Thiết kế cống lộ thiên

Tính toán thuỷ lực xác định chiều rộng cống và giải quyết tiêu năng.. 1.Trường hợp tính toán : Khi tháo lưu lượng qua cống với chênh lệch mực nước thượng, hạ lưu lớn.. Đối với cống tiêu

THIẾT KẾ CỐNG LỘ THIÊN

CHƯƠNG I : TÀI LIỆU VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ

A TÀI LIỆU (CỐNG B)

1. Nhiệm vụ : Cống B xây dựngg ven sông Y (vùng chịu ảnh hưởng của thuỷ

triều) để tiêu nước, ngăn triều 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 lượng và mực nước thiết kế (Bảng 1)

Bảng 1 - Lưu lượngg và các mực nước cống B

Chỉ tiêu

Đề số

Qtiêumax(m3/s)

Zđồngkhống chế(m)

Zsôngtk(m)

Zsôngmin(m)

Zsôngmax(m)

Zđồngmin(m)

3. Tài liệu về kênh tiêu

• Z đáy kênh = -1.00 m

• Độ dốc mái m =1,5 ; Độ nhám n = 0,025;

• Độ dốc đáy I=10-4

4. Tài liệu về gió và chiều dài truyền sóng

Bảng 2 – Tần suất và tốc độ gió

Bảng 3 – Chiều dài truyền sóng

5. Tài liệu địa chất

• Đất thịt từ cao độ +1,00 đến –1,00;

• Đất pha cát từ cao độ –1,00 đến –20,00;

• Đất sét từ –20,00 đến –40,00

• Chỉ tiêu cơ lý (Bảng 4)

6. Thời gian thi công : 2 năm.

Bảng 4 – Các chỉ tiêu cơ lý của đất nền cống

Loại đất

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG

A YÊU CẦU ĐỒ ÁN

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 – 2 bản vẽ khổ A1, thể hiện được cắt dọc, mặt bằng, chính diện thượng, hạ lưu, mặt cắt ngang cống và các cấu tạo chi tiết

CHƯƠNG II : PHẦN NỘI DUNG THIẾT KẾ

Ι Vị trí, nhiệm vụ công trình

+Cống B xây dựng ven sông Y thuộc tỉnh R (vùng chịu ảnh hưởng của thủy triều)

+Cống B xây dựng nhằm mục đích tiêu nước, ngăn triều và giữ ngọt cho diện tích 30.000 ha

ΙΙ Cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế

1. Cấp công trình

Việc định cấp công trình ta dựa vào TCVN 5060-90 theo 2 điều kiện sau:

• Theo chiều cao công trình (cống bêtông trên nền đất)

Sơ bộ tính chiều cao công trình theo công thức sau:

∇đc = Hcmax + a Trong đó :

a : độ vượt cao an toàn (a = 0,5m)

Hcmax = Zsôngmax – Zđáy kênh = 6,35 – (-1,00) = 7,35 m

⇒ ∇đc = 7,35 + 0,5 = 7,85 mVới chiều cao 7,85 m ta tra bảng P1-1 (ĐAMH- Thủy Công – Trang 108) đối vớichiều cao trung bình từ 5 ÷ 10 m ta được cấp công trình là cấp IV

• Theo nhiệm vụ công trình

Nhiệm vụ của công trình là tiêu nước cho 30.000 ha ⇒ Tra bảng P1-2 (ĐAMH – Thủy Công – Trang 109) ta có cấp công trình là cấp III

Từ 2 điều kiện trên ta chọn cấp cao hơn làm cấp công trình, vậy công trình nàylà công trình cấp III.

