Đồ án Thiết kế cống lộ thiên - Phạm Đình Mạnh

Đồ án số 5 thiết kế cống lộ thiên a. tàI liệu I. Cống B 1. Nhiệm vụ: Cống B xây dựng ven sông Y (Vùng chịu ảnh hưởng của thuỷ triều) để: Tiêu nước, ngăn triều và giữ ngọt. Diện tích tiêu: 30.000 ha. 2. Các lưu lượng và mực nước thiết kế (bảng B): Bảng B: Lưu lượng và mực nước cống B Trường hợp Tiêu nước Ngăn triều Chỉ tiêu Đề số Qtiêumax (m3/s) Zđồngkhống chế (m) ZsôngTK (m) Zsôngmin (m) Zsôngmax (m) Zđồngmin (m) 40 75 3.60 3.45 -0.05 6.90 0.75 3. TàI liệu về kênh tiêu: Z đáy kênh = -1.00m; Độ dốc mái m = 1,5; Độ nhám n = 0,025; Độ dốc đáy i = 10-4; 4. Tài liệu về gió Tần suất P% 2 3 5 20 30 50 V(m/s) 28.0 26.0 22.0 18.0 16.0 14.0 5. Tài liệu địa chất Đất thịt cao độ +1,00 đến -1,00; Đất cát pha từ -1,00 đến -20,00; Đất sét từ -20,00 đến -40,00; Chỉ tiêu cơ lý xem bảng D Bảng D: Chỉ tiêu cơ lý của đất nền cống Loại 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(độ) 19o 23o 12o jbh(độ) 16o 18o 10o Ctn(T/m2) 1,50 0,50 3,50 Cbh(T/m2) 1,00 0,3 2,50 Kt(m/s) 4.10-7 2.10-6 1.10-5 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 h 8 9 7 6. Thời gian thi công: 2 năm B. yêu cầu của đồ án Xác định cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế; Tính toán thuỷ lực xác định chiều rộng cống và giảI quyết tiêu năng; Chọn cấu tạo các bộ phận cống; Tính toán thấm và ổn định cống; Chuyên đề: tính toán bản đáy cống theo phương pháp dầm trên nền đàn hồi; Bản vẽ: 1 á 2 bản vẽ khổ A1, thể hiện mặt cắt dọc, mặt bằng, chính diện thượng , hạ lưu; mặt cắt ngang cống và các cấu tạo chi tiết Thiết kế cống lộ thiên Phần I: giới thiệu chung I. Vị trí, nhiệm vụ công trình: Cống A xây dựng ven sông X để: Lấy nước tưới cho 60.00 ha ruộng; Ngăn nước sông vào đồng khi có lũ; Kết hợp tuyến đường giao thông với loại xe 8 á 10 tấn đi qua; II. Cấp công trình và các chỉ tiêu thiêt kế Cấp công trình ( xác định theo TCXD VN 285:2002) dựa vào 2 điều kiện Theo chiều cao công trình và loại nền: Chiều cao công trình – tra theo TCXD VN 285:2002 so với đối tượng là đập bê tông trên nền đất. Chiều cao công trình: H = (MNLN+ d) – Zđk Trong đó: MNLN=Zsôngmax: mực nước sông thiết kế ZsôngTK = 6,90(m) d: độ vượt cao an toàn d = 1á 3(m); lấy d = 1(m) Zđk: cao trình đáy kênh; theo đề bài Zđk = -1,00(m) Vậy H = (6,90 + 1) – (-1,00) = 8,90(m) Tra theo quy phạm ta được cấp công trình là cấp IV Theo nhiệm vụ công trình: Tra bảng 1-2 Cống tiêu nước cho 30.000 ha ruộng cho nên tra quy phạm là công trình câp II Vậy ta chọn cấp công trình là cấp II Các chỉ tiêu thiết kế: Dựa vào cấp công trình là cấp II và dựa theo TCXD VN 285:2002 ta xác định