Tài liệu Đề tài Thiết kế cống lộ thiên - Lê Thiện Quyết: Đồ áN MÔN HọC : ThủY CÔNG
Đề Tài : thiết kế cống lộ thiên
Phần I : đề bài
a.tài liệu thiết kế :
1.Nhiệm vụ:
Cống B xây dựng ven sông Y (vùng chịu ảnh hưởng thuỷ triều) để tiêu nước, ngăn triều và giữ ngọt. Diện tích tiêu : 30.000 ha.
Cống xây dựng trên tuyến đường giao thông có loại xe 8 - 10 tấn đi qua.
2. Các lưu lưởng và mực nước thiết kế: Bảng 1.
Chỉ tiêu
Tiêu nước
Ngăn triều
Đề
QtiêuMax
(m3/s)
(m)
ZsôngTk
(m)
ZSôngmin
(m)
ZsôngMax
(m)
Zđồngmin
(m)
Đề số 35
50
3.50
3.32
0.00
6.00
1.00
3. Tài liệu về kênh:
Cao trình đáy kênh Zđk = -1,00m.
Độ dốc đáy kênh tiêu i = 10-4.
Độ dốc mái kênh tiêu m = 1,5.
Độ nhám kênh tiêu n = 0,025.
4. Tài liệu về gió:
P (%)
2
3
5
20
30
50
V (m/s)
28.0
26.0
22.0
18.0
16.0
14.0
5. Chiều dài truyền sóng:
Trường hợp
ZS bình thường
Zsông Max
D (m)
200
300
6. Tài liệu địa chất:
- Đất thịt từ cao trình +1m đến cao trình -1m
- Đất cát pha từ cao trình -1m đến cao trình -20m
- Đất sét từ cao t...
35 trang |
Chia sẻ: hunglv | Lượt xem: 1778 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang mẫu tài liệu Đề tài Thiết kế cống lộ thiên - Lê Thiện Quyết, để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Đồ áN MÔN HọC : ThủY CÔNG
Đề Tài : thiết kế cống lộ thiên
Phần I : đề bài
a.tài liệu thiết kế :
1.Nhiệm vụ:
Cống B xây dựng ven sông Y (vùng chịu ảnh hưởng thuỷ triều) để tiêu nước, ngăn triều và giữ ngọt. Diện tích tiêu : 30.000 ha.
Cống xây dựng trên tuyến đường giao thông có loại xe 8 - 10 tấn đi qua.
2. Các lưu lưởng và mực nước thiết kế: Bảng 1.
Chỉ tiêu
Tiêu nước
Ngăn triều
Đề
QtiêuMax
(m3/s)
(m)
ZsôngTk
(m)
ZSôngmin
(m)
ZsôngMax
(m)
Zđồngmin
(m)
Đề số 35
50
3.50
3.32
0.00
6.00
1.00
3. Tài liệu về kênh:
Cao trình đáy kênh Zđk = -1,00m.
Độ dốc đáy kênh tiêu i = 10-4.
Độ dốc mái kênh tiêu m = 1,5.
Độ nhám kênh tiêu n = 0,025.
4. Tài liệu về gió:
P (%)
2
3
5
20
30
50
V (m/s)
28.0
26.0
22.0
18.0
16.0
14.0
5. Chiều dài truyền sóng:
Trường hợp
ZS bình thường
Zsông Max
D (m)
200
300
6. Tài liệu địa chất:
- Đất thịt từ cao trình +1m đến cao trình -1m
- Đất cát pha từ cao trình -1m đến cao trình -20m
- Đất sét từ cao tình -20m đến cao trình -40m
Chỉ tiêu cơ lý: Xem Bảng 4.
Bảng 4. Chỉ tiêu cơ lý của đất
Chỉ tiêu
Thịt
Cát pha
Sét
gK (T/m3)
1,47
1,52
1,41
gtn (T/m3)
1,70
1,75
1,69
Độ rỗng n
0,40
0,38
0,45
jtn (0)
19
23
12
jbh (0)
16
18
10
Cn (T/m2)
1,5
0,5
3,5
Cbh (T/m2)
1,0
0,3
2,5
Kt (m/s)
4.10-7
2.10-6
10-8
Hệ số rỗng e
0,67
0,61
0,82
Hệ số nén a (m2N)
2,2
2,0
2,3
Hệ số không đều hạt h
8
9
7
b.Yêu cầu :
1. Xác định cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế
2. Tính toán thuỷ lực xác định chiều rộng cống và giải quyết tiêu năng
3. Chọn cấu tạo các bộ phận cống.
4. Tính toán thấm và ổn định cống.
5. Chuyên đề: tính toán bản đáy cống theo phương pháp dầm trên nền đàn hồi
6. Bản vẽ: 1 bản vẽ A1 thể hiện được cắt dọc, mặt bằng, chính diện thượng lưu, chính diện hạ lưu cống, mặt cắt ngang cống và các cấu tạo chi tiết.
Phần ii : Nội dung thiết kế
A.Giới thiệu chung
I .Vị trí, nhiệm vụ công trình
1. Vị trí:
Cống B nằm ven sông Y (vùng chịu ảnh hưởng thuỷ triều), xây trên tuyến đường giao thông có loại xe 8-10 tấn đi qua
2. Nhiệm vụ:
Nhiệm vụ chủ yếu của cống là tiêu nước,ngăn triều,giữ ngọt và đảm bảo đường giao thông hoạt động bình thường,xe trọng tải 8-10 tấn đi qua được.Diện tích tiêu là 30000ha.
II. Cấp công trình và chỉ tiêu thiết kế
1. Cấp công trình:
Cấp công trình xác định theo TCXDVN 285-2002 theo hai điều kiện
- Chiều cao công trình – tra theo P1.1 với đập bê tông trên nền đất có :
chiều cao đập < 10 m là công trình cấp IV.
Nhiệm vụ công trình.Với nhiệm vụ tiêu cho 30.000ha tra bảng P1-2 tra được công
trình cấp II
Từ hai điều kiện trên, để đảm bảo an toàn cho công trình khi làm việc ta chọn trường hợp thiết kế công trình cấp II.
2. Các chỉ tiêu thiết kế:
Dựa vào cấp công trình ta xác định được:
- Tần suất lưu lượng thiết kế (P1-3) P% = 0,5 %.
- Tần suất mực nước lớn nhất ngoài sông khai thác P% = 1%
- Hệ số vượt tải (P1-4) n = 1,2 (công trình chịu áp lực bên của đất)
- Hệ số điều kiện làm việc (P1-5) m = 1
- Hệ số tin cậy (P1-6) kn = 1,2.
B. Tính toán thuỷ lực cống
Mục đích : Xác định khẩu diện cống và tính toán tiêu năng
I. Tính toán kênh hạ lưu
Kênh hạ lưu là đoạn kênh từ cửa cống đến sông được thiết kế như sau:
Độ dốc mái kênh: m = 1.5
Độ dốc đáy kênh: i = 10-4
Độ nhám lòng kênh : n = 0,025
Cao trình đáy kênh chọn bằng cao trình đáy kênh tiêu : Z = -1,00m
Lưu lượng tính toán : Q = Qtiêumax = 50 m3/s
Độ sâu mực nước trong kênh hh = ZSTK - Zđk = 4,32 m
- Tìm bề rộng đáy kênh theo phương pháp mặt cắt lợi nhất về thuỷ lực.
