Bài giảng Công trình thủy nâng cao: Chương 7 - PGS.TS. Nguyễn Thống

Tính gia số áp lực do nước va trong 2 ñoạn ống. PGS.[r]

Trang 1

10/25/2010 1

Ch 7: ðườ ng ố ng áp l ự c & hi ệ n t ượ ng n ướ c va

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng – BM KTTNN

PGS TS NGUY Ễ N TH Ố NG Email: nguyenthong@hcmut.edu.vn or nthong56@yahoo.fr

Web : http://www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong

NỘI DUNG MƠN HỌC Chương 1: Thấm qua cơng trình.

Chương 2: Áp lực khe rỗng.

Chương 3: ðập vật liệu địa phương.

Chương 3a: Mơ phỏng Monte Carlo áp

dụng trong đánh giá ổn định mái dốc.

Chương 4: ðập bê tơng trọng lực Chương 4a: ðập bê tơng đầm lăng (RCC) PGS Dr Nguy?n Th?ng

CƠNG TRÌNH TH Ủ Y NÂNG CAO

NỘI DUNG MƠN HỌC Chương 4b: Bài tốn toả nhiệt 3D.

Chương 5: Phân tích ứng suất trong đập

bê tơng khi xảy ra động đất.

Chương 6: ðường hầm thủy cơng

-Giếng điều áp.

Chương 7: ðường ống áp lực – Nước va

trong đường ống.

PGS Dr Nguy?n Th?ng

TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM

ðƯỜ NG ÁP L Ự C &

HI Ệ N T ƯỢ NG N ƯỚ C VA

1 T ổ ng quát.

2 Hi ệ n t ượ ng n ướ c va trong

3 Cơng trình gi ả m áp l ự c n ướ c va.

PGS TS Nguy ễ n Th ố ng

TỔNG QUÁT ðườ ng ố ng áp l ự c là cơng trình n ố i gi ữ a

cu ố i đườ ng d ẫ n n ướ c đế n nhà máy

ðườ ng ố ng ch ị u áp l ự c n ướ c bên trong

đườ ng ố ng.

- CTLN Kênh d ẫ n B ể áp l ự c

ðường ống Nha , má y.

- CTLN ðườ ng h ầ m cĩ áp Gi ế ng đ i ề u

áp (tháp đ i ề u áp) ðường ống Nha ,

má y.

PHÂN LO Ạ I Theo v ị trí xây d ự ng:

ðườ ng ố ng áp l ự c ki ể u h ở

ðườ ng ố ng áp l ự c ki ể u

ðườ ng ố ng áp l ự c ki ể u h ổ n

Trang 2

10/25/2010 7

D=3,5m, L=9065m

i=0,0061

ðường ống áp lực

NM

L OAL = 1866m

D ố ng chính = 2,6m

D ố ng nhánh = 1,6m

NHÀ VAN

NHÀ MTð

GI Ế NG

ð I Ề U ÁP

KÊNH X Ả

32

ðƯỜ NG Ố NG ÁP L Ự C N Ử A NG Ầ M

CÔNG TRÌNH TH Ủ Y NÂNG CAO

ðường ống áp lực ðập tràn

ðƯỜNG ỐNG

ÁP LỰC HỞ

THI CÔNG

ðƯỜNG ỐNG

ÁP LỰC

THU Ỷ NĂNG & THU Ỷ ðIỆ N

Ch 8: ðườ ng ố ng áp l ự c & hi ệ n t ượ ng n ướ c va

THI CÔNG ðƯỜNG ỐNG

ÁP LỰC

Trang 3

10/25/2010 13

THI CÔNG

ðƯỜNG ỐNG

35mm

ðƯỜ NG

Ố NG BÊ TÔNG NG Ầ M

B Ọ C THÉP

ðườ ng

ố ng

X ả y ra khi ð óng (m ở ) van trên ñườ ng ố ng v ơ; i tô ; c ñộ

chóng v ậ n t ố c ( l ư u l ượ ng) trong ố ng

Gi Ả I THÍCH HI Ệ N T ƯỢ NG

dòng ch ả y (vi phân) trong ố ng ch ị u

s ự thay ñổ i áp su ấ t và v ậ n t ố c khác

nhau theo t ừ ng th ờ i ñ i ể m hi ệ n

PGS TS Nguy ễ n Th ố ng S Ự TRUY Ề N SÓNG ÁP L Ự C

ð óng van

M ở van

Trang 4

10/25/2010 19

N ƯỚ C VA TRONG ðƯỜ NG Ố NG TUY Ệ T ðỐ I C Ứ NG

H A

∆ H A

M ặ t chu ẩ n

A

B

B Ể CH Ứ A

Kênh sau NM

H A : cột áp tỉnh (mH 2 O)

∆H A : gia số áp suất tại A sinh ra do nước va dương

ðường ống

G

THI Ế T L Ậ P PH ƯƠ NG TRÌNH

N ƯỚ C VA

( Ố ng tuy ệ t ñố i c ứ ng, N ƯỚ C

không NÉ N ñượ c)

Ph ươ ng trình chuy ể n ñộ ng theo ph ươ ng X (l ư u ý

chi ề u d ươ ng ch ọ n):

: kh ố i l ượ ng n ướ c trong ñoạ n AB.