được: Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất thiết kế và kiểm tra công trình thuỷ tra bảng 4.2: + Tần suất thiết kế %: PTK = 0,5% + Tần suất kiểm tra %: PKT = 0,1% Tần suất mực nước lớn nhất ngoài sông khai thác Hệ số vượt tải n = 1,2 ( công trình chịu áp lực đât) Hệ số điều kiện làm việc:m = 1( công trình bê tông và bê tông cốt thép trên nền đất và đá nửa cứng) Hệ số tin cậy: Kn = 1,2 (với công trình cấp II) Phần II: tính toán thuỷ lực cống Mục đích: Xác định khẩu diện và tính toán tiêu năng (phần lập trình đóng mở cửa cống không yêu cầu trong đồ án này) Tính toán kênh hạ lưu: Kênh tính toán có các đặc trưng sau: Lưu lượng cần tiêu lớn nhất là Qtiêumax = 75(m3/s) Kênh tiêu có các đặc trưng sau: +Chọn độ dốc kênh: i =10-4 +Zđáy kênh = -1,00 +Độ dốc mái m = 1,5 +Độ nhám lòng kênh n = 0,025 h = ZsôngTK – Z đáy kênh = 3,45 – (-1,00) = 4,45(m) Biết các đại lượng trên tìm B dựa theo phương pháp đối chiếu với mặt cắt lợi nhất về thuỷ lực: Tính trị số f(Rln)= với m=1,5 thì 4mo=8,424. Tra phụ lục 8-1 Bảng tra thuỷ lực ứng với n=0,025 ta được Rln=3,20(m) Lập tỷ số Tra phụ lục 8-1 Bảng tra thuỷ lực ứng với m=1,5 ta được tỷ số Vậy B=4,142 . 3,2 = 13,25(m); Ta chọn B = 14(m) Kiểm tra điều kiện chống xói. Ta khống chế Vmax<Vkx *Vkx=k.Q0,1 Trong đó: Q – Lưu lượng thiết kế Q = Qtiêumax = 75(m3/s) k – Hệ số phụ thuộc vào đất đắp kênh. Với đất cát pha lấy k=0,53 Vậy: Vkx=0,53.750,1=0,816(m/s) *Vmax: Vận tốc dòng chảy lớn nhất trong kênh tính ứng với lưu lượng Qmax Qmax=k.Qtiêumax với k là hệ số phụ thuộc vào Q, chọn k=1 Qmax=75(m3/s). Vmax= Ta thấy Vmax =8,15(m/s) <Vkx=8,16(m/s). Nên kênh thiết kế đã khống chế được điều kiện xói lở. Tính toán khẩu diện cống Trường hợp tính toán: Chọn khi độ chênh lệch mực nước thượng hạ lưu nhỏ, cần tháo Q thiết kế. DZ=Zthưọng lưu-Zhạ lưu=Zđồng khống chế - ZsôngTK =3,60-3,45=0,15(m) QtháoTK=Qtiêumax=75(m3/s) Chọn loại và cao trình ngưỡng cống: Cao trình ngưỡng: Có thể chọn bằng hoặc cao hơn đáy kênh. Nói chung đối với cống tiêu và cống lấy nước khi chênh lệch mực nước khống chế nhỏ, nên chọn ngưỡng thấp để tăng khả năng tháo (có thể chọn ngưỡng cống ngang với đáy kênh thượng lưu) chọn Zngưỡng=Zđáy kênh=-1,00(m) Hình thức ngưỡng: Khi ngưỡng thấp chọn đập tràn đỉnh rộng; Xác định bề rộng cống: Xác định trạng thái chảy: Theo quy phạm thuỷ lợi C8-76, đập chảy ngập khi hn>nHo Trong đó: +hn=hh-P1 (P1=0 do chọn ngưỡng cống ngang với đáy kênh thượng lưu) =hh=Zsông TK - ẹđáy kênh=3,45 – (-1)=4,45(m) +Ho=H+ Vì chênh lệch mực nước thượng hạ lưu nhỏ nên coi Vo=0. Vậy: Ho=H=hKtiêu=Zđồngkhống chế-Ztiêuđáykênh =3,60+1=4,60(m) +n- hệ số, sơ bộ có thể lấy 0,75ÊnÊ(0,83á0,87) chọn