Thiết kế cống lộ thiên

ThiÕt kÕ cèng lé thiªn ®Ò sè : 16A A.Tµi LiÖu I.Cèng A 1.NhiÖm vô Cèng A x©y dùng ven s«ng X ®Ó: LÊy n­íc t­íi cho 60.000 ha ruéng, Ng¨n n­íc s«ng vµo ®ång khi cã lò; KÕt hîp tuyÕn ®­êng giao th«ng víi lo¹i xe 8 – 10 tÊn ®i qua. 2.C¸c l­u l­îng vµ mùc n­íc thiÕt kÕ B¶ngA-L­u l­îng vµ c¸c møc n­íc cèng Tr­êng hîp LÊy n­íc Chèng lò ChØ tiªu §Ò sè QlÊymax (m3/s) Z ®Çu kªnh (m) Z min s«ng (m) Zmaxs«ng (m) Z maxs«ng (m) Zmin ®ång (m) 16 80 3,40 3,65 7,20 8,25 2,40 3.Tµi liÖu vÒ kªnh h¹ l­u - Z ®¸y kªnh = 0,00 - §é dèc m¸i m =1,5 - §é nh¸m n = 0,025 - §é dèc ®¸y i = 2. 10-4 4.Tµi liÖu vÒ giã TÇn suÊt p% 2 3 45 20 30 50 V(m/s) 28 26 22 18 16 14 5.ChiÒu dµi truyÒn sãng Tr­êng hîp Zs«ng b×nh th­êng Zs«ng max D(m) 200 300 6.Tµi liÖu ®Þa chÊt §Êt thÞt cao ®é +3,5 – 0,5; §Êt c¸t pha tõ +0,5 – (-10); §Êt sÐt tõ (-10) – (-30). ChØ tiªu c¬ lý cña ®Êt nÒn cèng : B¶ng D 7.Thêi gian thi c«ng: trong 2 n¨m B. Y£U CÇU ®å ¸n X¸c ®Þnh cÊp c«ng tr×nh vµ c¸c chØ tiªu thiÕt kÕ. TÝnh to¸n thuû lùc x¸c ®Þnh chiÒu réng cèng vµ gi¶i quyÕt tiªu n¨ng. Chon cÊu t¹o c¸c bé phËn cèng. TÝnh to¸n thÊm vµ æn ®Þnh cèng. Chuyªn ®Ò: TÝnh to¸n ®¸y cèng theo ph­¬ng ph¸p dÇm trªn nÒn ®µn håi. B¶n vÏ: 1 b¶n vÏ A1, thÓ hiÖn ®­îc mÆt c¾t däc, mÆt b»ng, chÝnh diÖn th­îng,h¹ l­u, mÆt c¾t ngang cèng vµ cÊu to¹ chi tiÕt. B¶ng D – ChØ tiªu c¬ lý cña ®Êt nÒn cèng Lo¹i ®Êt ChØ tiªu ThÞt C¸t pha SÐt gk (T/m3) 1,47 1,52 1,41 gtn(T/m3) 1,70 1,75 1,69 §é rçng n 0,40 0,38 0,45 jtn (®é) 190 230 120 j bh(®é) 160 180 100 Ctn(T/m2) 1,50 0,50 3,5 Cbh(T/m2) 1,00 0,30 2,5 Kt (m/s) 4 . 10-7 2. 10-6 1. 10-8 HÖ sè rçng e 0,67 0,61 0,82 HÖ sè nÐn a (m2N) 2,2 2,0 2,3 HÖ sè kh«ng ®Òu h 8 9 7 Néi dung ThiÕt kÕ 1-1.Giíi thiÖu chung I.VÞ trÝ, nhiÖm vô c«ng tr×nh X©y dùng cèng A ven s«ng X ®Ó ®¶m b¶o c¸c nhiÖm vô sau: LÊy n­íc t­íi cho 60.000 ha ruéng; - Ng¨n n­íc s«ng trµn ®ång khi cã lò; KÕt hîp tuyÕn ®­êng giao th«ng víi lo¹i xe 8 – 10 tÊn ®i qua. II. CÊp c«ng tr×nh vµ c¸c chØ tiªu c¬ thiÕt kÕ 1.CÊp c«ng tr×nh (x¸c ®Þnh theo TCVN 5060 – 90) - Dùa vµo hai ®iÒu kiÖn: + Theo chiÒu cao c«ng tr×nh +NhiÖm vô c«ng tr×nh: tra b¶ng 1-2 quy ph¹m ta x¸c ®Þnh ®­îc cÊp c«ng tr×nh lµ cÊp II ,víi nhiÖm vô t­íi cho 60.000 ha (hÖ thèng thuû n«ng : t­íi > 50.103ha).C¸c chØ tiªu thiÕt kÕ: 2.C¸c chØ tiªu thiÕt kÕ Víi c«ng tr×nh cÊp II: - TÇn suÊt l­u l­îng, mùc n­íc lín nhÊt ®Ó tÝnh æn ®Þnh, kÕt cÊu P = 0,5% - TÇn suÊt mùc n­íc lín nhÊt ngoµi s«ng khai th¸c - C¸c hÖ sè: + C¸c hÖ sè v­ît t¶i tra b¶ng P1-4 trang 109-110 gi¸o tr×nh §å ¸n m«n häc Thuû c«ng + HÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc: víi c«ng tr×nh bª t«ng vµ bª t«ng cèt thÐp trªn nÒn ®Êt th× m=1 + HÖ sè tin cËy: Kn=1,20 1-2.TÝnh to¸n thuû lùc cèng I.TÝnh to¸n kªnh h¹ l­u TÝnh theo ph­¬ng ph¸p ®èi chiÕu mÆt c¾t lîi nhÊt vÒ thuû lùc: - Chän ®é dèc kªnh i = 2.10-4 m = 1,5; n = 0,025; Q = 80(m3/s) §é s©u mùc n­íc