Đồ án Thiết kế cống lộ thiên phục vụ tiêu cho diện tích 30000ha và có loại xe 8 - 10 tấn đi qua

20 30 50 V(m/s) 28 22,0 18,0 16,0 14,0 Trường hợp Zsông max Zsông min D (m) 200 300 V ) Tài liệu địa chất : Đất thịt từ cao độ + 2,5 I +1,0; Đất cát pha từ - 1,5 I -15,0; Đất sét từ -15,0 I -35 Các chỉ tiêu cơ lý của đất nền cống Loại đất Chỉ tiêu Thịt Cát pha Sét gk (T/m3) 1,47 1,52 1,61 gTN(T/m3) 1,65 1,70 1,75 Độ rỗng n 0,46 0,36 0,39 jTN (độ) 19 0 23 0 12 0 jbh (độ) 16 0 18 0 10 0 Ctn (T/m2) 1,50 0,50 3,50 Kt (m/s) 1,00 0,30 2,50 Hệ số rỗng e 0,86 0,92 0,90 Hệ số nén (m2/N) 2,2 2,0 2,3 Hệ số không đều h 8 9 7 VI ) Thời gian thi công: Thời gian thi công công trình là 2 năm Phần II : thuyết minh I ) Giới thiệu về công trình : 1 ) Vị trí, nhiệm vụ công trình : Theo dự án quy hoạch và phát triển vùng. Cống lộ thiên xây dựng ven sông Z để làm nhiệm vụ dâng nước tưới cho 35.000 ha ruộng, tiêu nước cho khu vực trên ngăn lũ từ sông vào. 2 ) cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế: a ) Cấp công trình ; Theo tiêu chuẩn VN 5060 – 90 cấp công trình xác định dựa theo tiêu chí sau: Theo chiều cao công trình và loại nền: Tra theo bảng 1_1 TCVN với đối tượng là đập bê tông trên nền đất. Ta có công trình thuộc công trìng cấp III. Theo nhiệm vụ công trình ta được công trình cấp III. Vậy chọn cấp công trình là cấp III. b-Các chỉ tiêu thiết kế : Dựa vào cấp công trình (cấp III) ta xách định được: Tần suất lưu lượng và mực nước lớn nhất tính toán: Theo bảng P1-3 ta có P% = 1,0; Hệ số vượt tải n = 1,0: Hệ số điều kiện làm việc: Theo bảng P1-5 có m= 1,00 Hệ số tin cậy: theo bảng P1-6 có Kn = 1,15 Tần suất mực nước lớn nhất ngoài sông khai thác P% = 10%; II ) Tính toán thuỷ lực cống : 1- Mục đích : Xác định khẩu diện và tính toán tiêu năng phần lập quy trình đóng mở Mở cống không yêu cầu trong đồ án này 2-Tính toán kênh hạ lưu: Bài toán đặt ra là: Ta biết i = 10 –4 ; h = 5,27 – 1 = 4,27; m = 1,5 n = 0,025 Q = 122 (m3/s) Tính B =? Dựa vào phương pháp đối chiếu mặt cắt lợi nhất về thuỷ lực f(Rln)= mo = 2 - m = 2 - 1.5 = 2.11 đRln = 3,832 (m) Ta có : = = 1,11143 Tra bảng ta được = 6,68 đ b = Rln.6,68 = 3,832.6,68 = 25,6 Chọn b = 26 (m) đw = (b +mh)h = (26 + 1,5*4,27)* 4,27 = 138,37 B = b + 2mh = 26 + 2*1,5*4,27 ãKiểm tra lại mặt cắt đã chọn với m = 1,5 ; b = 26; h = 4,27 Ta có V= = = 0,88 (m/s) Vậy 0,4 < V < 1,0 thảo mãn điều kiện thuỷ lực: không xói, không lắng 2) Tính toán khẩu diện cống a-Trườnh hợp tính toán : Chọn khi chênh lệch mức nước thượng hạ lưu nhỏ, cần tháo Qtk b- Chọn loại đập và cao trình ngưỡng cống - Chọn ngưỡng cống ngang với đáy kênh - Hình thức ngưỡng cống là: Đập tràn đỉnh rộng c- Xác định bề rộng cống Sơ đồ tính toán khẩu diện cống h=4,27m H=4,45 +1 hh Zhp ã Định trạng thái chảy : hn = hh – P1 = 4,27- 0 = 4,27 Ho= H + = 4,45 +=4,49 (m) = = 0,95 > ()pg = 0,7 á 0,8 đ có thể xảy ra chảy ngập hn = hkn(1- - 0,105*dn2) hkn = = = 1,309 (m) dn = = = 0,0755 đhk = 1,309(1- 0,0755 – 0,105*0,7552) = 1,275 (m) = = 3,35 > ()pg = 1,2 á 1, 4 Vậy chế độ chảy là chảy ngập Trong tính toán gần đúng bỏ qua Zhp đ h =hn = 4.27 (m) ãTính bề rộng cống ồb Từ công thức của đập tràn đỉnh rộng chảy ngập co hẹp bên: Q = jn. jg. ồb.h Trong đó: Q= 122 (m3/s) : g=9.81 (m 3/s); Ho = 4,49 (m) ;h = 4.27(m) Chọn cửa vào tương đối thuận. Tra bảng cumin ta có: M = 0,35.Từ m = 0,35 tra bảng 14_3 được jn= 0,93 jg : hệ số co hẹp bên ; jg 0,5 e0 +0,5 Sơ bộ định trước e0 = 0,95 đ jg = 0,5 .0,95 +0,5 = 0,975 đ ồb= = 15,2 m Chia làm 2 khoang và chiều dày của mỗi trụ d= 1(m) Suy ra e0’ = = = 0,938 đ eg’ = 0,969 và từ ồb = 15,2 đ = 0,585 đ m = 0,345 đ jn = 0,914 Tính lại ồb = = 15,52 (m) Chọn ồb =15,6(m) Kiểm tra lại trạng thái chảy đã định ở trên Ta có q = = = 7.82 (m2/s) Từ q = 7,82 (m2/s) đ hk = 1,841 (m) đ = = 2,32 >()pg đ Trạng thái chảy qua cống là trạng thái chảy ngập Mặt bằng cống 3- Tính toán tiêu năng phòng xói : Trường hợp tính toán : Khi tháo lưu lượng qua cống với chênh lệch mực nước thượng hạ lưu lớn nhất. Zminsông = 3,70 (m) Zmaxđồng = 6,55(m) Lưu lượng tiêu năng: Lưu lượng tính toán tiêu năng là lưu lượng cho ta hiệu số (hc” – hh)max với các cấp lưu lượng từ QmináQmax Nhưng với yêu cầu đầu bài, khi mực nước thượng lưu đã khống chế, Qtt chính là lưu lượng tháo thiết kế của cống Vì vậy lấy Qtt = Qtiêumax = 122 (m3) Tính toán thiết bị tiêu năng: ãChọn biện pháp tiêu năng : Có thể đào bể, xây tường hoặc đào bể xây tường kết hợp. Trong trường hợp này cống đặt trên nền đất,biện pháp đào bể thường hợp lý hơn các biện pháp khác. Vậy ta chọn hình thức tiêu năng ở đây là đào bể. ã Tính toán bể tiêu năng : *Chiều sâu đào bể d: d = d.h”c – (hh – Z2) Trong đó : d = 1,1 (hệ số ngập) hc” :Độ sâu liên hiệp sau nước nhảy Z2 :chênh lệch đầu nước và cuối bể vào kênh Z2 = - (1) Vì hc” và Z2 đIều phụ thuộc vào d nên phải tính gần đúng theo phương pháp thử dần *Giả thiết 1: do = 1,4 (m) Thì Eo’ = Eo + do = 4,49 + 1,4 = 5,89(m) F(T) = = = 0,5759 a T” = 0,5934 a hc” = T”.Eo = 0,5934.5,89 = 3,495 Thay các giá trị vào biểu thức (1) ta được Z2 = 0,301 (m) do = 1,1.3,495 – (2,7 – 0,301) = 1,445(m) H E0 =H0 d0 hh E0 Ta thấy dogt và dott chênh lệch nhiều do đó ta phải giả thiết lại giá trị của d -giả thiết 2: do = 1.45 (m) đEo’= 4,49 + 1,45 = 5,94 (m) đ F(tc ) = = = 0,5686 đ tc” = 0,5903 đ hc” = 3,506 (m) đ Z2 = + = 0,477 đ dott = s.hc” – (hh – z2) = 1,1.3,506 – (2,7 – 0,477) = 1,46(m) Chiều dài bể tiêu năng lb lb = l1 + 0,8ln Trong đó l1 : chiều dài nước rơi từ ngưỡng xuống sân tiêu năng có thể tính theo công thức Tréc tô - U xốp l1 = 2 hk = đl1 = 2 ln = 4,5 hc” = 4,5.3,506 = 15,78(m) Vậy lb = 1,77 = 0,8.15,778 = 14,39(m) III. Bố trí các bộ phân thân cống : 1.Thân cống : a.Cửa van: Vì kích thước của khoang cống b = 7,8 (m), do đó chọn của van phẳng b. Tường ngực : Bố trí để giảm chiều cao và lực đóng mở *Các giới hạn của tường : - Cao trình đáy tường Zđt = Ztt + d Trong đó Ztt là mực nước tính toán khẩu diện cống, tức cần đảm bảo ứng với trường hợp này khi mở hết cửa van chế độ chảy