Đồ án Thiết kế cống lộ thiên và cống ngầm

Thiết kế cống lộ thiên A. Tài liệu. I. Cống A 1. Nhiệm vụ: Cống A xây dựng ven sông X để: - Lấy nước tưới cho 60000 ha ruộng; - Ngăn nước sông vào đồng khi có lũ; - Kết hợp tuyến đường giao thông với loại xe 8-10 tấn đi qua. 2. Các lưu lượng và mực nước thiết kế (bảng A) Bảng A- Lưu lượng và các mực nước cống A 3. Tài liệu về kênh hạ lưu Z đáy kênh = 0,00; Độ dốc mái kênh m = 1,5; độ nhám n = 0,025; Độ nhám đáy kênh I = 2.10(-4); 4. Tài liệu về gió Tần suất P% 2 3 5 20 30 50 V(m/s) 28,0 26,0 22,0 18,0 16,0 14,0 5.Chiều dài truyền sóng Trường hợp Z sông bình thường Z sông max D(m) 200 300 6. Tài liệu địa chất - Đất thịt cao độ +3,5 đến 0,5; - Đất cát pha từ +0,5 đến -10,0; - Đất sét từ -10,0 đến -30,0. Chỉ tiêu cơ lý xem bảng D. 7. Thời gian thi công: 2 năm II. Cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế Cấp công trình: Chiều cao công trình – tra theo TCVN 5060-90 so với đối tượng là đập bê tông trên nền đất: II. Xác định cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế 1.Cấp công trình: Dựa vào 2 điều kiện: -Chiều cao công trình – tra theo TCVN 5060-90 so với đối tượng là đập bê tông trên nền đất: - Chiều cao công trình = Z(chống lũ) + d = 8.4 + 2 = 10.4 (m) Trong đó : d là độ cao an toàn chọn Tra bảng P1-1 được công trình là công trình cấp III. - Nhiệm vụ công trình, tra bảng P1-2 được cấp công trình là công trình cấp II. 2. Các chỉ tiêu thiết kế: Dựa vào cấp công trình xác định được: - Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất để tính ổn định, kết cấu P=0,5% - Tần suất mực nước lớn nhất ngoài sông khai thác - Các hệ số Hệ số vượt tải khi tính; Hệ số điều kiện làm việc m=1; Hệ số tin cậy Kn=1,2; B. Tính toán thuỷ lực cống. I. Tính toán kênh hạ lưu: Chọn các chỉ tiêu thiết kế: Độ dốc kênh i=2,10 Độ dốc mái m=1,5 Độ nhám n=0,025 Lưu lượng chảy qua mặt cắt kênh thiết kế là Qlấymax= 105 m3/s Chiều sâu: h=Zđầu kênh –Zđáy kênh =3,45 – 0,0=3,45 (m) 1.Thiết kế mặt cắt kênh hạ lưu Có f(Rln)== =0,001135 Tra phụ lục 8-1 được Rln=3,183 (m) ==1,084. Tra phụ lục 8-3 được =7,03 b=22,38 (m). Chọn b=32 (m). 2. Kiểm tra điều kiện không xói Vmax < áp dụng công thức tính sơ bộ =K.Q0,1 K: hệ số phụ thuộc vào tính chất lòng kênh, lòng kênh là cát pha lấy K=0.53 Q===87,5 (m3/s) = 0,53.87,50,1= 0,829 (m/s) Vmax== = = 0,818 (m/s) Vậy Vmax < . Do đó thiết kế mặt cắt kênh hạ lưu như hình vẽ sau II. Tính toán khẩu diện cống Trường hợp tính toán: Chọn trường hợp khi chênh lệch mực nước thượng hạ lưu nhỏ, cần tháo Qtk Tính khi Zsôngmin= 3,62 (m) Mực nước đầu kênh là mực nước hạ lưu Zđầu kênh= 3,45 (m). Chênh lệch mực nước thượng hạ lưu = Zsôngmin-Zđáy kênh= 3,62-3,45=0,17 (m) Lưu lượng thiết kế Qtk= 105 (m3/s) 2. Chọn loại và cao trình ngưỡng cống a) Cao trình ngưỡng: Hình thức ngưỡng cống có ảnh hưởng đến khả năng dẫn nước qua cống, ảnh hưởng đến việc xác định kích thước lỗ cống và một số kết cấu khác của cống. Cống lấy nước tưới và chênh lệch mực nước khống chế nhỏ, nên chọn ngưỡng thấp để tăng khả năng tháo. Cao trình đáy kênh là Zđáy kênh = 0,0 (m), nên chọn cao trình đỉnh ngưỡng là P1= 0,5 (m) b) Hình thức ngưỡng: Ngưỡng thấp có tác dụng như đập tràn đỉnh rộng 3. Xác định bề rộng cống a) Định trạng thái chảy: (Vẽ hình) Theo QPTL C8-76, đập chảy ngập khi hn>nH0, Trong đó hn = hh – P1=3,45-0,5=2,95, H0= H+ , n-Hệ số, với 0,75(0,83-0,87). V0 : Vận tốc tới gần, V0= =, với cột nước tới gần H= Zsôngmin-P1=3,62-0,5=3,12 (m) V0 = = 1,05 (m/s), H0= 3,12+=3,176 (m) Vậy hn=2,95 > n.H0=(0,75 - 0,87).3,176 Đập chảy ngập b) Tính bề rộng cống: áp dụng công thức tính lưu lượng của đập tràn đỉnh rộng chảy ngập Q = : Hệ số lưu tốc, lấy theo trị số của hệ số lưu lượng m được =0,96 , sơ bộ chọn =0,95 = 0,5.0,95+0,5= 0,975. Do khi chênh lệch mực nước thượng hạ lưu nhỏ, xảy ra hiện tượng chảy ngập. Độ cao hồi phục Zhp thường nhỏ, bỏ qua nên h=hn=2,95. Thay vào công thức trên tính được bề rộng cống = 18,06 (m) Chọn bề rộng cống = 18,4 (m), số khoang là 4, mỗi khoang rộng 4,6 (m), mố trụ giữa rộng 1,5 (m), mố bên rộng 1 (m) - Tính lại , theo trị số của m và Với là tổng chiều dày các mố bên, = 6,5 (m) 0,5.0,74+0,5 = 0,87 Cotg= 0. Tra bảng Cumin m = 0,366, = 0,972 20 (m) Chọn lại, cống có 4 khoang, mỗi khoang rộng 5 (m), mố trụ giữa rộng 1,5 (m), mố bên rộng 1(m) III. Tính tiêu năng phòng xói 1. Trường hợp tính toán: Khi tháo lưu lượng qua cống với chênh lệch mực nước thượng hạ lưu lớn, cống lấy nước, các cửa cống đều mở. 2. Lưu lượng tính toán tiêu năng: Mực nước hạ lưu phụ thuộc lưu lượng lấy. Để xác định lưu lượng tính toán tiêu năng, cần tính với các cấp lưu lượng từ Qmin đến Qmax, với mỗi cấp Q, cần xác định độ mở cửa cống a, độ sâu liên hiệp hc” và độ sâu hạ lưu hh, Qtt là trị số ứng với (hc”-hh)max. Tính bằng phương pháp đối chiếu về mặt cắt thuỷ lực: Tính F(Rln) = , tra bảng 8-1 Rln, lập tỉ số , từ m=1,5 tra bảng được hh= . Tính độ sâu liên hiệp hc” Giải theo bài toán phẳng; E0 = P + H0 (cống có ngưỡng P = 0,5; H0 =3,175 (m). Từ F()=, .