trong kªnh: h= Zs«ngmin - Z®kªnh=3,65- 0 =3,65(m) BÒ réng kªnh: Víi m = 1,5 th× 4m0 = 8,424Þ ÞRln = 2,87 vµ h/Rln =1,272 Þb/Rln = 5,11Þ b = 5,11.2,87=15,66 chän b =16(m) II.TÝnh to¸n khÈu diÖn cèng 1.Tr­êng hîp tÝnh to¸n Chän khi chªnh lÖch MN th­îng h¹ l­u nhá, cÇn th¸o l­u l­îng thiÕt kÕ: - Chän Zhl = Z ®Çu kªnh = 3,40(m) - DZ =Ztl – Zhl = 3,65 – 3,40 = 0,25(m) - Qtk = QlÊymax = 80 (m3/s) 2.Chän lo¹i vµ cao tr×nh ng­ìng cèng a)Cao tr×nh ng­ìng: Chän cao tr×nh ng­ìng b»ng cao tr×nh ®¸y kªnh Zng­ìng=Z®¸ykªnh= 0(m) b)H×nh thøc ng­ìng: ®Ëp trµn ®Ønh réng 3. X¸c ®Þnh bÒ réng cèng a)§Þnh tr¹ng th¸i ch¶y: Theo QPTL C8-76 Ta cã: Hn = hh – P = hh =Zhl – Z®¸y kªnh = 3,40 – 0=3,40(m) Ho= H+ a. Bá qua l­u tèc tíi gÇn Vo nªn Ho = H =Ztl- Z®¸y kªnh = 3,65 – 0 = 3,65 m > ()ng=(0,7 ¸ 0,8) à ch¶y ngËp b)TÝnh bÒ réng cèng Tõ c«ng thøc cña ®Ëp trµn ®Ønh réng ch¶y ngËp: V× ®é cao håi phôc Zhp th­êng nhá, cã thÓ bá qua nªn h =hn = hh = 3,40 (m) Trong ®ã: + jn : hÖ sè l­u tèc, lÊy theo trÞ sè cña hÖ sè l­u l­îng m (Tra b¶ng cña Cumin) ®­îc jn =0,96 víi m=0,36 +jg : h/s co hÑp bªn, jg= 0,5.eo +0,5 Chän s¬ bé eo = 0,95Þjg =0,5.0,95+0,5=0,975 +Q= Qtk =80(m3/s) Thay c¸c gÝa trÞ vµo biÓu thøc trªn ta ®­îc: (m) Chän åb =12m, cèng cã 3 cöa mçi cèng réng 4m c¸ch nhau b»ng mè trô dµy 1,0 m, mè bªn l­în trßn dµy 0,5 m *TÝnh l¹i jn vµ jg theo trÞ sè cña m vµ e0: e0= -Trong ®ã:lµ tæng chiÒu dµy c¸c mè Þjg= 0,5.eo +0,5 = 0,5.0,8+0,5 = 0,9 -Tra b¶ng cña Cumin víi b =vµ r/b=0,125 Þ m = 0,365 vµ jn=0,97 Þ (m) ÞTa chän nh­ trªn åb =12m III.TÝnh to¸n tiªu n¨ng phßng xãi 1.Tr­êng hîp tÝnh to¸n Khi th¸o l­u l­îng qua cèng víi chªnh lÖch mùc n­íc th­îng h¹ l­u lín: DZ=Zs«ngmax-Z®Çukªnh=7,2-3,4=3,8 (m). Cèng ®­îc më hÕt c¸c cöa. 2.L­u l­îng tÝnh to¸n tiªu n¨ng - Do ®©y lµ cèng lÊy n­íc: Mùc n­íc h¹ l­u phô thuéc l­u l­îng lÊy (khi Zs«ng ®· cã). §Ó x¸c ®Þnh l­u l­îng tÝnh to¸n tiªu n¨ng, cÇn tÝnh to¸n víi c¸c cÊp l­u l­îng tõ Qmin ®Õn Qmax, víi mçi cÊp l­u l­îng, cÇn x¸c ®Þnh ®é më cöa cèng a, ®é s©u liªn hiÖp hc’’ vµ ®é s©u h¹ l­u hh: Qtt lµ trÞ sè øng víi (hc’’ – hh)max: *C¸ch x¸c ®Þnh hh: tÝnh theo ph­¬ng ph¸p ®èi chiÕu mÆt c¾t lîi nhÊt vÒ thuû lùc B¶ng tÝnh to¸n hh Q(m3/s) f(Rln) Rln(m) b/Rln h/Rln hh=h(m) 80 0.0015 2.85 4.21 1.385 3.95 70 0.0017 2.72 4.41 1.361 3.70 60 0.0020 2.59 4.63 1.331 3.45 50 0.0024 2.40 5.00 1.283 3.08 40 0.0030 2.21 5.43 1.237 2.73 30 0.0040 2.00 6.00 1.209 2.42 20 0.0060 1.71 7.02 1.085 1.86 10 0.0119 1.32 9.09 0.943 1.24 *C¸ch x¸c ®Þnh Qtn B¶ng tÝnh to¸n Qtn Q(m3/s) q(m3/sm) E0 F(tc) t''c h''c h''c-hh 80 6.67 7.2 0.36 0.487 3.51 -0.44 70 5.83 7.2 0.32 0.464 3.34 -0.36 60 5.00 7.2 0.27 0.431 3.10 -0.34 50 4.17 7.2 0.23 0.401 2.89 -0.19 40 3.33 7.2 0.18 0.357 2.57 -0.16 30 2.50 7.2 0.14 0.319 2.30 -0.12 20 1.67 7.2 0.09 0.259 1.86 0.01 10 0.83 7.2 0.05 0.196 1.41 0.17 Dùa vµo c¸c b¶ng tÝnh trªn ta cã: l­u l­îng tÝnh to¸n tiªu n¨ng Qtn = 