Tiểu luận thiết kế đập bê tông trọng lực

Chọn tuyến đập và bố trí công trình đầu mối: 1.. Chọn tuyến đập: Để cho đập làm việc ổn định, ta chọn tuyến đập có 2 vai đập cắm vào sườn núi, và tuyến phải đi qua vùng có mặt cắt tốt để

Trang 1

Dap bé tong trong lire GVHD 1é Vén Hot

I Vi tri va nhiém vu cua céng trinh:

Theo quy hoạch trị thủy và khai thác sông C, tại vị trí X phải xây một cụm công trình đầu mối thủy lợi với nhiệm vụ phát điện là chính, kết hợp phòng lũ cho hạ du, điều tiết nước

tưới phục vụ tưới , cấp nước sinh hoạt và giao thông trong mùa kiệt

Nhiém vu:

1 Nhiệm vụ chính là phát điện Trạm thủy điện co công suất N =120.000 Kw

2 Phong lũ cho hạ du với phạm vi ảnh hưởng mà công trình có thể phát huy là

250.000 ha

3 Tăng mực nước và lưu lượng sông trong mùa kiệt để có thể tưới cho150.000ha

ruộng đất và phục vụ giao thông thủy, tạo nguồn cấp nước sinh hoạt cho

+ Cường độ chịu nén giới hạn : R = 1600 kg/cm”

4 Tài liệu ép nước thí nghiệm tại tuyến da

5 Vật liệu xây dựng: Tại khu vực này đất thịt hiếm, các và đá

có trữ lượng lớn, khai thác ngay ở hạ lưu đập, chất lượng đảm bảo tiêu chuẩn dùng làm vật liệu bêtông, gỗ, tre có trữ

lượng lớn tập trung ở thượng lưu

6 Tài liệu thủy văn:

Trang 2

+ Luu luong thdo 1a : Qingo = 1230m*/s

+ Cột nước siêu cao trên mực nước dâng bình thường: H; =

5,Im

7 Tài liệu thủy năng:

+ Trạm thủy điện có 4 tổ máy

+Mực nước dâng bình thường : MNDBT = §9,8m

+Mực nước chết:MNC = 45,9m + Lưu lượng qua một tổ máy: Qrụ = 125m” /s

8 Tốc độ gió ứng với tần suất P% :

10 Khu vực xây dựng công trình có động đất cấp 8

11 Đỉnh đập không có giao thông chính di qua

HI Chọn tuyến đập và bố trí công trình đầu mối:

1 Chọn tuyến đập: Để cho đập làm việc ổn định, ta chọn tuyến đập có 2 vai đập cắm vào sườn núi, và tuyến phải đi qua vùng có mặt cắt tốt để tránh lún , lật Chọn tuyến đập phải ngắn nhất để khối lượng đào, xây là ngắn nhất Chọn tuyến phải thuận lợi và có khả năng thi công để dàng, tiện lợi bố trí tràn, nhà máy thủy điện

2 Bố trí công trình đầu mối:

- _ Bố trí tràn: để tránh hiện tượng gây xói lở ở 2 bên long sông ta bố trí tràn ở giữa tuyến

- Nhà máy thủy điện: nhà máy được bố trí ở bờ trái do địa hình tương đối bằng phẳng

IV Xác định cấp công trình :

- Theo chiều cao và loại nền : chiều cao sơ bộ :H = V MNDBT + d -V = 89,8 +3 —

31 = 61,8m Nền tuyến đập là nền sa thạch phân lớp , trên mặt có phủ một lớp đất thịt dày từ 3 đến 5m, đá gốc có độ phong hóa nứt nẽ trung bình Suy ra chọn công trình cấp

Trang 3

Vậy chọn cấp công trình là cấp II Ứng với công trình cấp II ta có:

-Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất để tính toán ổn định : P% = 0,5

-Tan suất gió thiết kế P = 2%

-Độ cao an toàn a: MNDBT a=0,7m; MNDGC a' = 0,5m

-Hệ số điều kiện làm việc : Khi mặt trượt qua mặt tiếp xúc giữa bê tông và đá hoặc một phần qua đá nguyên khối : m = 0,95

-Hệ số tin cậy : K; = 1,2 ‹

PHAN II

THIET KE MAT CAT CUA DAP TRAN, DAP KHONG TRAN

TINH TOAN DAP TRAN DAP KHONG TRAN A.TINH TOAN MAT CAT CO BAN VA MAT CAT THUC DUNG CUA DAP

I MAT CAT CO BAN:

1 Dạng mặt cắt cơ bản:

Do đặc điểm chịu lực mặt cắt cơ bản của đập bêtông trọng lực có dạng tam giác

- _ Đỉnh mặt cắt ở ngang mực nước dâng gia cường (MNDGC)

