ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP HỒ CHỨA Số đề III.60 CHƯƠNG TÀI LIỆU, YÊU CẦU VÀ NHIỆM VỤ 1.1 TÀI LIỆU Theo quy hoạch trị thuỷ khai thác sông C, vị trí X phải xây dựng cụm công trình đầu mối thuỷ lợi với nhiệm vụ phát điện chính, kết hợp phòng lũ cho hạ du, điều tiết nước phục vụ tưới, cấp nước sinh hoạt giao thông mùa kiệt 1.1.1 Nhiệm vụ công trình − Nhiệm vụ phát điện.Trạm thuỷ điện có công suất N = 120.000 (kW) − Phòng lũ cho hạ du với phạm vi ảnh hưởng mà công trình phát huy 250.000 (ha) − Tăng mực nước lưu lượng sông mùa kiệt để tưới cho 150.000 ruộng đất phục phụ giao thông thuỷ, tạo nguồn cấp nước sinh hoạt cho 1.000.000 người 1.1.2 Địa hình, địa chất ,thuỷ văn a Bình đồ khu đầu mối công trình, tỷ lệ 1/2000: Tuyến xác định sơ bố trí hạng mục công trình đầu mối sau: − Đập bê tông trọng lực dâng nước ,có đoạn tràn nước; − Nhà máy thuỷ điện đặt hạ lưu đập phía bờ trái, nước qua Turbin trả lại sông để cấp nước cho hạ du Có đường hầm dẫn nước vào nhà máy thuỷ điện − Công trình nâng tàu (âu tàu) bố trí bờ trái, cách xa nhà máy thuỷ điện b Địa chất khu vực công trình − Nền tuyến đập: sa thạch phân lớp ,trên mặt có phủ lớp đất thịt dày từ đến 5m đá gốc có độ phong hoá, nứt trung bình − Tài liệu ép nước thí nghiệm tuyến đập: Sinh viên: Trịnh Công Phú Lớp 52 M T ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM Độ sâu (m): 10 15 20 Độ nước (1/ph): − Chỉ tiêu lý đá nền: 0,05 0,03 0,01 + Hệ số ma sát: f = 0,65; + Các đặc trưng chống cắt: f0 = 0,63; c = (kg/cm2); + Cường độ chịu nén giới hạn: R = 1600 (kg/cm2); c Vật liệu xây dựng: Tại khu vực đất thịt hiếm, cát đá có trữ lượng lớn, khai thác hạ lưu đập, chất lượng bảo đảm tiêu chuẩn dùng làm vật liệu bê tông ; gỗ, tre có trữ lượng lớn, tâp trung thượng lưu d Tài liệu thuỷ văn − Cao trình bùn cát lắng đọng (sau thời gian phục phụ công trình): 138 (m) − Chỉ tiêu lý bùn cát: n = 0.45; γ = 1,15T/m3; ϕbh = 110 − Lưu lượng tháo lũ (Qtháo) mực nước lũ thiết kế mực nước dâng bình thường (Ht) 0,1 0,5 Tần suất P(%) Qtháo (m/s ) 1330 1230 Ht (m) 5,5 5,1 − Đường quan hệ Q ~ Z hạ lưu tuyến đập: Q (m3/s) 300 500 Z (m) 233,5 234,4 e Tài liệu thuỷ 700 235,2 900 235,8 1,0 1190 4,8 1,5 1120 4,3 1000 236,1 1100 236,4 2,0 1080 4,0 1200 236,6 1550 237,3 − Trạm thuỷ điện có tổ máy − Mực nước dâng bình thường (MNDBT), mực nước chết (MNC), lưu lượng qua tổ máy (QTM) cho bảng: Đầu đề Thứ tự III 60 f Các tài liệu khác: MNDBT(m) 290,2 QTM(m3/s) 120 MNC(m) 146,2 − Tốc độ gió ứng với tần suất P(%): Tần suât P% Sinh viên: Trịnh Công Phú 20 30 50 Lớp 52 M T ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA V(m/s) 36 GVHD:HỒ SỸ TÂM 34 30 22 20 18 − Chiều dài truyền sóng: D = 6km (ứng với MNDBT) D’ = 6,5km (ứng với MNLTK) − Khu vực xây dựng công trình có động đất cấp − Đỉnh đập giao thông qua 1.2 YÊU CẦU VÀ NHIỆM VỤ 1.2.1 Yêu cầu − Hiểu cách bố trí đầu mối thuỷ lợi lý chọn phương án đập bê tông: − Nắm bước thiết kế đập bê tông trọng lưc tràn nước không tràn nước (trong giai đoạn thiết kế sơ bộ) 1.2.2 Nhiệm vụ − Bố trí phần đập tràn, không tràn tuyến chọn; − Xác định mặt cắt đập; − Xác định mặt cắt thực dụng cho phần đập không tràn, đập tràn (bao gồm tính toán tiêu năng); − Kiểm tra ổn định mặt cắt đập không tràn; − Phân tich ứng suất mặt cắt đập không tràn: − Chọn cấu tạo phận : Thoát nước thân đập, chống thấm nền, xử lý nền, bố trí hệ thống hành lang đập − Đồ án bao gồm