Bài tập lớn môn học Công Trình Thuỷ Lợi

TÀI LIỆU THAM KHẢO - BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC THỦY VĂN CÔNG TRÌNH CỦA TRƯỜNG CĐ THUỶ LỢI BẮC BỘ

PhầnI : Nhiệm vụ bài tập lớn.

2 Xác định kích thớc của tờng nghiêng và chân khay

3 Xác định lu lợng thấm và đờng bão hoà của đập

Phần II : Nội dung tính toán.

th-Điều kiện kinh tế: đảm bảo điều kiện khối lợng công trình là nhỏ nhất

II Xác định bè dày đế đập theo điều kiện ứng suất

- Xét 1 đoạn đập có chiều dài 1m, tiết diện ngang là ABC, chiều cao h,chiều rộng đáy B Hình chiếu mái TL là nB, hình chiếu mái HL là (1-n)B, MN TLngang đỉnh đập, HL đập không có nớc Các lực tác dụng lên đập gồm có:

- Trọng lợng bản thân đập: G

- áp lực nớc nằm ngang và thẳng đứng: W1, W2

- áp lực thấm dới đáy đập có chiều cao là 1.h1 (1: hệ số áp lực thấm)

Nhiệm vụ là tìm bmin khi biết h

ứng suất nén theo phơng thẳng đứng lên mặt cắt ngang đập đợc xác địnhtheo nén lệch tâm :

6∑M0

B2

1 : HÖ sè ¸p lùc thÊm cßn l¹i do t¸c dông c¶n trë cña mµng chèng thÊm

1 : Träng lîng riªng cña vËt liÖu lµm th©n ®Ëp

 n=

2−γ1

γ

2Cho 1 = 2,4 T/m3;  = 1  n = -0,2  n< 0 Mái TL dốc ngợc Xét về mặtthực tế mặt cắt nh vậy là không ổn định khi TL không có nớc Do vậy ngời ta chọnmặt cắt đập BT là  vuông có mái TL thẳng đứng (n = 0)

Trờng hợp này bề rộng đáy đập tính theo công thức

III Xác định chiều dày đế đập theo điều kiện ổn định trợt:

Điều kiện tối thiểu để đảm bảo ổn định là:

Với nền đá có hệ số ma sát nhỏ, để thỏa mãn điều kiện ổn định trợt thì bềrộng đế đập phải tăng nhiều đồng thời mái TL phải nghiêng ( n > 0) Vì vậy để tăngcờng ổn định ngời ta đào móng nghiêng về phía TL.

K C=∑G cos β+∑W sin β

∑G cos β−∑W sin β f

IV Phơng pháp tỉ lệ đờng thẳng (phơng pháp kéo dài đờng chu vi thấm)

- Nguyên tắc: kéo dài toàn bộ chu vi thấm dới đáy công trình thành đờngnằm ngang

- Sau khi kéo dài chu vi thấm thành đờng nằm ngang, từ điểm 12 ta dóng lêncột nớc H = H1 - H2 Vì tổn thất cột nớc tỉ lệ bậc nhất với chiều dài đờng viền nên tanối điểm O với điểm 1

- Muốn tìm áp lực thấm tại 1 điểm nào đó ta kẻ 1 đờng thẳng góc với đờng12-1 Cột nớc thấm tại 1 điểm cách mép HL đờng viền 1 đoạn x là:

B Điều kiện áp dụng

I Xác định bề dày của đập theo điều kiện ứng suất :

3 Xác định chiều rộng của đập theo điều kiện ứng suất

ứng suất theo phơng thẳng đứng tác dụng lên một mặt cắt ngang của đập cóthể xác định theo công thức nén lệch tâm

Các giá trị trên đều nhỏ hơn cờng độ bê tông về khả năng chịu kéo và nén.

II Xác định đáy đập theo điều kiện ứng suất

Xác định chiều rộng đáy đập theo điều kiện ổn định trợt, theo điều kiện tốithiểu để đảm bảo ổn định của đập

III Tính lu lợng thấm theo phơng pháp tỉ lệ đờng thẳng

Đối với nền cát, không có tầng lọc ngợc ở hạ lu, lấy J = 0,2

21000 7000

IV Xác định tải trọng tác dụng lên công trình

Tải trọng tác dụng lên 1m dài công trình gồm có: tải trọng do sóng, trọng ợng nớc đè, trọng lợng bản thân đập, áp lực đẩy nổi, áp lực nớc

Xác định các khoảng cách li:

l1=0,0125L ;l2=0,0265L ; l3=0,0325L ; l4=0,0675L Với L=

Ta có W2 = 0,5 W1 = 175,56T

3) Trọng lợng nớc đè

Trọng lợng bản thân công trình là:

G = G1 + G2 = 940,8 (T)Qua tính toán tải trọng ở trên ta có sơ đồ lực nh sau:

8830 W1 = 351,13T

Dựa vào sơ đồ lực đã tính toán ở trên ta có :Tổng các lực gây trợt là Ftr=351,13 T.