2. Các chỉ tiêu thiết kế

Dựa vào cấp công trình là cấp III ta xác định được :

• Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất để tính ổn định kết cấu là

Tra bảng P1-3(ĐAMH -Thủy Công - Trang 109) ta được P = 1%

• Tần suất gió lớn nhất và gió bình quân lớn nhất (theo QPTL C1-78)+Tần suất gió lớn nhất ta tra P = 75% ⇒ v = 26 m/s

+Tần suất gió bình quân lớn nhất tính toán là P = 50 % ⇒ V= 14 m/s

• Hệ số điều kiện làm việc m =1

• Độ vượt cao an toàn trên đỉnh sóng (tra bảng 5.1 -GTTC tập 1)

+Đối với trọng lượng bản thân của công trình có thể lấy n = 1,00

+Đối với áp lực bên của đất có n = 1,20

Ι Tính toán kênh hạ lưu

Theo tài liệu đã cho ta có :

Qtiêu = 77 m3/s, i = 10-4 , m = 1,5 , n = 0,025

Zđồngkhống chế = 3,74 m

Zsôngtk =3,58 m

Zđáy kênh = -1,00 m

Cột nước trong kênh tiêu h = Zsôngtk - Zđáy kênh = 3,58 – (-1,00) = 4,58 m

Dùng phương pháp đối chiếu mặt cắt lợi nhất về thuỷ lực, ta xét :

Q

i m R

)( ln =

Với m = 1,5 (Phụ lục 8-1.Bảng tính thủy lực) ⇒ 4 mo = 8,424

⇒ ( ) 0,001

77

10.424,

R f

Tra phụ lục 8-1 với n = 0,025 ta được : Rln = 3,338 m

⇒ 1,372

338,3

58,4ln

=

=

R h

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG

R

b

b ln 4,33.3,338 14,45ln

Zbờ = Zđáy kênh + h + 0,5 = 6,08 m

 Kiểm tra điều kiện về xói lở kênh

+ Lưu tốc max trong kênh :

h

Q Q

58,4.5,145,1458,4

77max

max

+

=+

=

=

ω

+ Lưu tốc không xói cho phép, theo TCVN 4118-85 : [Vkx] = K Q0,1

Với đất trong kênh là đất cát pha (từ cao trình –1,00 đến cao trình –20,00 , theo tài liệu địa chất) có K=0,53 Suy ra, [Vkx] = K Q0,1 = 0,53 770,1 = 0,82 m/s

Qua đó cho thấy Vmax = 0,80 m/s < [Vkx] = 0,82 m/s, vậy kênh hạ lưu không bị xói

Kết luận, kích thước kênh hạ lưu:

h = 4,58 m

b = 14,45 m

Zbờ = Zđáy kênh + h + 0,5 = 6,08 m

Mặt cắt kênh hạ lưu

Zbờ

Zsôngtk

h(m)

Zđáy kênhb(m)

ΙΙ Tính toán khẩu diện cống

1.Trường hợp tính toán :

Ta chọn trong trường hợp chênh lệch mực nước thượng hạ lưu nhỏ, cần tháo Qth = 77 (m3/s)

Ứng với trường hợp :

∆Zmin = Zđồngkhống chế - Zsôngtk = 3,74 – 3,58 = 0,16 m

2.Chọn loại và cao trình ngưỡng cống :

+Dựa vào địa chất lòng sông

+Dựa vào mựa nước trước và sau cống

⇒ Chọn cao trình ngưỡng bằng cao trình đáy kênh :

∇ngưỡng = ∇đáy kênh = -1,00 m

b Hình thức ngưỡng :

Ngưỡng có tác dụng như đập tràn đỉnh rộng

3.Xác định bề rộng cống :

Sơ đồ tính toán khầu diện cống khi ngưỡng đỉnh rộng :

Zhp

H h hh

a Định trạng thái chảy :

Theo QPTL C8-76 đập chảy ngập khi hn > n HoTrong đó :

hn = hh = 4,58 m

n là hệ số 0,75 ≤ n ≤ ( 0,83 ÷ 0,87)

Ta chọn n = 0,82

Ho = H + α2.V.g2o Với H = Zđồngkhống chế – Zđáy = 3,74 – (-1) = 4,74 m

Bỏ qua cột nước tới gần , α2.V.g2o = 0 ⇒ H0 = 4,74 m

Từ trên ta được hn = 4,58 m > n H0 = 0,82 4,76 = 3,90 m

Do đó trạng thái chảy qua cống giống như chảy qua đập tràn đỉnh rộng chảy ngập

b Tính bề rộng cống :