10( m3/s ) *X¸c ®Þnh ®é më cèng hh,h’’c, a: Tõ Qtn=10(m3/s) ta cã hh=1,24(m) h’’c=1,41(m) vµ F(tc)=0,05 Þ 3.TÝnh to¸n kÝch th­íc thiÕt bÞ tiªu n¨ng a)Chän biÖn ph¸p tiªu n¨ng: Do cèng ®­îc ®Æt trªn nÒn ®Êt, nªn ta chän biÖn ph¸p tiªu n¨ng lµ ®µo bÓ b)TÝnh to¸n kÝch th­íc bÓ - ChiÒu s©u bÓ d = s.h’’c – (hh+Z2) Trong ®ã: +s =1,05: hÖ sè ch¶y ngËp + h’’c : ®é s©u liªn hiÖp sau n­íc nh¶y +Z2 : chªnh lÖch ®Çu n­íc ë cuèi bÓ vµo kªnh, tÝnh nh­ ®Ëp trµn ®Ønh réng ch¶y ngËp: Z2 X¸c ®Þnh theo ph­¬ng ph¸p Ag¬rètskin nh­ sau: -Gi¶ thiÕt d0=0,2(m) Þ E0=H+d0=7,2+0,2=7,4(m) Þ F(tc)=0,043Þt’’c=0,183 nªn h’’c=1,36m Þ Z20,005m Þ d =1,05.1,36 – (1,24 + 0,005) = 0,19(m) . VËy ta chän chiÒu s©u bÓ lµ d=0,5m - ChiÒu dµi bÓ tiªu n¨ng: Lb = L1 + b.Ln Trong ®ã: +L1: chiÒu dµi n­íc r¬i tõ ng­ìng xuèng s©n tiªu n¨ng, ta tÝnh theo Trect«uxèp: L1 = . víi hk=2/3H0=4,8(m), P= d = 0,23 m : chiÒu cao ng­ìng cèng so víi bÓ +Ln: ChiÒu dµi n­íc nh¶y, ta tÝnh theo c«ng thøc kinh nghiÖm: Ln = 5(h’’c- hc)=5.1,33=6,65(m) + b= 0,8: hÖ sè Þ ChiÒu dµi bÓ tiªu n¨ng: Lb = L1 + b.Ln =6,1 + 0,8.6,65 =11,5 (m) 1-3.Bè trÝ c¸c bé phËn cèng 1.Th©n cèng: Bao gåm b¶n ®¸y, trô vµ c¸c bé phËn bè trÝ trªn ®ã. 1.Cöa van: Do kÝch th­íc cèng trung b×nh nªn ta chän cöa van h×nh ph¼ng. 2.T­êng ngùc: bè trÝ ®Ó gi¶m chiÒu cao van vµ lùc ®ãng më. a)C¸c giíi h¹n cña t­êng ngùc: - Cao tr×nh ®¸y t­êng ngùc: Z®t = Ztt + d Trong ®ã: +Ztt = 3,65 m, mùc n­íc tÝnh to¸n khÈu diÖn cèng, tøc cÇn ®¶m b¶o øng víi tr­êng hîp, khi më hÕt cöa van chÕ ®é ch¶y qua cèng ph¶i kh«ng ¸p; +d= 0,6 m: ®é l­u kh«ng lÊy = 0,6 m ÞZ®t = Ztt + d = 3,65 + 0,6 = 4,25 m. + Cao tr×nh t­êng ngùc lÊy b»ng cao tr×nh ®Ønh cèng. Z®cèng = Zmaxs +Dh+ hs+ a Trong ®ã: +Zmaxs=8,25m: mùc n­íc lín nhÊt cña s«ng +Dh : ®é dÒnh do giã øng víi giã b×nh qu©n lín nhÊt Dh =m +hs :®é dÒnh cao nhÊt cña sãng, hs =khs.h h: chiÒu cao sãng øng víi tÇn suÊt b¶o ®¶m 1%. -Gi¶ thiÕt sãng n­íc s©u: H1 > l/2 ta cã: C¸c gi¸ trÞ kh«ng thø nguyªn Trong ®ã: t: thêi gian giã thæi liªn tôc (s), do kh«ng cã tµi liÖu nªn ta lÊy t = 6h D= 300m: chiÒu dµi truyÒn sãng, øng víi tr­êng hîp Zmaxs V = 14 m/s: VËn tèc giã tÝnh to¸n, øng víi tÇn suÊt P% = 50%; Tra ®å thÞ P2-1, øng víi ®­êng bao trªn cïng ta x¸c ®Þnh ®­îc cÆp nhá nhÊt trong hai gi¸ trÞ : ; Þ(s) ; m B­íc sãng trung b×nh: Ta thÊy tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sãng n­íc s©u nªn ®iÒu ta gi¶ thiÕt trªn lµ ®óng. +ChiÒu cao sãng víi møc b¶o ®¶m 1%: h1% = k1%.=2,1.0,28=0,59m Tra ®å thÞ h×nh P2-2 øng víi ta ®­îc k1%=2,1 +§é dÒnh cao cña sãng: hs = khs.h1%=1,25.0,59=0,74m ® khs = 1,25 + a: §é v­ît cao an toµn, ta chän a =0,5 m VËy Z®cèng = 8,25 + 1,33.10-3 + 0,74 + 0,5 = 9,5 m b)KÕt cÊu t­êng: Gåm b¶n mÆt vµ c¸c dÇm ®ì. Do chiÒu cao t­êng kh«ng lín, chØ cÇn bè trÝ 2 dÇm ®ì (ë ®Ønh vµ ®¸y t­êng). B¶n mÆt ®æ liÒn víi dÇm, chiÒu dµy b¶n mÆt chän b»ng 0,4 m vµ c¸c kÝch th­íc kh¸c cho trªn