó:
Zv: là cao trình đặt cống ở cửa vào, Zv = 179,06m.
L: là tổng chiều dài cống, L = 64,6m.
i: là độ dốc dọc cống, được xác định theo công thức (6-5) ứng với bề rộng cống b c =
1,5m.
2
⇒
1,5
= 0,0002.
i =
2,048.73,483. 0,48
Vậy cao trình đặt cống ở cửa ra là: Zr = 179,84 – 0,0002.64,6 = 179,82m
Chon cao trình đặt cống ở cửa ra là Zr = 179,82m.
6.3. Kiểm tra trạng thái chảy và tính toán tiêu năng
6.3.1. Trường hợp tính toán
Tính toán cho trường hợp khi mực nước thượng lưu cao chỉ cần mở một phần
cửa van để lấy được lưu lượng cần thiết. Do năng lựơng dòng chảy lớn nên sau van là
dòng chảy xiết và khi nối tiếp với dòng êm ở hạ lưu sễ sinh ra nước nhảy. Vậy cần tính
toán để :
+ Kiểm tra nước nhảy có xẩy ra trong cống không. Khi mực nước thượng lưu
cao khống chế không cho nước nhảy trong cống vì như vậy sẽ gây rung động. Khi mực
nước thượng lưu thấp không tránh khỏi nước nhảy trong cống nhưng gây rung động
không lớn lắm.
+ Xác định chiều sâu bể để nước nhảy ngay cửa ra của cống tránh hiện tượng xói
lở kênh hạ lưu.
Vậy chỉ cần tính toán với trường hợp ở thượng lưu là MNDBT = 187,2 (m), lưu
lượng cần lấy qua cống là : Q = 1,5 (m3/s) độ sâu hh = 1,35 (m).
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 134
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Sơ đồ tính toán như hình 6-3.
Hình 6-3 : Sơ đồ tính trạng thái chảy và tiêu năng
6.3.2. Xác định độ mở cống
- Khi tính toán xem dòng chảy qua cánh cống như dòng chảy tự do qua lỗ và lưu
lượng được xác định như sau :
Q = ϕαab 2 g ( H 0, − αa )
(6-11).
Trong (6-11) :
+ Q = 1,5 (m3/s) : là lưu lượng lấy qua cống.
+ ϕ = 0,95 : là hệ số lưu tốc qua lỗ nhỏ thành mỏng. PL 5 – 1 bảng tra TL.
+ α = 0,613 : là hệ số co hẹp đứng của lỗ nhỏ thành mỏng. PL 5 – 1 bảng tra TL.
+ Ho’ (m) : là cột nước tính toán trước van. Xác địng như sau : Ho’ = Ho – hw
Bỏ qua lưu tốc tới gần Vo ta có : Ho = H1 = MNDBT – ZCV = 187,2 – 179,84 = 7,36
(m).
hw = Z1 + ZP + ZL + J.L1 là tổn thất từ cửa vào đến van.
Trong đó: Z 1, ZP, ZL là tổn thất cửa vào, khe phai và lưới chắn rác từ đầu cống vào
tới tháp van trong trường hợp cống đầy nước. Tính toán tương tự như với trường hợp
tính toán khẩu diện cống ta được: Z1 = 0,002; ZP = 0,0025; ZL = 0,003.
J.L1: là tổn thất dọc đường từ đầu cống vào tới tháp van.
L1 = 17m.
2
2
0,5
V
= 1,12.10-4
=
J: là độ dốc thuỷ lực, J =
C R
64,57. 0,545
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 135
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Thay các giá trị đã có vào công thức tính hW ta được:
hw = 0,002 + 0,0025 + 0,003 + 17.0,000112 = 0,0094.
Vậy : Ho’ = Ho – hw = 8 – 0,0094 = 7,9906 (m).
Thay vào (6-11) và tính thử dần ta được dộ mở cống : a = 0,138 (m).
- Mặt khác có thể tính a theo Jucôpxki như sau :
Tính : F (τ c ) =
Q
ϕbc .( H 0' )
3
2
=
1,5
0,95.1,5.(7,9926)
3
= 0,0466.
2
Vì : F(τc) = 0,0466 hh – P = 1,35 – 0,70 = 0,65 (m).
Kết luận : Ta có : LK > L2 và hr” > hh nên không có nước nhảy trong cống.
6.3.4. Tính toán tiêu năng
Có nhiều hình thức tiêu năng sau cống ngầm: tiêu năng bằng cách đào bể, tiêu năng
bằng cách xây tường hoặc tiêu năng bằng cách đào bể và xây tường kết hợp.
Trong đồ án này em tiến hành tính toán tiêu năng sau cống bằng cách đào bể.
Sơ đồ tính toán tiêu năng như Hình 6-3.
6.3.4.1. Tính chiều sâu đào bể
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 138
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Bài toán đặt ra là xác định chiều sâu đào bể đảm bảo nước nhảy xảy ra trong phạm vi bể
hb ≥ σhc’’
. Muốn vậy phải có :
(6-13)
Trong (6-13) : + hb : Chiều sâu nước trong bể. Xác định như sau :
hb = hh + d + Z2
(6-14)
Ta có : hh = 1,35 (m) : mực nước đầu kênh hạ lưu.
Z2 = 0,0154 (m) : là tổn thất cửa ra.
d : là chiếu sâu đào bể.
+ σ = 1,05 ÷ 1,10 : là hệ số ngập. Lấy σ = 1,1.
+ hc’’ : là độ sâu liên hiệp với độ sâu co hẹp ở cửa ra (hra = 0,21 m).
Xác định hc’’ :
Vra2
Năng lượng toàn phần : Eo = hr +
+ d + P2
2g
(6-15)
Trong (6-15) : + hra = 0,218 (m) : độ sâu tại mặt cắt cửa ra.
+ Vra : vận tốc trung bình ở cửa ra. Xác định như sau :
Vra = Q/ωra = 1,5/(0,21.1,5) = 4,59 (m/s).
+ P2 = 0,70 (m) : chênh lệch cao trình đáy cuối cống và đáy đầu kênh.
Chọn P = 0,70 để không xẩy ra nước nhảy trong cống.
+ d : chiều sâu bể.
Vậy để tìm chiều sâu bể phải tính đúng dần như sau :
- Giả thiết : d = 0,5 (m) :
Thay vào (6-15) ta có : E0 = 2,492 (m).
Tính hc’’ theo Agơrôtski như sau :
F(τc) =
Q
3
ϕbc .E 0 2
=
1,5
0,95.1,5.2,492
3
2
= 0,268
"
Với F(τc) = 0,268 tra PL 15 – 1 bảng tra thỷ lực ta có : τ c = 0,4403 ⇒ hc’’ = 1,10(m).
Thay hc’’ = 1,10 (m) vào (6-14) ta có : hb = hh + d + Z2 = 1,35 + 0,5 + 0,0154 = 1,87
(m)
So sánh thấy :
hb = 1,87 (m) ≥ σhc’’ = 1,1.1,1 = 1,21 (m)
Kết luận : Với d = 0,5 (m) nước nhảy ngập trong bể. Vậy chọn : d = 0,5m.
6.3.4.2. Chiều dài bể tiêu năng
Chiều dài bể tiêu năng được xác định theo công thức sau đây :
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 139
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Lb = L1 + βLn
(6-16)
Trong (6-16) : + L1 : Chiều dài nước rơi.
Vì cấu tạo cửa vào bể tiêu năng dạng ngưỡng thực dụng nền L 1 =
0.
+ β = 0,8 : hệ số.
+ Ln : chiều dài nước nhảy. Xác định như sau : Ln = 4,5hc’’ = 4,5.1,1 =
4,95(m).
Vậy chọn : Lb = 5,0m.