Theo công thức đập tràn đỉnh rộng chảy ngập :

Q=ϕn.ϕg.∑b.h 2g(H0 −h)Trong đó :

+Với giả thiết đập tràn đỉnh rộng có cửa vào tương đối thuận, theo bảng tra 14-12 (Bảng tính thuỷ lực) được hệ số lưu lượng gần đúng của Cumin m = 0,36, tra theo bảng 14-13 (Bảng tính thuỷ lực) được hệ số lưu tốc chảy ngập ϕn =0,96

+ϕg : hệ số phụ thêm của lưu tốc phụ thuộc vào hệ số co hẹp bên ε0 +ε0 : hệ số co hẹp bên, sơ bộ chọn ε0 = 0,95 (do ε0 nằm trong

khoảng từ 0,95 đến 1,0)

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG

Suy ra : ϕg = 0,5 ε0 + 0,5 = 0,5 0,95 + 0,5 = 0,975+ h = 4,58 m

+ H0 = 4,76 m (bở qua cột nước tới gần)

).(

.2

Q b

g

nϕϕ

=0,96.0,975.4,58. 772.9,81(4,74−4,58) = 10,14 m

c Kiểm tra chế độ chảy :

+Giả sử chia cống ra làm 3 khoang, bề rộng mỗi khoang là 3,38 m+Chọn 2 mố trụ, mỗi mố dày 1,0 m

+Chọn 2 mố bên, mỗi mố dày 0,8 m

8 , 0 2 0 , 1 2 14 , 10

14 , 10

+ +

= +

Ta tính lại như sau :

).(

.2

Q b

g

nϕϕ

=0,974.0,87.4,58. 772.9,81(4,74−4,58) = 11,20 m

+ Kiểm tra chế độ chảy như sau:

 hn/H0 = 4,58 / 4,74 = 0,96 >( hn/H0)pg = 0,7 ÷ 0,8

 Tìm hk,

Ta có lưu lượng chảy qua mỗi khoang cống : Q’ = 77/3 = 25,66 m3 /s

Lưu lượngg đơn vị : q = Q’/b = 25,66/4 = 6,42 m3/ s m

Với q = 6,42 tra bảng phụ lục 9-1 ứng với hệ số α = 1,0 ta được hk =1,616 m

Ta có : hn/hk = 4,58/1,616 = 2,83 > (hn/hk)pg =1,2 ÷ 1,4

⇒ Đãm bảo giả thiết chảy ngập

 Kết luận :

 Tổng chiều rộng thông nước : ∑b = 12,00 m

 Số khoang cống : n = 3

 Số mố trụ : nmt = 2 (dmt =1,0 m)

 Số mố trụ : nmb = 2 (dmb =0,8 m)

 Chiều rộng mỗi khoang : b = (∑b)/3 = 4,00 m

 Chiều rộng bản đáy cống :

B = ∑b + 2dmt + 2dmb = 12,00 + 2.1,0 + 2.0,8 = 15,60 m

1.Trường hợp tính toán :

Khi tháo lưu lượng qua cống với chênh lệch mực nước thượng, hạ lưu lớn Đối với cống tiêu vùng triều ta tính toán cho trường hợp chênh lệch mực nước thượng, hạ lưu là lớn nhất, mức nước triều hạ xuống là thấp nhất, ở phía đồng là mực nước khống chế :

Zsôngmin = 0,1 m

Zđồngkhống chế = 3,74 m

Q tiêumax = 77 m3/s

2.Lưu lượng tính toán tiêu năng :

Với cống tiêu vùng triều, nói chung mực nước hạ lưu không phụ thuộc lưu lượng tháo qua cống khi đó lưu lượng tính toán tiêu năng là khả năng tháo lớn nhất tương ứng với mực nước đã chọn ở trên Nghĩa là QTN = 77 m3/s Lúc này ta mở hết 3 khoang cống

