Ñoà aùn moân hoïc Thuûy coâng GVHD: Laõ Baù Thieát
thiÕt kÕ cèng lé thiªn
Ch¬ng 1: GIÔÙI THIEÄU CHUNG
I-Tµi liÖu:
1- NhiÖm vô: Cèng C x©y dùng ven s«ng Z ®Ó lµm nhiÖm vô tíi níc cho
35.000ha ruéng, tiªu níc cho khu vùc trªn vµ ng¨n lò tõ s«ng vµo. Cèng ®îc x©y
dùng trªn tuyÕn ®êng giao th«ng cã xe 8-10 tÊn ®i qua.
2- C¸c lu lîng vµ mùc níc thiÕt kÕ:
Ñeà Qtiªumax
(m3/s)
Z®ångmin
(m)
Zs«ngTK
(m)
Z®ångmax
(m)
Zs«ngmin
(m)
Zs«ngmax
(m)
Z®ångmin
(m)
86C 86 5,4 5,22 6,65 6,30 6,35 2,35
3- Tµi liÖu vÒ kªnh tiªu:
- Z®¸y kªnh = +1,0 m.
- §é dèc m¸i: m = 1,5.
- §é nh¸m: n = 0,025.
- §é ®èc ®¸y: i = 10-4.
4- Tµi liÖu vÒ giã:
TÇn suÊt P% 2 3 5 20 30 50
V (m/s) 28 26 22 18 16 14
5- ChiÒu dµi truyÒn sãng:
Trêng hîp Zs«ng b×nh thêng Zs«ng max
D (m) 200 300
6- Tµi liÖu ®Þa chÊt:
- §Êt thÞt tõ cao ®é +2,50 ®Õn +1,0.
- §Êt c¸t pha tõ +1,0 ®Õn -15,0.
- §Êt sÐt tõ -15,0 ®Õn -35,0.
SVTH: Cao Thò Thuùy Vaân Trang 1
Ñoà aùn moân hoïc Thuûy coâng GVHD: Laõ Baù Thieát
*ChØ tiªu c¬ lý cña ®Êt nÒn cèng
Lo¹i ®Êt
ChØ tiªu ThÞt C¸t pha SÐt
γk (T/m3)1,47 1,52 1,41
γtn (T/m3)1,70 1,75 1,69
§é rçng n 0,40 0,38 0,45
ϕ
tn (®é) 190230120
ϕ
bh (®é) 160180100
Ctn (T/m2) 1,50 0,50 3,50
Cbh (T/m2) 1,00 0,30 2,50
Kt (m/s) 4.10-7 2.10-6 1.10-8
HÖ sè rçng e0,67 0,61 0,82
HÖ sè nÐn a (m2N) 2,20 2,00 2,30
HÖ sè kh«ng ®Òu
(
η
)8,00 9,00 7,00
7- Thêi gian thi c«ng: 2 n¨m.
Ch¬ng II: THIÕT KÕ CèNG Lé THI£N
A- Giíi thiÖu chung:
I- VÞ trÝ, nhiÖm vô c«ng tr×nh:
1- VÞ trÝ: Công trình đ c b trí venượ ố s«ng Z.
2- NhiÖm vô:
- Tíi, tiªu níc cho diÖn tÝch 35.000 ha.
- Ng¨n lò tõ s«ng vµo.
II- CÊp c«ng tr×nh vµ c¸c chØ tiªu thiÕt kÕ:
1- CÊp c«ng tr×nh:
a- Theo chiÒu cao c«ng tr×nh:
Hct = Z®ång max + d - Z®¸y kªnh = 6,65 + 0,55 - 1 = 6,2m.
Trong ®ã: d lµ ®é vît cao an toµn, lÊy d = 0,55m.
Tra b¶ng P1-1 (Phô lôc 1 - §å ¸n m«n häc Thuû c«ng) t¬ng øng víi c«ng
tr×nh ®Ëp bª t«ng trªn nÒn ®Êt ta cã cÊp c«ng tr×nh lµ cÊp IV.
SVTH: Cao Thò Thuùy Vaân Trang 2
Ñoà aùn moân hoïc Thuûy coâng GVHD: Laõ Baù Thieát
b- Theo nhiÖm vô c«ng tr×nh: tra b¶ng P1-2 (Phô lôc 1 - §å ¸n m«n häc
Thuû c«ng) víi diÖn tÝch tiªu lµ 35.000 ha ta cã cÊp c«ng tr×nh lµ cÊp III ( Công
trình th y u ).ứ ế
VËy ta chän cÊp c«ng tr×nh lµ cÊp III.