6.4. Chọn cấu tạo cống
6.4.1. Cửa ra, cửa vào
6.4.1.1. Cửa vào
Cửa vào phải đạm bảo điều kiện nối tiếp thuận dòng với kênh thượng lưu. Chọn
cửa vào mở rộng dần với tường hướng dòng thẳng đứng. Góc mở rộng của tường bằng
18o và chiều cao ttường hạ thấp dần theo mái đập.
6.4.1.2. Cửa ra
Trong trường hợp này ta có bề rộng của cống ngầm và bề rộng của kênh hạ lưu là
bằng nhau (bc = bk = 1,5m).
Do đó nên không có phần mở rộng dần ở cửa ra. Ngay sau cống ngầm ta bố trí bể
tiêu năng với bề rộng bể là bb = 1,5m, sau đó là phần kênh hạ lưu.
6.4.2. Thân cống
6.4.2.1 Mặt cắt
Lựa chọn hình thức cống hộp có mặt cắt chữ nhật. Mặt cắt ngang có kết cấu
dạng khung và có vát góc tránh ứng suất tập trung. Kích thước mặt cắt đã được xác
định trong phân tính toán thuỷ lực. Chiều dày thành cống được xác định theo điều kiện
chịu lực và điều kiện chống thấm. Điều kiện chịu lực được xác định trong phân tính
toán kết cấu.
Xác định chiều dày theo điề kiện chống thấm như sau : t ≥
H
[J]
(6-17)
Trong (6-17) : + H : là chênh lệch cột nước lớn nhất. Sơ bộ lấy H = 10,47 (m).
+ [J] = 15 : gradien chống thám cho phép của bêtông.
Thay vào (5.2) ta có :
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
t =
10,47
= 0,7 (m).
15
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 140
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Nếu chọn t = 0,7 (m) là khá lớn và không kinh tế vì vậy ta chọn theo điều kiện chịu lực
trong tính toán kết cấu và nâng cao khả năng chống thấm bằng phụ gia trong bê tông.
Sơ bộ chọn t = 0,5m. Mặt cắt ngang của cống được thể hiện trên hình 6-4.
Hình 6-4: Mặt cắt ngang cống
6.4.2.2. Phân đoạn cống
Vì chiều dài cống khá (L = 64.6 m) nên phải phân khe kết cấu để tránh trường
hợp lún không đều gây ra hiện tượng nứt nẻ công trình. Chiều dài mỗi đoạn cống phụ
thuộc vào lực tác dụng và địa chất nền. sơ bộ chọn chiều dài mỗi đoạn là 20 (m) và
được tính toán kiểm tra trong tính toán kết cấu.
Tại khe lún cần phải bố trí khớp nối phòng thấm. Khớp nối gồm hai loại : khớp
nối đứng và khớp nối ngang. Cấu tạo khớp nối như Hình 6-5.
1
2
Hình 6-5 Cấu tạo khớp nối chống thấm (khớp ngang và đứng)
1 – Bê tông ; 2 – bao tải tẩm nhựa đường
3 – Bi tum chống thấm ; 4 - Tấm đồng chống thấm
6.4.2.3. Nối tiếp thân cống với nền
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 141
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Dựa vào mặt cắt địa chất tuyến đập ta thấy nền cống là đá nên sau khi đào móng
cống ta đổ một lớp bê tông lót M100 dày 10 cm. Vì nền đá điều kiện chịu lực tốt nên
không cấn mở rộng đáy cống.
6.4.2.4. Nối tiếp thân cống với đập
Sau khi đổ bê tông cống ta đắp đất sét và nện chặt thành một lớp dày 1 m bao
quanh thân cống. Sau khi bọc đất sét ta thi công đập đất phía trên cống. Tại vị trí khớp
nối làm thành gờ cao 0,5 (m) để nối tiếp giữa cống và đất đắp tốt hơn và tăng ổn đỉnh
cho cống.
6.4.3 Tháp van
Tháp van được đặt tại vỉ trí cách cửa vào một khoảng L1 = 17 (m).
Trong tháp van có bố trí van công tác và van sữa chữa sự cố. Phía sau tháp van
bố trí lỗ thông hơi để tránh trường hợp nước nhảy chạm trần cống trong trường hợp độ
mở cống a vượt quá mức cần thiết.
Mặt cắt ngang tháp hình chữ nhật. chiều dày thành cũng được xác định theo điều
kiện chịu lực, điều kiện chống thấm và điều kiện cấu tạo. Chiều dày tháp thay đổi dần
từ trên xuống theo sự thay đổi của ngoại lực tác dụng.
Phía trên tháp có nhà để đặt máy đóng mở và thao tác van, có cầu công tác nối
liền tháp van với đỉnh đập.
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 142
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Ch¬ng 7: chuyªn ®Ò kü thuËt
tÝnh to¸n kÕt cÊu cèng ngÇm
7.1 Mục đích và trường hợp tính toán.
7.1.1 Mục đích tính toán.
Mục đích của việc tính toán kết cấu cống ngầm là xác định nội lực trong các bộ phận
cống ứng với các trường hợp làm việc khác nhau, để từ đó bố trí cốt thép và kiểm tra
hợp lý chiều dày của thành cống, kết cấu của cống ngầm phải đảm bảo về yêu cầu chịu
lực và cấu tạo theo cả phương ngang và phương dọc cống.
7.1.2 Trường hợp tính toán.
Tính toán kết cấu cống ngầm nhằm đảm bảo điều kiện bền trong mọi trường hợp làm
việc, ta thường tính toán trong các trường hợp sau:
- Khi công trình mới thi công xong, cống chưa lấy nước.
- Khi công trình làm việc bình thường, mực nước thượng lưu là MNDBT cống mở để
lấy nước ứng với lưu lượng thiết kế.
- Khi thượng lưu là MNLTK, cống đóng không lấy nước.
- Khi có lực động đất.
Trong phạm vi đồ án này em tính toán kết cấu cống theo phương ngang cống, tính
toán cho mặt cắt giữa đỉnh đập cho một trường hợp làm việc của cống là trường hợp mực
nước thượng lưu là MNLTK, cống đóng. Cống là cống hộp nên ta tính cho 1m dài của
cống.
7.2 Tài liệu và yêu cầu thiết kế.
7.2.1 Mặt cắt tính toán:
Mặt cắt tính toán là mặt cắt 1-1 dạng
hình chữ nhật có kích thước như hình
vẽ.
Hình 7- 1: Mặt cắt 1-1 (ngang cống)
7.2.2 Chỉ tiêu của vật liệu thân cống
Chọn bê tông mác 200 (M200), cốt thép nhóm C II để tính toán và bố trí cốt thép trong
cống. Ta có các chỉ tiêu tính toán như sau:
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 143
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Theo các phụ lục trong giáo trình bê tông cốt thép với bê tông M200 ta có:
+ Rn : cường độ tính toán chịu nén của bê tông theo trạng thái giới hạn I khi nén dọc
trục, Rn = 90 kG/ cm2 .
+ Rk : cường độ tính toán chịu kéo của bê tông đối với trạng thái giới hạn I khi kéo dọc
trục, Rk = 7,5 kG/ cm2.
+ Rkc : cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của bê tông theo trạng thái giới hạn II khi kéo dọc
trục, Rkc = 11,5 kG/ cm2
+ Rnc : cường độ chịu nén tiêu chuẩn của bê tông theo trạng thái giới hạn II khi nén dọc
trục, Rkc = 115 kG/ cm2 .
+ Kn : hệ số tin cậy, với công trình cấp III → Kn = 1,15 .
+ nc: hệ số tổ hợp tải trọng,với tổ hợp tải trọng trong thời kì thi công, nc = 0,95
+ mb : hệ số điều kiện làm việc của bê tông, mb = 1.
+ ma : hệ số điều kiện làm việc của cốt thép, ma = 1,1.
+ Ra : cường độ chịu kéo của cốt thép, ta có Ra = 2700 kG/ cm2.