3.Tính toán kích thước thiết bị tiêu năng :

a Xác định trạng thái chảy sau cống

B

Q

q tn 4 , 94 /

60 , 15

VH

E

2 0 0

α+

=

Trong đó, v Q tn 1 , 4m/s

12 58 , 4

81 , 9 2 4 , 1 1 58 , 4 2

2 2

0

68 , 4 974 , 0 94 , 4

) ( = 3/2 = 3/2 =

E

q

F c

ϕ τ

*Với F(τc) = 0.5 tra phụ lục 15-1(bảng tra thuỷ lực) được τc = 0,121 ; τc” =0,5604 Suy ra,

hc = τc E0 = 0,121*4,68 = 0,566 m

hc”= τc”E0 = 0,5604*4,68 = 2,622 m

*Cột nước hạ lưu : hh = Zsông min – Zđáykênh = 0,1 – (-1,00) = 1,1 m

*So sánh thấy như sau:

hc = 0,566 m < hk =1,356 m

hc”= 2,622 m > hh =1,1 m

 Vậy có nước nhảy phóng xa sau cống, do đó phải làm công trình tiêu năng

b Chọn biện pháp tiêu năng

Ở đây là cống tháo nước và ngăn mặn, với nền là nền đất cho nên phương pháptốt nhất là đào bể tiêu năng Nếu trường hợp phải đào bể khà sâu thì ta có thể xây tường và đào bể kết hợp

c Tính toán kích thước bể tiêu năng

Chiều sâu đào bể được tính theo công thức sau :

d = σhc” – ( hh +Z2)Trong đó,

σ- hệ số ngập, nằm trong khoảng 1,05 ÷ 1,10 Ở đây có thể chọn σ =1,10

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG

hc”- độ sâu liên hiệp sau nước nhảy

Z2 – chênh lệch đầu nước ở cuối bể vào kênh, tính như đập tràn đỉnh rộng chảy ngập:

Giả thiết chiều sâu đào bể : dgt = hc” – hh =2,622 – 1,1 = 1,522 m

⇒ E0’ = E0 + dgt = 4,68 + 1,522 =6,202 mTính F(τc) theo công thức:

336 , 0 202 , 6 95 , 0 94 , 4 '

)

n

c ϕ τ

Trong đó, ϕn – hệ số lưu tốc trong bể, ta coi như chảy qua đập tràn đỉnh rộng, tra bảng15-1(bảng tính thuỷ lực) ta có ϕn = 0,95

Với Với F(τc) = 0,336 tra phụ lục 15-1 được τc = 0,0775 ; τc” =0,4707 Suy ra,

g

q z

c h

n

02 , 1 92 , 2 10 , 1 81 , 9 2

94 , 4 1

, 1 95 , 0 81 , 9 2

94 , 4 2

2 2

2 2 2

''

2 2

2 2

σ ϕ

Tính d lần thứ nhất : d1 = σhc” – ( hh + Z2) =1,10 2,92 – (1,1 + 1,02) =1,092 mGiả thiết lại dgt = d1 = 1,092 m

⇒ E0’ = E0 + dgt = 4,68 + 1,092 =5,772 mTính F(τc) theo công thức:

4987 , 0 772 , 5 95 , 0 94 , 4 '

) ( = 3/2 = 3/2 =

E

q F

n

c ϕ τ

Trong đó, ϕn – hệ số lưu tốc trong bể, ta coi như chảy qua đập tràn đỉnh rộng, tra bảng15-1(bảng tính thuỷ lực) ta có ϕn = 0,95

Với Với F(τc) = 0,4987 tra phụ lục 15-1 được τc = 0,12 ; τc” =0,5603 Suy ra,

g

q z

c h

n

04 , 1 234 , 3 10 , 1 81 , 9 2

94 , 4 1

, 1 95 , 0 81 , 9 2

94 , 4 2

2 2

2 2 2

''