Ta có :
Tra bảng 8-1 , bảng tra thủy lực (BTTL) với n = 0,025 được RLn= 2.75 m
Tra PL. 8-3 được
= 8.525 (m)
Chọn bk = 9 m.
- Kiểm tra điều kiện không xói
Vmax< Vkx
Vkx = k.Q0,1
Trong đó : Q = 50 m3/s
ở đây: k - Hệ số phụ thuộc đất lòng kênh,với cát pha k = 0,53
ị Vkx= 0,53.500,1 = 0,783 (m/s)
Vmax: Là lưu lượng lớn nhất trong kênh ứng với Qmax= k.Q
ở đây: k - hệ số phụ thuộc Q, có thể lấy k =1,0
ị Qmax= 1,0.50 = 50 (m3/s)
(m/s)
ị Vmax < Vkx : Vậy kênh thiết kế thoả mãn điều kiện xói lở.
II. Tính toán khẩu diện cống :
1.Trường hợp tính toán:
Chọn khi chênh lệch mực nước thượng hạ lưu nhỏ, cần tháo Qtk = 50 m3/s, = 3,50 – 3,32 = 0,18 (m)
2. Chọn loại cống và cao trình ngưỡng cống:
Cao trình ngưỡng cống có thể chọn bằng hoặc cao hơn đáy kênh.Trong đồ án này là cống tiêu nên ta chọn ngưỡng cống ngang cao trình đáy kênh tiêu để tăng khả năng tháo.
Hình thức ngưỡng, chọn loại ngưỡng đập tràn đỉnh rộng
3. Xác định bề rộng cống:
a) Xác định trạng thái chảy qua cống:
H
h
hh
Zhp
Hình 1.
Theo quy phạm thuỷ lợi C8-76, đập chảy ngập khi hn > n.Ho.
Trong đó: hn = hh - P1 = 4,32 - 0 = 4,32m
Khi chênh lệch mực nước thượng hạ lưu nhỏ coi V0= 0
H0 = H = hKtiêu = ZKCđồng- Ztiêuđáy = 3,50 + 1,0 = 4,50 (m)
n- Là hệ số, sơ bộ lấy n = 0,8.
ị n.H0 = 0,8.4,50 = 3,6 m.
hn = 4,32 > n.H0 = 3,6.
Vậy dòng chảy qua cống (đập tràn đỉnh rộng) là chảy ngập
ị Sơ đồ tính toán là sơ đồ đập tràn đỉnh rộng chảy ngập.
b) Tính bề rộng cống Sb:
Từ công thức của đập tràn đỉnh rộng chảy ngập:
(II-1)
Trong đó:
jn,jg - Hệ số lưu tốc lấy theo trị số của hệ số lưu lượng m (tra theo bảng tra thuỷ lực của Cumin)
Sơ bộ lấy m = 0,36 tra bảng 14-13(BTTL) ị jn = 0,96
jg - Hệ số co hẹp bên, jg = 0,5e0 + 0,5.
Trình tự xác định khẩu diện cống :
Giả thiết e0 = 0,98 ị jg= 0,5.0,98 + 0,5 = 0,99.Thay vào (II-1)
ị
ChọnSb = 7,5 m.
Phân cống làm 3 khoang, bề rộng mỗi khoang là 2,50m,
Hai mố bên lượn tròn có xmb= 0,7.
Hai mố trụ giữa đầu tròn có xmt= 0,45:
Chiều dày mố d = 1 (m)
Hình 2.
b = 2,5m
d = 1m
B=10,5 m
Với Sd là tổng chiều dày các mố, Sd = 2m
ị jg = 0,5.e0 + 0,5 = 0,5.0,79 + 0,5 = 0,895
Tính jn = f(m)
Tra bảng (14-8 BTTL) được m = 0,361
Với m = 0,361 tra bảng (14-13 BTTL) được jn= 0,96.Thay vào (II-1) và tính lại Sb :
Ta được
Suy ra lấy Sb = 7,5m.
- Kiểm tra lại trạng thái chảy :
hh = hn = 4,32 ị V0 = m/s
Từ đó ị H0 = H + = 4,5 + 0,121 = 4,671 m.
Lưu lượng đơn vị:
Tra (PL9-1), với a = 1 ị độ sâu phân giới hk =1,655m
= 0,87
= 1,4
Vậy trạng thái chảy trong cống vẫn là chảy ngập
III. Tính toán tiêu năng phòng xói :
1. Trường hợp tính toán:
Khi tháo lưu lượng qua cống với chênh lệch mực nước thượng hạ lưu lớn. Tức là trong trường hợp mực nước triều hạ xuống thấp nhất Zsôngmin = 0,00 m, ở phía đồng là mực nước đã khống chế Zđồngkc =3,5 m. Trường hợp này thường tranh thủ mở hết cửa van để tiêu, lưu lượng tiêu qua cống có thể lớn hơn lưu lượng thiết kế. Tuy nhiên chế độ đó không duy trì trong một thời gian dài.
2. Lưu lượng tính toán tiêu năng:
Vì cống đặt gần sông nên nói chung mực nước hạ lưu cống không phụ thuộc vào lưu lượng tháo qua cống. Khi đó Qtt là khả năng tháo lớn nhất ứng với các mực nước tính toán đã chọn ở trên , Qtt = Qmaxtiêu = 50 m3/s .
Mặt cắt kênh thượng lưu thiết kế có:
Chọn i = 1.10-4; m = 1,5 ; n = 0,025; Q = 50 (m3/s); hh = 4,32 m
Theo phương pháp mặt cắt lợi nhất về thuỷ lực:
Tra PL8-1(BTTL) ị Rln= 2,75 (m)
Tra (PL 8-3 BTTL) ị
ị b = m.
Chọn bK = 9 m
3. Tính toán thiết bị tiêu năng :
a) Chọn hình thức tiêu năng:
Do cống đẳt trên nền đất nên ta chọn biện pháp tiêu năng là đào bể tiêu năng là hợp lý nhất, vì kinh tế và không làm ảnh hưởng tới khả năng tháo nước qua cống
b)Tính toán kích thước bể:
* Chiều sâu bể được tính theo công thức :
d = - (hn+Z2) (II-3)
Trong đó: s - là hệ số ngập , s = 1,05
- độ sâu liên hiệp sâu nước nhảy, xác định như sau:
E0 = H0 + d = H += 4,57 + d (II-4)
Giả thiết d = 0,5(m) ị E0 = 5,07 (m)
Tra (PL16-1 BTTL) có
tc = 0,150 ị hc = tc. E0 = 0,76 m
tc” = 0,605 ị hc”= tc”.E0 = 3,067 m
Z2 - Chênh lệch đầu nước ở cuối bể vào kênh tính như đập tràn đỉnh rộng chảy ngập
Z2 =
Z2 = (II-5)
- Xác định hh:
Vẽ đường mặt nước trong kênh từ cửa ra của kênh đổ vào sông đến ngưỡng cống bằng phương pháp cộng trực tiếp. Tuy nhiên ở đây lưu lượng tiêu năng lại ứng với khả năng tháo lớn nhất nên hh = 1,2 m, thay vào (II-5)
ị Z2 =1,5 m.