thuyết minh vẽ khổ A1, thể hiện: + Bình đồ bố trí đập công trình lân cận : + Chính diện thượng lưu; + Chính diện hạ lưu; + Một mặt cắt qua phần đập tràn; + Một mặt cắt qua phần đập không tràn; + Các chi tiết cấu tạo khối, hành lang, đỉnh đập Sinh viên: Trịnh Công Phú Lớp 52 M T ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM CHƯƠNG NỘI DUNG THIẾT KẾ 1.3 Mở đầu 1.3.1 Vị trí nhiệm vụ công trình Vị trí: công trình vị trí X sông C Nhiệm vụ : − Phát điện với công suất 120.000 (kW) Sinh viên: Trịnh Công Phú Lớp 52 M T ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM − Phòng lũ cho hạ du S = 250000 (ha) − Tăng lưu lượng nước mùa kiệt để tưới cho 150.000 (ha), cấp nước sinh hoạt cho 1.000.000 người − Giao thông thuỷ 1.3.2 Chọn tuyến đập bố trí công trình đầu mối a Tuyến đập Theo bình đồ cho công trình tuyến X hai bên hai đồi lòng sông bị thu hẹp nên chọn tuyến đập qua tâm hai đồi b Loại đập Theo tài liệu địa chất vật liệu xây dựng ta thấy công trình nằm đá có chất lượng tốt, cát đá có trữ lượng lớn khai thác hạ lưu đập chất lượng đủ dùng để làm vật liệu bê tông, gỗ tre có trữ lượng lớn tập trung thượng lưu Từ ta định xây đập bê tông trọng lực c Bố trí tổng thể công trình đầu mối − Đập tràn: Để tiện cho việc dẫn dòng tránh sói lở hai bên bờ sông → Chọn đập tràn lòng sông − Nhà máy phát điện: phía hạ lưu bờ trái công trình, nước qua turbin trả lại sông để tưới cho đồng ruộng phía hạ du − Âu tàu: bố trí bờ trái, cách xa nhà máy thủy điện 1.3.3 Cấp công trình tiêu thiết kế a Cấp công trình: xác định theo hai điều kiện: − Theo chiều cao đập, hình thức đập loại (Đây đập bê tông đá) Xác định cao trình đỉnh đập: MNDBT = 290,2 (m) MNDGC = MNDBT + Ht = 290,2 + 5,1 = 295,3 (m) → Độ cao đập là: H = MNDGC – Zđáy = 295,3 – 233 = 62,3 (m) Với Zđáy dựa mặt cắt tuyến cho Sinh viên: Trịnh Công Phú Lớp 52 M T ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM Tra theo QCVN 04 – 05 / 2012 (Bảng 1) với công trình đập bê tông trọng lực đá (loại A) chiều cao đập 60 (m) < 62,3 (m) < 100 (m) Nên công trình cho thuộc cấp III − Theo nhiệm vụ: theo nhiệm vụ phát điện chủ yếu, với công suất phát điện 120.000 (kW) ta có công trình thuộc cấp III Vậy kết hợp hai điều kiện ta thấy công trình thuộc cấp III b Các tiêu thiết kế : Từ cấp công trình loại đập ta xác định được: − Tần suất lưu lượng mực nước lớn thiết kế: P (%) = 0,5 % − Tần suấ kiểm tra công trình: P (%) = 0,1 % − Tần suất gió lớn bình quân lớn tính toán tra theo TCVN 8216 - 2009 + Tần suất gió lớn ứng với trường hợp MNDBT: P (%) = % + Tần suất gió bình quân lớn ứng với trường hợp MNLTK: P (%) = 25 % − Các hệ số vượt tải, hệ số điều kiện làm việc, hệ số tin cậy (QCVN 04 – 05 / 2012) + Hệ số vượt tải: n = 1,05 + Hệ số điều kiện làm việc: m = 0,95 + Hệ số tin cậy: Kn = 1,2 − Độ vượt cao an toàn đỉnh đập tra theo TCVN 8216 - 2009 + Ứng với MNDBT: a = 1,2 (m) + Ứng với MNDGC: a’ = 1,0 (m) 1.4 TÍNH TOÁN MẶT CẮT ĐẬP 1.4.1 Mặt cắt a Dạng mặt cắt Do đặc điểm chịu lực, mặt cắt đập bê tông trọng lực có dạng tam giác (hình1) − Đỉnh mặt cắt ngang MNDGC: MNDGC = MNDBT + Ht = 290,2 + 5,1 = 295,3 (m) Sinh viên: Trịnh Công Phú Lớp 52 M T ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM Ht: Cột nước siêu cao lấy theo tài liệu cho ứng với tần suất lũ thiết kế P = 0,5 (%) => Ht = 5,1(m) − Chiều cao mặt cắt: H1 = MNDGC - Zđáy = 295,3 – 233 = 62,3 m − Chiều rộng đáy đập B, đoạn hình chiếu mái thượng