n=0,80 Ta thấy: hn=4,45(m)>n.Ho=0,80.4,60=3,58(m). Vậy ta kết luận sơ đồ tính là đập tràn đỉnh rộng chảy ngập. Tính bề rộng cống ồb: Từ công thức của đập tràn đỉnh rộng chảy ngập (tra bảng của Cumin – xem QPTL C8-76) Q=jnjgồb.h. (*) Trong đó: jn- Hệ số lưu tốc chảy ngập, lấy theo trị số của hệ số lưu lượng m (Tra bảng của Cumin – Xem QPTL C1-78). Với cửa vào tương đối thuận m=0,36 tra bảng 14-13 Bảng tra Thuỷ lực ta có jn=0,96 jg- Hệ số co hẹp bên jg=0,5.eo + 0,5. Ta giả thiết eo=0,95 thì jg=0,975 Thay tất cả vào biểu thức (*) ta có: ồb= ==10,5(m) Ta phân cống thành 3 khoang, mỗi khoang rộng 3,5m. Hai mố bên lượn tròn, mỗi mố dày 0,8m. Hai mố giữa đầu tròn (mố trụ), chiều dày mố trụ d=1(m) eo= jg=0,5.eo+0,5=0,5.0,744+0,5=0,872 Tính hệ số lưu tốc jn ứng với chiều rộng của mỗi khoang là b=3,5m Ta có các tỷ số sau: Tra phụ lục 14-8 với trường hợp Đập không ngưỡng và có co hẹp bên của bảng tra thuỷ lực ta được m=0,366 Tra phụ lục 14-13 của bảng tra thuỷ lực ta được jn=0,972 Tính lại Sb Sb= * Kiểm tra lại trạng thái chảy: hn=hh=4,45(m) Ho= Trong đó: a: hệ số lưu tốc lấy a=1 Vo= Ho= Tính lưu lượng đơn vị: Tra phụ lục 9-1 bảng tra thuỷ lực ta được hk=1,586(m) Lập các tỷ số: > Vậy ta kết luận trạng thái chảy trong cống là chảy ngập. Tính tiêu năng phòng xói: 1.Trường hợp tính toán: Khi tháo lưu lượng qua cống với chênh lệch mực nước thượng hạ lưu lớn. Với cống tiêu của vùng triều hạ xuống thấp nhất (chân triều); ở phía đồng là mực nước đã khống chế. Trường hợp này tranh thủ mở hết cửa van để tiêu, lưu lượng tiêu qua cống có thể lớn hơn lưu lượng tiêu thiết kế. Tuy nhiên chế độ đó không duy trì được trong một thời gian dài: Zthượng lưu=Zđồng khống chế=-0,05(m) Zhạ lưu=Zsôngmin=3,6(m) 2.Lưu lượng tính tiêu năng: Vì cống đặt gần sông nên nói chung mực nước hạ lưu cống không phụ thuộc vào lưu lượng tháo của cống. Khi đó Qtt là khả năng tháo nước lớn nhất ứng với các mực nước tính toán đã chọn ở trên. Qtt=Qtiêumax=75(m3/s) 3.Tính toán kích thước thiết bị tiêu năng: a) Chọn biện pháp tiêu năng: Có thể đào bể xây tường hoặc bể tường kết hợp. Với cống trên nền đất, biện pháp đaof bể thường là hợp lứy hơn. Khi có tường kết hợp cần đảm bảo không ảnh hưởng đến khả năng tháo của cống ứng với trường hợp tính toán khảu diện cống ở trên. Vậy chọn phương pháp đào bể tiêu năng. Tính toán kích thước kết cấu tiêu năng tiêu năng: Nền công trình là nền đất, bể tiêu năng không thể đào sâu được. Để giải quyết vấn đề này, kết cấu tiêu năng thiết kế theo kiểu bể tường kết hợp. Eo=Ho=4,66(m); F(tc)= Tra phụ lục 15-1 (các bảng tính thuỷ lực) ta có: tc”=0,6226ịhc”=tc”.Eo=2,901(m); s: hệ số dự