F: ti ế t di ệ n ố ng

: t ổ ng ngo ạ i l ự c theo ph ươ ng X (tr ụ c ố ng).

x x

d(mV )

F

m = ρ FL

x

F

∑

dV

LF gF H H H L sin dt

(1)

: hình chi ế u lên ph ươ ng X.

Gi ả thi ế t không có ma sát gi ữ a ch ấ t l ỏ ng và thành ố ng.

Thay vào p/t trên và thu g ọ n:

V ớ i V=Q/F và dQ bi ế n ñổ i lưu l ượ ng trong

th ờ i ñoạ n dt.

gLF sin

H = H + L sin α

A

dV

dt

− = ∆ A L dV L dQ

H

g dt gF dt

Thay ñổ i áp su ấ t t ạ i A

do n ướ c va gây ra

CHÚ Ý:

- N ế u dQ/dt < 0 ñ óng van

∆ H A > 0 n ướ c va d ươ ng

- N ế u dQ/dt > 0 m ở van

∆ H A < 0 n ướ c va âm

Gia s ố áp l ự c do n ướ c va t ạ i A t ỷ l ệ tuy ế n

tính v ớ i chi ề u dài L t ừ B ñế n A

L=0 ∆ H=0 (t ạ i B).

A L dV L dQ H

g dt gF dt

- Gia s ố áp l ự c do n ướ c va t ạ i A t ỷ l ệ tuy ế n tính v ớ i (dQ/dt)

Trong tr ườ ng h ợ p

dQ const

dt =

s

c d A

T

Q Q gF

L

H = −

∆

Q d : l ư u l ượ ng tr ướ c khi ñ óng van;

Q c : l/l sau khi ñ óng van

T s : th ờ i gian ñ óng van t ừ Q dQ c PGS TS Nguy ễ n Th ố ng

Trang 5

10/25/2010 25

N ế u ñ óng (m ở ) van t ứ c thì (dQ/dt >>>

1)

Tr ườ ng h ợ p k ể ñế n s ự ñ óng không «

tuy ế n tính »:

V i k = 1,25 1,5 xem nh ư h ệ an toàn

s

c d A

T

Q Q gF

L k

=

∆

!

HA → ∞

∆

N ƯỚ C VA ðƯỜ NG Ố NG C Ứ NG TUY Ệ T ðỐ I

D THAY ðỔ I

H A

∆ H A

M ặ t chu ẩ n

A

B

Réservoir

Kênh sau NM

H A : c ộ t n ướ c t ỉ nh

∆ H A : gia s ố áp l ự c n ướ c va t ạ i A

L 1 ,F 1

L 2 ,F 2

L 3 ,F 3

∆ H (1) ∆ H (2)

Gi ả thi ế t D m ỗ i ñ o ạ n không ñổ i:

Gia s ố áp l ự c cho ñoạ n 1:

) F

L F

L ( gT

Q Q T

Q Q gF

L H H

2 2 1 1 s

c d s

c d 2 2 ) 1 ( ) 2 ( = ∆ + − = − +

∆

) F

L F

L ( gT

Q Q H

3 3 2 2 1 1 s

c d ) 3 ( = − + +

∆

1 1 s c d ) 1 (

F

L gT Q Q

H = −

∆

Ch 7: ðườ ng ố ng áp l ự c & hi ệ n t ượ ng n ướ c va Bài tập : M ộ t ñườ ng ố ng áp l ự c có D=2,25m, chi ề u dài L=1000m, d ẫ n l ư u l ượ ng Q=30m3/s Th ờ i gian ñ óng van là 10s (tuy ế n tính k=1).

1 Tính gia s ố áp l ự c l ớ n nh ấ t do n ướ c va.

2 Tương tự nếu D=2.5m So sánh với kết quả câu 1, nhận xét.

Bài giải:

1 D=2.25m

2 D=2.5m

Nhận xét: V giảm Giá trị nước va giảm

A d c

s

A d c

s

Ch 7: ðườ ng ố ng áp l ự c & hi ệ n t ượ ng n ướ c va Bài tập: Lấy số liệu bài trước ðường ống bây giờ gồm 2 ñoạn : L1=400m, D1=2.25m;

L2=600m, D2=2.0m

Tính gia số áp lực do nước va trong 2 ñoạn ống.