Thay các thông số vừa tính trên vào (II-3)
ị d = 1,05.3,067 - (1,2 + 1,5) = 0,51 (m)
Thấy d ằ dgt . Vậy chiều sâu bể tiêu năng là d = 0,5m
*Chiều dài bể tiêu năng được tính theo công thức :
lb = l1 + bln.
Trong đó: l1 - Chiều dài nước rơi từ ngưỡng xuống sân bể tiêu năng,tính theo công thức Trectôuxôp:
l1=
với
P - Chiều cao ngưỡng cống so với bể P = 0,7 (m)
l1= = 4,64 m.
ln - Chiều dài nước nhảy, tính theo công thức kinh nghiệm
ln=4,5(hc”- hc) = 4,5(3,067 – 0.76) = 10,38m.
Với b = 0,8
ị lb = 4,64 + 0,8.10,38= 12.945 m. Chọn lb = 13 m.
C. Bố trí các bộ phận cống
I. Thân cống :
Thân công bao gồm: bản đáy,trụ và các bộ phận bố trí trên đó như: cầu giao thông và bộ phận dàn van….
1. Cửa van:
Theo tính toán trên ta có bc = 7,5 m ở đây ta chọn cửa van phẳng.
Chiều dài thân cống L = 16 m dễ bố trí càng van,đường giao thông.
2. Tường ngực:
Bố trí để giảm chiều cao van và lực đóng mở cửa van.
a) Các giới hạn của tường ngực
- Cao trình đáy tường ngực :
Zđt = Ztt + d
Trong đó: Ztt - mực nước tính toán khẩu diện cống, tức cần đảm bảo ứng với trường hợp này, khi mở hết cửa van chế độ chảy qua cống là không áp : Ztt = 4,32 m
d - là độ lưu không, chọn d = 0,6 m
ị Zđt = 4,32 + 0,6 = 4,92 (m)
- Cao trình đỉnh tường lấy bằng cao trình đỉnh cống
ẹđ1 = ZS+ Dh + hS + a (III-1)
ẹđ2 = ZSmax+ Dh’ + h’S + a’ (III-2)
Trong đó: a,a’ - độ cao an toàn, phụ thuộc cấp công trình. Với cống công trình cấp II lấy a = 0,7m ; a’= 0,5m
Dh, Dh’ - độ dềnh do gió ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất.
hS,hS’ - độ dềnh do sóng ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất.
*.Tính Dh :
(III-3)
Trong đó: V - vận tốc gió tính toán lớn nhất ứng với tần suất
P = 3% đ V = 26 m/s
g - gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2
H - chiều sâu nước trước cống
H = ZTKS - ẹđáy = 3,32 + 1 = 4,32 m
D - đà sóng, D = 200 m
aB - góc kẹp giữa trục dọc cống và hướng gió, cosaB = 1
Thay vào (III-3) : ị Dh = 0,00638 m.
*. Tính hS :
hS = khS.h
Trong đó: khS - là hệ số phụ thuộc ; tra theo phụ lục P1-3
ở đây: h - chiều cao sóng
H - chiều sâu nước sóng
l - chiều dài sóng.
Giả thiết là sóng nước sâu và tính các trị số không thứ nguyên, với t là thời gian gió thổi liên tục t = 6h = 21600s
Tra đồ thi P2-1 với đường bao trên cùng xác định được các trị số không thứ nguyên.
Với
Với
Chọn cặp trị số nhỏ nhất:
;
Kiểm tra điều kiện sóng nước sâu:
thoả mãn điều kiện sóng nước sâu
Chiều cao sóng h ứng với mức đảm bảo 5%
.Tra đồ thị P2-2 ị k5% = 1,73
ịh5%=1,73.0,217 = 0,375 (m)
Độ dềnh cao nhất của sóng: ,tra đồ thị P2-3
Với ị
ị
Thay các kết quả vào (III-1)
ị ẹđ1= 3,32 + 0,00638 + 0,469 + 0,7 = 4,495 m.
*.Tính Dh’
(III-4)
Trong đó: V’ - vận tốc gió ứng với P = 30%, V’ = 16m/s
D’ - đà sóng, D’ = 300 m.
H’ - mực nước trong sông ứng với ZSmax
H’ = ZSmax- Zđáy kênh = 6,0 + 1,0 = 7,0 m
Thay vào (III-4) : ị Dh’ = 0,00224 m
*. Tính hS’
h’S = k’hS.h’
Trong đó: k’hS - là hệ số phụ thuộc ;tra theo phụ lục P1-3
h’ - chiều cao sóng
H’ - chiều sâu nước sóng
l’ - chiều dài sóng.
Giả thiết là sóng nước sâu và tính các trị số không thứ nguyên, với t là thời gian gió thổi liên tục t = 6h = 21600s
Tra đồ thi P2-1 với đường bao trên cùng xác định được các trị số không thứ nguyên.
Với
Với
Chọn cặp trị số nhỏ nhất:
;
Kiểm tra điều kiện sóng nước sâu:
thoả mãn điều kiện sóng nước sâu
Chiều cao sóng h ứng với mức đảm bảo 5%
.Tra đồ thị P2-2ị k5%=1,73
ị h’5%=1,73.0,196 = 0,339 (m)
Độ dềnh cao nhất của sóng: ,tra đồ thị P2-3
với ị
Thay các kết quả vào (III-2)
ị ẹđ2= 7,0 + 0,00224 + 0,424 + 0,5 = 7.926 m
Vậy chọn ẹ đỉnh tường là +8,00 m
b) Kết cấu tường:
Kết cấu tường gồm bản mặt và các dầm đỡ.
Chiều cao tường: Ht = Zđ2-Zđáy= 8,00 - 4,92 = 3,08 m
Bố trí 2 dầm đỡ ở đỉnh và đáy tường. Bản mặt đổ liền khối với dầm, chiều dày bản mặt chọn bằng 0,3 m.
3. Cầu công tác:
Là nơi dặt máy đóng mở và thao tác van. Chiều cao cầu công tác cần tính toán đảm bảo khi kéo hết cửa van lên vẫn còn khoảng không cần thiết để đưa van ra khi cần thiết. Kết cấu cấu cầu bao gồm: bản mặt, dầm đỡ và các trụ chống. Kích thước các bộ phận chọn như sau:
Chiều cao cầu: 4,5m
Bề rộng cầu : 4 m
Kích thước cột chống: 30x40 cm
Chiều cao lan can: 0,8 m
4. Khe phai và cầu thả phai:
Bố trí ở đầu và cuối cống để ngăn nước và giữ cho khoang cống khô ráo khi sửa chữa.
