đồ án môn học thủy công

Dùng các phương pháp tính thấm đã học để xác định lưu lượng thấm q, vẽ biểu đồ áp lực thấm lên bản đáy 2.. Kiểm tra khả năng mất ổn định về thấm của nền.. a – Nếu kết cấu đường viền thấm

ĐỒ ÁN MÔN HỌC TÍNH TOÁN LỰC VÀ THẤM

- Hệ số cột nước còn lại sau màn chống thấm: 1 = 0,5

- Phần hình chiếu của mái thượng lưu lên mặt bằng: nB, trong đó n=0,2

- Dung trọng bê tông: b = 2,4 T/m3 = 24 KN/m3

3 Các tài liệu khác Tốc độ gió tính toán: V = 24 m/s Chiều dài truyền sóng: D = 4,5 km Thời gian gió thổi liên tục: 6 giờ Vùng xây dựng có động đất cấp 8: K=

201

Chỉ tiêu bùn cát lắng đọng: ɣk = 1,0 T/m3; nbc =0,45; φbc = 100

II Các yêu cầu tính toán

1 Xác định các yếu tố của sóng bình quân, độ dềnh cao nhất của sóng

2 Vẽ giản đồ áp lực sóng lên mặt đập thượng lưu, tính Pmax và Mmax

T

1

II Yêu cầu tính toán

1 Dùng các phương pháp tính thấm đã học để xác định lưu lượng thấm

q, vẽ biểu đồ áp lực thấm lên bản đáy

2 So sánh kết quả giải được bằng các phương pháp và cho nhận xét

3 Kiểm tra khả năng mất ổn định về thấm của nền

4 a – Nếu kết cấu đường viền thấm không đổi nhưng hệ số thấm K thay đổi thì các kết quả tính toán trên thay đổi như thế nào?

b - Nếu kết cấu đường viền thấm không đổi nhưng chênh lệch cột nước H thay đổi thì các kết quả tính toán trên thay đổi như thế nào?

5 Nếu cống xây dựng ở vùng triều, khi cột nước đổi chiều các kết quả tính nào còn sử dụng được? tại sao? Các đường viền thấm có cần thay đổi gì không? Tại sao?

A TÍNH TOÁN LỰC TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH

3600 6 81 , 9





V gt

24

4500.81,92

V gD

9 , 3 8829

2

V h V g

V gt

46 , 1 64

, 76

2 2

V h V g

V gD

46 , 1

2

V h V

g 

g

V V

h

94,081,9

24.016,0)

(

2 2

57,381,9

24.46,1)

Bước sóng trung bình được xác định theo công thức:

20 14 , 3 2

57 , 3 81 , 9 2

_ 2 _

% 1

2

V gD

94 , 0

44 , 0 5 , 45

20

1



 h

H

 ks = 1,13

h – chiều cao sóng với mức đảm bảo tương ứng (1%)

Vậy s = 1,13.1,97 = 2,23 m (mực nước dâng bình thường nằm trên phần mái nghiêng của Đập nên không

có sóng leo)

II Xác định các lực tác dụng lên công trình (theo bài toán phẳng)

1 Áp lực thủy tĩnh: tác dụng ở mặt thượng lưu và hạ lưu đập, bao gồm các

x1 =B -

3

'H1n

=36,4 -

3

5,45.16,0

H

y  = 15,17

3

5,45

b) Mặt hạ lưu:

B n



5,45

4,36)

2,01(

=

3

5.64,0

94 , 0

44 , 0 5 , 45

20

1



 h

H

→k  d= 0,3

h- chiều cao sóng với mức đảm bảo tương ứng (1%)

→   d k  d h' = 0,3.1,97 = 0,591 m Trị số áp lực sóng lớn nhất tác dụng lên mặt đập xác định theo công thức:

2

''.(

94 , 0

44 , 0 5 , 45

20

1



 h

) = 128,2

KN

- Mômen lớn nhất đối với chân đập do sóng gây ra:

)22

'

6

''.(

2 1 1 2

max

H H h h h K

94 , 0

44 , 0 5 , 45

20

1



 h

+

2

5,45.97,1

+

2

5,

45 2

) = 4470,4 KNm Điểm đặt cách đáy 1 đoạn: ys = Mmax/Ws = 4470,4/128,2 = 34,87

H - cột nước thấm, H = H1 - h2 = 45,5 – 5 = 40,5 m

 Pmax = n 1.H = 10.0,5.40,5 = 202,5 KN

xth = 2B/3 = 2.36,4/3 = 24,27 m

- Áp lực thủy tĩnh đẩy ngược:

W5 = n.B.h2 = 1820 KN Điểm đặt cách A về phía trái 1 đoạn x5 = B/2 = 36,4/2 = 18,2 m

x6 =B -

3

'h3n

=36,4 -

3

8.16,0

.(45,5.0,2.36,4) = 3974,88 KN

Điểm đặt cách A về phía trái 1 đoạn: xG1 = B –

3

2nB = 36,4 –

3

5-0,2)36,4-

H

y đ  = 15,17

3

5,45

2

H

y đ  = 15,17

3

5,45

c) Áp lực nước hạ lưu tăng thêm do động đất

Wđh = 0,05.10.5 6,25

2

1 2

W7 - thành phần nằm ngang của áp lực bùn cát

 W8 = 2.0,05.tg100.101,4 = 1,78 KN

Điểm đặt cách đáy: y8 =

33

161317.20

 Vậy công trình không bị lật

III Kiểm Tra Ổn Định

Với hệ số an toàn: f = 0,65 Công trình cấp 3: Kn = 1,15 Điều kiện ổn định: f.∑P/∑Q ≥ Kn

f.∑P/∑Q = 0,65.17196,89/11866.28 = 0,94 < 1,15

 Vậy công trình bị trượt

B TÍNH THẤM DƯỚI ĐÁY CÔNG TRÌNH

L2 L1

T

1

I Tính theo phương pháp tỷ lệ đường thẳng

Theo Lence đường viền thấm thẳng đứng có khả năng tiêu hao cột nước thấm lớn hơn đoạn nằm ngang m lần

Chiều dài tính toán của đường viền thấm xác định theo công thức:

Ltt = Lđ +

m

L n

Trong đó:

Lđ– chiều dài tổng cộng của các đoạn thẳng đứng và các đoạn xiên có góc nghiêng so với phương ngang lớn hơn hoặc bằng 450

Ln – chiều dài tổng cộng các đoạn nằm ngang và các đoạn xiên có góc nghiêng nhỏ hơn 450

m – hệ số phụ thuộc vào hàng cừ với 2 hàng cừ lấy m = 2,5

Lđ = 0,5+2.S1+2.S2 = 0,5+2.8+2.3 = 22,5 m

Ln = L1 + L2 = 17,5 + 14 = 31,5 m

Vậy: Ltt = 22,5 +

5,2

5,31

L

= 2.3 +

5,2

6,11

= 2,64 m

2 Tính gradient thấm và lưu tốc thấm bình quân

- Trên đoạn đường viền đứng:

8 = 0,228

Vđ = K.Jđ = 2.10-6.0,228 = 0,456.10-7 m/s

- Trên đoạn đường viền ngang

Kiểm tra theo công thức: Ltt > C.H

L2 L1

a) Bộ phận cửa vào và cửa ra

- Cửa vào (không cừ)

ξvào= 0,44 +

0

T

a = 0,44 +

14

0,5 = 0,476

3 2 3 2

T

S0,75-1T

S0,5

b) Bộ phận giữa (không bậc, cừ S1=8 m, T1=13,25 m) Với điều kiện:

T

S < 0,8 => thỏa mãn

T

S0,75-1T

S0,5

c) - Bộ phận nằm ngang 1 (L1=17,5 , S1=8, T1 =13,25)

Kiểm tra điều kiện L1 = 17,5 >

T

0,5S - L

T

) S 0,5(S -

hi=

H

8.476,

h2 =

54,4

8.02,

h3 =

54,4

8.478,

h4 =

54,4

8.64,

h5 =

54,4

8.925,

Áp lực thấm lên bản đáy: Wth = n 4 5 4.L2

2

h)h

2

13,1)63,1(1,13

Áp lực thủy tĩnh: Wtt = n.(H2+t).L2=10.(2,5 + 1).14 = 490 KN

 = 4,54

8.2.10-6 =3,52 m2/s

1





T

T T

S



= 1;

T1 – lấy phía tầng thấm dày; ( = 13,25) T2 – lấy phía tầng thấm mỏng;( =13)

S – chiều dày cừ tại cửa ra ( = 3 m)

25,13

1325,13

3(2

Vậy

Jra =

54 , 4 37 , 0

1 25 , 13

- Tất cả các đường dòng và đường đẳng thế phải trực giao nhau

- Các ô lưới phải là các hình vuông cong (các trung đoạn của mỗi

ô lưới phải bằng nhau)

- Tiếp tuyến của đường đẳng thế vẽ từ các điểm góc của đường viền phải trùng phân giác của góc đó

 Các giới hạn của lưới thấm :

- Đường thế đầu tiên : Mặt nền thấm phía thượng lưu

- Đường thế cuối cùng : Mặt nền thấm phía hạ lưu

- Đường dòng đầu tiên: Đường viền thấm dưới đáy công trình

- Đường dòng cuối cùng: Mặt tầng không thấm Miền thấm giữa 2 đường thế kế nhau gọi là dải, miền thấm giữa 2 đường kề nhau gọi

là ống dòng

→ Sơ đồ lưới thấm như hình vẽ



Dựa vào công thức này vẽ được biểu đồ gradien thấm ở cửa ra

5 Kiểm tra độ bền thấm của nền Điều kiện bền thấm của nền là: Jra max < [J]