h×nh vÏ, vµ sÏ ®­îc tÝnh to¸n kÕt cÊu. 3.CÇu c«ng t¸c: lµ n¬i ®Æt m¸y ®ãng më vµ thao t¸c van. KÕt cÊu cÇu bao gåm b¶n mÆt, dÇm ®ì vµ c¸c cét chèng. KÝch th­íc c¸c bé phËn ®­îc tÝnh to¸n: ChiÒu cao cÇu c«ng t¸c tÝnh to¸n ph¶i ®¶m b¶o khi kÐo hÕt cöa van lªn vÉn cßn kho¶ng kh«ng cÇn thiÕt ®Ó ®­a van ra khái vÞ trÝ cèng khi cÇn.Ta chän s¬ bé kÝch th­íc nh­ trªn h×nh vÏ: 4.Khe phai vµ cÇu th¶ phai: ta bè trÝ phÝa ®Çu vµ cuèi cèng ®Ó ng¨n n­íc gi÷ cho khoang cèng kh« gi¸o khi cÇn söa ch÷a. Ta chän kÝch th­íc phai: 40 x 40cm, trªn cÇu th¶ phai ta bè trÝ ®­êng ray cho cÇn cÈu th¶ phai (h×nh vÏ). 5.CÇu gia th«ng: Theo yªu cÇu giao th«ng ta bè trÝ cÇu b¾c qua cèng víi lo¹i xe 8 ¸10 tÊn l­u th«ng. Cao tr×nh mÆt cÇu chän ngang b»ng ®Ønh cèng. BÒ réng vµ kÕt cÊu cÇu chän theo yªu cÇu giao th«ng vµ ®­îc tÝnh to¸n. Chän s¬ bé mÆt c¾t ngang cÇu nh­ h×nh vÏ: 6.Mè cèng: Bao gåm hai mè gi÷a vµ hai mè bªn. Trªn mè bè trÝ khe phai vµ khe van, h×nh d¹ng ®Çu mè d¹ng nöa trßn cã b¸n kÝnh r = 0,5 m ®Ó ®¶n b¶o ®iÒu kiÖn thuËn dßng, chiÒu cao mè thay ®æi tõ th­îng l­u vÒ h¹ l­u vµ t¹i h¹ l­u mÆt ®­êng cao b»ng ®Ønh cèng. 7.Khe lón: Do cèng réng nªn ta dïng khe lón ®Ó ph©n cèng thµnh tõng m¶ng ®éc lËp. Khe lón bè trÝ ë hai mè gi÷a, trªn khe lón bè trÝ thiÕt bÞ chèng rß n­íc. 8.B¶n ®¸y; Dùa vµo ®iÒu kiÖn thuû lùc, æn ®Þnh cña cèng vµ yªu cÇu bè trÝ kÕt cÊu bªn trªn. Th­êng chiÒu dµi bÈn ®¸y chän tõ ®iÒu kiÖn bè trÝ c¸c kÕt cÊu bªn trªn, sau kiÓm tra l¹i b»ng tÝnh to¸n æn ®Þnh cèng vµ ®é bÒn cña nÒn. Theo kinh nghiÖm ta chän kÝch th­íc b¶n ®¸y s¬ bé: l=15m, t =1m II.§­êng viÒn thÊm: Bao gåm b¶n ®¸y cèng, s©n tr­íc, c¸c b¶n cõ, ch©n khay. Ta chän kÝch th­íc s¬ bé nh­ sau: 1.S©n tr­íc: §Ó tËn dông vËt liÖu t¹i chç vµ ®iÒu kiÖn ta lµ b»ng ®Êt sÐt: - ChiÒu dµi s©n: Ls £ (3 ¸ 4)H Trong ®ã: H- lµ cét n­íc t¸c dông nªn cèng, H = Zmaxs-Z®ångmin=8,25-2,4=5,85m(øng víi TH chèng lò tr­êng hîp bÊt lîi nhÊt) Þ Ls = 2.5,85 =11,7m; chän Ls =12 m. - ChiÒu dµy s©n: chiÒu dµy s©n thay ®æi tõ ®Çu s©n ®Õn cuèi s©n, chiÒu dµy ®Çu s©n chän theo cÊu t¹o t1 = 1m, chiÒu dµy cuèi s©n chän t2=1m 2.B¶n cõ a)VÞ trÝ ®Æt: khi cèng chÞu t¸c dông cña ®Çu n­íc mét chiÒu th­êng ®ãng cõ ë ®Çu b¶n ®¸y. Tr­êng hîp cèng chÞ ®Çu n­íc 2 chiÒu, cã thÓ ®ãng cõ ë phÝa cã ®Çu n­íc cao h¬n. Khi ®ã cÇn kiÓm tra sù æn ®Þnh cña cèng khi ®Çu n­íc thay ®æi. b)ChiÒu s©u ®ãng cõ: -Do tÇng thÊm rÊt dµy, kh«ng thÓ ®ãng cõ ®Õn tÇng kh«ng thÊm, ta ®ãng cõ treo víi chiÒu s©u S1 = 6 (m) vµ S2=4m 3.Ch©n khay T¹i hai ®Çu b¶n ®¸y lµm ch©n khay c¾m s©u vµo lßng ®Êt 1m ®Ó t¨ng æn ®inh vµ gãp phÇn kÐo dµi ®­êng viÒn thÊm. 4.Tho¸t n­íc thÊm C¸c lç tho¸t n­íc thÊm th­êng bè trÝ ë s©n tiªu n¨ng, d­íi s©n khi ®ã ph¶i bè trÝ tÇng läc ng­îc. §­êng viÒn thÊm ®­îc tÝnh ®Õn vÞ trÝ b¾t ®Çu cã tÇng läc ng­îc. 5. S¬ bé kiÓm tra chiÒu dµi ®­êng viÒn thÊm: Theo c«ng thøc tû lÖ ®­êng th¼ng : Ltt C.H - L®: chiÒu dµi tæng céng cña