lưu nB, hình chiếu mái hạ lưu (1-n)B Trị số n chọn trước theo kinh nghiệm, chọn n = Trị số B xác định theo điều kiện ổn định ứng suất H1 MNDGC ÐÁY S1 L1 Hình 1.1 (1-n)B nB L2 d Mặt cắt tính toán đập bê tông trọng lực b Xác định chiều rộng đáy đập: − Theo điều kiện ổn định: H1 B = Kc f  γ1 + n − α  (4-1)  1÷  γn  Trong đó: - H1: chiều cao mặt cắt, H1 = 62,3 (m) Sinh viên: Trịnh Công Phú Lớp 52 M T ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM - f: hệ số ma sát, f = 0,65 - γ1: dung trọng đập, γ1 = 2,4 (T/m3) - γn: dung trọng nước, γn = (T/m3) - α1: hệ số cột nước lại sau màng chống thấm Vì đập cao, công trình quan trọng nên cần thiết phải xử lý chống thấm cho cách vữa tạo màng chống thấm Sơ chọn α1 = 0,5 - Kc: hệ số an toàn ổn định cho phép Theo quan điểm tính toán ổn định quy phạm mới, ổn định công trình đảm bảo khi: m nc.Ntt ≤ K R n (4-2) Trong đó: - nc: hệ số tổ hợp tải trọng, nc = 1,0 - m: hệ số điều kiện làm việc, m = 0,95 - Kn: hệ số tin cậy, Kn = 1,2 - Ntt R giá trị tính toán lực tổng quát gây trượt lực chống giới hạn Có thể viết (4-2) dạng: R n c K n ≥ N tt m So sánh với công thức tính ổn định quy phạm cũ coi Kc = 1, 0.1, n c K n = = 1,263 0,95 m 62,3 → B = 1,263 0, 65  2, − 0,5  = 63,7 (m)  ÷   − Theo điều kiện ứng suất: H1 B= γ1 = (1 − n) + n.(2 − n) − α1 γn 62,3 = 45,20 (m) 2, − 0,5 − Chọn trị số bề rộng đáy đập (B) Sinh viên: Trịnh Công Phú Lớp 52 M T ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM Để thoả mãn đồng thời điều kiện ổn định ứng suất, chọn B = 63,7 (m) 1.4.2 Mặt cắt thực dụng đập không tràn: Tại mặt cắt bản, tiến hành bổ sung số chi tiết ta mặt cắt thực dụng a Xác định cao trình đỉnh đập: − Theo MNDBT: Zđ1 = MNDBT + ∆h + ηs + a Trong đó: - ∆h: độ dềnh gió ứng với vận tốc gió tính toán lớn - ηs: độ dềnh cao sóng ứng với vận tốc gió tính toán lớn Hình 1.1 Tính toán cao trình đỉnh đập theo MNDBT * Tính ∆h: V D cos αs ∆h = 2.10 g.H -6 Trong đó: - V: vận tốc gió tính toán lớn nhất, V = 36 (m/s) - D: đà gió ứng với MNDBT, D = 6000 (m) - g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2) - H: chiều sâu nước trước đập: H = ZMNDBT - Zđáy đập = 290,2 – 233 = 57,2 (m) Sinh viên: Trịnh Công Phú Lớp 52 M T ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM - αs: góc kẹp trục dọc hồ hướng gió, αs = 00 362.6000 cos 00 = 0,028 (m) → ∆h = 2.10 9,81.57, -6 * Tính ηs: ηs = kηs.hs1% Trong đó: - kηs: tra đồ thị hình P2-4a - hs1%: chiều cao sóng với mức đảm bảo tương ứng Giả thiết sóng xét sóng nước sâu: H > Ta có: gt V = 9,81.6.3600 36 λ = 5886 (với t thời gian gió thổi liên tục h) gD 9,81.6000 = = 45, 42 V2 362 Có gt gτ gh tra đồ thị hình P2-1 ta có: = 3,6 ; = 0,068 V V V Có gD gτ gh = 1,25 ; = 0,0125 tra đồ thị hình P2-1 ta có: V V V So sánh hai cặp giá trị ta chọn cặp giá trị bé gh V _ gτ gh = 1,25 ; = 0,0125 V V 362 Từ ta tính được: h = = 0,0125 = 1,65 (m) g 9,81 V 36 _ gτ V τ = V g = 1,25 9,81 = 4,59 (s) Bước sóng trung bình xác định theo công thức : _ g τ2 9,81.4,59 λ= = = 32,85 (m) 2π 2.3,14 _ Kiểm tra: H = 57,2 (m) > Tra đồ thị P2-2 ứng với λ = 16,425 (m) Vậy giả thiết sóng nước sâu gD = 45, 42 ta có: K1% = 2,09 V2 Sinh viên: Trịnh Công Phú Lớp 52 M T 10 ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM Ta tổng hợp tất lực tác dụng lên công trình (bài toán phẳng) momen chúng mép biên hạ lưu đế đập theo bảng sau: Trị số T T Lực W1 W2 W3 W4 W5 Ws Wth G Σ ↓ (+) → (+) 2022,5 18,55 -16,245 -380,76 10 25,45 -1168,33 5294,1 Hình 1.4 Hệ số vượt tải (nt) 1 1 1,2 1 0,95 Trị số ↓ (+) → (+) 2022,5 18,55 -16,245 -380,76 12 25,45 -1168,33 5029,4 3498,86 Cánh tay đòn (m) Mô men (T.m) 21,2 2,17 1,9 33,4 2,33 29,06 44,53 45,14 42877 40,25 -30,86 -12717,38 27,96 739,58 -52025,73 227027,12 2043,71 Bảng tổng hợp lực cho trường hợp tính MNLTK b Kiểm tra an toàn trượt phẳng: Đập xây dựng đá ta cần tiến hành kiểm tra cho trường hợp mặt trượt nằm ngang theo công thức: K= ∑ G.f + B.C ≥ K ∑P C Trong đó: - ΣP: tổng lực gây trượt chủ động - ΣG: tổng hợp lực tác dụng theo phương vuông góc mặt trượt, kể lực đẩy - f0, C: đặc trưng chống trượt, f0 = 0,63 C= kg/cm2 = 20 T/m2 - B : bề rộng mặt trượt, B = 66,8 (m) Kc = n c K n m Sinh viên: Trịnh Công Phú Lớp 52 M T 44 ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM Trong đó: - nc hệ số tổ hợp tải trọng, ứng với tổ hợp tải trọng đặc biệt: n c = 0,9 (trường hợp tính toán 1), tổ hợp tải trọng bản: n c = 1(trường hợp tính toán 2) (theo QCVN 04 05/2012) - kn hệ số độ tin cậy, với công trình cấp I: kn = 1,2 (theo QCVN 04 – 05/2012) - m: hệ số điều kiện làm việc: m = 0,95 Nên ứng với MNDBT ta có: Kc1 = Ứng với MNLTK ta có: Kc2 = 0,9.1, = 1,14 0,95 1.1, = 1,263 0,95 − Trường hợp ứng với MNDBT: → ΣG = 4211,94 (T) → ΣP = 1850,483 (T) ∑ → K= G.f + B.C ∑P = 4211,94.0, 63 + 66,8.20 = 2,16 ≥ Kc1 = 1,14 1850, 483 − Trường hợp ứng với MNLTK: → ΣG = 3498,86 (T) → ΣP = 2043,7 (T) ∑ → K= G.f + B.C ∑P = 3498,86.0, 63 + 66,8.20 = 1,73 ≥ Kc2 = 1,263 2043, 71 Vậy công trình đảm bảo yêu cầu chống trượt 1.8 PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT THÂN ĐẬP 1.8.1 Mục đích Xác định đặc trưng phân bố ứng suất thân đập (các đường đẳng ứng suất, quỹ đạo ứng suất N1, N2, T) để sử dụng cho việc phân vùng vật liệu, bố trí khe thi công, phân tích ứng suất lỗ khoét, 1.8.2 Trường hợp tính toán Cần phân tích ứng suất với trường hợp làm việc khác đập Sinh viên: Trịnh Công Phú Lớp 52 M T 45 ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM Trong đồ án yêu cầu tính với trường hợp ứng với MNLTK mực nước hạ lưu tương ứng tính cho mặt cắt đập không tràn (mặt cắt kiểm tra ổn định trên) 1.8.3 Phân tích ứng suất cho mặt cắt chọn Sử dụng phương pháp phân tích trọng lực Trình tự sau: a Chia lưới: Chia mặt cắt đập phần lưới vuông, kích thước mắt 10x10 m b Tính toán ngoại lực tác dụng lên đập: Ứng với mặt cắt nằm ngang khác (chỉ tính lực tác dụng lên đập phần bên mặt cắt ngang xét) Các lực cần tổng hợp là: − ∑Gi: tổng lực thẳng đứng (tải trọng tính toán) − ∑P: tổng lực nằm ngang.(tải trọng tính toán) − ∑M: tổng mômen tâm mặt cắt c Tính ứng suất biên mặt cắt: − Ứng suất pháp: σy = ∑ G ∑ M0 ± B B2 B : bề rộng mặt cắt xét Lấy dấu ( + ) với biên thượng lưu: σy' Lấy dấu ( - ) với biên hạ lưu : σy'' − Ứng suất tiếp τ: * Biên thượng lưu: τ' = (γn.y - σy' ).tgα1 Trong đó: γn: Dung trọng nước y: Chiều sâu nước tính đến mặt cắt ngang xét σy': Trị số ứng suất pháp σy biên thượng lưu α1: Góc mái thượng lưu đập phương thẳng đứng α1 = 00 Sinh viên: Trịnh Công Phú Lớp 52 M T 46 ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM * Biên hạ lưu: τ'' = σ''y.tgα2 σy'': Trị số ứng suất pháp σy biên hạ lưu α2: Góc mái hạ lưu đập phương thẳng đứng α2 = 46,40 ; tgα2 = 1,0503 − Ứng suất pháp σx * Biên thượng lưu: σx' = γn.y - (γn.y - σy') tg2α1 * Biên hạ lưu: σ''x = σy'' tg2α2 − Ứng suất chính: * Biên thượng lưu: N2' = γn.y N1' = σy ' cos α - γn y.tg2α1 * Biên hạ lưu: N2'' = N1'' = σy '' cos α − Ứng suất cắt chính: * Biên thượng lưu: T' = N1 ' − N ' * Biên hạ lưu: T'' = Sinh viên: Trịnh Công Phú N1 ' ' Lớp 52 M T 47 ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA Hình 1.1 GVHD:HỒ SỸ TÂM Các mặt cắt tính toán Sinh viên: Trịnh Công Phú Lớp 52 M T 48 ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA Mặt cắt GVHD:HỒ SỸ TÂM Zmc Hi Bi Gtti xG Wtt1 y1 Wtts ys 131 141 151 161 171 181 191 63.6 53.6 43.6 33.6 23.6 13.6 3.6 66.8 56.3 45.8 35.3 24.8 14.3 10 5029 3626 2462 1538 853 407.5 159.6 11.7 10 8.33 6.58 4.63 1.83 2022 1436 950 564 278 92.5 6.48 21.2 17.9 14.5 11.2 7.87 4.53 1.2 25.45 21.51 17.57 13.63 9.686 5.746 1.806 29.1 24.6 20.1 15.6 11.1 6.57 2.09 Hình 1.2 Mặt cắt Ϭ''y Ϭ'y τ'' τ' Sinh viên: Trịnh Công Phú Wttđn xđn Wttth 381 0 0 0 1168 11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Wttbc ybc Wtt2 x2 Wtt3 12 0 0 0 0 0 0 19 0 0 0 31 0 0 0 16 0 0 0 y3 ∑Gtt ∑Ptt 1.9 0 0 0 3499 3626 2462 1538 853 408 160 2044 1823 1458 10208 968 6354 578 3588 288 1652 98.2 287.8 8.29 -11.6 Tính toán ngoại lực tác dụng lên đập Ϭ'x Ϭ''x N2 ' Lớp 52 M T 49 xth N1 ' N2'' N1'' T' T'' ∑Mtt ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM 49.92 54.83 46.45 0.00 63.60 54.49 63.60 54.83 5.70 98.71 -4.38 46.50 45.08 83.74 47.35 0.00 53.60 49.73 53.60 83.74 0.00 94.82 15.07 47.41 35.59 71.95 37.38 0.00 43.60 39.26 43.60 71.95 0.00 74.84 14.18 37.42 26.29 60.86 27.61 0.00 33.60 29.00 33.60 60.86 0.00 55.29 13.63 27.65 18.28 50.54 19.2 0.00 23.60 20.17 23.60 50.54 0.00 38.45 13.47 19.22 20.06 36.99 21.07 0.00 13.60 22.13 13.60 36.99 0.00 42.2 11.70 21.10 16.65 15.27 0.00 3.60 0.00 3.60 15.27 0.00 35.03 5.83 17.51 Hình 1.3 Sinh viên: Trịnh Công Phú Tính toán ứng suất biên đập Lớp 52 M T 50 ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM d Tính toán thành phần ứng suất mặt cắt: Chọn trục x hướng từ hạ thượng lưu mặt cắt − Ứng suất σy mặt cắt ngang:  σy ' − σy ' '   x  B   σy = σy'' +  − Ứng suất cắt τ mặt nằm ngang: τ = a1 + b1.x + c1.x2 Trong : a1 = τ'' b1 = −1  ∑ P  + τ' + τ' '   B  B  c1 = −1  ∑P  + τ' + τ' '   B  B  − Ứng suất σx mặt nằm ngang Coi gần σx biến đổi tuyến tính theo x:  σ x ' − σ x ''  ÷ x B   σx = σx'' +  − Ứng suất chính: tính theo sức bền vật liệu N 1,2 = T= σx + σy  σx − σy     σx − σy ±     + τ2     + τ2   Sinh viên: Trịnh Công Phú Lớp 52 M T 51 GVHD:HỒ SỸ TÂM Htl/3 Mmax /Ws Htl (m) ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA Hình 1.4 Sơ đồ lực mặt cắt xa (mặt cắt thứ 2) Ta có kết tính bảng sau: Sinh viên: Trịnh Công Phú Lớp 52 M T 52 ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA Mặt cắt Mắt lưới x Ϭy a1 b1 c1 τ Ϭx N1 N2 T tgφ1 tgφ2 GVHD:HỒ SỸ TÂM b = 66.8 b = 56.3 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 66.80 54.83 46.45 -5.53 0.07 0.00 63.60 63.60 54.83 4.38 56.80 54.10 46.45 -5.53 0.07 -34.15 62.24 92.56 23.77 34.39 -1.13 0.89 46.80 53.36 46.45 -5.53 0.07 -53.83 60.87 111.1 3.16 53.96 -1.07 0.93 36.80 52.63 46.45 -5.53 0.07 -59.03 59.51 115.20 -3.06 59.13 -1.06 0.94 26.80 51.89 46.45 -5.53 0.07 -49.76 58.14 104.88 5.16 49.86 -1.06 0.94 16.80 51.16 46.45 -5.53 0.07 -26.02 56.78 80.14 27.80 26.17 -1.11 0.90 6.80 50.42 46.45 -5.53 0.07 12.20 55.41 65.37 39.47 12.45 1.23 -0.82 0.00 49.92 46.45 -5.53 0.07 46.45 54.49 98.71 5.70 46.50 1.05 -0.95 56.30 83.74 47.35 -6.12 0.09 0.00 