Vì đây là cống lớn nên trên trên cầu thả phai bố trí đường ray cho cầu thả phai.
5. Cầu giao thông:
Cao trình mặt cầu chọn cao hơn cao trình đỉnh cống khoảng (50á100) cm nên chọn cao tình đặt cầu cao bằng đỉnh tường là +7m, bề rộng và kết cấu cầu đáp ứng yêu cầu giao thông cho xe 8-10 tấn đi qua nên chọn bề rộng cầu là 5m.
Vị trí đặt cầu chọn sao cho không ảnh hưởng tới việc thao tác van và phai.
6. Mố cống:
Bao gồm mố giữa và mố bên, trên mố bố trí, khe phai, khe van, chiều dày mố trụ chọn là 1m.
Chiều dày mố bên cần đủ để chịu áp lực đất nằm ngang, chọn chiều dày mố bên là 0,8 m.
Mố giưã có đầu lượn tròn để giảm tổn thất thuỷ lực.
7. Khe lún:
Do ống không rộng lắm, (chỉ có 3 khoang) nên không cần bố trí khe lún.
8. Bản đáy:
Chiều dày bản đáy cần thoả mãn các điều kiện thuỷ lực, ổn định của côngvà yêu cầu bố trí kết cấu bên trên. Sơ bộ chọn chiều dài bản đáy từ điều kiện bố trí các kết cấu bên trên là L = 15m (chiều dài này sẽ được kiểm tra lại bằng tính toán ổn định cống và độ bền của nền).
Chiều dày bản đáy chọn theo điều kiện chịu lực, nó phụ thuộc vào bề rộng khoang cống,tải trọng bên trên và tính chất đất nền, thường chọn theo kinh nghiệm d = 1m. (chiều dày này sẽ được kiểm tra lại bằng tính toán kết cấu bản đáy).
II. Đường viền thấm :
Đường viền thấm bao gồm bản đáy cống, sân trước, bản cừ và chân khay, kích thước bản đáy cống chọn như trên, kích thước các bộ phận khác chọn như sau:
1.Sân trước:
Vật liệu làm sân có thể là đất sét, á sét, bê tông, bê tông cốt thép hay bitum, nên cố gắng chọn vật liệu tai chỗ để giảm kinh phí.
Chiều dài sân : Ls (3 - 4)H
với H - cột nước tác dụng lên cống, H = 4,50 m.
Thường chọn Ls =1,5H = 1,5.4,50 = 6,75 m.
Chiều dày sân chọn theo đièu kiện cấu tạo t0,6 m, ở đây chọn t =1m.
2.Bản cừ:
a. Vị trí đặt cừ:
Cống vùng triều chịu đầu nước hai chiều nên đóng cừ ở cả hai đầu của bản đáy
b. Chiều sâu đóng cừ:
Chiều sâu đóng cừ phụ thuộc vào chiều dày tầng thấm, vật liệu làm cừ và điều kiện thi công. ở đây, chiều dày tầng thấm là 19m, tương đối dày nên làm cừ lơ lửng (cừ treo). Chiều sâu đóng cừ là S1 = 6m, S2 = 4m.
3. Chân khay:
Hai đầu bản đáy làm chân khay cắm sâu vào trong đất 1m để tăng ổn định và góp phần kéo dài đường viền thấm.
4. Thoát nước thấm:
Các lỗ thoát nước thấm được bố trí ở sân tiêu năng, dưới sân khi đó phải bố trí tầng lọc ngựơc. Đường viền thấm được tính đến vị trí bắt đấu có tầng lọc ngược.
Do cống làm việc với cột nước 2 chiều nên sử dụng một đoạn sân tiêu năng không đục lỗ (đoạn giáp với bản đáy). đoạn này đóng vai trò như một sân trước ngắn khi cột nước đổi chiều.
5. Sơ đồ kiểm tra chiều dài đường viền thấm:
Theo công thức :
Ltt C.H
Trong đó: Ltt - chiều dài tính toán của đường viền thấm tính theo phương pháp của Len . Ltt = Ld +
Ld - chiều dài tổng cộng của các đoạn thẳng đứng và các đoạn xiên góc có góc nghiêng so với phương ngang > 45o
Ld = 1+ 1 + 6.2 + 4.2 + 2 = 24 m
Ln - chiều dài tổng cộng của các đoạn nằm ngang, Ln = 6,75 + 16 = 22,75 m.
m - số hàng cừ có trông sơ đồ đường viền thấm, với 2 hàng cừ, m = 2,0.
ị Ltt = 24 + = 35,735 m.
C - hệ số phụ thuộc loại đất nền tra bảng P3.1ị C = 5,0.
H - cột nước lớn nhất của cống, H = ZSMax- Zđk = 6,0 + 1 =7,0 m.
Ltt = 39,33 > C.H = 7,0 . 5 = 35,0 m , thoả mãn điều kiện.
16 m
14 m
6,755 m
1 m
1 m
0,5 m
Hình 3.
III. Nối tiếp công với thượng, hạ lưu :
1.Nối tiếp thượng lưu:
Góc mở của tường về phía trước,chọn với , tường thẳng. Đáy đoạn nối tiếp thượng lưu phủ xốp chống xói bằng đá xây khan dày 0,5m. Chiều dài lớp phủ khoảng (3á5).H1, với H1 là chiều sâu nước chảy vào cống , H1 = 7,0 m
ị Chọn LP = 30m. Phía dưới lớp đá bảo vệ còn có tầng đệm bằng dăm cát dày 10cm.
2. Nối tiếp hạ lưu:
- Tường cánh thẳng
- Sân tiêu năng: Bằng bê tông đổ tại chỗ có bố trí các lỗ thoát nước. Chiều dày sân xác định theo công thức Đômbrôpxki:
t =
Trong đó: V, h1 - lưu tốc và chiều sâu đoạn có nước nhảy
V = (m/s)
h1 = s.hc"
Với:
(m). Chọn t = 0,5 m
- Sân sau: làm bằng tấm đá xếp có đục lỗ thoát nước, phía dưới có tầng đệm theo hình thức lọc ngược. Chiều dài sân sau được xác định theo công thức kinh nghiệm:
LSS =K.
Trong đó: q - lưu lượng đơn vị cuối sân tiêu năng,
q = = 5,556 (m2/s)
DH - chênh lệch cột nước thượng hạ lưu,
DH = ZSMax - Zđmin = 6,0 - 1,0 = 5,0 m
K - hệ số phụ thuộc tính chất lòng kênh, K=10
ị LSS = 35,25 m. Chọn LSS = 35 m.
D.tính toán thấm dưới đáy cống :
I. Những vấn đề chung :
1. Mục đích:
Xác định lưu lượng thấm q, lực thấm đẩy ngược lên đáy cống Wt và građien thấm J. ở đây, do đặc điểm cống, chỉ yêu cầu tính Wt và J.
2. Trường hợp tính toán:
Khi chênh lệch mực nước thượng hạ lưu rất lớn (DH = 6,25m).