Tổng các lực đứng là N = 1818,64 T

Tổng lực giữ là Fg = N.fmas= 1818,64.0,7 = 1273,05 T.Vậy ta có hệ số ổn định trợt là:

CTĐĐ = CTMN_lũ + d’

Trong đó :

d , d’ - độ vợt cao của đỉnh đập so với MN_dâng và MN_lũ

Ta chọn d=2m với cấp công trình là cấp 1

II Xác định kích thớc của tờng nghiêng và chân khay

Chiều cao chân khay : T bằng chiều sâu từ chân đập đến tầng không thấm nớc : T

m ,5

III Tính toán lu lợng thấm qua đập và nền

Trờng hợp đập có tờng nghiêng và chân khay,theo tính chất liên tục của dòng chảy ta thiết lập công thức tính lu lợng nh sau : Theo giáo trình Thuỷ Công

k0 : hệ số thấm của tờng (k0 = 0,001 m/24h)

: chiều dày trung bình của t

δ : chiều dày trung bình của t ờng = 2 m δ : chiều dày trung bình của t

m1 – mái dốc hạ lu đập ( m1 = 3 )

T : chiều dày tầng không thấm T = 9 m

Giải 2 phơng trình trên ta tìm đợc : q , h3

820 1243

Đư ờngưbãoưhoà

IV Xác định các lực tác dụng lên đập

Thành phần lực thuỷ tĩnh lớn nhất tại đáy:

Tải trọng sóng tác dụng lên đập dạng mái nghiêng đợc xác định theo công thức:

h.[0,95−(0,84m−0,25). h

λ]=−2,14Thay A, B vµ m=3,5 vµo c«ng thøc 2-5 ta cã z2= 2,45m

Chơng 3

Thiết kế đập Đá có tờng nghiêng

I Cơ sở lý thuyết

1 Khái niệm chung

Đập đá là loại đập đợc xây dựng bằng đá Đá đổ tự do hoặc xếp xây khan, không cần chất kết dính Đây là một loại đập đợc xây dựng ở nhiều nơi có nhiều đágiao thông thuận lợi

Những đập đợc xây dựng bằng đá, khai thác ở mỏ không gia công đợc gọi là

đập đá đổ Những đập đợc xây dựng bằng đá theo một trình tự nhất định gọi là đập

Cao trình đỉnh đập: không cho tràn nớc và độ vợt cao của đập xác định giống

3 Tính them đập đá có tờng nghiêng

Đối với đập đá hỗn hợp có tờng nghiêng mềm bằng đất sét và phần hạ lu đá đổtrên nền không them Theo Pvơlôpki dùng công thức để tính lu lọng thấm:

k: hệ số thấm của tờng nghiêng

II áp dụng tính toán

1 Xác định các kích thớc cơ bản của đập

a).Cao trình đỉnh đập

CTĐĐ = CTMN_dâng bình thờng + d Hoặc :

CTĐĐ = CTMN_lũ + d’

Trong đó :

d , d’ - độ vợt cao của đỉnh đập so với MN_dâng và MN_lũ

Ta chọn d=2m với cấp công trình là cấp 1

Ta tính toán cho trờng hợp mái dốc không đổi và không có bậc cơ

d).Xác định kích thớc của tờng nghiêng

Chọn bề dày t1 = 1 m

Chọn bề dày t2 = 3 m

Mặt cắt ngang đập nh hình vẽ:

3 TÝnh to¸n lu lîng thÊm qua ®Ëp

a-bÒ dµy trung b×nh cña têng nghiªng (a=

Tải trọng sóng tác dụng lên đập dạng mái nghiêng đợc xác định theocông thức:

5 Kiểm tra ổn định của đập

Việc kiểm tra ổn định của đập tơng tự nh đập đất đồng chất do đó ở đây ta không tính lại nữa.(do đậpcó trọng lợng lớn hơn đập đât và có áp lực đẩy nổi nhỏ hơn do

co hệ số rỗng lớn nên ta coi là an toàn và không cân kiểm tra)