trữ, s=1,05-1,1 chọn s=1,05 b1) Xác định chiều cao tường tiêu năng: - Chiều sâu nước hạ lưu: hh=0,95(m); - Chiều sâu liên hiệp với chiều sâu nước hạ lưu: - Vận tốc trung bình tại mặt cắt co hẹp sau tường: Cột nước toàn phần E10 ở trước tường (trong bể) so với đáy hạ lưu: j’: Hệ số lưu tốc ở cửa ra của bể, j’=0,95 Giả thiết tường làm theo đập tràn thực dụng chảy tự do, không ngập sn=1. Cột nước toàn phần trên đỉnh tường tiêu năng: m’: Hệ số lưu lượng của tường tiêu năng, m’=0,40á0,42 Chiều cao tường tới hạn co để không có nước nhảy phóng xa ở dưới tường, dòng chảy qua tường là chảy không ngập, nước chảy sau tường là nước nhảy ngập: Co=E10-H10=2,8239-2,2431=0,5808(m). Để có hiệu tượng nước nhảy ngập, lấy c=(0,9á0,95)co=0,55(m) - Cao trình đỉnh tường tiêu năng: ZT=-1+0,55=-0,45(m). - Cột nước hạ lưu trên đỉnh tường tiêu năng: hn’=0,05-(-0,45)=0,5(m). , tra hệ số ngập ta được sn=0,929 Vậy bây giờ tường thành một đập tràn chảy ngập. Ta tính lại H1 vơi sn<1. Giả sử sn=0,95, H10=2,95(m), Tra bảng hệ số ngập của đập ta được sn=0,95. Vậy kết quả tính trên là đúng: sn=0,95; H10=2,95(m); H1=2,1(m); c+H1=0,55+2,1=2,65(m); b2) Xác định chiều sâu bể tiêu năng: Trị số do được xác định sao cho có nước nhảy tại chỗ trong bể: D=shc” – c – H1 Do (shc”) phụ thuộc d nên bài toán này được giải bằng cách tính đúng dần. Sau khi đào bể thì (shc”) sẽ tăng lên, tạm lấy (shc”)=3,455(m)ị H1=1,801(m); Ta tính được d=1,104(m). Tính lại Eo=Ho+d=4,66+1,104=5,764(m)ịF(tc)= Tra phụ lục 15-1 (Các bảng tra thuỷ lực) ta có: tc”=0,5493ịhc”=0,5493.5,764=3,16(m)ịshc”=3,318(m) Ta tính được H1=2,14(m) từ đó ta có d1=0,628(m) Nhận thấy dạd1 chọn lại d=0,8(m)ịEo=4,66+0,8=5,46(m)ị F(tc)=tra bảng tra thuỷ lực tc”=0,5677ịhc”=3,1(m) tc=0,124ịhc=0,677(m) H1=2,13(m) ịd=0,575(m) Cuối cùng ta chọn d=0,7(m) *Tính chiều dài bể tiêu năng: Lb=L1+b.Ln L1: Chiều dài nước rơi từ ngưỡng xuống sân tiêu năng, có thể tính theo công thức sau của Trectôuxốp: L1= P: Chiều cao ngưỡng cống so với bê lấy p=0,5(m). Hk=. ịL1=2. Ln: Chiều dài nước nhảy, có thể tính theo công thức kinh nghiêm. Ln=(4,5á5,0)(hc”-hc)=4,5.(3,1-0,677)=10,9(m). b: hệ số lấy băng 0,7-0,8; lấy b=0,75 Vậy ta tính được Lb=4,51+0,75.10,9=12,68(m) Cuối cùng ta chọn kích thước của bể tường kết hợp là: C=0,55(m); D=0,7(m); Lb=13(m); Phần IIi: bố trí các bộ phận của cống THÂN CốNG: Bao gồm bản đáy cống, trụ và các bộ phận bố trí trên đó. Cửa van: Có thể chọn van phẳng hay van cung. Van cung thích hợp khi kích thước lỗ cống lớn; van phẳng hay dùng với các lỗ cống nhỏ hơn. Trong thực tế thường phải thông qua tính toán so sánh kinh tế-kỹ thuật để chọn phương án hợp lý. Chú