3. Phương pháp tính thấm:
Có nhiều phương pháp tính thấm nhưng ở đây trình bày phương pháp tính thấm bằng đồ giải vẽ lưới thấm bằng tay.
II. Tính thấm cho trường hợp đã chọn:
Vẽ lưới thấm:
Lưới thấm có 18 dải và 6 ống dòng.
2. Dùng lưới thấm xác định các đặc trưng dòng thấm: Wt, Jra.
Số dải lưới thấm n =18 dải. Cột nước thấm tổn thất qua mỗi giải là:
; trong đó H = H1 – H2 = ZSmax - ZSmin
= 6,00 – 0,00 = 6,00 m
Vậy
Cột nước thấm tại điểm x nào đó cách đường thế cuối cùng i dải là:
hx =
Từ lưới thấm ta tính được: hD = 0,333.9 = 3 m
hE = 0,333.6 = 2 m.
Từ đây vẽ được biểu đồ áp lực thấm dưới đáy công trình.
- Tổng áp lực thấm lên bản đáy:
- Xác định građien thấm
Građien thấm tại ô lưới bất kỳ có trung đoạn DS sẽ là:
(IV-1)
Dựa vào công thức (IV-1) ta vẽ được biểu dồ građien thấm tại cửa ra.
STT
5
4
3
2
1
DSi
1,25
1,75
2,5
3
4
H/n
0,333
0,333
0,333
0,333
0,333
Jtbi
0,417
0,583
0,833
1,0
1,333
III. Kiểm tra độ bền thấm của nền :
1. Kiểm tra độ bền thấm chung: (IV-2a)
Trong đó: JTB- građien cột nước trung bình tại vùng thấm tính toán
JTB=. (IV-2b)
ở đây: H - cột nước tác dụng, H = 6 m
Ttt - chều sâu tính toán của nền Ttt = 19,0m
Sxi - tổng hệ số cản của đường viền thấm tính theo phương pháp Trugaep.
Ta tính hệ số sức kháng cho từng bộ phận
(2)
(7)
(6)
(5)
(4)
(3)
(1)
- Bộ phận cửa vào: (IV-3)
Tại đây T0 = 19 – 1 = 18 m ; a = 1 m .
- Bộ phận cửa ra: (IV-4)
- Bộ phận giữa (3) Với điều kiện:
thì: (IV-5)
- Bộ phận giữa (5) Với điều kiện:
thì: (IV-6)
-Bộ phận nằm ngang:
Khi khoảng cách giữa hai hàng cừ S1, S2 thoả mãn điều kiện: thì:
(IV-7)
Ta có Lđáy = 16m > 0,5(S1+S2) = 0,5.(4+6) = 5m.
Thay các số liệu vào công thức (IV-7) tính được:
xn(2) = xn(4) = = =0.611
Từ các kết quả vừa tính toán trên ta có:
Sxi = 0,496 + 0,468 + 0,722 + 0,467 + 2 . 0,611 = 3,375 Thay vào (IV-2b)
ị JTB==
Tra bảng tìm JKTB theo quy phạm, với cát pha hạt thô có JKTB = 0,35.
Kn - hệ số tin cậy, Kn=1,15.
Thay JTB= 0,017, JKTB = 0,35, Kn = 1,15 vào (IV-2) thấy rằng:
JTB=0,017 < 0,35/1,15 = 0,304 thoả mãn điều kiện độ bền thấm chung.
2. Kiểm tra độ bền thấm cục bộ:
Theo công thức:
(IV-8)
Trong đó:JR- građien thấm cục bộ ở cửa ra, xác định theo kết quả tính trên ,JR = 0,278
[J] - građien thấm cho phép, xác định theo biểu đồ Ixtômina, chủ yếu dựa vào hệ số không đều của hạt đất:
Tra hình P 3.1 có [J] = 0,6.
Vậy JR = 0,278 < 0,6. Thoả mãn điều kiện thấm cục bộ.
E. tính toán ổn định cống
I. Mục đích và trường hợp tính toán
1. Mục đích:
Kiểm tra ổn định cống về trượt, lật, đẩy nổi. Trong phạm vi đồ án này chỉ yêu cầu tính ổn định trượt.
2. Trường hợp tính toán:
Tính toán cho trường hợp chênh lệch mực nước thượng hạ lưu lớn nhất và tính cho một mảng.
II. Tính toán ổn định trượt
1. Xác định các lực tác dụng lên mảng tính toán:
a) Các lực đứng:
Trọng lượng cầu giao thông, cầu công tác, cầu thả phai, cửa van, tường ngực, mố cống, bản đáy, nước trong cống (nếu có), phần đất giữa hai chân khay (trong phạm vi khối trượt) và các lực đẩy ngược (thấm, thuỷ tĩnh).
- Trọng lượng bản đáy
Hình 6.
db
Chiều rộng bản đáy:
B = Sb+2dtr+4db = 7,5 + 2.1 + 2.0,5 = 10,5 m
Diện tích mặt cắt ngang
F=15.1+2.0,5(1+1,5).1 = 17,5m2
Thể tích bản đáy
V = F.B = 14,1.17,5 = 246,75m3
Trọng lượng bản đáy
G = V.gb = 246,75.2,4 = 592,2tấn
Điểm đặt tại tâm bản đáy.
- Trọng lượng mố cống
+ Mố giữa (2 mố)
Diện tích:
F = [14,25.1+2.P.(0,75)2].2 = 35,565m2
Chiều cao trụ pin bằng chiều cao cống bằng 8 m.
ịThể tích trụ:
V = 35,565.8 = 284,52m3
Trọng lượng mố:
GM = V.gb = 284,52.2,4 = 682,848tấn
+ Mố bên (2 mố):
Diện tích:
F = 2.0,8.14,25 + 4.(0,75)2.3,14 = 29,865m2
Thể tích:
V = 29,865.8 = 238,92m3
Trọng lượng mố bên:
Gb = 2,4.238,92 = 573,408tấn
0,7m
0,5m
0,2m
0,3m
4m
0,8m
0,2m
0,2m
0,8m
0,3m
0,2m
Hình 7.
- Trọng lượng cầu giao thông
+ Chiều dài cầu
L = BC = 14,1m
+ Diện tích mặt cắt ngang cầu
F = 2.(0,8.0,2+0,2.1+0,2.0,2+0,5.0,7)+4.0,3 = 2,724m2
+ Thể tích
V =2,724.14,1 = 38,408m3
+ Trọng lượng
GC = 2,4.38,408 = 92,18tấn
- Trọng lượng tường ngực
Hình 8.
+ Chiều dài tường ngực
L =10,5m
+ Diện tích tường ngực
FTN = 2.0,3.0,6+0,3.2,25 = 1,035m2
+ Thể tích tường ngực
V1trụ = 10,5.1,035 = 10,868m3
+ Trọng lượng tường ngực
G1trụ=2,4. 10,868 = 26,082tấn
-Trọng lượng cầu công tác
4,2m
Hình 9.
+ Diện tích cầu công tác
0,3m
1m
0,1m
0,15m
Hình 10.