c¸c ®o¹n th¼ng ®øng vµ c¸c ®o¹n xiªn cã gãc nghiªng so víi ph­¬ng ngang ³ 450. L® = 1 + 6 + 6 + 4 + 4 + 1 = 22 m - Ln: chiÒu dµi tæng céng c¸c ®o¹n n»m ngang vµ c¸c ®o¹n nghiªng gãc so víi ph­¬ng ngang < 450. Ln = 12 + 15 = 25 m - m: hÖ sè phô thuéc vµo sè hµng cõ cã trong s¬ ®å ®­êng viÒn thÊm, lÊy m = 2,5. C=5 : hÖ sè phô thuéc lo¹i ®Êt nÒn - H: cét n­íc lín nhÊt cña cèng. H = Zmaxs - Zmin®ång= 8,25-2,40= 5,85 m ® Ltt = 22 + = 32 m > C.H = 5.5,85 = 29,25 m ® tho¶ m·n III. Nèi tiÕp cèng víi th­îng, h¹ l­u 1.Nèi tiÕp th­îng l­u -Chän h×nh thøc nèi tiÕp d¹ng xo¾n vá ®ç, víi gãc më q cã tgq =1/4.§¸y ®o¹n nèi tiÕp th­îng l­u cÇn cã líp phñ chèng xãi b»ng ®¸ x©y dµy 0,4 m.ChiÒu dµi líp phñ lP =4.H1, víi H1 lµ chiÒu s©u n­íc ch¶y vµo cèng. PhÝa d­íi líp ®¸ b¶o vÖ cã tÇng ®Öm c¸t dµy 15 cm. 2.Nèi tiÕp h¹ l­u T­êng c¸nh: Chän d¹ng t­êng th¼ng. S©n tiªu n¨ng: B»ng bª t«ng ®æ t¹i chæ cã bè trÝ lç tho¸t n­íc. ChiÒu dµy s©n tiªu n¨ng x¸c ®Þnh theo c«ng thøc §«mbrèpxki: t = 0,15.V1 Trong ®ã: +h1 chiÒu s©u ®o¹n ®Çu n­íc nh¶y h1 = s.h''c=1,05.1,36=1,43 (m) +V1 l­u tèc ®Çu ®o¹n n­íc nh¶y V1 = (m/s) Thay vµo c«ng thøc trªn ta cã: t = 0,15.0,58. =0,1m , chän t = 0,5 (m). -S©n sau: Lµm b»ng ®¸ xÕp cã ®ôc lç tho¸t n­íc, phÝa d­íi cã tÇng ®Öm theo h×nh thøc läc ng­îc. ChiÒu dµi s©n sau x¸c ®Þnh theo c«ng thøc kinh nghiÖm: lSS = K. Trong ®ã: +q l­u l­îng ®¬n vÞ cuèi s©n tiªu n¨ng: q = = = 0,67 (m3/s.m) +DH=5,85m: chªnh lÖch cét n­íc th­îng h¹ l­u, K : HÖ sè phô thuéc tÝnh chÊt lßng kªnh, víi ®Êt c¸t, c¸t pha chän K = 20. Þ lSS = 20. = 25,5 (m)à Chän lSS = 26 m. 5-4. TÝnh to¸n thÊm d­íi ®¸y cèng I.Nh÷ng vÊn ®Ò chung 1.Môc ®Ých X¸c ®Þnh l­u l­îng thÊm q, lùc thÊm ®Èy ng­îc lªn cèng Wt vµ gradien thÊm J, Trong ®å ¸n nµy ta chØ tÝnh Wt vµ J. 2.Tr­êng hîp tÝnh to¸n TÝnh víi tr­êng hîp chªnh lÖch mùc n­íc th­îng h¹ l­u lín nhÊt. 3.Ph­¬ng ph¸p tÝnh Sö dông ph­¬ng ph¸p ®å gi¶i vÏ l­íi thÊm b»ng tay. II.TÝnh thÊm cho tr­êng hîp ®· chän 1.Ph­¬ng ph¸p vÏ l­íi thÊm b»ng -X©y dùng l­íi thÊm L­íi thÊm ®­îc x©y dùng b»ng ph­¬ng ph¸p vÏ gÇn ®óng. C¸ch x¸c ®Þnh ¸p lùc thÊm S¬ ®å l­íi thÊm cã 17 d¶i (n=17) vµ cã 4 èng dßng (m=4). Cét n­íc thÊm tæn thÊt qua mçi d¶i lµ DH = = 0,344 (m). Cét n­íc thÊm t¹i mét ®iÓm x nµo ®ã c¸ch d¶i cuèi cïng i d¶i lµ : hx = i. X¸c ®Þnh l­u l­îng thÊm q = K. víi nÒn cèng lµm b»ng c¸t pha, tra b¶ng D (ChØ tiªu c¬ lý cña ®Êt nÒn cèng) ta ®­îc K = 2.10-6 (m/s) q = 2.10-6 . = 2,75.10-6 (m3/s). Gradien thÊm Gradien t¹i « l­íi bÊt kú cã trung ®o¹n lµ DS sÏ lµ: Jtb = Theo c«ng thøc nµy ta x¸c ®Þnh ®­îc gradien thÊm t¹i cöa ra B¶ng 4 DS (m) 2 3,8 4,2 Jtb 0,172 0,094 0,083 III.KiÓm tra ®é bÒn cña nÒn thÊm JTB £ Trong ®ã: + JTB: gradien cét n­íc trung b×nh trong vïng thÊm. +J: gradien cét n­íc tíi h¹n trung b×nh tÝnh to¸n (lÊy theo b¶ng 2). JTB = + H: cét n­íc t¸c dông, H = 5,85 m. +Ttt: chiÒu s©u tÝnh to¸n cña nÒn Ttt=T0=10m MNTL MNHL xv xn1 