qua cống là không áp Ztt = Zđc + h = 1,0 + 4,27 = 5,27(m) đ Zđt = 5,27 + 0,6 = 5,87(m) ằ 5,9 (m) - Cao trình đỉnh tường : Lấy bằng cao trình đỉnh cống xác định bằng trị số lớn nhất theo 2 điều kiện sau: Z1 = MNDBT + Dh + hs + a (1) Z2 = MNDGC +Dh’+ hs’ + a’(2) Trong đó : Dh , hs xác định với vận tốc tính toán lớn nhất Dh’, hs’ xác định với vận tốc gió bình quân lớn nhất a, a’ : Độ vượt cao an toàn Trường hợp 1: Z1 = MNDBT + Dh + hs + a - a: độ vượt cao an toàn theo quy phạm a = 0,5(m) - Xác định Dh: Dh = 2.10-6. V : Vận tốc gió tính toán lớn nhất ứng với P = 2% đ V = 28(m/s) D: Đà gió ứng với MNDBT ta có D = 200(m) H: Cột nước phía trước cống : H= 4,45(m) đ Dh = 2.10-6 - Xác định hs : Độ dềnh cao nhất của sóng hs = khs . hs1% Giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu H > 0,5l; Từ đ (I) đ (II) (Thời gian gió thổi liên tục t = 6h) chọn I - Bước sóng trung bình xác định theo công thức Ta thấy H = 4,27 > 0,5 = 0,55(m) Vậy giả thiết ở trên sóng nước sâu là đúng + Chiều cao sóng ứng với mực nước đảm bảoP= 1% xác định theo công thức h1% = k1%. Từ đ tra đồ thị P23 đ K1% = 2,0 đ h1%= 2.0,096 = 0,192(m) + Độ dềnh cao của sóng hs = khs.h1% Từ tra đồ thị P2-3 đ khs = 1.0 đ hs = 1.0,192 = 0,192(m) Thay các giá trị vào (1) ta có Z1= 5,45 + 0,007 + 0,192 + 0,5 = 6,15(m) * Trường hợp 2: Z2 = MNDGC +Dh’ + h’s + a’ - Độ cao an toàn a’ = 0,4 (m) - với V’ = VP20% = 16(m/s) D’= 300(m) H = MNDGC - ẹđáy = 5,55(m) đ -Xác định h’s : Để xác định độ dềnh cao nhất của sóng trước hết ta giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu H > 0,5 Từ đ đ Ta chọn = 0,734 đ đ H > 0,5 Vậy trường hợp là sóng nước sâu +chiều cao sóng ứng với mức đảm bảo 1%: h1%=k1% hc’ Từ đ Tra đồ thị P2-3 đ k1%=2 đ h1% =2.0,063= 0,126(m) +Độ dềnh cao của sóng : hs’= khs.h1% Từ tra đồ thị P2-3 đ khs= 1.25 đ : hs’=1,25.0,126 = 0,158 (m) thay các giá trị vào ta được Z2 = 6,55 + 0,003 + 0,158 + 0,4 = 7,11 (m) Vậy ẹđ = 7,1 (m) ẹđỉnh= 7,11(m) ẹđáy = 5,9(m) ãKết cấu của tường : gồm bản mặt và các dầm đỡ. -Bố trí hai dầm đỡ: ở đỉnh tường và đáy tường -Bản mặt đổ liền khối với dầm chiều dày bản mặt chọn sơ bộ bằng 0,2 m c-Cầu công tác Là nơi đặt máy đóng mở và thao tác van. Cao trình cầu công tác và kết cấu được chính xác bởi tính toán kết cấu phần sau Xem bản vẽ d-Khe phai và cầu công tác : e- Cầu giao thông : f- Mố cống : Bao gồm mố giữa và các mố bê, trên mố bố trí khe phai và khe van. -Chiều dày mố giữa sơ bộ chọn d=1m -Chiều cao mố chọn không thay đổi từ thượng lưu về hạ lưu i-Khe lún: Vì cống có bề rộng lớn ồb=15,6(m) chia làm 2 khoang do đó cần dùng khe lún thành từng mảng độc lập. Chọn 1 khe lún nằm mố giữa Mố chứa khe lún là mố kép Trên khe lún chúng ta bố trí thiết bị chống rò nước lỗ g- Bản đáy: Chiều dày bản đáy cần thoả mãn điều kiện thuỷ lực ổn định của cống và yêu cầu bố trí kết cấu bên trên. Chiều dày bản đáy cống chọn theo điều kiện thuỷ lực.Vì trong đồ án này không yêu cầu kỷ phần bản đáy lên sơ bộ bước đầu ta chọn chiều đáy là 1m, chiều dài bản