2 2

2 2

σ ϕ

Tính d lần thứ hai : d2 = σhc” – ( hh + Z2) =1,10 3,234 – (1,1 + 1,04) =1,4 m

Ta thấy d2 ≈ dgt do đó ta có thể chọn chiều sâu đào bể là d = 1,00 m

d Tính toán kích thước bể, tường tiêu năng kết hợp

•Điều kiện đảm bảo tiêu năng kết hợp :

d + c = σhc” – H1Trong đó, d- chiều sâu đào bể (m)

c – chiều cao tường (m)

σhc” = hb – cột nước trong bể (m)

H1 – cột nước trên đỉnh tường tiêu năng (m)

•Ở đây ta tính toán theo phương thức chọn chiều cao tường sau đó còn bao nhiêu thì tiến hành đào bể

•Chiều cao tường giới hạn được tính theo công thức sau:

3 / 2 2

1 2

2 1

0

g2.m

qh

.g2.'

qh

+

=

Trong đó,hc1 – chiều cao nước nhảy sau tường, nó chính là độ sâu liên hiệp với độ sâu hh, nghĩa la 2đãm bảo sau tường có nước nhảy ngập hc1 được tính theo công thức sau:

m gh

q h

1

2 3

ϕ’ –hệ số lưu tốc, tra theo bảng 15-1(bảng tính thuỷ lực) coi dòng chảy qua tường như chảy qua đập tràn đỉnh rộng có được ϕ’ = 0,95, tra tiếp bảng 14-13(bảng tính thuỷ lực) được hệ số lưu lượng m =0,36 Suy ra:

81 , 9 2 36 , 0

94 , 4 2

, 2 81 , 9 2 95 , 0

94 , 4 2

, 2

3 / 2 2

=

C

Chọn chiều cao tường c = (0,90 ÷ 0,95)C0 Vậy chọn c = 0,95 C0 =0,39 m

•Như tính toán ở phần trên ta có : hc = 0,693 m

hc”= 3,234 m

hb = σhc’’ =1,01.3,234 = 3,26 m

•Cột nước trên đỉnh tường được tính theo công thức sau:

2 b

2 3

/ 2 t

n

t

gh2

qg

2m

94 , 4 1 81

, 9 2 36 , 0 98 , 0

94 , 4

2 2 3

/ 2

94 , 4 2

39 , 0 1 , 1

2 2

2 0

= +

−

= +

−

=

b t

h n

gh

q H

c h H

h

Ứng với giá trị hn/H0 = 0,32 ta tra phụ lục 14-1(bảng tính thuỷ lực) được σn =0,99 vậy giả thiết trên là hợp lý

 Vậy, + chiều cao tường là c = 0,39 m

+chiều sâu đào bể là d = 0,87 m

e Tính toán chiều dài bể tiêu năng

Chiều dài của bể được tính theo công thức sau:

Lb = L1 + βnLnTrong đó,

L1 –Chiều dài nước rơi từ ngưỡng xuống sân tiêu năng Tính theo Trectôuxốp:

Kết luận chung:

•Phương án đào bể: chiều sâu đào bể d = 1,0 m;

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG

chiều dài bể Lb = 11,05 m

•Phương án bể, tường kết hợp: chiều sâu đào bể d = 0,87 m;

chiều cao tường c = 0,39 m;

chiều dài bể Lb = 11,05 m

Ι Thân cống

Bao gồm bản đáy, trụ và các bộ phận bố trí trên đó :

1 Cửa van :

Việc chọn cửa van thường thông qua so sánh điều kiện kinh tế, kỹ thuật để

co thể chọn phương án là cửa van phẳng hay cưả van cung Ở đây ta chọn phương án cửa van phẳng có cấu tạo bằng thép, ∇cửa van cao hơn ∇đáy tường ngực một khoảng là 0,3 m

2 Tường ngực

a) Các giới hạn tường ngực

+ Cao trình đáy tường ngực được tính theo công thức sau:

Zđáytường= Ztt + δ Trong đó:

Ztt – Cao trình tính toán khẩu diện cống

Ztt = Zđốngkhống chế = 3,74

δ - Độ lưu không (δ = 0,5 ÷ 0,7), ở đây ta chọn δ = 0,5 m

⇒ Zđáytường= 3,74 + 0,5 = 4,24 m+ Cao trình đỉnh tường ngực: Xác định như cao đỉnh đập bêtông trọng lực

Zđỉnhtường= Zsôngtk + ∆h + ηs + aZ’đỉnhtường= Zsôngmax + ∆h’ + η’s + a’

Zđỉnhtường= Zsôngtk + d Z’đỉnhtường= Zsôngmax + d’

' D ' V 10 2 '

trong đó,-αs, αs’ : Góc kẹp giữa trục dọc của công trình và hướng gió, ta chọn ứngvới trường hợp nguy hiển nhất la αs= αs’ = 0

-D, D’ : Là đà gió ứng với mực nước sông thiết kế và mực nước sông max Ởû đây, theo tài liệu về gió thì D = 200 m; D’ = 300 m.

-H, H’ : Chiều sâu cột nước

H = Zsôngtk – Zđáy = 3,58 – (-1,00) = 4,58 mH’ = Zsôngmax - Zđáy = 6,35 – (-1,00) = 7,35 m-V, V’ : Là tốc độ gió ứng với mực nước sông thiết kế và mực nước sôngmax, theo tài liệu về gió ta có V = 26 m/s; V’ = 14 m/s

58,4.81,9

200.2610

.2h

300 14 10 2 '

2

=

 ηs, ηs’- Độ dềnh cao do sóng, được tính toán như sau:

-Xác định các yếu tố của sóng hstb, λstb, τstb với giả thiết là sóng nước sâu H > 0,5λstb

*Lập các tỷ số không thứ nguyên (chọn thời gian gió thổi liên tục t = 6 giờ)

gD/V2 = (9,81.200)/262 = 2,90 Tra theo hình P2-1(ĐAMH-Thuỷ Công)

⇒ gτstb /V = 0,55

g hstb/V2 = 0,0032gt/V = (9,81.6.3600)/26 =8150 Tra theo hình P2-1(ĐAMH-Thuỷ Công)

⇒ gτstb /V = 4,0

g hstb/V2 = 0,08Chọn cặp có giá trị bé, ta tính :

τstb = (gτstb /V).(V/g) = 0,55.(26/9,81) = 1,5 s

hstb = (g hstb/V2).(V2/g) = 0,0032.(262/9,81) = 0,22 m

λstb = g(τstb)2/2π = (9,81 1,52)/2 3,14 = 3,52 mKiểm tra lại ta thấy H = 4,58 m > 0,5λstb = 0,5 3,52 = 1,76 m, vậy giả thiết hợp lý

⇒ hs = K3% hstb , với K3% tra theo hình P2-2 (ĐAMH-Thuỷ Công) tương ứng với i= 3%; gH/V2 = (9,81 4,58)/262 =0,07 ta được K3% =1,90 Vậy ta có:

hs = 1,90 0,22 = 0,42 m

⇒ηs = Kηs hs , với Kηs tra theo hình P2-4a (ĐAMH-Thuỷ Công) tương ứng với λ/H = 3,52/4,58 = 0,77; hs/λ = 0,42/3,52 = 0,12 ta được Kηs =1,05 Vậy ta có:

ηs = 1,05 0,42 =0,44 m-Xác định các yếu tố của sóng h’stb, λ’stb, τ’stb với giả thiết là sóng nước sâu H’ > 0,5λ’stb

*Lập các tỷ số không thứ nguyên (chọn thời gian gió thổi liên tục t = 6 giờ)

gD’/V’2 = (9,81.300)/142 = 15,02 Tra theo hình P2-1(ĐAMH-Thuỷ Công)

⇒ gτ’stb /V’ = 0,90

g h’stb/V’2 = 0,0075gt/V’ = (9,81.6.3600)/14 = 15135 Tra theo hình P2-1(ĐAMH-Thuỷ Công)