xcõ xn2 xra +åx: tæng hÖ sè søc c¶n cña ®­êng viÒm thÊm tÝnh theo Tsugaev: - xv = 0,44 + = 0,54 - xn1 = = - xn2 = = - xcõ = 1,5. + = 1,5. = 1,67 - xra = 0,44 + 1,5. + = 0,44 + 1,5. =1,44 VËy åx = 0,54 + 1 + 1,11 + 1,67 + 1,44 = 5,76 ® JTB = = 0,102 Tra b¶ng P3-2 ta cã: J = 0,25. JTB = 0,102 < = = 0,208 ® tho¶ m·n 2.KiÓm tra thÊm côc bé C«ng thøc kiÓm tra: Jr < {J} Trong ®ã: - Jr: gradien thÊm ë cöa ra Jr = 0,172 - {J}: gradien thÊm tíi h¹n côc bé. Cã thÓ x¸c ®Þnh theo biÓu ®å theo th«ng sè kh«ng ®Òu cña ®Êt. h = = 9 Tra b¶ng 3-1 ta cã: {J} = 0,40 VËy Jr = 0,172 <{J} = 0,40 ® tho¶ m·n æn ®Þnh thÊm côc bé 5-5.TÝnh to¸n æn ®Þnh cèng I.Môc ®Ých vµ tr­êng hîp tÝnh to¸n 1.Môc ®Ých: kiÓm tra æn ®Þnh cèng vÒ tr­ît, lËt, ®Èy næi. Trong ®å ¸n nµy chØ giíi h¹n phÇn tÝnh to¸n trong viÖc kiÓm tra æn ®Þnh tr­ît. 2.Tr­êng hîp tÝnh to¸n: tÝnh víi chªnh lÖch cét n­íc th­îng h¹ l­u cèng lín nhÊt, tÝnh cho mét m¶ng. II.TÝnh to¸n æn ®Þnh tr­ît 1.X¸c ®Þnh c¸c lùc t¸c dông lªn m¶ng tÝnh to¸n a) C¸c lùc ®øng: träng l­îng cÇu giao th«ng, cÇu c«ng t¸c, cÇu th¶ phai, cöa van, t­êng ngùc, mè cèng, b¶n ®¸y, n­íc trong cèng vµ c¸c lùc ®Èy ng­îc. b)C¸c lùc ngang: ¸p lùc n­íc th­îng h¹ l­u, ¸p lùc ®Êt chñ ®éng ë ch©n khay th­îng l­u, ¸p lùc ®Êt bÞ ®éng ë ch©n khay h¹ l­u. * Träng l­îng b¶n ®¸y cèng: - ChiÒu réng b¶n ®¸y: B = åb + d + 2.d' = 12 + 2 + 2.0,5 = 15 m - DiÖn tÝch mÆt c¾t ngang: F = 15.1 + 2. = 18 m ® Gb® = gb.F.B = 2,4.18.15 = 648 T * Träng l­îng mè: Gmè = 3.2,4.1.15.9,5 = 1026T * Träng l­îng cÇu giao th«ng: - ChiÒu dµi cÇu: Lc = B = 15 m. - DiÖn tÝch mÆt c¾t ngang cÇu: F = 2,10 m2. ® GcÇu = gb.F.B = 2,4.2,1.15 = 75,6 T * Träng l­îng t­êng ngùc: - ChiÒu dµi t­êng: Lt = åb =12 m. - DiÖn tÝch mÆt c¾t ngang t­êng: F = Ft = 5,25.0,2 + 2.0,5.0,2 = 1,25 m2 ® Gt = Ft.Lt.gb = 1,25.12.2,4 = 36 T * Träng l­îng cÇu c«ng t¸c: - ChiÒu dµi cÇu c«ng t¸c: Lct = B = 15 m. - DiÖn tÝch mÆt c¾t ngang: F1 = 3.0,3 = 0,9 m2 F2 = 2.0,3.3,7 + 2.0,2.2 = 3,02 m2 ® Gct = gb.[F1.Lct + F2.(d + 2.d')] = 2,4.(0,9.10 + 3,02.2) = 36,096 T * Träng l­îng cÇu th¶ phai: - DiÖn tÝch mÆt c¾t ngang: F = 3.0,3.1 = 0,9 m2 ® Gp = gb.F.åb = 2,4.0,9.12 = 25,92 T * Träng l­îng n­íc trong cèng: - PhÝa s«ng: H = Zs«ng max - Z®¸y cèng = 8,25 - 0 = 8,25 m ® GTL = 1.8,25.4.12 = 396 T - PhÝa ®ång: H = Z®ång min - Z®¸y kªnh = 2,40 - 0 = 2,40 m ® GHL = 1.2,4.11.12 = 316,8 T * Träng l­îng phÇn ®Êt gi÷a 2 ch©n khay: gbh = gk + .gn = 1,52 + .1 = 1,9 T/m3 ® G®ck = 1,9. = 273,6 T * C¸c lùc ®Èy ng­îc: - ¸p lùc thuû tÜnh: Wtt = (2,4 + 1).15.12.1 =612 T - ¸p lùc thÊm: Wth = 32,25.12 = 387 T * ¸p lùc ngang: - ¸p lùc n­íc phÝa s«ng: WS = = = 408,38 T §iÓm ®Æt c¸nh tay ®ßn c¸ch ®¸y 1 ®o¹n Hs = 2,75 m. - ¸p lùc n­íc phÝa ®ång: W® = = = 34,56 T §iÓm ®Æt c¸nh tay ®ßn c¸ch ®¸y 1 ®o¹n H® = 0,80 m. * Träng l­îng van: §èi víi van chuyÓn ®éng tr­ît: g = 600.