+ Ra: cường độ chịu nén của cốt thép, ta có Ra' = 2700 kG/ cm2.
+ Ea: mô đun đàn hồi của cốt thép, Ea = 2,1.106 kG/ cm2.
+ Eb: mô đun đàn hồi ban đầu của bê tông, Eb = 240.103 kG/ cm2.
Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép ở miền kéo và miền nén là: a = a' = 4 cm.
Chiều cao hữu ích của tiết diện là: h0 = h – a = 50 – 4 = 46 (cm) = 0,46(m).
Tra phụ lục 11 (giáo trình BTCT) ta được hệ số α 0 = 0, 6
A0 = α 0 (1 − 0.5α 0 ) = 0, 42
Chiều dài tính toán của kết cấu:
Với thành cống:
l0 = 0,5H = 0,5.2,15 = 1,075(m).
Với trần và đáy cống:
l0 = 0,5 B = 0,5.1,5 = 0,75 (m).
Hàm lượng cốt thép tối thiểu, theo bảng 4-1 (trang 62) giáo trình BTCT ta có:
μ min =
Fa +Fa'
.100%=0,05%
bh 0
Hàm lượng cốt thép lớn nhất μ max =3,5%
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 144
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Fa, Fa’: Diện tích cốt thép ở miền kéo và miền nén của kết cấu.
Fa ,Fa' >μ min bh 0
Yêu cầu:
'
Fa +Fa q1 = 1.(1,79.2,6 + 0,95.10,6) = 14,72 (T/m).
7.4.1.2Áp lực đất hai bên thành cống ( p1, p2 ):
Biểu đồ áp lực 2 bên thành cốngcó dạng hình thang:
p1 = q1 tg2(45o – ϕ/2) ( trên đỉnh )
(11 - 2)
p1’= q1’tg2(45o - ϕ/2) ( dưới đáy )
Trong đó :
+ q1’= q1 + γđđ.H
(T/m).
+ H : chiều cao cống, H = Hc+tđ+tn = 1,6 + 0,6 + 0,5 = 2,7 (m).
+ γđđ : Dung trọng đất đắp hai bên thành cống, lấy bằng dung trọng đẩy nổi:
γđ = γđn = 0,95 (T/m3).
+ ϕ = 16o_ góc ma sát trong bão hoà của đất.
7.4.2
Áp lực nước:
7.4.2.1Trên đỉnh cống (q2) :
q2 = γn.Z2
(T/m).
(11- 3)
7.4.2.2Hai bên thành cống (p2, p2'):
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 147
p2 = γn.Z2
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
(T/m).
p2’ = γn.(Z2 + H) (T/m).
7.4.2.3Dưới đáy cống :
q3 = γn.(Z2 + H) (T/m).
7.4.3
Trọng lượng bản thân:
7.4.3.1Tấm nắp:
q4 = γb.tn = 2,4.0,5 = 1,20 (T/m).
(11 - 4)
Với tn là chiều dày nắp cống, tn = 0,5 m.
7.4.3.2Tấm bên (phân bố theo phương đứng):
q5 = γb.tb = 2,4.0,5 = 1,2 (T/m).
Với tb là chiều dày tấm bên, tb = 0,5 m.
7.4.3.3Tấm đáy:
q6 = γb.tđ = 2,4.0,6 = 1,44 (T/m) .
Với tđ là chiều dày tấm đáy, tđ = 0,6 m.
7.4.4
Phản lực nền r :
Biểu đồ phân bố phản lực nền phụ thuộc vào loại nền và cách đặt cống, thường r
không phân bố đều, song trong tính toán ta xem gần đúng là phân bố đều, khi đó:
r = q1 + q2 - q3 +q4 + q6 + 2. q 5 .
(H − t d − t n )
B
(T/m)
(11 - 5).
Với B = bc + 2tb = 1,0 + 2.0,5 = 2,0 (m).
7.4.5
Sơ đồ lực cuối cùng :
7.4.5.1Các lực thẳng đứng:
a) Phân bố trên đỉnh :
Tải trọng tiêu chuẩn : qtc = q1 + q2 + q4
(T/m).
Tải trọng tính toán : q = 1,1.q1 + 1.q2 + 1,05.q4 (T/m).
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 148
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Trong đó : các hệ số 1,1; 1 và 1,05 là các hệ số vượt tải được tra trong bảng 6.1
trang 22 TCXDVN 285 – 2002.
b) Phân bố hai bên thành :
Tải trọng tiêu chuẩn : q5tc = 1,2 (T/m).
Tải trọng tính toán : q5 = 1.05.q5 tc = 1,26 (T/m).
Phân bố dưới đáy :
Tải trọng tiêu chuẩn : qn tc = r + q3 – q6
(T/m).
Tải trọng tính toán : qn = r + 1.q3 – 1,05.q6 (T/m).
7.4.5.2Các lực nằm ngang:
Phân tải trọng ngang làm hai bộ phận, bộ phận đều p, và bộ phận tuyến tính p’.
Bộ phận đều:
Tiêu chuẩn :
ptc = p1 + p2
(T/m).
Tính toán:
p = 1,2.p1 +1.p2
(T/m).
Bộ phận tuyến tính:
Tiêu chuẩn :
p’tc = (p1’ – p1) + (p2’ – p2)
(T/m).
Tính toán :
p’ = 1,2.(p1’ – p1) + 1.(p2’ – p2)
(T/m).
q
p
q5
pt
p
q5
p
qn
p
pt
Hình 7- 4: Sơ đồ lực cuối cùng tác dụng lên cống
Kết quả tính toán nội lực ghi ở bảng sau:
Bảng 7 - : Giá trị các lực tác dụng lên cống
Thành phần lực
Kí hiệu
áp lực đất trên đỉnh cống
áp lực nước trên đỉnh cống
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Tải trọng Hệ số lệch Tải trọng
tiêu chuẩn
tải
tính toán
q1(T/m)
14.72
1.1
16.20
q2(T/m)
10.60
1
10.60
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 149
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
áp lực nước dưới đáy cống
q3 (T/m)
13.30
1
13.30
Trọng lượng bê tông tấm nắp
q4 (T/m)
1.20
1.05
1.26
Trọng lượng bê tông tấm bên
q5 (T/m)
1.20
1.05
1.26
Trọng lượng bê tông tấm đáy
q6 (T/m)
1.44
1.05
1.51
áp lực đất hai bên thành cống
p1 (T/m)
8.36
1.2
10.03
áp lực đất hai bên thành cống
p'1 (T/m)
9.82
1.2
11.78
áp lực nước hai bên thành cống
p2 (T/m)
10.60
1
10.60
áp lực nước hai bên thành cống
p'2 (T/m)
13.30
1
13.30
Phản lực nền
r (T/m)
16.58
0
18.28
Lực thẳng đứng trên đỉnh
q (T/m)
26.52
28.06
Lực nằm ngang phân bố đều
p (T/m)
18.96
20.63
Lực nằm ngang tuyến tính
p' (T/m)
4.16
4.45
Lực thẳng đứng dưới đáy
qn (T/m)
28.44
30.07
7.5 Tính toán xác định nội lực cống ngầm
7.5.1
Mục đích tính toán.
Thông qua tính toán nội lực chúng ta sẽ biết được chính xác các giá trị nội lực ở
các vị trí cống khác nhau, phục vụ cho tính toán bố trí cốt thép sau này.
7.5.2 Phương pháp tính toán.
Mặt cắt ngang của cống là khung siêu tĩnh bậc III. Theo cơ học kết cấu để xác
định nội lực trong cống ta có một số phương pháp sau:
- Phương pháp lực
- Phương pháp phần tử hữu hạn
- Phương pháp chuyển vị
- Phương pháp tra bảng
Để đơn giản tính toán ta sử dụng phương pháp tra bảng để tính và xác định nội
lực của kết cấu.