53.60 83.74 53.60 15.07 46.30 13.29 47.35 -7.65 0.09 -105.8 52.91 130.70 -29.49 107.60 -1.20 0.83 36.30 20.16 47.35 -7.65 0.09 -106.7 52.23 134.14 -19.75 107.95 -1.16 0.86 26.30 27.03 47.35 -7.65 0.09 -88.97 51.54 129.10 -14.53 89.81 -1.15 0.87 16.30 33.89 47.35 -7.65 0.09 -52.43 50.85 95.48 -10.74 53.11 -1.17 0.85 6.3 40.76 47.35 -7.65 0.09 2.87 50.17 50.97 38.95 5.51 3.56 -0.28 0.00 45.08 47.35 -7.72 0.09 47.35 49.73 94.82 0.00 47.41 1.05 -0.95 ∞ ∞ Hình 1.5 Mặt cắt Mắt lưới x 3.1 45.79 b = 45.8 3.2 3.3 35.79 25.79 Sinh viên: Trịnh Công Phú ∞ ∞ Phân tích ứng suất thân đập 3.4 15.79 3.5 5.79 3.6 0.00 4.1 35.29 Lớp 52 M T 53 b = 35.3 4.2 4.3 25.29 15.29 4.4 5.29 4.5 0.00 ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA Ϭy a1 b1 c1 τ Ϭx N1 N2 T tgφ1 tgφ2 71.95 37.38 -6.03 0.11 0.00 43.60 71.95 43.60 14.18 GVHD:HỒ SỸ TÂM 64.01 37.38 -6.03 0.11 -32.63 42.65 87.66 19.00 34.33 -0.72 1.38 ∞ ∞ 56.07 37.38 -6.03 0.11 -42.46 41.70 91.95 5.82 43.06 -0.85 1.18 Hình 1.6 Mặt cắt Mắt lưới x Ϭy a1 48.13 37.38 -6.03 0.11 -29.51 40.75 74.18 14.71 29.74 -0.88 1.13 40.19 37.38 -6.03 0.11 6.24 39.81 46.24 33.75 6.24 0.97 -1.03 35.59 37.38 -6.03 0.11 37.38 39.26 74.84 0.00 37.42 1.05 -0.95 ∞ ∞ 5.1 5.2 5.3 5.4 6.1 24.79 50.54 19.20 14.79 37.53 19.20 4.79 24.51 19.20 0.00 18.28 19.20 14.28 36.99 21.07 b = 14.30 6.2 4.28 25.14 21.07 Lớp 52 M T 54 51.07 27.61 -5.91 0.15 -28.96 32.30 72.12 11.24 30.44 -0.73 1.38 41.27 27.61 -5.91 0.15 -28.83 30.99 65.41 6.85 29.28 -0.84 1.19 31.47 27.61 -5.91 0.15 0.39 29.69 31.55 29.61 0.97 0.21 -4.77 26.29 27.61 -5.91 0.15 27.61 29.00 55.29 0.00 27.65 1.05 -0.95 Phân tích ứng suất thân đập (tiếp) b = 24.8 Sinh viên: Trịnh Công Phú 60.86 27.61 -5.91 0.15 0.00 33.60 60.86 33.60 13.63 b = 20 6.3 7.1 7.2 0.00 20.06 21.07 10.00 15.27 0.00 0.00 16.65 0.00 ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA b1 c1 τ Ϭx N1 N2 T tgφ1 tgφ2 -5.91 0.21 0.00 23.60 50.54 23.60 13.47 ∞ ∞ -5.91 0.21 -22.90 22.21 54.02 5.72 24.15 -0.72 1.39 GVHD:HỒ SỸ TÂM -5.91 0.21 -4.35 20.83 27.40 17.94 4.73 -0.66 1.51 Hình 1.7 Sinh viên: Trịnh Công Phú -5.91 0.21 19.20 20.17 38.45 0.00 19.22 1.05 -0.95 -8.79 0.51 0.00 13.61 36.99 13.61 11.69 ∞ ∞ -8.79 0.51 -7.17 19.58 30.04 14.67 7.69 -0.68 1.46 Phân tích ứng suất thân đập (tiếp) Lớp 52 M T 55 -8.79 0.51 21.07 22.13 42.20 0.00 21.10 1.05 -0.95 -0.50 0.05 0.00 1.8 15.27 1.80 6.73 ∞ ∞ -0.50 0.05 0.00 16.65 0.00 8.33 ∞ ∞ ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM Hình 1.8 Đường đẳng ứng suất N1 Hình 1.9 Đường đẳng ứng suất N2 Sinh viên: Trịnh Công Phú Lớp 52 M T 56 ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM 1.9 CÁC CẤU TẠO CHI TIẾT 1.9.1 Phân đoạn đập cấu tạo khớp nối: Nhằm tránh tượng lún không nứt nẻ ta phải chia đập thành đoạn, đoạn khe lún Mỗi khe cách 60m Riêng phần đập tràn khoang cách khe lún mố Khe lún tồn suốt trình làm việc đập Khe lún cắt suốt chiều cao đập đảm bảo cho đoạn đập làm việc độc lập Khe nhiệt độ làm chung với khe lún làm khe nhiệt riêng cuối khe nhiệt nằm lưng chừng đập thường xuất ứng suất tập trung lớn Khớp nối làm cao su đảm bảo chống thấm 1.9.2 Cấu tạo đỉnh đập: − Đỉnh đập rộng b = 10 (m) − Cao trình đỉnh: 198 (m) 1.9.3 Thiết bị thoát nước hành lang đập: Thân đập bố trí đường ống thoát nước thấm, ống đặt thẳng đứng, đường kính 0,15 (m) đặt cách (m) Các ống tập trung nước làm bê tông xốp, nước thấm tập trung vào ống thẳng đứng dẫn xuống