- _ Chiểu rộng đáy đập là B, trong đó đoạn hình chiếu của mái thượng lưu là

nB, hình chiếu của mái hạ lưu là (1-n)B Trị số của B được xác định theo điều kiện ổn định và ứng suất

| 5 |

Trang 4

7¡ :dung trọng của dap (7; = 2,4)

7a :dung trong cua nuéc (7; = 1)

n :hệ số mái dốc tượng lưu (n=0)

a, :hệ số cột nước còn lại sau màn chống thấm, vì đập cao công trình quan trọng nên cần thiết phải xử lí chống thấm cho nền bằng cách phụt vữa tạo màn chống thấm, sơ bộ chọn ø, = 0,57;ø, sẽ được chính xác hoá bởi việc tính toán xử lí nền sau này

Trang 5

Cao trình đỉnh đập được xác định theo 2 điều

s_ Điều kiện 1: Với =MNDBT + Ah + + a

= 89,8 + 0,027 + 4,34 + 0,7

= 94,867m

Trong đó: Ah :độ dểnh do gió ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất

ys :d6 dénh cao nhất của sóng

a : độ vượt cao an toàn

Tính toán các đại lượng:

H :chiều sâu cột nước trước đập (H = Hwwụpgr = 89,8 —31 = 58,8m)

œ, : góc kẹp giữa trục đọc của hồ và hướng gid (a, =0)

Xác định ÿ :

Tính các giá trị không thứ nguyên:

g.t/V = 9,81.3600/36 = 981 (t = 6h) g.D/V” = 45,41

tra đồ thị P2-2: với g./V = 981 suy ra g h/V7 =0,046

Trang 6

g.z/V=2,8

VỚI g.D/V7 =45,4lsuyTra g h/V?= 0,013

g.z/V=1,25 Chọn: g.#/V?=0,013

Tra đồ thị suy ra: Kn; = 1,23

+ a: độ vượt cao an toàn a = 0,7 (tra theo cấp công trình và trường hợp tính toán)

g.z/V =2,2

Trang 7

Buéc s6ng trung binh A= g r7/2n =9,81.4,937/2.3,14 =37,96

Ky, tra đồ thị hình P2-3a dựa vào các đại lượng:

AIH = 37,96/ 63,9 = 0,59

h/A = 3,05/37,96 = 0,08

Tra đồ thị suy ra: Ky, = 1,2

+ a: độ vượt cao an toần a = 0,5 (tra theo cấp công trình và trường hợp tính toán)

Vậy chọn cao trình dinh dap: Vd = 99,1m

- - Chọn cao trình ngưỡng tràn ngang với MNDBT ( tràn tự do)

- Chọn hệ trục OXY có: trục OX ngang cao trình ngưỡng tran hướng về hạ

lưu, trục OY hướng xuống dưới gốc O ở mép thượng lưu đập ngang cao trình

ngưỡng tràn

- _ Vẽ đường cong theo toa dé Ôphixêrốp trong hệ trục đã chọn Toạ độ mặt

cắt tính toán theo bảng sau:với Hrg = Hạ = H = 5,1m

Trang 8

3 Bố trí hành lang, trụ Pin và cầu giao thông:

Trang 9

* Bố trí hành lang:

Các hành lang trong thân đập có tác dụng tập trung nước trong thân đập và nền, kết hợp

để kiểm tra, sửa chữa, hành lang ở gần nền để sử dụng phụt vữa chống thấm

- Chọn kích thước hành lang theo yêu cầu sử dụng kiểm tra, sửa chửa: 1,5x2,0m

- Chọn kích thước hành lang phụt vữa theo yêu cầu thi công: 3,5x4,0m

Theo chiều cao đập H = 63,9m : Bế trí hành lang tầng nọ cách tần kia 20m

Hành lang phụt vữa cách Vđáy 3m Khoảng cách từ mặt thượng lưu đến mép trước của hành lang chọn theo điều kiện:

L¡ = H/J = 60,9/20 =3m Trong đó: H là cột nước tính đến đáy hành lang H = 63,9 — 3 = 60,9m

* Tru Pin va cau giao thong:

Đỉnh đập không có giao thông chính đi qua, nhưng để đi lại kiểm tra và khai thác công

trình, vẫn phải làm cầu giao thông qua đập tràn và làm các trụ Pin đỡ cầu

- Chọn cao trình đỉnh cầu giao thông ngang với đỉnh đập, bề rộng mặt cầu chọn bằng

Trang 10

B TINH TOAN MAN CHONG THAM

Xác định các thông số cần thiết của màn chống thấm: chiều dày, chiều sâu, vi tri

Để đảm bảo được yêu cầu chống thống đề ra (hạn chế lượng mất nước, giảm nhỏ áp lực

thấm lên đáy đập)