đáy l=12,0m 2-Đường viền thấm: Bao gồm bản đáy cống, sân trước các bản cừ, chân khay,kích thước bản đáy cống như đã chọn ở trên. Kích thước các bộ phận khác chọn như sau a-Sân trước: -Vật liệu làm sân đất sét -Chiều dài sân : Ls < (3á4) H trong đó H:cột nước tác dụng H= 4,45 Thường chọn Ls=3,5H = 3,5.4,27 = 14,9 lấy Ls=15(m) +Chiều dày sân :Được lấy theo điều kiện câu tạo t1 = 0,6(m) +Chiều dày cuối sân: xác định theo yêu cầu chống thấm t2 ỏ trong đó: DH: đọ chênh lệch cột nước ỏ 2 mặt sân (trên và dưới) [J]: građien thấm phụ thuộc vào vạt liệu làm sân thường lấy 4á6, ta lấy J = 4 đt ³ lấy t2 = 1m Vậy t1 = 0,6 m t2 = 1m b-Bản cừ: ãVị trí đặt: Cống chịu đầu nước 2 chiều ta đóng cừ ở phía nước cao hơn ã chiều sâu đóng cừ: Chiều sâu đóng cừ phụ thuộc vào chiều dày tầng thấm, vật liệu làm cừ và điều kiện thi công. ở đây ta thấy tầng thấm dày do đó ta làm cừ lơ lửng (cừ treo). Chiều sâu đóng cừ S = (0.6 á 1,0)H đS = 0,8.4,45 = 3,56 lấy S = 3,6m c- Chân khay: t1=0,6 S=3,6 0,5 0,5 0,5 0,5 1,5 ở 2 đầu bản đáy ta làm chân khay cắm sâu đóng cừ để tăng ổn định và góp phần kéo dài đường viền thấm.Kích thước chân khay chọn như hình vẽ d-Thoát nước thấm: Các lỗ thoát nước thấm thường bố trí ở sân tiêu năng: dưới sâu, khi đó phải bố trí tầng lọc ngược. Đường viền thấm được tính đến vị trí bắt đầu có tầng lọc ngược. trong trường hợp này vì cống làm việc với cột nước hai chiều, có thể sử dụng một đoạn sân tiêu năng không đục lỗ (đoạn giáp với bản đáy. Đoạn này đóng vai trò như một sân trước ngắn khi cột nước đổi chiều. e-Sơ bộ kiểm tra chiều dài đường viền thấm: Dựa vào công thức Ltt = C.H Trong đó : H = 4,45m C = 5,0 Dựa vào bảng P3-1 đ C.H = 4,45.5 = 22.25m Ltt = Lđ + Lđ = 0,6 +4,1 + 3,6 + 0,5 + 0,5 + 0,5 + 0,5 = 10,3 9(m) Ln =15 + 12 =27m m = 1,0 á 1.5 chọn m = 1,5 đLtt = 10,3 + 27/1,5 = 28,3 Ta thấy Ltt > C.H = 22,25m 3- Nối tiếp với thượng hạ lưu a-Nối tiếp thượng lưu Góc mở của đường phía trước chọn với tgq =1/3 . Hình thức thức tường cánh phụ thuộc quy mô cống ta tưòng xoắn vỏ đỗ. Đáy đoạn nối tiếp thượng lưu cần có lớp phủ chống xói bằng đá xây khan dày 0,5m. Phía dưới lớp đá bảo vệ có tầng đệm bằng dăm cát dày 10m. b- Nối tiếp hạ lưu -Tường cánh: +góc mở chọn tgq = 1/4 + Hình thức giống tường cánh thượng lưu -Sân tiêu năng: bằng bê tông đổ tại chỗ có bố trí lỗ thoát nứơc. Chiều dày sân được xác định theo công thức Đônbrốp t = 0,15V1 - Sân sau : làm bằng đá xếp hoặc lỗ bê tông có đục lỗ thoát nước, phía dưới có tầng đệm theo hình thức tầng lọc ngược. Chiều dày sân sau xác định theo công thức kinh nghiệm: Lss = k. Trong đó : DH = Chênh lệch cột nước tyhượng hạ lưu = 1,28m k: Hệ số phụ thuộc tính chất dòng kênh , k = 15 q: lưu lượng đơn vị ở cuối sân tiêu năng, V= 1,83(m3/ms) đLss = 15m IV- Tính toán thấm ở dưới đáy cống 1-Những vấn đề chung: a-Mục đích: Xác định lưu lượng thấm q, lực thấm đẩy ngược lên đáy cống Wt và građien thấm J, ở đây do đặc điểm của cống chỉ yêu cầu xác định Wt, J b-Trường hợp tính toán: Yêu cầu tính toán