Sổ tay thủy văn cầu đường - Thiết kế các công trình trong khu vực cầu vượt sông part 3 ppt

Phương pháp Anđrayep là dùng “bảng trị số toạ độ kè hướng dòng đường cong” và công thức bán kính đường cong để tính toạ độ các điểm ở đầu kè hình 7 - 16.. Các bước tính toán như sau:  T

Q2: lưu lượng bãi sông nhỏ, Q3 là lưu lượng bãi sông lớn.

% lưu lượng chảy vào

cầu ở trạng thái tự nhiên

Ví dụ:

1 Trong hình 7-14 phân phối lưu lượng như sau:

Dòng chủ: 2840m3/s Chiếm 71%

Bãi trái 320 m3/s Chiếm 8%

Bãi phải 840 m3/s Chiếm 21%

2 Phân phối lưu lượng ở trạng thái thiên nhiên là: 0,38

840

320

3

Q Q

3.Theo bảng 7 - 6 tra được:  = 0,50 và bảng 7-7 được:  = 0,70;  = 0,60 Bán kính kè hướng dòng phía thượng lưu là: A = 0,60 x 0,50 x 100 = 30m

4 Vẽ hình kè phía thượng lưu có thể vẽ cung tròn góc 90o

với bán kính chủ yếu (xem hình 7-15a), hoặc dùng 1.5R quay một góc 30o

 45o

, sau đó dùng R quay 60o

 45o

, phầnđầu kè dùng bán kính là: (1/3 1/2)R nối liền, góc quay là 30o

(xem hình 7-15b)

Phương pháp Anđrayep:

Phương pháp Anđrayep là dùng “bảng trị số toạ độ kè hướng dòng đường cong” và công thức bán kính đường cong để tính toạ độ các điểm ở đầu kè (hình 7

- 16)

Các bước tính toán như sau:

 Tính bán kính đường cong:

R =KLmin (7- 24) trong đó:

Lmin: khẩu độ nhỏ nhất của cầu

(tức chiều dài cầu tính toán), tính theo hệ

số xói cho phép lớn nhất và đào dưới cầu

nhiều nhất;

K: hệ số xác định theo bảng 7 - 8

Bảng 7 - 8

K 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 trong đó:

Qp: lưu lượng lòng sông, m3/s;

Qb: lưu lượng bãi sông, m3/s;

Qb: lưu lượng toàn bộ bãi sông, m3/s

 Theo bảng 7 - 8 tính trị số toạ độ các bộ phận kè hướng dòng, toạ độ đầu

kè phía thượng lưu là:

X = 2,35R; Y = 1,438R

Đem các điểm này vẽ lên bình diện vị trí cầu, nếu do địa mạo đặc biệt cần phải thay đổi kích thước đầu kè (nên đặt phần đầu kè ở địa điểm tương đối cao hoặc tránh sông nhánh v.v ) vẫn dùng trị số trong bảng 7 - 9, nhưng thay đổi trị số cho thích hợp, đồng thời tính trị số toạ độ mới Như vậy phần đầu kè có thể bố trí ở nơi muốn đặt Căn cứ vào trị số R chọn được tính ra toạ độ của các điểm trên

đường trục của kè theo bảng 7- 9

 Hình dáng và kích thước kè hướng dòng nói trên chỉ coi là gần đúng, cần căn cứ vào điều kiện cụ thể và dựa vào tài liệu khảo sát: lưu hướng, lưu tốc, cường

độ dòng nước bãi sông, vấn đề điều tiết tự nhiên dòng nước như dải đất cao, cây to… để điều chỉnh cho phù hợp

- Chiều dài đường tim kè hướng dòng phía thượng lưu:

25a)

- x y

y

+x

x

Hình 7-16

- Chiều dài đường tim kè hướng dòng phía hạ lưu:

25b)

Vị trí trục x và y như chỉ ra trên hình 7-16 ở trường hợp cá biệt, cho phép

trục y không trùng với đường trục vị trí cầu mà trùng với mép vai hộ đạo nền

đường Do đó giữa cuối kè thượng lưu với chỗ bắt đầu kè hạ lưu nối bằng đường

thẳng hoặc đường cong

Bảng 7- 9

Bảng trị số toạ độ kè hướng dòng đường cong

Tên kè Tính

chất các

đoạn

Các điểm trên trục kè

Trị số toạ độ các

điểm trên trục kè

Hệ số phân bố lưu tốc không

đều khi dòng nước chảy qua

kè  g

Góclệch giữa công trình và hướng nước chảy  o

Ghi chú

X/R Y/R

Thượng

lưu

Cung

tròn

tim cầu

Hạ lưu Đường

thẳng

kè phía hạ lưu

Phương pháp Lachencop:

 Lachencop, căn cứ vào kết quả thí nghiệm thấy rằng hình dạng kè hướng

dòng phía thượng lưu tốt nhất là hình bầu dục Tỷ số 1/2 trục dài và 1/2 trục ngắn

hình bầu dục:

K =

b

a

= 1/5 2,25, định hệ số K dựa vào Qb/Q, tra bảng 7- 10

Bảng 7-10

Q/Q <0,15 0,15 0,25 0,260,35 0,360,45 0,50

K = a/b 1,50 1,67 1,83 2,00 2,25

Chú thích: Q b là lưu lượng bãi sông

Kích thước uốn vòng b của kè hướng dòng phía thượng lưu (hình 7-17) tính theo công thức sau:

b = ALP (7- 26) tong đó:

LP: chiều rộng lòng sông, m;

A: hệ số tra bảng 7- 11

Nếu bãi hai phía không đối xứng, kích

thước uốn vòng b của kè hướng dòng phía

thượng lưu tính theo trị số A (bảng 7-11) Khi

hai phía bãi sông đối xứng nhau khi đó tính

Q

Q b

lần lượt dựa vào

Q

Q bt

2 và

Q

Q bp

2

Qbt và Qbp lưu lượng bãi trái, bãi phải bị nền đường đầu cầu chắn mất

Như vậy kích thước uốn vòng của kè hướng dòng tính theo công thức sau:

Bãi trái: bbt = Abt Lp Bãi phải: bbp =AbpLp

 Vẽ kè hướng dòng phía thượng lưu, dùng trị số toạ độ đã ghi ở bảng

7-12 (xem hình vẽ 7-18)

Bán kính chính khúc nhỏ nhất của kè hướng dòng hình bầu dục chỗ đầu kè là:

min

 =

K

b

(7-27 a) Bán kính chính khúc lớn nhất của kè hướng dòng hình bầu dục chỗ tim kè là:

b

K2 max 

27b) Phần đầu kè phía thượng lưu có thêm đường cong tròn, bán kính là = 0,20b, góc quay là 90o 120o

 Kè phía hạ lưu làm thành cung tròn, bán kính bằng bán kính chính khúc lớn nhất max của kè hướng dòng hình bầu dục phía thượng lưu, góc 7  8o, sau đó kéo dài cắt tuyến đầu cuối rồi uốn tròn, sao cho toàn chiều dài kè hướng dòng phía

Lp

a b

Hình 7 -17

hạ lưu bằng 1/2lB, chiều dài kè hướng dòng phía thượng lưu, đầu cuối kè hướng dòng hạ lưu thêm đường cong tròn, bán kính r = (1/4 1/6)lH

Bảng 7-11

Q b /Q

A = b/L p

Q b /Q

A = b/L p

Bãi sông

2 bên đối xứng

Bãi sông một bên

Bãi sông

2 bên đối xứng

Bãi sông một bên 0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

0,106 0,150 0,186 0,215 0,240 0,265 0,290 0,315

0,112 0,170 0,222 0,275 0,327 0,378 0,429 0,481

0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80

0,340 0,365 0,390 0,415 0,440 0,465 0,490

0,533 0,584 0,635

Bảng 7- 12

Số

thứ tự a/b = 1.50 a/b = 1.67 a/b =1.83 a/b = 2.00 a/b = 2.25

x/b Y’

/b x/b y’

/b x/b y’

/b x/b y’

/b x/b Y/b

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0,25

0,50

0,75

1,00

1,25

1,30

1,35

1,40

1,45

0,013 0,059 0,133 0,253 0,448 0,500 0,564 0,641 0,741

0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,50 1,60

0,010 0,030 0,065 0,118 0,193 0,305 0,454 0,560 0,712

0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,70

0,006 0,028 0,058 0,100 0,163 0,244 0,356 0,514 0,629

0,20 0,40 0,60 0,80 1.00 1,20 1,40 1,60 1,80

0,004 0,020 0,048 0,088 0,135 0,200 0,285 0,400 0,563

0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80

0,005 0,016 0,038 0,064 0,103 0,154 0,219 0,300 0,400

10

11

12

13

14

15

1,48

1,50

0,836 1,000

1,62 1,64 1,66 1,67

0,751 0,810 0,890 1,000

1,75 1,78 1,80 1,81 1,83

0,706 0,767 0,819 0,852 1,000

1,90 1,95 1,98 2,00

0,638 0,776 0,874 1,000

2,00 2,10 2,15 2,20 2,23 2,25

0,544 0,643 0,714 0,795 0,851 1,000

b Xác định kích thước chủ yếu của kè chữ T

 Xác định chiều dài và khoảng cách kè chữ T

Kè chữ T là công trình uốn nắn dòng nước thường dùng để phòng hộ nền

đường hoặc bờ sông, được bố trí thành từng nhóm nếu bố trí một kè chữ T sẽ gây dòng nước chảy xoáy, xói bờ sông hạ lưu Quyết định chiều dài kè chữ T là căn cứ vào hình dạng bờ sông phòng hộ và tuyến uốn nắn dòng