ý rằng, với loại van cung, cần tăng chiều dài thân cống để bố trí càng van. Cần chọn vị trí tâm quay thích hợp để tiện đóng mở và đảm bảo an toàn trong mọi trường hợp. Trong trường hợp tính toán của đề bài ta thấy sơ bộ tính khẩu diện cống Sb=10,5(m) nên ta chọn cửa van là loại van phẳng. Tường ngực: bố trí để giảm chiều cao van và lực đóng mở Các giới hạn của tường ngực: Cao trình đáy tường ngực Zđt=Ztt+d Trong đó: Ztt- là mực nước tính toán khẩu diện cống, tức là cần đảm bảo ứng với trường hợp này, khi mở hết cửa van chế độ chảy qua cống phải là không áp; Ztt=Zđồngkhống chế=3,6(m); d- độ lưu thông lấy băng 0,5-0,7 chọn d=0,6(m); ị Zđt=3,6+0,6=4,2(m); Cao trình đỉnh tường ngực: lấy bằng cao trình đỉnh cống. Xác định từ việc chọn theo 2 điều kiện. Z1=ZsôngTK + Dh + hs + a (1); Z2=Zsôngmax + Dh’ + hs’ + a’ (2); Trị số của cao trình đỉnh tường sẽ lấy trị số lớn trong hai điều kiện Trong đó: + Dh, Dh’: độ dềnh mặt nước do gió ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất. + hs, hs’: Độ dềnh cao nhất của sóng có mức đảm bảo ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất. +a, a’: Độ vượt cao an toàn, với công trình cấp II thì a=0,7(m) và a’=0,5(m). Tính Dh và hs: Tính Dh: Dh=(3) Trong đó: +V: Vận tốc gió lớn nhất ứng với P=2%, V=28(m/s); +D: Đà sóng ứng với ZsôngTK theo đề bài D=200(m); +H1: Chiều sâu sau cống(m). H1=ZsôngTK-Zđáy kênh=3,45+1=4,45(m); +ab: Góc giữa hướng gió thổi với pháp tuyến của trục công trình, ab=0o ịcosab=1 Thay vào (3) ta có: Dh= Tính hs: hs=Khs.hs5% Khs- Tra đồ thị 2-3 phụ thuộc vào các tỷ số sau: Hs5%- Chiều cao sóng với mức đảm bảo 5% (Tra bảng P2-2: Mức đảm bảo tính toán của chiều cao sóng i%- với công trình cấp II ta đươc i=5%) Theo QPTL C1-78, hs5% được xác định như sau: Giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu H>0,5 Tính các đại lượng không thứ nguyên đTra QPTL C1-78, ta có đTra QPTL C1-78, ta có Trong đó: t- thời gian gió thổi liên tục t=6.3600=21600(s). Từ hai cặp giá trị tra được, ta chọn cặp giá trị nhỏ nhất: đ Kiểm tra lại điều kiện sóng nước sâu: H=4,42(m)>0,5.3,56=1,78(m)đthoả mãn điều kiện sóng nước sông. Tính hs5%=K5%. Với đK5%=1,72đh5%=1,72.0,24=0,413(m) Độ dềnh cao nhất của sóng hs Ta tính các tỷ số sau: đk=1,17 (Tra hình P2-4 đồ án thuỷ công) Vậy hs=1,17.0,413=0,483(m) Tính Dh’ và hs’: Tính Dh’: Dh=(3) Trong đó: +V’: Vận tốc gió lớn nhất ứng với P=50%, V=14(m/s); +D’: Đà sóng ứng với Zsôngmax theo đề bài D=300(m); +H1: Chiều sâu sau cống(m). H1=Zsôngmax-Zđáy kênh=6,9+1=7,9(m); +a’b: Góc giữa hướng gió thổi với pháp tuyến của trục công trình, a’b=0o ịcosa’b=1 Thay vào (3) ta có: Dh= Tính hs: h’s=K’hs.h’s5% K’hs- Tra đồ thị 2-3 phụ thuộc vào các tỷ số sau: H’s5%- Chiều cao sóng với mức đảm bảo 5% (Tra bảng P2-2: Mức đảm bảo tính toán của chiều cao sóng i%- với công trình cấp II ta đươc i=5%) Theo QPTL C1-78, hs5% được xác định như sau: Giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu H>0,5 Tính các đại lượng không thứ nguyên đTra QPTL C1-78, ta có đTra QPTL C1-78, ta có Trong đó: t- thời gian gió thổi liên tục t=6.3600=21600(s). Từ hai cặp giá trị tra được, ta chọn cặp giá trị nhỏ nhất: đ Kiểm tra lại điều kiện sóng nước sâu: H=7,9(m)>0,5.4,05=2,025(m)đthoả mãn điều kiện sóng nước sông. Tính h’s5%=K’5%. Với đK5%=1,72đh5%=1,72.0,26=0,45(m) Độ dềnh cao nhất của sóng hs’ Ta tính các tỷ số sau: đk=1,22 (Tra hình P2-4 đồ án thuỷ công) Vậy h’s=1,22.0,45=0,55(m) Thay các đại lượng vừa tính được vào biểu thức (1) và (2): Z1=3,45+0,0078+0,483+0,7=4,64(m); Z2=6,9+0,0125+0,55+0,5=7,96(m); Chọn cao trình đỉnh cống là Zđình cống=8,0(m) với H=7,9(m); Kết cấu tường: Bao gồm bản mặt và dầm đỡ (ở đỉnh và đáy tường). Khi chiều cao tường không lớn, chỉ cần bố trí hai dầm đỡ. Bản mặt đổ liền khối với dầm; chiều cao bản mặt chọn từ0,1á0,3(m) ta chọn là 0,2m và được chính xác hoá bởi tính toán kết cấu. 3.Cầu công tác: là nơi đặt máy đóng mở và thao tác van. Chiều cao cầu công tác cần đảm bảo khi kéo hết cửa van lên vẫn còn khoảng không cần thiết để đưa van ra khỏi vị trí cống khi cần thiết. Kết cầu cầu bao gồm bản mặt, dầm đỡ và các cột chống. kích thước của cầu sơ bộ xác định như sau: Zđỉnh cầu=14,5(m). Mặt cầu rộng:3,2(m) 4.Khe phai và cầu thả phai: Thường bố trí phía đầu và cuối cống để ngăn nước giữ cho khoang cống khô ráo khi cần sửa chữa. Thả khe phai bằng thủ công; Cao trình khe phai +8(m), rộng 1,0(m); 5. Cầu giao thông: Cao trình mặt câu ngang cao trình đỉng cống; bề rộng kết cấu cầu chọn theo yêu cầu giao thông. Chọn bề rộng cầu giao thông Bcầu=6(m); 6. Mố cống: Bao gồm mố giữa và mố bên. trên mỗi mố ta bố trí khe phai và khe van. Mố giữa dày 1(m), mố bên dày 0,8(m). Khe van, khe phai rộng 0,2(m). Đầu mố trụ lượn tròn r=0,5(m). Chiều cao mố thay có thể thay đổi từ thượng lưu về hạ lưu thuỷ theo mực nước cao thấp của mỗi phía. 7. Khe lún: vì cống có bề rộng không lớn lắm nên ta không cần bố trí khe lúc. 8. Bản đáy: Chiều dài bản đáy cần thoả mãn các điều kiện thuỷ lực, ổn định của cống và yêu cầu bố trí bên trên. Sơ bộ chọn chiều dày bản đáy t=1,2(m) và chiều rộng là L=16(m); II. Đường viền thấm: Bao gồm bản đáy cống, sân trước, các bản cừ, chân khay. Kích thước bản đáy cống đã chọn ở trên. Các bộ phận khác có thể chọn như sau: Sân trước: Chọn vật liệu làm sân trước