1m
FCT = 2.0,3.4,2+2.0,2.2+0,3.3 = 4,22m2
+Thể tích cầu công tác
VCT = 4,22.14,1 = 59,502m3
+ Trọng lượng cầu công tác
GCT = 2,4. 59,502 = 142,805tấn
- Phần lan can
+ Diện tích lan can
FLC = 2.0,4.0,15+0,1.0,7 = 0,19m2
+ Thể tích lan can
VLC = F.d = 0,19.1,5 = 0,285m3
+ Trọng lượng lan can
GLC = V.gb = 0,285.2,4 = 0,684 tấn
àGcct = GLC+GCT = 142,805+0,684 = 143,489 tấn
- Trọng lượng cầu thả phai
+ Diện tích cầu thả phai
FCTP = 2.(1.0,3)=0,6m2
+ Thể tích cầu thả phai
VCTP = F.L = 0,6.10,5 = 6,3m3
+ Trọng lượng cầu thả phai
GCTP = V.gb = 6,3.2,4 = 215,12tấn
Ws
9,5m
Hình 11.
- Trọng lượng nước trong cống
- Phía sông (thượng lưu)
+ Thể tích
V = 7,35.10,5.5,5 .1 = 424,463m3
+ Trọng lượng
GCTP = V.gn = 424,463.1 = 424,463tấn
- Phía đồng (hạ lưu)
+ Thể tích
V = 1,1.10,5.9,5 = 109,725m3
+ Trọng lượng
GCTP = V.gn = 109,725.1 = 109,725tấn
- Trọng lượng phần đất giữa hai chân khay
+ Diện tích
F = (m2)
gđ = gbh = gk+ n. gn = 1,52+0,38.1 = 1,9T/m3
+ Trọng lượng
GĐ = F.gbh = 162,15.1,9 = 308,085tấn
- áp lực đẩy ngược
+ áp lực đẩy nổi
Wđn = (0,1+1).14,1.1 = 232,65tấn
+ áp lực thấm
WT = tấn
àWđn = 232,65+410,13 = 642,78tấn
- Trọng lượng cửa van
+ Trọng lượng 1 cửa van
Theo công thức kinh nghiệm
Đối với van chuyển động trượt :
(V-3)
Trong đó: g - trọng lượng trung bình của 1 m2 của van
H0 - cột nước tính đến trung tâm lỗ cống :
H0 = 7,35/2 = 3,675m
l - chiều rộng lỗ cống:
l =3,5 m
Thay vào (V-3) ị g = 1534,432N/m2
Ta có : G = g.H.l0 (V-4)
Trong đó: H là chiều cao cửa van H =7,35m
l0 - chiều rộng cửa van l0 = 4,1m
Thay vào (V-4) ịG = 46240,108N
Tay đòn f = 2,15m
+ Trọng lượng của hệ thống van:
Gvan = G1v.n = 3.46240,108 = 138720,324N = 13,872T
b) Các lực ngang:
Các lực ngang bao gồm áp lực nước thượng, hạ lưu, áp lực đất chủ động ở chân khay thượng lưu (ECtl), áp lực đất bị động ở chân khay hạ lưu (EBhl)
- áp lực nước thượng lưu (phía đồng)
WT = 0,5.gn.hd2.Sb = 0,5.1.1,12.10,5 = 6,353tấn
Điểm đặt cách đáy đoạn hđ = hd/3 = 0,367m
- áp lực nước hạ lưu (phía sông)
WH = 0,5.gn.hS2.Sb = 0,5.1.7,352.10,5 = 283,618tấn
Điểm đặt cách đáy đoạn hH = hS/3 = 2,45m
- áp lực đất chủ động ở chân khay thượng lưu (phía đồng)
q
=
q
st
+
q
n
Hình 12.
Tính theo nguyên lý của tường chắn đất của Rankin:
qsân trước = gb.1 = 2,4T/m3
qnước = gn.hđ.1 = 1.1,1.1 = 1,1T/m3
q = qsân trước+ qnước = 2,4+1,1 = 3,5T/m2
kc = , với đất cát pha jbh=18o
kc = tg2(45o-9o) = tg2(36o) = 0,7262 > j = 9o
kc.q = 0,7272.3,5 = 1,85T/m2
=
ịBiểu đồ áp lực chủ động như hình vẽ
(V-1)
Thay số liệu vào (V-1) và ịEc = 1,916 Tấn .
ịEcTL= Ec.L = 1,916.14,1 = 27,016Tấn
-áp lực đất bị động ở chân khay hạ lưu (phía sông)
q
n
Hình 13.
qh = qn + qbể TN
qnước = gn.h1.1 = 1.7,35.1 = 7,35T/m2
qTN = gb.1.0,6 = 2,4.1.0,6 = 1,44 T/m2
ịq = 7,35 +1,44 = 8,79T/m2
, (V-2)
kb = tg2(450+9) = tg2(540) = 1,3762
Thay số liệu vào (V-2) ịEb = 18,648Tấn
ịEbHL = Ec.L = 18,648.10,5 = 195,803Tấn
Sơ đồ các lực tác dụng như hình 14.
O
G2
G3
Wđn
G1
G10
G8
G9
W13
W14
G4
G6
E16
E15
G5
G12
Hình 14.
Bảng 5.:Bảng tổng hợp lực
TT
Lực tác dụng
Kí hiệu
Lực đứng P
Lực ngang T
Tay đòn
(m)
SM0
(T.m)
+
-
+
-
1
Trọng lượng BĐ
G1
592,2
0,00
0,000
2
Trọng lượng TP
G2
682,848
2,25
1536,408
3
Trọng lượng MB
G3
573,408
6,65
3813,163
4
Trọng lượng CGT
G4
92,18
4,00
368,72
5
Trọng lượng TN
G5
26,082
5,05
131,719
6
Trọng lượng CCT
G6
143,489
2,45
351,584
7
Trọng lượng CTF
G7
215,12
2,45
527,044
8
Trọng lượng nước Đ
G8
424,463
4,75
-2016,199
9
Trọng lượng nước S
G9
109,725
2,75
301,744
10
Trọng lượng ĐGCK
G10
308,085
0,00
0,000
11
AL nước đẩy ngược
W11
642,78
0,00
0,000
12
Trọng lượng CV
G12
13,872
2,45
33,986
13
ALTT phía sông
W13
6,353
0,867
5,508
14
ALTT phía đồng
W14
283,618
2,95
836,673
15
ALĐ chủ động
E15
27,106
1,025
27,784
16
ALĐ bị động
E16
195,803
1,017
-199,132
S
3181,17
642,78
5718,966
2. Xác định áp lực đáy móng:
Theo sơ đồ nén lệch tâm:
(V-5)
Trong đó: SP - tổng áp lực đứng:
SP = 3181,17- 642,78 = 2538,69 T.