cho trường hợp chênh lệch cột nước thượng hạ lưu là lớn nhất +1 5,55 2,7m DH=2,85 c-Phương pháp : Dùng phương pháp đồ giải vẽ lưới thấm bằng tay(hình trang bên) ta có. Cột nước tổn thất của mỗi dải DH = = 0,1425m Cột nước thấm tại một diểm x bất kỳ cách đường thế cuối cùng dải hx = i. DH Ta xác định được hA = 8,5.0,1425 = 1,211 (m) hB = 1,5.0,1425 = 0,214 (m) đVẽ biểu đồ áp lực thấm -Tính áp lực thấm W = Wđn +Wtt = = =58,95 (T/m) -Xác định građien thấm tại cửa ra: JTb = Tại điểm I đ DS = 1 đ JITb = 0,1425 Tại diểm II đ DS = 1,8đ JIITb = 0,079 Tại diểm III đ DS = 2,3 đ JIIITb = 0,062 Tại diểm IV đ DS =3 đ JIVTb = 0,0475 Vẽ biểu đồ građien thấm tại mặt cắt cửa ra(hình vẽ) 2-Kiểm tra lại độ bền thấm của nền: a-Kiểm tra lại độ biền thấm chung: JTb Ê Trong đó : Jtbk : građien cột nước tới hạn tính toán (lấy theo bảng 2 tiêu chuẩn) Jtbk =0,25 kn = hệ số tin cậy ; kn = 1,25 JTb:građien cột nước thấm TB trong vùng thấm tính toán JTb = H/Ttt.ồx H=2,85m Ttt: chiều sâu tính toán của nền (phụ thuộc vào Lo/So) > 5 Tra bảng 3-1 giáo trình thuỷ công tập I được Ttt = 0,5.27 = 13,5 (m) ồx = xv + xr + xg + xn’ + xn” + xv = xr = 0,44 + xg = +xn’:ta có l1 = 15m >1,8m l2 = 12m>1,8m Khi đó: xn’= ; xn” = Vậy Sx =2.0,44 + 0,534 + 0,822 + 0,633 = 2,869 đ JTb = < đ Thoả mãn độ bền thấm chung b-Kiểm tra độ bền thấm cục bộ. Jra Ê Jk Trong đó: Jra trị số građien cục bộ ở cửa ra xác định theo kết quả tính toán ở trên Jk građien tới hạn cục bộ Theo tiêu chuổn đã nêu nên Jk cần xác định theo thí nghiệm mô hình hoặc ỏ hiện trường. Vì ở đây chưa có tài liệu dựa vào hệ số không đều hạt hs = d60/d10 .Ta thấy Jra < Jk Vậy không xảy ra hiện tượng trồi đất V- Tính toán ổn định cống: 1-Mục đích và trường hợp tính toán : a-Mục đích: Kiểm ta ổn định của cống về trượt lật, đẩy nổi. Trong đồ án này chỉ giới hạn tính toán trong việc kiểm tra ổn định trượt. b- Trường hợp tính toán: Chỉ tính toán với trường hợp là khi chênh lệch mực nước thượng hạ lưu cống lớn nhất. Cống được chia thành 2 mảng bởi 1 khe lún và vì 2 mảng đối xứng, có kết cấu giống nhau vì vậy ta tính ổn định trượt cho 1 mảng. 2-Tính toán a- xác định các lực lún tác dụng lên mảng tính toán: ãCác lực đứng: Bao gồm trọng lượng cầu giao thông, cầu công tác, cầu thả giữa hai chân khay(trong phạm vi khối trượt) và các lực đẩy ngược (thấm v à thuỷ tĩnh ) ãCác lực ngang: áp lực thượng, hạ lưu áp lực đất chủ động, ở chân khay thượng lưu (Ectl), áp lực đất bị động ở chân khay hạ lưu (Ebhl) b- Xác định áp lực đáy móng: Theo sơ đồ nén lệch tâm Trong đó: SP-tổng lực đứng; SMoTổng mô men các lực tác dụng lên mảng lấy đối với tâm mảng F- Diện tích đáy mảng 12m 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 1,0 W-Mô đun chống uốn của đáy mảng *Xác định các lực tác dụng 1: Các lực đứng : -Trọng lượng đứng của bản đáy: +Diện tích mặt cắt ngang của bản đáy S= 12.1+2m2 +Khối lượng bản đáy: Gđ = gV = g.S.b = 2,4.12,75.7,8 = 238,68 (T) -Trọng lượng trụ gữa : 11m +Chiều cao trụ pin: H = 7,11 - 1 = 6,11 (m) +Diện tích