( - 1) Trong ®ã: - g: träng l­îng trung b×nh cña mét m2 cöa van. - H0: cét n­íc tÝnh ®Õn trung t©m lç cèng. H0 = = = 4,125 m. - l = 4m: chiÒu réng lç cèng ® g = 600.() = 1824,74 N/m2 » 0,182 T/m2 ® Gv = g.H.åb = 0,182.8,25.12 = 18,02 T B¶ng tæng kÕt c¸c lùc STT Lo¹i lùc Lùc ®øng Lùc ngang Tay ®ßn M0 ¯ (+) ­ (-) ® (+) ¬ (-) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Gb® Gm Gc Gt Gct Gp GTL GHL G®ck Wtt Wth Ws W® Gv 648 1026 75,6 36 36,096 25,92 396 316,8 273,6 18,02 -612 -387 408,38 -34,56 0 0 3 -4 -3,5 -5 -5,5 2 0 0 2,5 2,75 0,8 -3,5 0 0 226,8 -144 -126,34 -129,6 -2178 633,6 0 0 967,5 1123,05 -314,5 -63,07 å 2852,04 -999 408,38 -34,56 -218,16 * TÝnh øng suÊt ®¸y mãng: smax,min = - åP = 2852,04- 999 = 1853,04T. - åM0 = 218,16 T.m. - F = B.L = 12.15 = 180 m2. - W = = = 450 m3. ® smax = = 10,84 T/m2 smin = = 9,75 T/m2 * Ph¸n ®o¸n kh¶ n¨ng tr­ît theo 3 ®iÒu kiÖn: - ChØ sè m« h×nh: N = £ Ns Trong ®ã: + B: chiÒu réng m¶ng, B = 15 m. + g: dung träng ®Êt nÒn, lÊy b»ng dung träng ®Èy næi: g = 0,9 T/m3. + Ns = 3. N = = 0,8 < Ns = 3 - ChØ sè kh¸ng tr­ît: tgy = tgj + ³ 0,45 Trong ®ã: + sTB = = 10,3 T/m2. + Ci = 0,3 T/m2. + j = 180. ® tgy = tg180 + = 0,35 ® kh«ng tho¶ m·n - HÖ sè cè kÕt: Cv = ³ 4 Trong ®ã: + Kt: hÖ sè thÊm, Kt = 2.10-6 m/s. + e: hÖ sè rçng, e = 0,61. + a: hÖ sè nÐn cña ®Êt, a = 2 (m2/N). + h0: chiÒu dµy tÝnh to¸n cña líp cè kÕt, h0 = 10 m. + t0: thêi gian thi c«ng c«ng tr×nh, t0 = 2 n¨m. ® Cv = = 1,12.10-5 < 4 ® kh«ng tho¶ m·n * TÝnh to¸n tr­ît ph¼ng: nc.Ntt £ Trong ®ã: - nc: hÖ sè tæ hîp t¶i träng, nc = 1 - m: hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc, m = 1. - Kn: hÖ sè tin cËy, Kn = 1,2 - Ntt = TTL - THL = 408,38 – 34,56 = 373,82 T. - R = åP.tgjI + F.CI = 1853,04.0,325 + 12.15.0,3 = 656,24T - nc.Ntt = 1.373,82 = 373,82 T - = = 546,87 T ® nc.Ntt < ® æn ®Þnh 5-5.TÝnh to¸n kÕt cÊu b¶n ®¸y cèng I.Më ®Çu 1.Môc ®Ých: - X¸c ®Þnh s¬ ®å ngo¹i lùc, tÝnh to¸n néi lùc vµ bè trÝ cèt thÐp trong b¶n ®¸y cèng. Trong ®å ¸n nµy chØ yªu cÇu x¸c ®Þnh s¬ ®å ngo¹i lùc ®Ó tÝnh kÕt cÊu b¶n ®¸y cèng theo ph­¬ng ph¸p dÇm trªn nÒn ®µn håi. 2.Tr­êng hîp tÝnh to¸n - Khi mùc n­íc ®ång max, mùc n­íc s«ng min, th¸o l­u l­îng Qmax. - Khi mùc n­íc s«ng max, mùc n­íc ®ång min, ®ãng cöa van. - Tr­êng hîp mùc n­íc ®ång max, mùc n­íc s«ng min kÕt hîp víi ®éng ®Êt. - Zs«ng max = 8,25 m; Z®ång min = 2,40 m. 3.Chän b¨ng tÝnh to¸n ViÖc tÝnh to¸n b¶n ®¸y cèng cÇn tiÕn hµnh cho c¸c b¨ng kh¸c nhau (gäi b¨ng lµ phÇn cèng cã chiÒu réng 1m, gi÷a hai mÆt c¾t vu«ng gãc víi chiÒu dßng ch¶y qua cèng).Trong ®å ¸n nµy chØ yªu cÇu tÝnh mét b¨ng ë sau cöa van. II.TÝnh ngo¹i lùc t¸c dông lªn b¨ng ®· chän Tr­êng hîp cèng gåm nhiÒu m¶ng ng¨n c¸ch bëi c¸c khíp lón th× viÖc tÝnh kÕt cÊu còng tiÕn hµnh cho tõng m¶ng ®éc lËp. Trªn mét b¨ng cña m¶ng, c¸c ngo¹i lùc t¸c dông lªn b¶n ®¸y bao gåm lùc tËp trung tõ c¸c mè, lùc ph©n bè trªn b¨ng vµ c¸c t¶i träng bªn. 1.Lùc tËp trung truyÒn tõ c¸c mè §©y chÝnh lµ tæng hîp