7.5.3 Nội dung tính toán.
Ta tiến hành chuyển mặt cắt tính toán của cống (có độ dày) về mặt cắt có thể áp
dụng được các công thức cơ học kết cấu (không có độ dày). Trong khi đó ta chuyển các
lực tác dụng lên cống về các lực tính toán đối với mặt cắt cống đã chuyển đổi. Sau đó ta
sử dụng nguyên lý cộng tác dụng để xác định nội lực cho từng bộ phận, từng mặt cắt
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 150
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
của cống. Tức là với mọi lực tác dụng ta đưa về loại lực cơ bản để có thể sử dụng
phương pháp tra bảng. Sau đó áp dụng nguyên lý cộng tác dụng để xác định nội lực
cuối cùng của kết cấu.
Sơ đồ tính toán kết cấu cống ngầm tại mặt cắt tính toán sau khi chuyển đổi như sau:
J1 =J2 =
0,5 3
= 0,0104(m4)
12
B
C
E
J2
J’2 =
3
0, 6
= 0,018 (m4)
12
G J1
J
J
i1 = 1 ; i2 = 2
h
B
A
i 2 H J 2 2,15 0, 018
.
k= = . =
=2,4
i1 B J1 1,5 0, 0104
8
Với:
J H
1
J2
F
D
Hình 7- 5: Sơ đồ tính toán kết cấu
B = 1,5 m và H = 2,15 m là chiều rộng và chiều cao kết cấu.
k: là hệ số khung.
Quy ước về dấu:
+ Mômen làm căng thớ trong sẽ mang dấu dương.
+ Lực dọc trục nén mang dấu dương.
7.5.4 Xác định biểu đồ mômen trong kết cấu
7.5.4.1 Sơ đồ 1
Tải trọng phân bố đều ở phía trên là q, ở phía dưới là q n, hai bên thành cống không có
lực tác dụng.
Hình 7- 6: Sơ đồ tính toán
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Hình 7- 7: Biểu đồ mômen
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 151
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Công thức xác định mômen tại các điểm như sau (tra bảng 2-26 trong Sổ tay kỹ thuật
thuỷ lợi).
MB = Mc = −
B 2 q (2.k + 3) − qn .k
(
)
12
k 2 + 4.k + 3
(11 − 6)
MA = MD = −
B 2 qn (2.k + 3) − q.k
(
)
12
k 2 + 4.k + 3
(11 − 7)
MG = MH =
M E = q.
MA + MB
2
l2
− MA
8
M F = qn .
l2
− MD
8
(11 − 8)
(11 − 9)
(11 − 10)
7.5.4.2 Sơ đồ 2
Tải trọng phân bố đều 2 bên thành cống là p, ở trên và ở dưới cống không có tải trọng
tác dụng.
Hình 7-8: Sơ đồ tính toán
Hình 7-9: Biểu đồ mômen
Công thức xác định mômen tại các điểm như sau ( tra bảng 2-26 trong Sổ tay kỹ thuật
thuỷ lợi)
MA = MB = MC = MD =
−pH 2 k
.
12 k + 1
(7- 10)
ME = MF = MA
(7- 11)
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
MG
Trang 152
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
pH 2 k + 3
= MH =
.
24 k + 1
(7- 12)
7.5.4.3 Sơ đồ 3
Tải trọng phân bố hai bên thành cống có dạng tuyến tính, trên đỉnh và dưới đáy cống
không có lực tác dụng .
Hình 7- 10: Sơ đồ tính toán
Hình 7- 11: Biểu đồ mômen
M B = MC = −
p t. .H 2 .K.(2K + 7)
.
60(K 2 + 4K + 3)
(7- 13)
MA = MD = −
p t .H 2 .K(3K + 8)
60(K 2 + 4K + 3)
(7- 14)
ME = MC ; MF = MD
MG = MH =
p t .H 2 K + 3
.
48 K + 1
(7- 15)
7.5.4.4 Biểu đồ mômen cuối cùng
Bảng 7- : Bảng xác định mômen cuối cùng
Trường hợp tính toán
Sơ đồ 1
Sơ đồ 2
Sơ đồ 3
Tổng
A
B
C
D
E
F
G
H
Tải trọng tiêu chuẩn -1.58
-1.58
-1.58 -1.58 5.88
6.42
-1.58 -1.58
Tải trọng tính toán
-1.67
-1.67
-1.67 -1.67 6.22
6.79
-1.67 -1.67
Tải trọng tiêu chuẩn -5.21
-5.21
-5.21 -5.21 -5.21 -5.21
5.75
5.75
Tải trọng tính toán
-5.66
-5.66
-5.66 -5.66 -5.66 -5.66
6.26
6.26
Tải trọng tiêu chuẩn -0.64
-0.50
-0.50 -0.64 -0.50 -0.64
0.63
0.63
Tải trọng tính toán -0.69
Tải trọng tiêu chuẩn -7.43
-0.53
-7.28
-0.53 -0.69 -0.53 -0.69
-7.28 -7.43 0.18 0.57
0.67
4.80
0.67
4.80
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 153
Tải trọng tính toán
-8.02
-7.87
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
-7.87 -8.02 0.02
0.44
5.26
5.26
Hình 7- 2: Biểu đồ mômen cuối cùng
Hình 7- 13: Biểu đồ mômen cuối cùng
ứng với tải trọng tiêu chuẩn
ứng với tải trọng tính toán
7.5.4.4 Xác định biểu đồ lực cắt
Biểu đồ lực cắt được suy ra từ biểu đồ mômen Mcc theo công thức:
Q AB = Q0AB ±
ΔM
L AB
(11- 16)
Trong đó :
QAB: lực cắt cần tìm tại tiết diện A của đoạn thanh AB.
QoAB: lực cắt tại tiết diện A do tải trọng gây ra trên thanh AB khi coi đoạn thanh
đó là dầm đơn giản.
∆M: hiệu đại số các tung độ mô men tại hai đầu A, B.
LAB: chiều dài của đoạn thanh AB.
∆M
L AB
: lấy dấu dương khi từ trục thanh quay thuận chiều kim đồng hồ về đường
biểu diễn mô men ( đường thẳng nối hai tung độ tạiA và B ) một góc nhỏ hơn 90 o,
ngược lại
∆M
L AB
sẽ lấy dấu âm.
Từ biểu thức tổng quát đó ta có các biểu thức cụ thể như sau:
QDA =
q n .B
q .B
; QBC =
2
2
QAB =
p.H p t .H ∆M AB
+
+
2
3
H
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
QBA = −
QGB =
Trang 154
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
p.H p t .H ∆M AB
−
−
2
6
H
pH p t .H 2. ∆M GB
+
−
4
12
H
Tính lực cắt (Q)
QDA( = - QAD)
QBC( = - QCB)
QAB(=-QDC)
QBA(=-QCD)
QGB(=-GHC)
Bảng 7- : Kết quả tính toán lực cắt
Với tải trọng tiêu chuẩn
Với tải trọng tính toán
21.33
22.55
19.89
21.04
23.29
25.44
-21.81
-23.85
-0.30
-0.33
Hình 7- 14: Biểu đồ lực cắt ứng với
Hình 7- 15: Biểu đồ lực cắt ứng với
tải trọng tiêu chuẩn
tải trọng tính toán
7.5.4.5 Xác định biểu đồ lực dọc
Hình 7 - 16 : Sơ đồ tính toán lực dọc trong kết cấu
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 155
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Để xác định được biểu đồ lực dọc Ncc trong thanh, ta dựa vào biểu đồ lực cắt Q cc đã xác
định ở trên. Bằng phương pháp tách riêng từng nút ta sẽ xác định được lực dọc ở tất cả
các thanh, từ ta sẽ vẽ được biểu đồ lực dọc cuối cùng Ncc.