Trang 6

10/25/2010 31

Bài giải: ð o ạ n 1:

ð o ạ n 2:

Bài tập: Lấy số liệu bài trước, ñường ống

gồm 2 ñoạn : L1=500m, D1=3.5m; L2=250m,

D2=3.0m L ư u l ượ ng 40m3/s Tính gia số

áp lực do nước va trong mỗi ñoạn.

m 76 30 10 0 30 25 2

* 81 9 400

* T

Q Q gF

L

s c d 1 1 )

1

π

=

−

=

∆

m 16 89 10 0 30 2

* 81 9 600

* 76 30 T Q Q gF

L H

s c d

2 2 ) 1 ( )

2

π +

=

− +

∆

=

∆

N ƯỚ C VA TRONG ðƯỜ NG Ố NG ð ÀN H Ồ I &

N ƯỚ C NÉN ðƯỢ C - ð ÓNG (M Ở ) VAN

T Ứ C THÌ

Xé t tr ươ, ng hợ p n ươ; c l à NÉ N

ñượ c ( ρρρρ thay ñổ i theo á p su ấ t).

Tiê ; t di ệ n ω ñườ ng ố ng thay ñổ i theo á p su ấ t bên trong.

Trong th ự c t ế ñườ ng ố ng

b ằ ng thép ho ặ c bê tông c ố t

thép bi ế n d ạ ng khi áp

su ấ t thay ñổ i (m ặ c dù r ấ t

bé)

Kh ả o sát ñoạ n cu ố i ñườ ng ố ng:

- Có 1 van ở A (ch ọ n làm g ố c to ạ ñộ ).

- ðầ u vào ñườ ng ố ng gi ả thi ế t là h ồ ch ứ a.

- V 0 v ậ n t ố c trung bình trong ố ng.

- Thự c hi ệ n ñ óng van t ứ c thì (T=0).

A a

a m

m n

n

∆ l

p 0 + ∆ p

p 0

t=0 t=dt

V 0

V 0 =0

Gi ả i thích hi ệ n t ượ ng:

Sau ∆ t (s), ch ỉ có ñ o ạ n ch ấ t l ỏ ng gi ớ i h ạ n

b ở i (a-a);(m-m) là d ừ ng Gia t ă ng áp

su ấ t ∆ p

Trong khi ñ ó n ướ c bên trái (m-m) v ẫ n ch ả y

“bình th ườ ng”.

Ph ươ ng trình chuy ể n ñộ ng kh ố i ch ấ t l ỏ ng

gi ớ i h ạ n b ở i (a-a) và (m-m) theo tr ụ c ố ng:

0 0

0

t

ρω

∆

B ướ c th ờ i gian k ế , ñ o ạ n ch ấ t l ỏ ng gi ớ i h ạ n

b ở i (m-m) và (n-n) s ẽ d ừ ng hi ệ n t ượ ng

ti ế p di ễ n s ự truy ề n sóng áp l ự c v ớ i t ố c

ñộ a:

Do ñ ó (1) (2)

0

l

t

ρ ∆

∆ =

∆

lim

0

l a

t

∆

=

∆ →

0

∆ =

Trang 7

10/25/2010 37

Ch 7: đườ ng ố ng áp l ự c & hi ệ n t ượ ng n ướ c va

Trong tr ườ ng h ợ p van ự óng 1 ph ầ n:

do ự ó

Note: ∆ p=ρρρρg ∆ H (N/m 2 )

Tắnh a :

Khi n ướ c b ị nén:

Ti ế t di ệ n ố ng gia t ă ng:

0

( c)

p ρ a V V

H (V V ) g

Kh ố i l ượ ng n ướ c trong ựoạ n a-a;m-m gia t ă ng:

Trong th ờ i gian ự ó, kh ố i l ượ ng n ướ c ựi qua tiế t

di ệ n m-m:

Lu ậ t b ả o toàn kh ố i l ượ ng:

( ) l ( ) a t

m = ∆ + ∆ ∆ = ∆ + ∆ ∆

∆ ρ ω ω ρ ρ ω ω ρ

t V

m = ∆

∆ 0 ρω 0

m

m = ∆

∆ 0

Ta có:

T ừ ự ó:

Note: đã sử d ụ ng k ế t qu ả tr ướ c:

( ρ ∆ ω + ω ∆ ρ ) a ∆ t = ρω V0∆ t

0

p

a ρ

∆

= ∆ = ∆

p

ρ ω

∆

+

∆

0

p ρ aV

∆ =

Chú ý là kh ố i l ượ ng n ướ c không

ựổ i (dù có b ị nén) :

Vi phân toa , n phâ , n:

c

ρ =

0

dW Wd

ρ

ρ d W

dW

−

=

⇒

Quy luậ t th ể tắ ch châ ; t lỏ ng thay ựổ i

theo á p su ấ t:

: h ệ s ố ự àn h ồ i n ướ c.

PGS TS Nguy ễ n Th ố ng ρ ρ

K p

=

∆

⇒

K

dp W

dW K

dp W

β

1

K =

Dù ng ựị nh luậ t Hooke:

Tắ nh:

ω

L

dl = σ

Định dạng
Số trang	7
Dung lượng	4,39 MB