Thiết kế tuyến uốn nắn dòng thường dùng nhiều đường cong liên tục, giữa nối bằng đường thẳng (nhỏ hơn 3 lần chiều rộng sông) Thường có thể căn cứ vào bình đồ dòng sông giữa điểm đầu cuối bờ sông cần phòng hộ, phỏng theo hình dạng 2 bờ nối thành đường cong trơn nhẵn (xem hình 7 - 19), sau đó chọn đường cong thích hợp theo 2 phương pháp sau:

- Phương pháp đường cong

hình sin:

o o

o o

R K

Y

KR

X

2

2



(7 - 28)

- Phương pháp dùng đường

cong đàn hồi:

o o

o o

R K Y

KR X

2

3

4

2





(7 - 29)

trong đó:

Ro- Bán kính đã chọn, m;

bán kính nhỏ nhất của nó là 3B

(gấp 3 lần chiều rộng sông) nói chung dùng Ro = (5 - 8)B

2



tg

K 

Khoảng cách kè đặc không ngập tính theo công thức sau: (xem hình 7-20)

D

yo

y



Bx

R =



Hình 7-19

trong đó:

lc: chiều dài kè T, m;

góc kẹp bởi dòng nước với đường tim kè T;

: góc khuyếch tán dòng nước chảy qua kè lệch về

phía bờ sông, khoảng 5o - 15o; ở đoạn đường thẳng, nói

chung dùng 5 - 7o

Khoảng cách kè T có thể dùng trị số sau:

Đoạn đường thẳng:

trong đó:

LT: chiều dài kè phía thượng lưu, m;

LH: chiều dài kè phía hạ lưu, m

Giả thiết khoảng cách kè T ở đoạn bờ lồi bằng 4 - 8 lần chiều dài kè, ở bờ lõm bằng 1 - 25 lần chiều dài kè

Muốn đảm bảo chân kè an toàn tránh dòng nước xói thì cho chân kè ăn sâu vào bờ khoảng chừng 1/2 chiều dài hữu hiệu của LP, Nếu không phải gia cố thêm

bờ sông phía thượng lưu, chiều dài của nó từ 0,2 - 0,31 khoảng cách kè Nếu bờ sông là đất cứng không có đá, chân kè cần cắm vào bờ tối thiểu 3 -5m

 Góc giao nhau giữa đường tim kè T với

dòng nước

Góc giao nhau giữa đường tim kè T với

dòng nước có liên quan đến tốc độ nước chảy

của dòng sông và tình hình nước ngập Nói

chung, bố trí góc kè T có thể xem ở bảng 7 - 13,

hình 7 - 21 Nhưng kè T thứ nhất (và khởi điểm

đập thuận) phải nằm ở chỗ dòng sông bắt đầu

chuyển hướng, góc kẹp giữa nó với dòng nước

không lớn quá, không được nhô ra bờ nhiều quá,

để dẫn nước được dễ dàng

Bảng 7 - 13

Khu

vực

Loại kè và tình

hình ngập

Góc giao nhau giữa

đường tim đập cắt với dòng nước 

Tình hình dòng nước chảy và tình hình

bờ sông

Khu

vực

đồi

Kè T kiểu không

Muốn giảm nhỏ lực xung kích dòng nước phần lớn bố trí thành kè T xuôi  cũng nhỏ tới 35o

L



lC

Hình 7 - 20



Hình 7 - 21

Khu

vực

đồng

bằng

Kè T kiểu ngập

0

90



Lực xung kích dòng nước không lớn, muốn cho tốc độ bồi nhanh tạo thành bờ mới thường bố trí kè T ngược

Khu

vực

đồi

Kè T kiểu ngập

0

90



Nước lũ tràn thoát qua thân kè rồi, xói ven theo hướng dốc kè, cho nên kè T tràn bố trí thành kiểu ngược để bờ sông phía hạ lưu vị trí cầu và nền đường khỏi bị xói Khu

vực

đồng

bằng

Kè T kiểu ngập 100o

- 1050

Bờ sông thẳng

100o

- 102o

Bờ sông lõm

90o

Bờ sông lồi

7.2.4 Xác định mặt cắt kè đập

Đập đất là công trình cấu tạo thường dùng nhất, khi thiết kế cần phải xét tới

điều kiện thuỷ lực tác dụng lên đập dưới tác động của sóng, lực va chạm của vật trôi và tải trọng đặc biệt khác ; ngoài ra cần phải xét mức độ quan trọng của công trình và tính chất dòng sông (thoát lũ hoặc thoát úng) v.v để quyết định mặt cắt của đập

Thường đê phòng lũ, đập chắn lũ có chênh lệch mực nước hai phía của đê tương đối lớn, khi áp lực của nước từ 2 - 4m, không có thiết bị phòng ngấm mà dùng đất sét pha cát và dùng cát để xây thì kích thước mặt cắt xem hình (7 - 22) ; khi chiều cao tích nước nhỏ quá 2m, có thể đổi chiều rộng đỉnh đập trong hình vẽ này là 3m

a Nền đất: đất sét cát, đất sét

b Nền: đất cát sét