⇒ gτ’stb /V’ = 4,0

g h’stb/V’2 = 0,08Chọn cặp có giá trị bé, ta tính :

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG

τ’stb = (gτ’stb /V’).(V’/g) = 0,90.(14/9,81) = 1,3 sh’stb = (g h’stb/V’2).(V’2/g) = 0,0075.(142/9,81) = 0,15 mλ’stb = g(τ’stb)2/2π = (9,81 1,32)/2 3,14 = 2,64 m

Kiểm tra lại ta thấy H’ = 7,35 m > 0,5λ’stb = 0,5 2,64 = 1,32 m, vậy giả thiết hợp lý

⇒ h’s = K5% h’stb , với K5% tra theo hình P2-2 (ĐAMH-Thuỷ Công) tương ứng với i= 5%; gH’/V’2 = (9,81 7,35)/142 =0,37 ta được K5% =1,90 Vậy ta có:

h’s = 1,90 0,15 = 0,29 m

⇒η’s = K’ηs h’s , với K’ηs tra theo hình P2-4a (ĐAMH-Thuỷ Công) tương ứng với λ’/H’ = 2,64/7,35 = 0,35; h’s/λ’ = 0,29/2,64 = 0,11 ta được K’ηs =1,22 Vậy ta có:

η’s = 1,22 0,29 =0,35 mSuy ra:

Zđỉnhtường= 3,58 + 0,006 + 0,44 + 0,5 = 4,53Z’đỉnhtường= 6,35 + 0,02 + 0,35 + 0,4 = 7,10

Zđỉnhtường= 3,58 + 1,00 = 4,58Z’đỉnhtường= 6,35 + 0,70 = 7,05

Vậy ta chọn cao trình đỉnh tường ngực là Zđỉnhtường = + 7,1 0 Do cống của ta không lớn cho nên có thể không cần tường ngực Khi cống của ta làm việc hai chiều thì khi bố trítường ngực phải làm hai phía, hay có thể bố trí ở phía hạ lưu để ngăn triều (do khi triều lên thì cột nước ở hạ lưu tương đối lớn

b) Kết cấu tường ngực

Tường ngực bao gồm bản mặt và các dầm đở, chiều cao tường được tính như sau :

ht = Zđỉnhtường - Zđáytường = 7,10 – 4,24 = 2,86 m

Do chiều cao tường không lớn do đó ta chỉ cần bố trí hai dầm đở (ở đỉnh và ở đáy tường) Bản mặt được đổ liền khối với dầm, chiều dày bản mặt có thể sơ bộ chọn từ 0,1 m đến 0,3 m Ở đây, ta chọn bản mặt dày 0,2 m; chiều dày chân tường chọn 0,3 m (kích thước này được tíh toán chính xác hóa ở mục tính toán kết cấu phía sau)

Sơ Đồ Tường Ngực

δ = 30 cm

286 cm

δ = 20 cm

3 Cầu công tác

+ Tác dụng : Cầu công tác có tác dụng là nơi đặt máy để đóng mở và thao tác van.+ Cầu công tác có chiều cao cần đảm bảo khi kéo hết cửa van lên vẫn còn khoảng không cần thiết để đưa van ra khỏi vị trí khi cần Sơ bộ có thể chọn cao trình đáy cầu công tác:

Zđc =2(Zđỉnhtường –Zđáy) + 0,6 = 2 (7,10 –(-1,00)) + 0,6 = 16,80

+ Kết cấu cầu công tác bao gồm bản mặt, dầm đở và các cột chống Kích thước được chính xác hoá ở phần tính toán kết cấu sau này.