là đất sét. + Chọn chiều dài sân: Ls=(3á4)H Trong đó: H-là chiều cột nước tác dụng lên cống: H=ZsmaxZđồng min=6,9-0,75=6,15(m) Ta thường chọn Ls=16(m). + Chiều dày sân trước: Do làm bằng đất sét thường làm chiều dày thay đổi từ đầu đến cuối sân. Chiều dày đầu sân thường lấy theo điều kiện cấu tạo t1³0,6(m) chọn t1=0,8(m). Chiều dày cuối sân xác định theo yêu cầu chống thấm Trong đó: DH- Độ chênh lệch cột nước giữa hai mặt sân (trên và dưới) [J]- građien thấm cho phép của vật liệu làm sân. Sơ bộ ta chọn t2=1,2(m). Cừ chống thấm: Vị trí đặt: Khi cống chị tác dụng của đầu nước một chiều, thường đóng cừ ở đầu bản đáy. Trường hợp cống chịu đầu nước hai chiều, có thể đóng cừ ở phía đầu nước cao hơn: Khi đó cần kiểm tra sự ổn định của cống khi chiều cột nước thay đổi (cừ làm tăng áp lực đầy ngược bản đáy). Ngoài ra trong nhiều trường hợp có thể không cần đóng cừ. Điều này cần luận chứng bằng tính toán ổn định cống và kiểm tra độ bền thấm của nền. Do cống chịu tác dụng của cột nước hai chiều nên ta đóng hai hàng cừ. Một hàng ở đầu bản đáy và một hàng Chiều sâu đóng cừ: Phụ thuộc vào chiều dày tầng thấm, vật liệu làm cừ và điều kiện thi công. Khi tầng thấm dày ta làm cừ treo. Chiều sâu đóng cừ hàng thứ nhất là 4(m), hàng thứ hai là 7(m); Chân khay: ở hai đầu bản đáy cần làm chân khay cắm sâu vào nền để tăng ổn định và góp phần làm kéo dài đường viền thấm. Thoát thấm nước: Các lỗ thoát nước thấm thường bố trí ở sân tiêu năng; dưới sân khi đó phải bố trí tầng lọc ngược. Đường viền thấm được tính đến vị trí bắt đầu có tầng lọc ngược. Trường hợp cống làm việc với cột nước 2 chiều, có thể sử dụng một đoạn sân tiêu năng không đục lỗ (đoạn giáp bản đáy). Đoạn này đóng vai trò như một sân trước ngắn khi cột nước đổi chiều. Đoạn này ta chọn dài 3(m); Sơ đồ kiểm tra chiều dài, đường viền thấm. Theo công thức Ltt³C.H Trong đó: Ltt- chiều dài tính toán của đường viền thấm tính toán theo phương pháp của Len. Ltt=Lđ+ Lđ- Chiều dài tính toán các đoạn thẳng đứng và các đoạn xiên với phương ngang một góc lớn hơn hoặc bằng 45o Lđ=2+2.7+0,8..2+2.4+0.8+0.8=27,86(m); Ln- Chiều dài tổng cộng các đoạn nằm ngang Ln=(16-0,8.2)+16=30,4(m) m- Hệ số phụ thuộc vào số hàng cừ có trong sơ đồ đường viền thấm. Với 2 hàng cừ m=2,5 đLtt=27,86+=40,02(m). C- Hệ số phụ thuộc đất nền, tra theo bảng P3-1 ta có C=6 H- Độ chênh cột nước lớn nhất trước và sau cống, H=6,15(m) Vậy Ltt=3,82(m)>C.H=36,9(m) Đảm bảo yêu cầu tính toán. iii) nối tiếp cống với thượng, hạ lưu Nối tiếp thượng lưu: Góc mở của tường về phía trước, chọn với ta lấy q1=14o. Hình thức tường cống phụ thuộc vào quy mô cống, chọn tường thẳng nối tiếp với