Lực dọc (N)
NAB=NDC
NBA=NCD
NBC= NCB
NAD =NDA
7.6
Bảng 7- : Kết quả tính toán lực dọc
Với tải trọng tiêu chuẩn
Với tải trọng tính toán
21.33
22.55
19.89
21.04
21.81
23.85
23.29
25.44
Hình 7- 17: Biểu đồ lực dọc ứng với
Hình 7- 18: Biểu đồ lực dọc ứng với
tải trọng tiêu chuẩn
tải trọng tính toán
Tính toán cốt thép.
7.6.1 Mặt cắt tính toán
M
N
( Hình 7- 19: Biểu đồ nộiQlực để tính toán cốt thép
(
(
T
T
T
.
. cốt thép
Căn cứ vào biểu đồ nội lực ta chọn các mặt. cắt nguy hiểm nhất để tính toán
m
m
m
)
)
)
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 156
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Với trần cống:
Chọn mặt cắt qua B là mặt cắt có giá trị mômen căng ngoài lớn nhất để tính toán và bố
trí cốt thép phía ngoài trần cống:
MB = - 7,87 (T.m), QB = +21,04 (T), NB = - 23,85 (T).
Với thành bên:
Chọn mặt cắt qua A là mặt cắt có giá trị mômen căng ngoài lớn nhất để tính toán và bố
trí cốt thép phía ngoài thành bên:
MA = - 8,02 (T.m), QA = + 25,44 (T), NA = - 22,25 (T).
Chọn mặt cắt qua H là mặt cắt có giá trị mômen căng trong lớn nhất để tính toán và bố
trí cốt thép phía trong thành bên:
MH = 5,46 (T.m), QH = - 0,33 (T), NH = - 21,80 (T).
Với đáy cống:
Chọn mặt cắt qua D là mặt cắt có giá trị mômen căng ngoài lớn nhất để tính toán và bố
trí cốt thép phía ngoài đáy cống:
MD = - 8,02 (T.m), QD = 22,55 (T), ND = - 25,44 (T).
7.6.2 Tính toán cốt thép dọc chịu lực
7.6.2.1Tính toán và bố trí cốt thép cho trần cống
a. Mặt cắt B
Giá trị nội lực tại mặt cắt B:
MB = - 7,87 (T.m), QB = +21,04 (T), NB = - 23,85 (T).
Tiết diện tính toán là hình chữ nhật có các kích thước b x h = 100 x 50(cm).
Trình tự tính toán cốt thép cho mặt cắt như sau:
Qua tải trọng tác dụng vào tiết diện ta thấy đây là cấu kiện chịu kéo lệch tâm.
a1. Xét ảnh hưởng uốn dọc:
l0 0,5B 0,5.1,5
=
=
= 1,5 < 10. Do đó bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc, η= 1.
h
0,5
h
Độ lệch tâm : e0 =
M
7,87
=
= 0,33 (m)
N 23,85
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 157
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Ta thấy ηe0 = 0,33 m > 0,3h0 = 0,3.(0,5- 0,04) = 0,138 m nên cấu kiện là cấu kiện chịu
nén lệch tâm lớn.
a2. Sơ đồ ứng suất
Trong đó:
+ e : Là khoảng cách từ điểm đặt của lực nén dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu kéo F a.
e = ηe0 + 0,5h – a = 1.0,33+0,5.0,5- 0,04 = 0,54 m = 54cm.
+ e’: Là khoảng cách từ điểm đặt của lực nén dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu nén
F’a.
e’ = ηe0 – 0,5h +a’ = 1.0,33 - 0,5.0,5+ 0,04 = 12cm.
Hình 7- 30 : Sơ đồ ứng suất để tính cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn
a3. Công thức cơ bản:
Phương trình cân bằng hình chiếu:
kn .nc.N. η.mb .Rn .b.x + ma. Ra’.Fa’ – ma. Ra .Fa
(7- 17)
Phương trình cân bằng mômen đối với các điểm của hợp lực cốt thép Fa
kn.nc. N.e. η. mb.Rn.b.x .(h0-x/2) + ma.Ra’.Fa’ .(ho – a’)
(7- 18)
Chọn x = αo.ho (α = αo, A = Ao).
Tra phụ lục 11- Giáo trình BTCT ta được hệ số giới hạn αo = 0,6.
Ao = αo.(1 - 0,5. αo) = 0,42.
kn .nc .N .e − mb .Rn .b.h02 . Ao
Fa ' =
ma .Ra' .(ho − a ')
(7-19)
Thay giá trị vào ta có:
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 158
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
1,15.1.23850.54 − 1.90.100.462 0, 42
⇒F =
= −52, 25 (cm2)
1,1.2700(46 − 4)
'
a
Vì Fa’ < 0 nên ta chọn Fa’ theo điều kiện sau:
+ Điều kiện về hàm lượng cốt thép: Fa’ = µmin.b.ho
Với µmin: Hàm lượng cốt thép tối thiểu phụ thuộc vào độ mảnh cấu kiện ηb
lo
h
ηb =
trong đó lo: là chiều dài tính toán cấu kiện.
b: là cạnh nhỏ nhất của tiết diện.
=> ηb =
0,5.1,5
= 1,5. Tra bảng 4-1 sách kết cấu BTCT ta có µmin = 0,05%
0,5
Khi đó Fa’ = 0,0005.100.46 = 2,3cm2
+ Điều kiện cấu tạo: chọn Fa’ = 5φ10 = 3,93cm2.
Vậy ta chọn Fa' = 5φ10, khoảng cách giữa các thanh cốt thép là 20 (cm).
Bài toán trở thành xác định Fa khi biết Fa' và các điều kiện khác.
Tính lại A:
Đặt A = α.( 1- 0,5.α ), ta có:
A =
=
k n .n c .N.e − ma .R a' .Fa' .(h 0 − a ')
m b .R n .b.h 02
1,15.0,95.23850.54 − 1,1.2700.3,93.(46 − 4)
= 0, 048
1.90.100.462
=> α = 1 − 1 − 2A = 0, 0494
Ta thấy
α<
2.a
= 0,1739
ho
chứng tỏ Fa' chỉ đạt σa' < Ra'. nên lấy x = 2.a' để tính Fa theo công thức:
Fa =
k n .n c .N.e '
1,15.0,95.23850.12
=
= 0, 000251( m 2 ) = 2,51cm 2 .
m a .R a .(h 0 − a ')
1,1.2700.(46 − 4)
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 159
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
So sánh Fa > µmin.b.h0 = 2,3 cm2 : thoả mãn yêu cầu đặt ra.
Điều kiện cấu tạo: chọn Fa = 5φ10 = 3,93cm2.
Ta thấy 5φ10 > Fa > µmin bh0 = 2,3 cm2 nên diện tích thép tính ra đạt yêu cầu. Chọn thép
bố trí theo yêu cầu cấu tạo Fa = 5φ10 = 3,93 cm2. khoảng cách các thanh cốt thép là
20cm.
Vậy bố trí cốt thép phía ngoài cống là 5φ10, khoảng cách giữa các thanh là 20cm.
b. Chọn cốt thép
Căn cứ vào kết quả tính toán cốt thép ở mặt cắt trên ta chọn và bố trí cốt thép cho trần
cống như sau :
+ Cốt thép phía ngoài cống là 5φ10, khoảng cách giữa các thanh là 20cm.
Các mặt cắt khác cũng tính tương tự mặt cắt B ta có giá trị tính toán như bảng sau:
Bảng 7 – 5: Bảng tính toán cốt thép dọc tại các mặt cắt
Mặt
M
N
e0
e
e'
ho
Fa
Fa' (tính
Fa'
toán)
(chọn)
(m2)
(cm2)
(cm2)
(cm2)
A
α
toán)
cắt
(T.m)
(T)
(m)
(m)
(m)
(m)
(tính
Fa
(chọn)
B
7.87
23.85 0.33 0.540 0.120 0.46 -0.005285 3.93
0.048 0.0493 2.50
3.93
A
8.02
22.55 0.36 0.606 0.146 0.46 -0.005216 3.93
0.050 0.0515 2.88
3.93
H
5.26
21.80 0.24 0.491 0.031 0.46 -0.005474 3.93
0.033 0.0338 0.60
3.93
D
8.02
25.44 0.32 0.615 0.055 0.56 -0.006568 3.93
0.037 0.0382 1.00
3.93
Kết luận : Tất cả cốt thép dọc chịu lực đều bố trí thép cấu tạo 5φ10/1m.