hành lang để đãn nước xuống hạ lưu Hành lang có kích thước chọn khoảng cách hành lang theo chiều cao đập 20 (m) 1.9.4 Nối tiếp phần tràn không tràn: Hình thức nối tiếp khớp nối hình Ω có phun bê tông mác cao chống thấm 1.9.5 Nối tiếp đập với bờ: Trước thi công phải tiến hành bóc bỏ lớp phong hoá mặt nền.Tiến hành gia cố cách: − Phụt vữa tạo màng chống thấm Sinh viên: Trịnh Công Phú Lớp 52 M T 57 ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM − Phụt vữa gia cố MỤC LỤC Trang CHƯƠNG TÀI LIỆU, YÊU CẦU VÀ NHIỆM VỤ 1.1 TÀI LIỆU 1.1.1 Nhiệm vụ công trình 1.1.2 Địa hình, địa chất ,thuỷ văn 1.2 YÊU CẦU VÀ NHIỆM VỤ 1.2.1 Yêu cầu 1.2.2 Nhiệm vụ .3 CHƯƠNG NỘI DUNG THIẾT KẾ 1.3 MỞ ĐẦU 1.3.1 Vị trí nhiệm vụ công trình .4 1.3.2 Chọn tuyến đập bố trí công trình đầu mối .5 1.3.3 Cấp công trình tiêu thiết kế 1.4 TÍNH TOÁN MẶT CẮT ĐẬP 1.4.1 Mặt cắt 1.4.2 Mặt cắt thực dụng đập không tràn: Tại mặt cắt bản, tiến hành bổ sung số chi tiết ta mặt cắt thực dụng 1.4.3 Mặt cắt thực dụng đập tràn: .14 1.5 TÍNH TOÁN MÀN CHỐNG THẤM 17 1.5.1 Mục đích: 17 1.5.2 Xác định thông số chống thấm: 17 1.5.3 Kiểm tra trị số α1: 19 1.6 TÍNH TOÁN THUỶ LỰC ĐẬP TRÀN 20 1.6.1 Tính toán diện tràn: 20 1.6.2 Tính toán tiêu năng: 22 1.7 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CỦA ĐẬP 29 1.7.1 Mục đích 29 Kiểm tra ổn định trượt, lật cho mặt cắt đập không tràn đập tràn 29 1.7.2 Các trường hợp tính toán 29 1.7.3 Kiểm tra ổn định trượt cho trường hợp .29 1.8 PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT THÂN ĐẬP 45 1.8.1 Mục đích 45 1.8.2 Trường hợp tính toán .45 1.8.3 Phân tích ứng suất cho mặt cắt chọn 46 1.9 CÁC CẤU TẠO CHI TIẾT 57 1.9.1 Phân đoạn đập cấu tạo khớp nối: 57 1.9.2 Cấu tạo đỉnh đập: .57 1.9.3 Thiết bị thoát nước hành lang đập: 57 1.9.4 Nối tiếp phần tràn không tràn: 57 1.9.5 Nối tiếp đập với bờ: 57 Sinh viên: Trịnh Công Phú Lớp 52 M T 58 [...]... 1222.6 136.67 5.67 5.87 Lớp 52 M T 24 Q 4.03 Vậy lưu lượng tính toán tiêu năng là Qt = 838,58 (m3/s) ứng vơí ( h c '' - hh)max Sinh viên: Trịnh Công Phú hc" ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM Hình 1.1 Sinh viên: Trịnh Công Phú Biểu đồ quan hệ Qtt và h’’c - hh Lớp 52 M T 25 ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM − Tính toán kích thước bể và tường tiêu năng tiêu năng kết hợp: Ta có: q =... Trịnh Công Phú Lớp 52 M T 30 GVHD:HỒ SỸ TÂM ?aHtl Hbc mHhl/3 Hình 1.1 Sinh viên: Trịnh Công Phú Sơ đồ tổng hợp các lực tác dụng lên đập Lớp 52 M T 31 Hhl Htl/3 Mmax/Ws Htl = 58,5 (m) ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM − Áp lực thuỷ tĩnh: Tác dụng ở mặt thượng lưu đập, bao gồm các thành phần thẳng đứng và nằm ngang * Mặt thượng lưu: - Thành phần nằm ngang: W1 =... việc, Q0 = 480 (m3/s) - αt: hệ số lợi dụng, có thể lấy αt = 0,8 → Qt = 1230 - 0,8.480 = 846 (m3/s) − Hệ số lưu lượng m của đập tràn: m = σ H σ hd mtc Sinh viên: Trịnh Công Phú Lớp 52 M T 20 ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM Trong đó: - mtc là hệ số lưu lượng đập tràn tiêu chuẩn (với loại đập Cơrigơ – Ôphixêrốp loại I) ta có mtc = 0,504  - σH = f  α,  H  ÷ là hệ số sửa chữa do cột nước thay... 28 ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM − Tính toán chiều dài bể tiêu năng: Lb = 0,8.Ln + L1 ( L1 = 0 do là đập hình cong) Ln = 4,5 h ''c = 4,5.11,54 = 51,93 (m) Lb = 0,8.51,93 = 41,544 (m) Chọn Lb = 42 (m) Vậy kích thước công trình tiêu năng là: + c = 3,1 (m) + d = 5 (m) + Lb = 42 (m) 1.7 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CỦA ĐẬP 1.7.1 Mục đích Kiểm tra ổn định trượt, lật cho các mặt cắt đập không tràn và đập. .. 