kênh thượng lưu. Đáy đoạn nối tiếp thượng lưu cần có lớp phủ chống xói (bằng đá xây dày 0,3-0,5(m)). Chiều daì lớp phủ khoảng (3-5)H1, trong đó H1 là chiều sâu nước chảy vào trong cống H1=3,6+1=4.6(m). Ta chọn Lst=16(m), được xây bằng đá chiều dày 0,4(m). Nối tiếp hạ lưu: Tường cánh: Hình thức chọn như tường cánh thượng lưu, song góc mở chọn nhỏ hơn, thường lấy nhỏ hơn ta lấy q2=11o. Tường phẳng, thẳng, chiều dài tường kéo dài đến hết bể tiêu năng. Sân tiêu năng: Làm bằng bê tống đổ tại chỗ có bố trí các lỗ thoát nước. Chiều dày sân có thể xác định theo công thức Đômbrôpxki: T= Trong đó: V1,h1 là lưu tốc và chiều sâu chỗ đầu đoạn nước nhảy. V1= đts=0,15.7,62.=0,958(m) Vậy ta chọn ts=1(m). Sân sau: làm bằng đá xếp hoặc tấm bê tông đục lỗ thoát nước, phía dưới có tầng đệm theo hình thức lọc ngược Chiều dài sân sau xác định theo kinh nghiệm: Lss= Trong đó: q- lưu lượng đơn vị ở cuối sân tiêu năng q= DH=Zđồngkhống chế-Zsôngmin=3,6+0,05=3,65(m); k- hệ số phụ thuộc vào tính chất lòng kênh. K=12 đLss=12. Vậy ta chọn Lss=35(m); Phần 4: 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 gradien thấm J. ở đây do đặc điểm của cống chỉ yêu cầu tính Wt, J. 2. Trường hợp tính toán: Khi chênh lệch mực nước thượng hạ lưu lớn nhất H=Zsmax-Zđmin=6,9-0,75=6,15(m). Phương pháp tính: Tính thấm bằng phương pháp vẽ lưới bằng tay. II. Tính thấm cho trường hợp đã chọn Vẽ lưới thấm: Dùng lưới thấm xác định các đặc trưng của dòng thấm: Wt,Jra Theo sơ đồ lưới thấm đã vẽ ta có số dải thế là n=24 dải và số ống dòng là 7ống Cột nước thấm tính toán qua mỗi dải là: Cột nước thấm tại điểm x nào đó cách đường thế cuối cùng là i dải là: Ta tính được cột nước thấm tại điểm M cuối bản đáy (sát với sân tiêu năng) là: HM=0,256.15=3,84(m) Tại điểm N ở đầu bản đáy: HN=0,256.11,3=2,98(m) Từ đó ta tính tổng áp lực thấm lên bản đáy là: Xác định Gradien thấm: Gradien thấm tại ô lưới bất kỳ có trung đoạn là DS sẽ là: Dựa vào biểu đồ này ta vẽ được biểu đồ gradien thấm tại cửa ra: STT 1 2 3 4 5 6 DS 1,6 1,9 2,4 2,5 2,6 2,8 J 0,16 0,134 0,106 0,102 0,098 0,0914 Kiểm tra độ bền thấm của nền (Tính toán theo TCVN 4253-86) Kiểm tra độ bền thấm chung Trong đó: Jtb- gradien cột nước trung bình trong vùng thấm tính toán Với +H- cột nước tác dụng H=6,15(m) +Ttt- chiều sâu tính toán của nền, nó phụ thuộc vào trị số hình chiếu ngang Lo và hình chiếu đứng So của đường viền thấm Ta có Lo=32(m), So=11(m)đLo/So=2,9 tra bảng (3-1) giao trình thuỷ công tập 1 ta tính Ttt=0,8So+0,5Lo=0,8.11+0,5.32=24,8(m). +ồx- tổng hệ số sức cản của đường viền thấm tính theo phương pháp Trugáep Bộ phận cửa vào, cửa ra: Bộ phận cửa vào: xv=0,44+