cña ¸p lùc ®¸y c¸c mè trong ph¹m vi ®ang xÐt. Th­êng xÐt riªng cho tõng mè. Mè bªn TT Lo¹i lùc Ký hiÖu TrÞ sè Kho¶ng c¸ch M0 ¯ (+) ® (+) 1 2 3 4 5 6 7 8 Träng l­îng mè Träng l­îng cÇu th¶ phai Träng l­îng t­êng ngùc Träng l­îng cña cÇu c«ng t¸c Träng l­îng cña cÇu giao th«ng Träng l­îng cña cöa van ¸p lùc n­íc phÝa s«ng ¸p lùc n­íc phÝa ®ång G1 G2 G3 G4 G5 G6 T1 T2 171 4,32 6 6,02 12,6 3,01 68,06 11,52 0 5 4 -3,5 -3 3,5 2,75 -0,8 0 -21,6 -24 -21,07 37,8 -10,54 187,17 -9,22 Tæng 202,95 138,54 smax = = = 34,45 T/m2 smin = = = 19,67 T/m2 Mè gi÷a TT Lo¹i lùc Ký hiÖu TrÞ sè Kho¶ng c¸ch M0 ¯ (+) ® (+) 1 2 3 4 5 6 7 8 Träng l­îng mè Träng l­îng cÇu th¶ phai Träng l­îng t­êng ngùc Träng l­îng cña cÇu c«ng t¸c Träng l­îng cña cÇu giao th«ng Träng l­îng cña cöa van ¸p lùc n­íc phÝa s«ng ¸p lùc n­íc phÝa ®ång G1 G2 G3 G4 G5 G6 T1 T2 342 8,64 12 12,04 25,2 6,02 136,12 23,04 0 5 4 -3,5 -3 3,5 2,75 -0,8 0 -43,2 -48 -42,14 +75,6 -21,07 374,33 -18,43 Tæng 405,9 277,08 smin = = = 19,67 T/m2 smax = = = 34,45 T/m2 XÐt mét b¨ng ë gi÷a mè nh­ h×nh vÏ: smax smin Ta cã: pk1 = 27,06 T/m2; pk2 = 27,06 T/m2. Cuèi cïng lùc cña mè truyÒn cho b¶n ®¸y ®­îc coi lµ lùc tËp trung cã trÞ sè nh­ sau: P'k = pk.b.d Trong ®ã: - b: bÒ réng cña b¨ng tÝnh to¸n, b = 1 m. - d: chiÒu dµy mè ë b¶n ®¸y, d = 1 m. ® P'1 = 27,06.1.1 = 27,06 T. P'2 = 27,06.1.1 = 27,06 T. 2.C¸c lùc ph©n bè trªn b¨ng: - Träng l­îng n­íc trong cèng: q0 = gn.hn.b = 1.2,4.1 = 2,4 T/m - Träng l­îng b¶n ®¸y: q1 = gb.t.b = 2,4.1.1 = 2,4 T/m - Lùc ®Èy næi: q2 = gn.h®n.b = 1.(2,15 + 2,40).1 = 4,55 T/m - Ph¶n lùc nÒn: q3 = pb.b = 10,55.1 = 10,55 T/m 3.Lùc c¾t kh«ng c©n b»ngQ: a)TrÞ sè: -X¸c ®Þnh tõ ph­¬ng tr×nh c©n b»ng tÜnh: Q + åPk + 2.l.åqi = 0 ® Q = -åPk - 2.l.åqi = -4.27,06 - 15.(2,4 + 2,4 - 4,55 – 10,55) = -46,26 T b)Ph©n phèi Q cho mè vµ b¶n ®¸y: X¸c ®Þnh vÞ trÝ trôc trung hoµ: y0 = = = 3,84 m ® Sc1 = 3.1..5,662 = 48,05 (m3) Sc2 = -1.12.(3,84 - 0,5) = -40,08 (m3) A1 = .5,66.48,05 + .2,84.(48,05+40,08) = 261,13 A2 = = 20,04 Ph©n phèi Q cho mè vµ b¶n ®¸y: Qm = Q. = 46,26. = 42,96 T Q® = Q - Qm = 46,26 – 42,96 = 3,3 T Ph©n Qm cho c¸c mè theo tû lÖ diÖn tÝch: P''k1 = = = 7,16 T P''k2 = = = 14,32 T Ph©n Q® ®Òu cho b¶n ®¸y: q4 = = 0,22 T/m 4.T¶i träng bªn: - Ph¹m vi ®µo ®¾p: h® = 10,5 m. - T¶i träng ®øng: S = g®.h®.b = 1,7.10,5.1 = 17,85 T/m. - M« men do ¸p lùc ®Êt n»m ngang g©y ra: M® = E.y®.1 = .g.h2.tg2(450 - )..1 = .1,7.10,52.tg2(450 - ). = 173,14 T.m. Tæng hîp lùc cuèi cïng: P1 = P'1 - P''1 = 27,06 – 7,16 = 19,9 T P2 = P'2 - P''2 = 27,06 – 14,32 = 12,74 T q = q0 + q1 - q2 - q4 = 2,4 + 2,4 - 4,55 - 0,22 = 0,05 T/m 5-7.KÕt luËn Qua qu¸ tr×nh lµm ®å ¸n, tuy víi kiÕn thøc thùc tÕ cßn h¹n chÕ vµ thêi gian lµm ®å ¸n kh«ng nhiÒu, nh­ng d­íi sù h­íng dÉn tËn t×nh cña c« gi¸o Ph¹m Thu H­¬ng, em ®· hoµn thµnh ®å ¸n. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n! Hµ néi, ngµy 12 th¸ng 9 n¨m 2004