Vậy kết quả cốt thép dọc chịu lực của cống ngầm như sau:
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 160
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Bảng 7 – 6: Cốt thép bố trí theo phương ngang cống
Cốt thép phía trong cống
Cốt thép phía ngoài cống
Thành phần Diện tích
Khoảng Diện tích
Khoảng
Loại thép
Loại thép
2
2
(cm )
cách (cm)
(cm )
cách (cm)
Trần cống
3,93
φ10
20
3,93
φ10
20
Thành cống
3,93
φ10
20
3,93
φ10
20
Đáy cống
3,93
φ10
20
3,93
φ10
20
7.6.3 Tính toán cốt thép ngang (cốt xiên)
Tính toán cường độ trên mặt cắt nghiêng của cấu kiện có thể được tiến hành theo
phương pháp đàn hồi hoặc phương pháp trạng thái giới hạn. Ở đây ta sử dụng phương
pháp đàn hồi để tính toán.
7.6.3.1Điều kiện tính toán
Khi thoả mãn điều kiện sau thì cần phải tính toán cốt đai cho cấu kiện:
0, 6 .m b4 .R k < σ1 = τ0 =
k n .n c .Q
< m b3 . R k c
0,9.b.h 0
( 11 −
20 )
Trong đó:
mb4: hệ số làm việc của bê tông không có cốt thép mb4 = 0,9
Rk: cường độ chịu kéo của bê tông, Rk = 75 (T/m2).
kn: hệ số tin cậy, phụ thuộc cấp công trình, kn = 1,15.
nc: hệ số tổ hợp tải trọng, với tổ hợp tải trọng trong thời kì thi công nc= 0,95
Q: lực cắt lớn nhất do tải trọng tính toán gây ra (T).
mb3: hệ số điều kiện làm việc của bê tông trong kết cấu bê tông cốt thép. Tra
bảng phụ lục 5 giáo trình bê tông cốt thép mb3 = 1.
Rkc : cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của bê tông, Rkc = 11,5 kG/ cm2 .
7.6.3.2Mặt cắt tính toán
Ta chọn các mặt cắt có lực cắt lớn để tính toán và bố trí cốt thép ngang cho cống. Do đó
ta cần tính toán cho các mặt cắt sau:
Với đáy cống:
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 161
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Tính cho mặt cắt qua D : MD = -8,02(T.m), QD =- 22,55 (T), ND = -25,44(T).
Với thành bên cống:
Tính cho mặt cắt qua A: MA = -8,02(T.m), QA =+ 25,44(T), NA = - 22,55 (T).
Tính cho mặt cắt qua H : MH = 5,26(T.m) , QH = - 0,33 (T), NH = - 21,80 (T).
Với trần cống
Tính cho mặt cắt qua B : MB = -7,87(T.m), QB = +21,04(T), NB = - 23,85 (T).
7.6.3.3Tính toán cốt thép ngang
Với cốt thép ngang trong cống ta thường chỉ bố trí cốt thép xiên nên tính toán cốt thép
ngang cho cống ta chỉ tính toán và bố trí cốt thép xiên cho cống (không tính toán và bố
trí cốt thép đai cho cống).
Tính cốt thép đáy cống
Kiểm tra điều kiện (11-12) ta có:
0,6.0,9.75 = 40,5 (T/m2) <
1,15.0,95.22,55
= 79,36 (T/m2) < 115 (T/m2)
0,9.0, 75.0, 46
Vậy ta phải tính toán bố trí thép xiên cho đáy cống.
Sơ đồ tính toán
Hình 7- 31: Biểu đồ lực cắt
Hình 7-32: Sơ đồ phân bố ứng suất chính
kéo
Trong đó: σ1a: Ứng suất chính kéo do cốt dọc chịu.
σ1x: Ứng suất chính do cốt xiên phải chịu.
σ1= τo: Ứng suất chính kéo do cốt xiên và cốt dọc phải chịu.
Ω x : Phần diện tích trong biểu đồ ứng suất tiếp do cốt xiên phải chịu.
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 162
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
Do biểu đồ ứng suất chính kéo có dạng tam giác nên ứng suất chính do cốt dọc chịu
được tính theo công thức:
σ1a = 0,225. σ1 = 0,225.79,36 = 17,86 (T/m2).
Phần ứng suất chính kéo do cốt xiên chịu là:
σ1X = σ1 - σ1a = 79,36 - 17,86= 61,5 (T/m2).
50 − x 40,5
=
=> x = 24,48 ( cm ) .
50
79,36
Đặt cốt xiên nghiêng với trục cấu kiện một góc α = 450. Diện tích cốt xiên
được tính theo công thức:
Fx =
Ω x .b
0,5.(40,5 − 17,86 + 61,5).24, 48.50
=
= 1, 24 cm 2
ma .Rad . 2
1,1.27000. 2
Chọn và bố trí cốt thép:
Với Fx = 1,24 (cm2) ta chọn 5φ10 có F = 3,93 (cm2) để bố trí cốt xiên cho cống. Ta bố
trí các thanh cốt xiên thành một lớp.
Vị trí các thanh cốt xiên được
xác định như sau:
Xác định trọng tâm của phần
diện tích thép xiên Ωx.
Từ trọng tâm của của phần
diện tích thép xiên này dóng
lên trục dầm ta xác định được
Hình 7- 33: Sơ đồ xác định vị trí thép xiên
vị trí của lớp thép xiên.
Gọi khoảng cánh từ mép ngoài trục cấu kiện tới vị trí thép xiên là x1 thì :
x1 =
x 2(0, 6m b4 R − σ1a ) + σ1x
.
= 12,42 (cm).
3 (0, 6m b4 R − σ1a ) + σ1x
Tính toán cốt xiên cho các mặt các khác tương tự như mặt cắt D, ta có kết quả ghi ở
bảng sau:
Bảng 7- 7: Bảng tính toán cốt thép xiên tại các mặt cắt
Mặt
Q
0,6 .mb4.Rk
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
τ0
σ1a
σ1x
x
Fx
F(chọn)
x1
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 163
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
(T/m)
(T/m)
(T/m)
(cm)
(cm2)
40.50
111.06
24.99
86.07
31.77
0.96
25.44
40.50
134.27
30.21
104.06
34.92
1.19
H
0.33
40.50
1.72
D
22.55
40.50
119.04
cắt
(T)
B
21.04
A
(cm2)
3.93 (5φ10)
3.93 (5φ10)
(cm)
12.21
12.69
Không thỏa mãn (7-12), không bố trí cốt thép xiên
26.78
92.25
32.99
1.04
3.93 (5φ10)
12.42
7.7 Tính toán kiểm tra nứt
Theo tiêu chuẩn kết cấu bê tông cốt thép công trình thuỷ công thì ngoài việc tính toán
khả năng chịu lực còn phải tính toán các chuyển vị, sự hình thành và mở rộng khe nứt
trong BTCT ở giai đoạn sử dụng.
Ta dùng tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn để tính toán kiểm tra nứt cho kết cấu.
7.7.1 Mặt cắt tính toán
Chọn mặt cắt có mô men lớn nhất để tính toán và kiểm tra nứt cho kết cấu.
Ta tính cho mặt cắt qua D thuộc thành bên cống có các giá trị nội lực ứng với tải trọng
tiêu chuẩn như sau:
MD = -7,43(T.m), QD =- 23,29(T), ND = -21,33 (T).