4 Khe phai và cầu thả phai

Khe phai thường được bố trí phía đầu hoặc cuối cống, có tác dụng ngăn nước giữ cho khoang cống khô ráo khi cần sửa chữa Với các cống lớn thì trên cầu thả phai thường bố trí đường ray cho cần cẩu thả phai, với cống nhỏ thì ta có thể thả phai bằng thủ công

5 Cầu giao thông

Cao trình mặt cầu có thể ngang hoặc thấp hơn đỉnh cống Ta có thể chọn cao trình cầungang với cao trình đỉnh cống Zđáy cầu = Zđỉnh tường

Bề rộng cầu giao thông được chọn theo yêu cầu giao thông Ở đây, đường giao thông dành cho xe có tải trọng 8 ÷ 10 Tấn nên bề rộng cầu giao thông được chọn B = 8,00 mtrong đó lòng đường rộng 6 m, hai bên lề có bề rộng Blề = 1,00 m

Mặt đường ta làm dốc về hai phía với độ dốc i= 1% để thoát nước mưa Có bố trí thêm các lổ thoát nước

Để cầu không ảnh hưởng cản trở việc thao tác cửa van và khe phai, ta bố trí cầu giao thông về phía hạ lưu cống và cách cầu công tác 1,00 m

Sơ Đồ Đường Giao Thông

Sơ Đồ Mố Cống

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG

+ Chiều dài bản đáy còn chọn theo điều kiện chịu lực, nó phụ thuộc vào bề rộng khoang cống, tải trọng bên trên và tính chất nền Thường chọn theo kinh nghiệm, sau đó nó được chính xác hóa bằng việc tính kết cấu bản đáy

+ Ở đây sơ bộ chọn bản đáy như sau:

• Chiều rộng bản đáy :

B = Σb + 2δmb + 2δmt = 12 + 2 1,0 + 2 0,8 = 15,60 m

• Chiều dài bản đáy :

L = Bcầu công tác + δ + Bcầu giao thông + δ’ = 2,5 + 1,0 + 8,0 + 0,5 = 12,00 m

δ - khoảng cách giữa cầu công tác và cầu giao thông, δ = 1,0 m

δ’- khoảng không phía sau cầu giao thông, δ’ = 0,5 m

• Chiều dày bản đáy : t = 1,0 m

ΙΙ Đường viền thấm

Đường viền thấm bao gồm bản đáy cống, sân trước, các bản cừ, chân khai Kích thước bản đáy cống như đã chọn ở trên Sau đây là các bộ phận khác

⇒ Ls ≤ 3H = 3 4,74 = 14,22 mVậy ta có thể chọn Ls = 14,00 m

+Chiều dày sân : Ở đây ta chọn sân trước làm bằng đất sét phía dưới và lớp đá xây khan phía trên, chiều dài đầu sân lấy theo cấu tạo t ≥ 0,5 m, còn chiều dày cuối sân ta lấy theo yêu cầu chống thấm:

[ ] J

H

t ≥ ∆

, với công trình cấp III, dùng đất sét làm sân trước,

ta tra theo bảng P3-3 được [J] = 1,80; ∆H = 3,64 m là độ chênh cột nước Ta tính

ra được t ≥ 2,01 m Tuy nhiên theo yêu cầu cấu tạo và thi công nên ta có thể chọn chiều dày sân trước là t = 1,00 m Có thể làm thay đổi dần chiều dày sân trước từ 0,50 m ở đầu sân, đến cuối sân là 1,00 m

2.Bản cừ

a)Vị trí đặt

Khi cống chịu tác dụng của đầu nước một chiều, thường đóng cừ ở đầu bản đáy.Trường hợp ở đây cống chịu đầu nước hai chiều có thể đóng cừ ở đầu nước có cột nước cao hơn, khi đó cần kiểm tra ổn định của cống khi chiều cột nước thay đổi (do cừlàm tăng cột nước đẩy ngược dưới 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 Tầng thấm ở đây khá dày, từ cao trình –1,00 đến cao trình –20,00 do đó

ta chỉ có thể làm cừ treo Sơ bộ có thể chọn chiều sâu đóng cừ theo vật liệu làm cừ vàđiều kiện thi công như sau: Chọn cừ gỗ để đóng, chiều dài của cừ chọn là S = 3,00 m