13 ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA → l1 = GVHD:HỒ SỸ TÂM H1 62,3 = = 3,12 (m) 20 20 l2 = H2 42,3 = = 2,12 (m) 20 20 l3 = H3 22,3 = = 1,12 (m) 20 20 Các hành lang đều cuốn vòm với bán kính R = 1/2 chiều rộng mỗi hành lang ` MNLTK 233 253 273 Hình 1.3 Bố trí hành lang trong thân đập 1.4.3 Mặt cắt thực dụng của đập tràn: a Mặt cắt đập tràn: Chọn mặt tràn dạng Ôphixêrốp không chân không Loại này có hệ số. .. 131) = 1608 (T) 1 2 - G2 = 2,4 .(66,8 - 10).(63,6 – 9,52) = 3686,1 (T) Sinh viên: Trịnh Công Phú Lớp 52 M T 34 ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM → G = G1 + G2 = 1608 + 3686,1 = 5294,1 (T) Điểm đặt cách chân đập ở hạ lưu là: x=B- G1.x1 + G 2 x 2 1608 .5 + 3686,1.28,93 = 66,8 = 45,14 (m) G1 + G 2 5294,1 x1, x2 là các cánh tay đòn của các lực G 1 và G2 là khoảng cách từ giá của lực tới chân đập thương... vậy trị số α1 giả thiết là đúng Sinh viên: Trịnh Công Phú Lớp 52 M T 19 ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM 1.6 TÍNH TOÁN THUỶ LỰC ĐẬP TRÀN 1.6.1 Tính toán khẩu diện tràn: a Công thức chung: Tài liệu đã cho cao trình ngưỡng, cột nước lớn nhất trên tràn (ứng với tần suất thiết kế) và lưu lượng cần tháo Cần xác định bề rộng tràn để tháo được lưu lượng cần thiết Sử dụng công thức chung của đập tràn:... vị trí đặt) để đảm bảo được yêu cầu chống thấm đề ra (hạn chế lượng mất nước, giảm nhỏ áp lực thấm lên đáy đập) 1.5.2 Xác định các thông số của màn chống thấm: a Chiều sâu phụt vữa: S1 phụ thuộc vào mức độ nứt nẻ của nền và chiều cao đập Lưu lượng tháo qua nhà máy thuỷ điện là: Sinh viên: Trịnh Công Phú Lớp 52 M T 17 ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM QTĐ = 4.120 = 480 (m3/s) Lưu lượng qua... (với αt là hệ số lợi dụng thời gian lấy bằng 0,8) Tra quan hệ Q ~ Zhl ta có với Qtđ = 384 (m) thì mực nước hạ lưu Zhl = 133,8 (m) Nên độ cao mực nước hạ lưu là: Hhl = Zhl – Zđáy = 133,8 – 131 = 2,8 (m) Bề rộng đáy đập: B = 66,8 (m) n=0 Sinh viên: Trịnh Công Phú Lớp 52 M T 29 ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM Các lực tác dụng lên đập: Sinh viên: Trịnh Công Phú Lớp 52 M T 30 GVHD:HỒ SỸ TÂM ?aHtl... với: Cột nước trên đỉnh tràn: Ht = 5,1 (m) Sinh viên: Trịnh Công Phú Lớp 52 M T 14 ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM Tra phụ lục 14-2 (bảng tra thuỷ lực) ta có bảng toạ độ đường cong mặt đập như bảng sau (x = x k Ht, y = y k Ht): Sinh viên: Trịnh Công Phú Lớp 52 M T 15 ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.7 2 2.5 3 3.5 4 4.5 0 0.51 1.02 1.53 2.04 3.06 4.08 5.1 6.12 ... viên: Trịnh Công Phú Sơ đồ tổng hợp lực tác dụng lên đập Lớp 52 M T 31 Hhl Htl/3 Mmax/Ws Htl = 58,5 (m) ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM − Áp lực thuỷ... ' ' Lớp 52 M T 47 ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA Hình 1.1 GVHD:HỒ SỸ TÂM Các mặt cắt tính toán Sinh viên: Trịnh Công Phú Lớp 52 M T 48 ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA Mặt cắt GVHD:HỒ SỸ TÂM Zmc Hi... Mmax/Ws Htl = 63,6 (m) ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA Hình 1.3 Sinh viên: Trịnh Công Phú Biểu đồ tổng hợp lực ứng với trường hợp MNLTK Lớp 52 M T 39 ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA GVHD:HỒ SỸ TÂM − Áp lực