Mặt cắt có: Fa = 3,93 cm2 ; Fa' = 3,93 cm2
+ Hệ số quy đổi : n =
Ea
= 8,75.
Eb
7.7.2 Tính toán và kiểm tra nứt
7.7.2.1Xác định các đặc trưng quy đổi
Sơ đồ tính toán:
Hình 7-22 : Sơ đồ kiểm tra nứt.
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Chiều cao vùng nén:
Trang 164
S
qd
x =
n F
qd
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
(7-23)
Trong đó:
+ Sqd: mômen tĩnh của tiết diện quy đổi lấy với mép biên chịu nén của tiết diện quy đổi:
Sqd = 0,5b.h2 + n.( a’Fa’ + h0.Fa)
= 0,5 .100. 502 + 8,75.(4.3,93 + 46.3,93) = 126719,4(cm2).
+ Fqđ : Diện tích quy đổi của tiết diện:
Fqđ =b.h + n.(Fa’+Fa) = 100.50 + 8,75.(3,93 + 3,93) = 5068,775(cm2)
Vậy xn = 25cm.
Môđun chống uốn của tiết diện:
Wqđ =
J qd
h − xn
(7-24)
Trong đó:
+ Wqđ: môdun chống uốn của tiết diện quy đổi lấy đối với mép biên chịu kéo của tiết
diện.
+ Jqđ : Mômen quán tính chính trung tâm của tiết diện quy đổi.
Jqđ =
=
b.x 3n b.(h − x n )3
+
+ n.Fa' .(x n − a ') 2 + n.Fa .(h 0 − x n ) 2
3
3
100.253 100.(50 − 25)3
+
+ 8,75.3,93.(25 − 4) 2 + 8,75.3,93.(46 − 25) 2
3
3
= 1071996,44 (cm4)
Vậy Wqđ =
1071996,44
= 42879,86(cm3)
50 − 25
7.7.2.2 Khả năng chống nứt của tiết diện
Với cấu kiện chịu nén lệch tâm khả năng chống nứt của tiết diện được xác định theo
công thức:
Nn =
γ 1.R ck
eo
1
−
Wqd Fqd
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
(7- 25)
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 165
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
+ mh: hệ số phụ thuộc vào chiều cao mặt cắt h, tra phụ lục 13 sách bêtông cốt
thép ta có mh = 1
+ γ: hệ số chảy dẻo của bêtông. Đối với tiết diện chữ nhật thì γ = 1,75
=> γ1 = 1,75
e o : độ lệch tâm e o =
M 7, 43
=
= 0,35 (m) = 35 cm.
N 21,33
Rkc : cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của bê tông, Rkc = 11,5 kG/ cm2
1,75.11,5
Thay số vào ta có : Nn =
35
1
= 32514,86 (kG).
−
42879,86 5068,775
7.7.2.3 Kiểm tra khả năng nứt
Điều kiện kiểm tra nứt nc.ND = 0,95. 21330 = 20263,5 (kg) < Nn .
Vậy cấu kiện (thành bên cống ) không bị nứt theo phương dọc cống.
Vậy cốt thép chọn thoả mãn khả năng chống nứt .
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 166
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Giáo trình Thủy công tập 1&2 - Bộ môn Thủy công trường ĐHTL.
2. Đồ án môn học Thủy công (2004) - Bộ môn Thủy công trường ĐHTL.
3. Giáo trình Thủy văn công trình, Bộ môn Thủy văn công trình trường ĐHTL.
4. Giáo trình Thủy lực - Tác giả: Nguyễn Cảnh Cầm, Nguyễn Văn Cung, Lưu Công
Đào.
5. Bảng tra Thủy lực - Bộ môn Thủy lực trường ĐHTL.
6. Giáo trình Cơ học đất - Bộ môn Địa kỹ thuật trường ĐHTL.
7. Giáo trình nền móng - Bộ môn Địa kỹ thuật trường ĐHTL
8. Thiết kế đập đất - Tác giả: Nguyễn Xuân Trường.
9. Thiết kế cống - Tác giả: Trịnh Bốn, Lê Hòa Xướng.
10. Công trình tháo lũ trong đầu mối hệ thống công trình thuỷ lợi - Các tác giả Nguyễn
Văn Cung, Nguyễn Xuân Đặng, Ngô Trí Viềng
11. Giáo trình Kết cấu Bê Tông Cốt Thép - Các tác giả Trần Mạnh Tuân, Nguyễn Hữu
Thành, Nguyễn Hữu Lân, Nguyễn Hoàng Hà
12. Các quy phạm: TCXDVN 285 - 2002;TCVN 4253 - 86. QPTL C1 - 78; QPTL C1 75; QPTL C8 - 76; 14TCN 157 - 2005; 14TCN 197 - 2006; Sổ tay kỹ thuật Thủy lợi;
Sổ tay tính toán thủy lực.
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
§å ¸n tèt nghiÖp
Lîi
Trang 167
Ngµnh c«ng tr×nh Thuû
KẾT LUẬN
Với đề tài :″Thiết kế công trình đầu mối hồ chứa Ea Dreh” . Sau 14 tuần làm đồ
án tốt nghiệp, với sự phấn đấu lỗ lực của bản thân và sự hướng dẫn tỉ mỉ, chu đáo, nhiệt
tình của thầy giáo Nguyễn Hoàng Long cùng với các thầy cô giáo em đã hoàn thành đồ
án đúng thời gian quy định.
Thời gian 14 tuần làm đồ án thực sự là khoảng thời gian rất bổ ích cho mỗi sinh viên
trước khi ra trường. Nó giúp sinh viên hệ thống hoá, tổng hợp lại kiến thức đã học trong
5 năm từ những môn đại cương: Sức bền vật liêu, Cơ lý thuyết, Cơ kết cấu, các môn
học Thủy văn, Thủy lực, Kết cấu thép và bê tông cốt thép và những môn chuyên ngành
như Thi công hay Thủy công, tất cả đều rất cần thiết cho việc làm đồ án tốt nghiệp và
đặc biệt sau này đi làm. Ngoài ra nó còn rèn luyện kỹ năng đọc tài liệu, độc lập suy
nghĩ, sáng tạo, là cầu nói giữa lý thuyết và thực tế trong việc thiết kế, thi công các công
trình, đồng thời chuẩn bị chu đáo để trở thành một kỹ sư thủy lợi thực thụ sau này.
Chính vì vậy Đồ Án Tốt Nghiệp là một công trình đầu tay có ý nghĩa rất lớn đối với
em. Tuy nhiên trong khoảng thời gian ngắn với một khối lượng công việc, tính toán
tương đối lớn và đặc biệt do là sinh viên trình độ còn hạn chế và kinh nghiệm thực tế
chưa có nên trong đồ án không thể tránh khỏi những sai sót và những chỗ chưa hợp lý.
Kính mong các thầy cô chỉ bảo hướng dẫn để em có thêm được nhiều kiến thức bổ ích
phục vụ cho công việc sau này.
Cuối cùng em xin cám ơn thầy giáo Ths.Nguyễn Hoàng Long đã tận tình chỉ bảo cho
em hoàn tất đồ án tốt nghiệp này.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường đã tạo điều kiện giúp đỡ
em hoàn thành tốt đồ án này.
Kính chúc các thầy, các cô lời chúc tốt đẹp nhất!
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 20 tháng 11năm 2009.