SM0 - tổng mô men của các lực tác dụng lên mảng, lấy đối với
tâm đáy mảng
SM0 = 5718,966T.m
F - diện tích đáy móng
F = 14,1.15 = 211,5m2
W - mô đun chống uốn của đáy mảng:
W= m3
Thay vào (V-5) ta tính được:
smax= 22,819 (T/m2)
smin= 1,187 (T/m2)
sTB=T/m2
3.Phán đoán khả năng trượt:
Xét 3 điều kiện:
a) Chỉ số mô hình:
(V-6)
Trong đó: B - chiều dài bản đáy: B = L = 15m
g1- dung trọng đất nền (lấy bằng dung trọng đảy nổi
g1 = gbh- gn= 1,9-1 = 0,9T/m3
NsLim - chuẩn số không thứ nguyên lấy bằng 3
Thay vào (V-6) ta có:
N = 1,69 < NsLim = 3: thoả mãn.
b) Hệ số kháng cắt nền:
(V-7)
Trong đó: j1, - góc ma sát trong của đất nền: j1 =18o
C1 - lực dính đơn vị của đất nền: C1= 0,3
Thay vào (V-7) ta có:
tgy1= 0,35< 0,45: không thoả mãn.
c) Hệ số mức đọ cố kết:
Trong đó: k - Hệ số thấm của đất nền, k = 2.10-6m/s
e1 - hệ số rỗng của đất nền, e1 = 0,61
a - hệ số nén của đất nền, a = 2,0
t0 - thời gian thi công công trình,
h0 - chiều dày tính toán của lớp đất cố kết
Vì có điều kiện không thoả mãn nên điều kiện trượt phẳng không được thoả mãn. Do đó ngoài trượt phẳng còn phải xát trượt sâu và trượt hỗn hợp.
4. Tính toán kiểm tra trượt phẳng:
ổn định trượt phẳng của cống được đảm bảo khi:
.R (V-8)
Trong đó : nc - hệ số tổ hợp tải trọng: nc=1,08
M – hệ số điều kiện làm việc m = 1.
Kn – hệ số tin cậy Kn = 1,15.
Ntt – giá trị tính toán của lực gây trượt
Khi mặt trượt nằm ngang:
Ntt= Ttl +Ectl-Thl (V-8a)
ở đây: Thl - tổng lực ngang tính toán phía sông,
Thl = WttS = 6,353T
Ttl - tổng lực ngang tính toán phía đồng
Ttl = Wttđ = 283,618T
ị Ntt= 283,618+27,106-6,353 = 304,371T
R – giá trị tính toán của lực chống trượt.
R = SPtgj1 + m1. Eb+F.C1 (V-8b)
ở đây: m1- hệ số ĐKLV xét đến quan hệ giữa áp lực đất bị động
của đất với chuyển vi ngang của cống, m1= 0,7.
F- diện tích đáy mảng, F = 211,5m2
ị R=2538,69.tg180+0,7.195,803+211,5.0,3 = 1025,382T.
Thay Ntt, R vào (V-8)
Vậy cống đảm bảo không bị trượt phẳng.
E.tính toán kết cấu bản đáy cống
I.Mở đầu :
1.Mục đích:
Xác định sơ bộ ngoại lực, tính toán nội lực và bố trí cốt thép trong bản đáy cống. Trong đồ án này chỉ yêu cầu xác định sơ bộ ngoại lực để tính kết cấu bản đáy theo phương pháp dầm trên nền đàn hồi.
2. Trường hợp tính toán :
Khi chênh lệch mực nước thượng hạ lưu lớn nhất.
3. Chọn băng tính toán :
Băng tính toán là phần đáy cống chiều rộng 1m, giữa hai mặt cắt vuông góc với chiều dòng chảy qua cống. Tính cho một băng sau cửa van.
II. Tính toán ngoại lực tác dụng lên băng.
Trường hợp cống gồm nhiều mảng ngăn cách bởi các khớp lún thì việc tính kết cấu cũng tiến hành cho từng mảng độc lập. Trên 1 băng của mảng, các ngoại lực tác dụng lên bản đáy bao gồm lực tập trung từ các mố, lực phân bố trên băng và các tải trọng bên.
1. Lực tập trung truyền từ các mố:
Lực tập trung truyền từ các mố chính là tổng hợp của các áp lực đáy các mố trong phạm vi băng đang xét. Thường xét cho từng mố.
- Sơ đồ lực tác dụng lên mố cống bao gồm:
+ G1, G2: Trọng lượng các phần của mố
+ G3 : Trọng lượng tường ngực
+ G4 : Trọng lượng cầu công tác
+ G5 : Trọng lượng cầu giao thông
+ G6 : Trọng lượng do người và xe cộ trên cầu
+ T1,T2 : áp lực nước ngang từ thượng và hạ lưu truyền qua khe van
khi khe van đóng.
Sơ đồ như hình 15.
Các lực G3,G4,G5,G6,T1,T2 tính trong phạm vi phụ trách của mố (nửa nhịp cống khi tính cho mố bên, 2 nửa nhịp hai bên khi tính cho mố giữa).1
G
1
T
b
2
G
G
3
3
G
5
6
G
G
đáy mố
s
2
T
Hình 15.
Bảng 6. Bảng các lực tác dụng lên mố
Loại mố
Trị số các lực tác dụng lên mố (T)
G1
G2
G3
G4
G5
G6
T1
T2
Mố bên
296,1
4,347
26,01
16,671
1,81
51,255
1,15
Mố giữa
341,424
8,694
45,9
29,42
3,24
90,45
20,03
ứng suất thẳng đứng ở đáy mmó xác định theo công thức nén lệch tâm:
Trong đó: SG -Tổng các lực thẳng đứng
SM0 - Tổng mô men ngoại lực đối với tâm đáy mố
Fm - Diện tích đáy mố
Wm - Mô men chống uốn của đáy mố:
Thành lập bảng tính như sau:
Mố
KH
Trị số
Tay đòn
M0(T.m)
Mố
KH
Trị số
Tay đòn
M0(T.m)
B
ê
n
G1
341.424
0
0.000
G
i
ữ
a
G1
341,424
-4.4
-1502.266
G2
296.1
-4.4
-1302.840
G2
296.1
0
0.000
G3
4.347
-5.0
-21.735
G3
8.694
5.0
43.470
G4
26.01
-3.5
-91.035
G4
45.9
3.5
160.650
G5
16.671
4.0
66.684
G5
29.42
4.0
117.680
G6
1.81
4.0
7.240
G6
3.24
4.0
12.960
T1TL
51.255
0.367
18.811
T1TL
90.045
0.367
33.047
T2HL
1.15
-2.45
-2.818
T2HL
20.03
-2.45
-49.074
S
686.362
-1325.693
724.778
-1183.533
a. Tính cho mố bên:
Fmb = 14,933m2; Wm = m3;
SG = 686,362T SM0 = - 1325,693(T.m)
T/m2
(T/m2)
Từ biểu đồ vùng ứng suất đáy móng ta xác định dược trị bình quân Pk ở giữa băng tính toán:
Pk= (T/m2)
Lực tác dụng của mố truyền cho bản đáy coi là lực tập trung có trị số:
Pk’= Pk.d.b
Trong đó: b - chiêù rộng băng tính toán, b = 1m
d - chiều dày mố, d = 0,8m
Pk’= 53,444.1.0,8 = 42,755T/m2
b. Tính cho mố giữa
Fmg = 17,783m2; Wm = m3;
SG = 724,778 T SM0 = - 1183,533 (T.m)
T/m2
T/m2
Pk= Pk’= T/m2
2. Các lực phân bố trên băng
- Trọng lượng nước trong cống :
q0 = gn .hn .b
Trong đó: hn - chiều cao cột nước trong băng tính toán, hn= 0,7m
ị q0 = 1.0,7.1 = 0,7 T/m2
- Trọng lượng bản đáy:
q1 = gb.t.b
Trong đó: gb - trọng lượng vật liệu bản đáy gb= 2,4 T/m3
t - chiều dày bản đáy tại băng tính toán, t = 1m
ị q1= 2,4 .1 . 1 = 2,4 T/m2
- Lực đẩy nổi (lực thấm và lực thuỷ tĩnh):
q2 = gn .hđn .b
Trong đó: hđn - cột nước đẩy nổi tại băng tính toán
hđn = htt + ht = 1,8 + 2,134 = 3,934 m.