mặt cắt: F = 1.10 + P.0,52 = 10,785(m2) +Thể tích trụ V = H.F = 6,11.10,785 = 65,9 (m3) đGtp = 2,4.65,9 = 159,15 (T) -Trọng lượng trụ bên: +Diện tích mặt cắt: F = +Khối lượng bản đáy: Gbđ = g.L.F = 2,4.12.9,435 = 271,728(T) -Trọng lượng cầu giao thông 1m 3m 1m 0,2m 0,3 0,3m 0,3m 0,3m +Chiều dài cầu L = 7,8 + 1 + 1 = 9,8(m) +Diện tích mặt cắt ngang F= 2.0,2.1 + 2.0,3.0,3 +3.0,3 = 1,48(m2) đ Ggt =g.L.F = 2,4.9,8.1,48 = 34,81(T) -Trọng lượng cầu công tác: 0,5 1,6m 0,5 0,3,3 0,3 0,2 +diện tích khung đỡ: F1 = 2.(6.0,3 +0,3.1.3) = 9 (m2) + Thể tích khung đỡ V1= 9.0,3=2,7(m3) +Thể tích dầm đỡ: V2 = 0,3.0,3.(7,8+0,5) = 0,747 (m3) 6m +Thể tích bản mặt : V3 = 2,6.0,2(7,8 + 0,5 + 0,6 +2.0,5) = 5,148(m3) đ V =V 1 + V 2 + V3 = 8,595(m3) đ Ggt = g.V = 2,4.8.595 = 20,628 (T) 0,3 -Trọng lượng cửa van: làn bằng thép Gcv = q.H.lo (GT thuỷ công tập I) Trong đó: +lo : chiều dài cửa van =bv + 0,3 =7,8 + 0,3 = 8,1m +H: Chiều cao cửa van = 5,5m (ẹđáy tường ngực + 0,5) +q:Trọng lượng phần động của cửa van phẳng tính cho 1m2 lỗ cống (Hc:cột nước tính toán tại tâm lỗ cống = 4,9/2 = 2,45m) đ đ Gcv = 0,256.5,5.8,1 = 10,6 (T) -Trọng lượng nước trong cống: Gn = V.gn = 7,8.5,55.2,4 = 519,48(T) -Trọng lượng tường ngực: Gtn = g.V 1,21 Gm = 2,4.( 0,3.0,3+1,21.0,2).7,8 0,2 0,3 = 6,215(T) -áp lực thấm: 0,5 -áp lực thuỷ tĩnh: Wtính =gn.(H2+t).Lc.b = 1.(2,7+1).12.(7,8+2,8) = 470,64(T) 2:Các lực ngang: gồm có -áp lực nước thượng lưu: ET = gn.H12.b/2 = (1.5,552.7,8)/2 = 120,13(T) -áp lực nước hạ lưu: Eh = gn.Hh2.b/2 = (1.2,72.7,8)/2 = 38,431(T) -áp lực chủ động ở chân khay thượng lưu: Với lc=tg2(450- j/2) = tg2(45 + 18/2) = 0,528 q = gn.H1 = 1.5,55 = 5,55(T/m) đEctl = 37,06(T) -áp lực đất bị động ở chân khay hạ lưu: lb= tg2(45 +j/2) = 1,894 q = ln.H2 = 1.2,7 = 2,7(T/m) đEbhl = 97,746(T) Kết quả tính toán các lực được tổng hợp ở bảng dưới ( trang sau): Ta có Biểu đồ áp lực đáy móng smaz=16,335 smin=5,495 Kết quả tính toán các lực tác dụng STT Tên lực KH SP(T) ST(T) Tay đòn (m) SMo +ổ (Tm) ¯(+) ư(-) đ(+) ơ(-) 1 Bản đáy Gđ 238,68 0 0 2 Trụ giữa Gtp 159,15 0 0 3 Trụ bên Gtb 271 0 0 4 Cầu giao thông Ggt 34,81 0 0 5 Tường ngực Gtn 6,215 4,26 -26,725 6 Cầu công tác Gct 20,628 2,2 -45,38 7 Cửa van Gcv 10,6 2,2 -23,32 8 Nước trong cống Gn 519,08 0 0 9 Ap lực thấm Gth 90,63 1,34 121,444 10 Ap lực thuỷ tĩnh Gtt 470,64 0 0 11 Ap lực nước thượng lưu GnTL 120,13 1,85 223,442 12 Ap lực nước hạ lưu GnHL 28,431 0,9 -26,488 13 Ap lực đất bị động EbHL 37,06 0,325 -11,118 14 Ap lực đấtchủđộng EcTL 97,746 0,3 -31,767 1260,16 561,27 271,9 65,49 19,434 698,893 152,409 c-Phán đoán khả năng trượt: Xét 3 điều kiện: - Chỉ số mô hình Trong đó: +B:Chiều rộng mảng , B = 12m +gI : Dung trọng đất nền (dung trọng đẩy nổi) gI = gk.