Sinh viên thực hiện
Đào Thị Loan
Sinh viªn: §µo ThÞ Loan
Líp: 47Lt
[...]... vt cao an ton ca p cn c vo tiờu chun thit k p t m nộn 14TCN 157-2005 - - + Vi MNDBT a = 0,7m + Vi MNLTK a = 0,5m + Vi MNLKT a = 0,2m Tn sut giú tớnh toỏn: + Vi MNDBT p = 4% + Vi MNLTK p = 50% H s t hp ti trng Trng hp tỡnh toỏn theo trng thỏi gii hn th nht + i vi t hp ti trng c bn nc = 1,00 + i vi t hp ti trng c bit nc = 0,90 + i vi t hp ti trng trong thi kỡ thi cụng v sa cha n c = 0,95 Trng hp tớnh toỏn... ỏn l cung cp nc cho 400ha (PAI), 600ha(PAII), 800ha( PAIII) + iu kin khớ tng thy vn: T kt qu tớnh toỏn lng nc dựng v lng nc n ti tuyn cụng trỡnh cho thy tng lng nc n trong nm ỏp ng nhu cu dựng nc Tuy nhiờn do phõn phi dũng chy khụng u, v mựa ma nhu cu dựng nc nh thỡ lng dũng chy ln, ngc li v mựa khụ nhu cu dựng nc ln thỡ lng nc dũng chy li nh khụng ỏp ng c yờu cu sn xut + iu kin a hỡnh, a cht cho... 400 + Cung cp nc ti cho khu ti thuc 2 xó EaDreh v Ea RMook + To ngun cp nc sinh hot cho cỏc khu dõn c trong vựng + Kt hp nuụi trng thy sn + Kt hp lm giao thụng nụng thụn v giao thụng ni ng Sinh vi n: Đào Thị Loan Lớp: 47Lt Đồ án tốt nghiệp Trang 16 Ngành công trình Thuỷ Lợi + Ci thin tiu vựng khớ hu v mụi trng sinh thỏi, ci to t, chng xúi mũn c) Gii phỏp cụng trỡnh: - C s la chn gii phỏp cụng trỡnh: +. .. phng trỡnh cõn bng nc di dng sai phõn ta cú th bin i nh sau Q1 + Q2 q1 + q 2 2 2 Sinh vi n: Đào Thị Loan V2 V1 = t Lớp: 47Lt Đồ án tốt nghiệp Trang 29 Ngành công trình Thuỷ Lợi Q1 + Q2 V1 q1 V2 q 2 + = + 2 t 2 t 2 t V1 q1 = f1(q) t 2 (3-4) V2 q2 + = f2(q) t 2 f2(q) = f1(q) + Q1 + Q2 2 (3-5) hay l f2(q) = f1(q) + Q (3-6) (3-4) v (3-5) gi l hai quan h ph tr Trong bt k thi... kinh phớ xõy dng cụng trỡnh 2.3.3 Xỏc nh hỡnh thc iu tit h Da vo s liu thu vn v phõn phi dũng chy nm thit k ( p = 75% ) v nhu cu dựng nc trong nm ta cú: 21,846.106 m3 Wdn = ; Wdựng = 8,1227.106 m3 Ta thy Wdn > Wdựng , nờn trong mt nm lng nc n luụn ỏp ng lng nc dựng Vỡ th i vi h cha ny ta ch cn tin hnh iu tit nm Khi tớnh toỏn iu tit nm thng s dng nm thy li tớnh, tc l u nm mc nc trong h l MNC, n cui... thỏng WQ = Q.t Ct(5) :Lng nc dựng trong thỏng Wq = q.t Sinh vi n: Đào Thị Loan Lớp: 47Lt Đồ án tốt nghiệp Trang 22 Ngành công trình Thuỷ Lợi Ct(6), (7) :Chờnh lch lng nc n v lng nc dựng WQ > Wq : ct 6 WQ< Wq : ct 7 Tng ct (7) : l lng nc thiu Vh Ct(8) : Quỏ trỡnh tớch nc vo h cha Ct(9): Lng nc x trong tng thỏng Bng 2-2: Bng tớnh tn tht Thỏng 1 VII VIII IX X XI XII I II III IV V VI Vk 2 10^6m3 1,953 1,668... thi gian lm vic ca h cha 2.2.2 Tớnh toỏn c th 2.2.2.1 Xỏc nh MNC theo iu kin ti t chy MNC = Zkc + Z Vi: Zkc : Mc nc khng ch u kờnh ti Theo iu tra thc t, cao trỡnh khng ch nc t chy u l Zkc = 180,43m Z : Tng tn tht trong cng khi ly lu lng ln nht, s b chn Z = 0,8 MNC = 180,43 + 0,8 = 181,23m 2.2.2.2 Xỏc nh MNC theo iu kin lng ng v bựn cỏt Trong trng hp ny MNC c xỏc nh theo cụng thc: MNC = bc + hd + h... hi: Sinh vi n: Đào Thị Loan Lớp: 47Lt Đồ án tốt nghiệp Trang 15 Ngành công trình Thuỷ Lợi Sau khi xõy dng h cha EaDreh s to iu kin cho ng bo tng bc lm quen vi bin phỏp thõm canh tiờn tin, ti tiờu khoa hcxúa b dn nhng tp tc phong kin lc hu, t ú nõng cao dõn trớ, phỏt trin vn húa xó hi cho ng bo trong vựng d ỏn * Theo quy hoch thy li: Xõy dng h cha EaDreh cng l thc hin quy hoch Thy li tnh GIa Lai theo... 0.205 17o36 Cỏc ch tiờu dựng tớnh toỏn 1.91 1.6 2.65 39.37 0.653 78.1 0.205 15o 1.96 1.666 2.65 37.16 0.614 80.65 0.1 17o 1.97 1.97 2.65 37.01 0.582 80.01 0.12 17o - ỏnh giỏ iu kin a cht tuyn cụng trỡnh u mi: Nh ó bit trờn, cn c vo kt qu kho sỏt trờn tuyn d kin, tuyn II l tuyn ti u nht la chn thit k lp bnv thi cụng, nhng c trng u vit c ỏnh giỏ nh sau: + V mt chu lc: p h cha EaDreh l p t thp nu búc... nụng nghip Mc dự bỡnh quõn din tớch t nụng nghip cho mi h cao nhng sn xut khụng n nh nng sut cõy trng thp m i sng ca nhiu ng bo cũn khú khn, s h thuc din úi nghốo chim t l cao T thc trng trờn cho thy vic xõy dng cụng trỡnh thy li EaDreh l ht sc cn thit nhm ch ng ngun nc ti thõm canh tng v, chuyn i c cu cõy trng, khai thỏc ngun ti nguyờn thiờn nhiờn cho cụng cuc phỏt trin kinh t ca 2 xó IaDreh v RMook ... b: + Chiu di dc: 160m + Cao trỡnh u dc: +1 81,2m + Cao trỡnh cui dc :+1 79,0m + H s nhỏm n = 0,014; h s mỏi m = + Chiu rng dc nc: - Vi Bt = 15m thỡ Bd = 15 + = 17m - Vi Bt = 18m thỡ Bd = 18 + =... hi + vi ; 2g i +1 = hi+1 + vi +1 2g J : dc thu lc trung bỡnh gia hai mt ct J = J i + J i +1 ; Vi J= Q2 Q2 V2 = = K2 C R C R : Din tớch mt ct t, = b.h (m2) : Chu vi mt ct t, = b + 2h... MNLKT Sinh vi n: Đào Thị Loan Lớp: 47Lt Đồ án tốt nghiệp Trang 43 Ngành công trình Thuỷ Lợi Z1 = MNDBT +h + hsl + a ( 3-7 ) Z2 = MNLTK + h + hsl + a ( 3-8 ) Z3 = MNLKT + a ( 3-9 ) Trong ú: + h v h: l
Ngày đăng: 11/10/2015, 16:11
Xem thêm: Hồ chứa nước ea dreh dự kiến xây dựng trên suối ea dreh, thuộc phạm vi hành chính của xã ia hderh huyện krông pa (bản vẽ + thuyết minh), Hồ chứa nước ea dreh dự kiến xây dựng trên suối ea dreh, thuộc phạm vi hành chính của xã ia hderh huyện krông pa (bản vẽ + thuyết minh)