ị q2 = 1.3,934.1 = 3,934 T/m2
- Phản lực nền, sơ bộ coi là phân bố đều:
q3 = Pp.b
Trong đó: Pp - cường độ áp lực đáy móng tại băng tính toán:
(T/m2)
ị q3 = 13,734.1 = 13,734 T/m
3. Lực cắt không cân bằng (Q)
a. Trị số:
Trị số xác định từ phương trình cân bằng tĩnh:
Q + (VI-9)
Trong đó: 2l - chiều dài băng đang xét, 2l = 14,1m
SPK’=-2(PKb’+PKg’)=-2(42,755+43,497)=-172,504T Sqi = -q0 - q1 + q2+ q3 = -0,7 - 2,4 +3,934 + 13,734 = 14,568 T/m
ị Q = -32,905 T
b. Phân bố Q cho mố và bản đáy
- Xác định vị trí trục trung hoà:
m
Vẽ biểu độ mô men tĩnh Sc của băng tính toán:
Sc = Fc.yc
Trong đó: Fc - phần diện tích bị cắt
yc - khoảng cách từ trọng tâm phần bị cắt đến trục trung hoà:
Stt
Fc
Yc
Sc
Stt
Fc
Yc
Sc
1
0
6.38
0
1’
0
2.62
0
2
7.2
5.38
38.74
2’
14.1
2.12
29.89
3
14.4
4.38
63.07
4
23.0
3.19
73.37
Từ bảng tính ta vẽ được biểu đồ quan hệ Sc.
- Tính diện tích biểu đồ Sc:
Phần ứng với mố (A1)
SA1 = 250,962 m3 = A1
Phần ứng với bản đáy (A2)
SA2= 96,115 (m3) = A2
Phân phối Q cho mố (Qm) và bản đáy (Qđ):
Qm=T
Qđ= Q - Qm = -32,905+23,793 = -9,112 T
Phân Qm cho các mố theo tỷ lệ diện tích:
Trong đó: FmK - diện tích mố thứ k
SFm - tổng diện tích các mố k,
SFm = 2.1.8 + 2.0,8.8 = 28,8m2
Mố giữa:
FmK = 1.8 = 8 m2 ị PK’’ = -2,531 T
Mố bên:
FmK = 0,8.8 = 6,4 m2 ịPK’’ =- 2,025 T
Phân Qđ đều cho bản đáy:
q4 = T.
4. Tải trọng bên:
a. Khi đấu mảng tính toán giáp với bờ đất
- Xác định phạm vi đất đắp (do đào móng)
Cột đất đắp cao tới đỉnh cống:
hđ = ẹđ c- ẹđ m = 9m
Dung trọng khối đất đắp: gđ = 1,65T/m3
- Tải trọng đứng khối đất:
S = gđ.hđ.b = 1,65.9 = 14,85 T
- Mô men do áp lực đất nằm ngang gây ra(lấy đôi với đáy):
M = E.yđ
Trong đó: yđ- khoảng cách từ điểm đặt của E đến đáy băng,
yđ = 1/3hđ = 3m
E- áp lực đất ngang
E = T
(x=0,53 là hệ số áp lực của đất đắp)
ị M = 106,252 (T.m)
- Tải trọng xe cộ trên đường q5 = 10 (T/m).
b. Khi mảng tính toán tiếp xúc với mảng khác:
Tải trọng bên chính là áp lực đáy móng qua mảng bên cạnh. Nếu các mảng giống nhau thì sơ bộ có thể lấy tải trọng bên bằng phản lực nền của chính mảng đang xét:
S = q3 = 13,734 T/m
5. Sơ đồ ngoại lực cuối cùng - gồm có:
- Các lực tập trung tại mố:
Pk = Pk +Pk’’ (k =1,2...)
-Mố bên:
P1 = 42,755-2,531= 40,224 T
-Mố giữa:
P2 = 43,497-2,025 = 41,472 T
- Lực phân bố đều trên băng:
q = q0+q1+q2+q3+q4 = -0,7 - 2,4 +3,934 + 13,734-0,646 = 13,922 T/m
- Lực bên từ phía giáp với đất:
S = 14,85T
Mđ = 106,252T
q5 Tải trọng xe cộ trên đường
- Lực bên từ phía giáp với mảng khác:
S’= q3 =13,734 T Hình 17
III. Tính toán nội lực và cốt thép (Không yêu cầu)
Phần III : Bản vẽ
Phần bản vẽ bao gồm 01 bản vẽ khổ A1 trên đó thể hiện:
- Cắt dọc cống
- Cắt ngang cống
- Chính diện thượng lưu
- Chính diện hạ lưu
- Một số chi tiết khác.
Phần IV : Kết luận
Được sự hướng dẫn tận tình chu đáo của thầy Phạm Văn Quốc và cô Lương Thị Thanh Hương em đã hoàn thành đồ án môn học “Thiết kế cống lộ thiên”này với các phần việc sau:
1. Tính toán thuỷ lực cống
2. Bố trí các bộ phận cống
3. Tính toán thấm dưới đáy cống
4. Tính toán ổn định cống
5. Tính toán klết cấu bản đáy cống.
6. Cách bố trí một bản vẽ thiết kế.
Tuy nhiên do thời gian có hạn và kiến thức thực tế chưa có nhiều nên không thể tránh khỏi những sai sót trong quá trình tính toán, qua đây em mong rằng nhà trường và bộ môn tạo điều kiện hơn nữa để chúng em được tiếp cận nhiều công trình thực tế từ đó bổ sung cho kiến thức chuyên môn được vững vàng hơn.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy giáo,cô giáo đã tận tình giảng dạy và hướng dẫn cho em hoàn thành đồ án này đúng thời gian quy định.
Hà Nội , ngày 2 – 9 – 2005
Sinh viên : Nguyễn Thế Anh
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- DATC OF QUYET.doc