(1+e) = 1.52(1+0,92) = 2,92 + N.slim = 1 (cát chặt ) đ -Chỉ số kháng trượt: tgy = tgj + CI/stb > 0,45 j: góc ma sát trong = 180 CI: lực dính đợn vị của đất nền = 0,3(t/m2) đtgy = tg18 +0,3/5,495 = 0,38 <0,45 Vậy ngoài khả năng trượt phẳng công trình còn có thể trượt sâu và trượt hỗn hợp. Trong đồ án chỉ yêu cầu kiểm tra trượt phẳng. d- Tính toán rựot phẳng: ổn định của cống về trượt dược đảm bảo khi: nc.Ntt Ê (*) Trong đó: nc:: Hệ số tổ hợp tải trọng , nc=1 m: Hệ số điều kiện làm việc , m = 1 kn: Hệ số tin cậy = 1,15 Ntt: Giá trị tính toán của lực tổng quát gây trượt Ntt= TTL + EcTL - Thl = 120,13 + 97,746 + 28,31 = 189,856 (T) R: Giá trị tính toán của lực chống giới hạn R=SP.tgjI + m1Ebhl +F.C1 = 698,893.tg18 +0,7.37,06 +127,2.0,3 = 288,262(T) Thay vào (*) ta được nc.Ntt = 189,856 < = 250,66 đ Kết luận: Cống không bị trượt VI-Tính toán kết cấu bản đáy cống : 1- Mở đầu: a- Mục đích: Xác định sơ đồ ngoại lực, tính toán nội lực và bố trí cốt thép trong bản đáy cống. Trong đồ án này chỉ yêu càu tính với 1 trường hợp : khi chênh lệch mực nước thượng hạ lưu lớn nhất ( trường hợp đã tính toán ổn định ở trên) b- Chọn băng tính toán: Trong đồ án này yêu cầu tính cho 1 đoạn băng cống ở phía sau cửa van 2 - Tính toán: Trên 1 băng của mảng các ngoại lực tác dụng lên mảng đáy bao gồm: lực tập trung từ các mố, lực phân bố trên băng và các tải trọng bên. a - Lực tập trung từ các mố : Là tổng hợp của áp lực đáy các mố trong phạm vi của băng đang xét b B G4 G3 G1 T1 G6 G5 G2 Pk Sơ đồ tính toán cho 1 mố như hình vẽ T2 -G1,G2 :Trọng lượng các phần của mố. -G3 : Trọng lượng tường ngực -G4 :Trọng lượng cầu công tác -G5 :Trọng lượng cầu giao thông -G6  :Tải trọng do người và xe cộ trên tàu -T1,T2 : áp lực nước ngang tè thượng hạ lưu truyền qua khe van (khi đóng van) Bảng tính các lực tác dụng lên mố Loại mố Trị số các lực tác dụng lên mố G1 G2 G3 G4 G5 G6 T1 T2 Mố giữa 46,7 113,96 3,11 10,314 17,405 10 120,13 28,431 Mố bên 67,935 203,796 3,11 10,314 17,405 10 120,13 28,431 Thành lập bảng tính như sau Mố giữa Mố bên Tải trọng Trị số Tay đòn Mo m(Tm) Tải trọng Trị số Tay đòn Mo m(Tm) G1 46,7 3,81 -177,93 G1 67,935 4,25 -288,72 G2 113,96 1,56 177,93 G2 203,796 1,417 -288,72 G3 3,11 2,76 -8,584 G3 3,11 2,76 -8,584 G4 10,314 2,5 -25,785 G4 10,314 2,5 -25,785 G5 17,405 1,5, 26,113 G5 17,405 1,5, 26,113 G6 10 1,5 15 G6 10 1,5 15 T1 120,13 1,85 222,24 T1 120,13 1,85 222,24 T2 28,431 0,9 -25,59 T2 28,431 0,9 -25,59 SG 201,49 168,34 SG 312,56 168,34 ứng suất thẳng đứng xác định theo công thức nén lệch tâm. *Tính cho mố bên fmb = 1,8.12 =21,6(m2) Wmb = b.h2/6 = 1,8.7,112/6 = 15,2 (m3) Từ biểu đồ ứng suất đáy móng ta xác định được trị số bình quân Pk ở giữa băng tính toán: Pk = 10,42(T) đLực tác dụng của mố truyền cho bản đáy coi là lực tập trung có trị số như sau: P’kb = Pk.b.d với : b: chiều rộng băng tính toán , b=1m d: chiều dày mố, d = 1m P’kb = 10,42.1.1 = 10,42 (T) *Mố giữa: fmg = 10+2.0,52 .3,14 = 11,57(m2) Wmg = b.h2/6 = 1.7,112/6 = 8,43(m3) Từ biểu đồ ứng suất đáy móng ta xác định được trị số bình quân Pk ở giữa băng tính toán: Pk1 = 9,6 đLực tác dụng của mố truyền cho bản đáy coi là lực tập trung có trị số như sau: P’k1 = Pk1.d.b (b=1m, d = 1m) đ P’k1 = 9,6.1,8.1 = 17,64 (T/m) b-Các lực phân bố trên