I.XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ MÀN CHỐNG THẤM:

1 Chiều sâu phụt vữa S¡:

Phụ thuộc vào mức độ nức nẻ của nên va chiéu cao đập Chiều sâu xử lý chống thấm xác định như sau:

Ta có cột nước lớn nhất trước của đập H = 63,9m suy ra 25< # < 75m => Xử lý nền đến

độ sâu có lượng mất nước 0,031/ph ở độ sâu 15m

Suy ra chiều sâu phụt vữa là §¡ = 15m

2 Chiều dày màn chống thấm:

Xác định theo điều kiện chống thấm cho ban than man:

WMR 1

[J] 15 Trong đó: øz.H: cột nước tổn that qua màn, œ= 1 - œ¡ = 1— 0,57= 0,43

{J} : là gradien thấm cho phép của vật liệu làm màn Xác định theo

lượng mất nước khống chế 0,031/ph suy ra {J} = 15

3 Vị trí màn chống thấm:

Màn chống thấm bố trí càng gần mặt thượng lưa đập càng tốt nhưng để chống thấm cho thành phía trước của hành lang phụt vữa cần khống chế:

L, = H,/J, = 60,9/20 = 3m

II KIEM TRA TRI SO CUA 04

Ap dụng phương pháp của Pavơlôpxki:

Trang 11

Dap bé tong trong lực GVHD 1é Vén Hot

C TINH TOAN THUY LUC DAP TRAN

I XAC DINH KHAU DIEN DAP TRAN:

- Cao trình ngưỡng tràn bằng với cao trình MNDBT

- Cột nước lớn nhất trên tran (ứng với tần suất thiết kế P = 0 ,5) là H;= 5,lm

- Lưu lượng cần théo: Qingo = 1230m Vs

* Xác định bê rộng tràn để tháo được lưu lượng cấn thiết:

Từ công thức chung của đập tràn:

+ Q, : lưu lượng tháo qua trần

Trường hợp sử dụng các tổ máy thuỷ điện để tháo lũ

Q: = Q - &.Q, = 1230 — 0,8.500 = 830mỶ/s trong đó: - Q: là lưu lượng théo 16 1én nhat (Q = Qing.=1230)

Trang 12

- Qạ: khả năng tháo lớn nhất của nhà máy thuỷ

điện, lấy trong trường hợp cả 4 tổ máy điều làm

việc (Q, = 4.125 = 500m”/s

- œ: hệ số lợi dụng (lấy bằng 0,8) +m: hệ số lượng của dap tran

m = Ø„.0,;un, = 0,903.0,95.0,49 = 0,42

trong đó: - ơu: hệ số sửa chửa do cột nước thay đổi (Ơn =

0,093 tra trong sổ tay thuỷ lực)

- Ơụa: hệ số sửa chữa do thay đối hình dáng so với

mặt cắt tiêu chuẩn (Ga = 0,95)

- mạ: hệ số lưu lượng của đập trần tiêu chuẩn với đập Cơrigơ-Ôphixêrốp loại 1 (mạ = 0,49)

+ £: hệ số co hẹp bên phụ thuộc vào số khoang và dạng mố

trong d6: - Ep: hé s6 co hep của mố bên (É„p = 0,7)

- Ent: hé s6 co hep cia m6 tru (Em = 0,45) -n: số khoang

-b: bể rộng 1 khoang

+ H,: cột nước toàn phần

2 H,=H+^» 2 (H, = 0)

+ ơ;: hệ số ngập, trường hợp tràn chảy tự do o, = 1

Vậy chọn tràn có 4 khoang mỗi khoang rộng 10,2m

II TÍNH TOÁN TIÊU NĂNG:

Ta tính toán dưới hai hình thức: tiêu năng sau đập trần bằng tiêu năng đáy hoặc tiêu năng phóng xa

1 Tính toán cho hình thức tiêu năng đáy:

Trang 13

Trang 14

F(r,)=—4 20,35 _ 9.9319

* Vậy chọn chiều sâu bể: d = 6,5m

* Chiều dài bể tiêu năng:

Vì bể nằm sau đập tràn có mặt cắt tràn hình cong, chiều dài bể được xác định từ mặt cắt

b Phương án tường và bể kết hợp:

Trước hết xác định C.„d„ chiều cao tường và chiều sâu bể tiêu năng tạo được nước nhảy tại chổ trong bể và sau tường

Tính C„(chiều cao tường): chiều cao tường đủ để tạo nước nhảy tại chổ sau tường với h, =

hạ Chiểu sâu co hẹp sau tương được xác định bằng hàm số nước nhảy

Trang 15

Vậy phương án tường và bể kết hợp có các thông số:

Chiều cao tường: C = 5m Chiều sâu bể: d=4,5m Chiều dài bể: L,=39,4m

2 Tính toán cho hình thức tiêu năng phun xa:

Đặc điểm tiêu năng phun xa là lợi dụng hình thức phun ở chân đập Dòng chảy được

khuyếch tán trong không khí, sau đoa đỏ xuống long sông do dòng chảy bị tiêu hao năng lượng rất lớn trong không khí nên giẩm xói ở lòng sông, đồng thời cũng đưa dòng chảy ra

xa thân đập nên không gây mất ổn định cục bộ hạ lưu công trình

Chọn cao tình mũi phun: Vmũi phun = VMNHL + a = 36,63 + 2 = 38,63m

(VMNHL = hy + Vasy = 5,63 +31 = 36,63m)

Mũi phóng hình trụ có bán kinh cong Ry = 10m, góc ở tâm = 36”, góc nghiên tại cuối

mũi phun ơ„ = 35°

a Tính chiều sâu dòng chảy và lưu tốc đầu dốc nước:

Dòng chảy tại đầu đốc nước là dòng chảy co hẹp sau khi qua ngưỡng tràn Chiều sâu tại mặt cắt co hẹp h, (tính theo phương pháp I.I.Agrôskin)

Trang 16

Trang 17

— Ta có đường mặt nước trên thân đốc là đường nước đổ bụ

f£ Trước khi lập đường cong mặt nước trên thân dốc, cần kiêm rtra khả năng xuất

0,488 0,488

Vay V >Vix => trên dốc nước xuất hiện hàm khí

Để trên dốc nước không xuất hiện hàm khí chúng ta có thể đưa ra giải pháp là tăng bề

rộng khoang tràn Để giải quyết phương án này chúng ta sẽ tính lại và tăng bề rộng

khoang tràn để không suất hiện hàm khí trên thân dốc nước Đây là một phương án giải

D TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TRƯỢT CHO PHẦN ĐẬP KHÔNG TRÀN

Tính toán Ổn định trượt cho phần đập không tràn ứng với hai trường hợp:

I UNG VOI MNDBT, CO DONG DAT (ĐẶC BIỆT):

Trang 18

h: chiều cao sóng ứng với mức bảo đảm tương ứng (h = 3,526m) kạa: tra đồ thị (2-C) giáo trình thuỷ công tập I

Lực thấm đẩy ngược: Biểu đồ phân bố áp lực thấm được coi gần đúng là hình tam giác,

có cường độ lớn nhất ở đầu (sau màn chống thấm) P„a„= ya.œ¡.H

Trong đó: œ¡: hệ số cột nước thấm còn lại sau màn chống thấm (œ¡=0,57)

H: cột nước thấm (H = H; = 58,8m) Tổng áp lực thấm đẩy ngược là:

W„= ar, 0, HB = = 1.0,57.588.67,7 = 113457

d Ap luc bùn cát:

W, = 2, A’ k= 06.9068 =16,5247

Trong d6:h’= Voan cat- Vasy = 40 — 31 = 9m

k,: hé s6 4p luc ngang (4p luc chi dong)

1

k =te?|45°—- `“ |=r [45°F] - 068 oes 2)ore a!

@: góc ma sát của bùn cát bão hoà nước Voc = Yq - Yn.(1-np) = 1,15 — 1.(1-0,45) = 0,6

Trang 19

+ (0z = 0,5 tg.67,7.62,7 = 0,2.(63,9/67,7).67,7.62,7 = 1847,71m?

* Áp lực nước tăng thêm khi động đất:

W, = i ky,.H, = 5-0,05.1.58,8" = 86,4367

2

* Áp lực bùn cát tăng thêm khi động đất:

theo chiều bất lợi đã chọn, động đất làm tăng áp lực chủ động của bùn cát thượng lưu, trị số tăng thêm là:

Trang 20

a Ap luc thuy tinh:

Thượng lưu: W,=—.y„.H, = 2.1639 =2041,6057

Trang 21

Lực thấm đẩy ngược: Biểu đồ phân bố áp lực thấm được coi gần đúng là hình tam giác,

có cường độ lớn nhất ở đầu (sau màn chống thấm) P„;„= ya.œ¡.H

Trong đó:œ¡: hệ số cột nước thấm còn lại sau màn chống thấm (œ¡=0,57)

H: cột nước thấm (H = H; — hụ = 63,9 — 5,63 = 58,27m) Tổng áp lực thấm đẩy ngược là:

Trong d6:h’= Voan cat-Vasy = 40 — 31 = 9m

k,: hé s6 ap luc ngang (4p luc chi dong)

+ œ¡ = 5.68,1 = 340,5m”

Định dạng
Số trang	28
Dung lượng	3,23 MB