băng: -Trọng lượng nước trong cống: qo = go.hn.b trong đó: hn: chiều dày lớp nước tại băng tính toán, hn = 2,7m b=1m, đqo = 1.2,7.1 = 2,7(T/m) -Trọng lượng bản đáy: q1 = gb .t.b Trong đó: gb:Dung trọng bê tông = 2,4(T/m) t: Chiều dày bản đáy tại băng tính toán = 1m đ q1 = 2,4.1.1 = 2,4(T/m) -Lực đẩy nổi (lực thấm và lực thuỷ tĩnh) q2 = gn.hđn.b hđn : Cột nước đẩy nổi taị băng tính toán hđn =htt + ht = 3,7 +1,069 = 4,769(m) đq2 = 1.4,769.1 = 4,769(T/m) -Phản lực nền(sơ bộ coi là phân bố đều) q3 = Pp.b Pp : cường độ áp lực đáy móng tại băng tính toán đq3 = 11,36.1 = 11,36 (T/m) c- Lực cắt không cân bằng: *Trị số: xác định từ phương trình cân bằng tĩnh: Q + SP’k + 2.l.Sqi = 0 Trong đó: 2l: là chiều dài băng tính toán đang xét, 2l =7,8 +1+1,8 = 9,8(m) SP’k = P’kb + P’kg = 17,64 +10,42 = 28,06(T) Sqi = qo + q1 + q2 + q3 = 2,7 + 2,4 + 4,769 + 11,36 = 21,229(T) đQ = -28,06 + 9,8.21,229 = 179,98(T) *Phân phối Q mố và bản đáy: 1 1 0,3 1 1 yo 1 A1 A2 -Vị trí trục trung hoà: Yo= Vẽ biểu đồ mô men tĩnh Sc của băng tính toán Sc = Fc.yc Trong đó: Fc: diện tích phần bị cắt yc :khoảng cách từ trọng tâm phần diện tích cất đến trục trung hoà. Xét 2 phần Phần 1: Bản đáy Phần 2: Tường mố *Tính cho phần 1: Fc1 = 9,8.1 = 9,8(m2) yc1= yo +0,5 = 1,51 +0,5 = 2,01 (m) đSc1 = F’c.yc’ = 9,8.2,01 = 19,72 (m3) *Tính cho phần 2: - Mố giữa: F2cg = 6,11.1 = 6,11(m2) y2cg = 6,11/2 - yc = 6,11/2 - 1,51 = 1,545(m) đ S2cg = 6,11.1,545 = 9,44(3) - Mố bên: F2cb = 6,11.1 + 6,11.0,5/2 = 7,638(m2) S2cb = đ S2c = Scb + Scg = 9,44 + 11,8 = 21,24 (m3) -Tính diện tích biểu đồ Sc, phần tương ứng với mố (A1) và với bản đáy(A2) từ -Phân phối Q cho mố (Qm) và bản đáy (Qd) Qđ = Q - Qm = 179,98 - 156,24 = 23,74(T) -Phân Qm cho các mố theo tỷ lệ diện tích + Mố giữa +Mố bên +Phân Qđ cho bản đáy: d- Tải trọng bên: *Đầu mảng tính toán giáp với bờ đất,mố bên giáp với bờ đất. Phạm vi đất đắp do đào móng. 7,11 E yđ Tải trọng đứng : Lấy : b=1(m) hd=7,11(m) đ S=1,65.7,11.1=11,73(T/m). áp lực đất ngangE: Trị số Vị trí E so với đáy là Yd=hd/3=7,11/3=2,37 (m). Mô mem do áp lực đất nằm ngang gây ra(lấy dối với đáy móng) Md=E.yd=41,7.2.37=98,829(T.m). Mố giữa:Tải trọng bên chính là áp lực đáy móng của móng bên,vì hai móng giống nhau,có thể lấy tải trọng bên bằng phản lực nền của chính móng đang xét: S”=11,36(T/m). Tải trọng của xe cộ trên đường: qs=10 (T/m). e-Sơ đồ ngoại lực cuối cùng gồm có: * Các lực tập chung tại mố: Pk=p”k+p’k - Đối với mố bên. P1=p’k + p”k =10,42+86,8=97,22 (T). - Đối với mố giữa: P2=p”k + p’k =9,6+69,44=79,04 (T). *lực phân bố đều trên băng: q=q0+q1+q2+q3+q4=2,7+2,4+4,769+11,36+1,34=22,569(T). *lực bên từ phía giáp với đất: S=11,73(T/m) Md=89,829(T.m) qs=5(T/m) *Lực bên phía giáp với mang khác: S’=11,36(T/m) P2=79,04 P1=97,22 Md=98,83 q5=5T/m S=11,36T/m q=22,569T/m 3- tính toán nội lực và lực phân bố cốt thép: Dựa vào sơ đồ phân tích lực tác dụng trên ta tt nội lực (M,Q) phát sinh trong dầm và bố trí cốt thép. Trong đồ án này cho phép ta không cần tính toán cụ th