2- C¸c chØ tiªu thiÕt kÕ:
- TÇn suÊt lu lîng, mùc níc lín nhÊt ®Ó tÝnh æn ®Þnh, kÕt cÊu: P = 1%.
- TÇn suÊt mùc níc lín nhÊt ngoµi s«ng khai th¸c: P = 10%.
- C¸c hÖ sè vît t¶i n:
+ Träng lîng b¶n th©n c«ng tr×nh: 1,05.
+ Áp lùc th¼ng ®øng cña träng lîng ®Êt: 1,20.
+ Áp lùc bªn cña ®Êt: 1,20.
+ Áp lùc níc tÜnh, ¸p lùc thÊm ngîc, ¸p lùc sãng: 1,00.
+ T¶i träng do giã: 1,30.
+ T¶i träng cña ®éng ®Êt: 1,00.
- HÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc: m = 1,00.
- HÖ sè tin cËy: Kn = 1,15.
B- TÝnh to¸n thuû lùc cèng:
Môc ®Ých: x¸c ®Þnh khÈu diÖn cèng vµ tÝnh to¸n tiªu n¨ng.
I- TÝnh to¸n kªnh h¹ lu: theo ph¬ng ph¸p ®èi chieáu víi mÆt c¾t cã lîi nhÊt
vÒ thuû lùc.
1- C¸c tµi liÖu vÒ kªnh tiªu:
- Z®¸y kªnh = +1,0 m.
- §é dèc m¸i: m = 1,5.
- §é nh¸m: n = 0,025.
- §é ®èc ®¸y: i = 10-4.
- Lu lîng tÝnh to¸n: Q = Qtiªumax = 86 m3/s.
2- TÝnh bÒ réng kªnh:
* §é s©u mùc níc trong kªnh:
H = Zs«ngTK - Z®¸y kªnh = 5,22 - 1 = 4,22(m)
* ChiÒu réng ®¸y kªnh:
Ta cã: f(Rln) =
Q
im ..4
0
=
86
0001,0.424,8
= 0,0009
Tra b¶ng phô lôc 8-1 (b¶ng tra TL) víi n = 0,025 ta cã: Rln = 3,5m.
SVTH: Cao Thò Thuùy Vaân Trang 3
Ñoà aùn moân hoïc Thuûy coâng GVHD: Laõ Baù Thieát
LËp tû sè
ln
R
H
=
5,3
22,4
= 1,206
Tra b¶ng 8-2 (b¶ng tra TL) víi m = 1,5 ta cã:
ln
R
b
= 5,68 → b = 19,88(m.)
VËy ta chän bÒ réng kªnh b = 20m.
⇒ B=b+2mh = 18+2.1,5.4,22 = 32,66(m).
II- TÝnh khÈu diÖn cèng:
1- Trêng hîp tÝnh to¸n: Chän khi chªnh lÖch mùc níc thîng h¹ lu nhá, cÇn
th¸o Q thiÕt kÕ.
- QTK = Qtiªumax = 86m3/s.
- ∆Z = Z®ång min - Zs«ngTK = 5,4 - 5,22 = 0,18(m).
2- Chän lo¹i vµ cao tr×nh ngìng cèng:
a- Cao tr×nh ngìng: ®Ó t¨ng kh¶ n¨ng th¸o ta chän ngìng cèng ngang víi ®¸y
kªnh thîng lu, Zng = +1,0 m.
b- H×nh thøc ngìng: ®Ëp trµn ®Ønh réng.
3- X¸c ®Þnh bÒ réng cèng:
a- X¸c ®Þnh tr¹ng th¸i ch¶y: hn = hh - P1 = hh = 4,22m.
H×nh 1: S¬ ®å tÝnh khÈu diÖn cèng khi ngìng ®Ønh réng
H0 = H +
g
v
.2
.2
0
α
= (Z®ång min - Z®¸y kªnh) = 5,4 - 1 = 4,4m.
→
0
H
hn
=
4,4
22,4
= 0,959 > (
0
H
hn
)pg = (0,7 ÷ 0,8) → ch¶y ngËp
Do ®é cao håi phôc nhá nªn cã thÓ bá qua, lÊy h = hn = 4,22m.
b- TÝnh bÒ réng cèng
∑
b:
* Ta cã: Q = ϕn.ϕg.∑b.h.
).(.2 0hHg −
Trong ®ã:
- ϕn: hÖ sè lu tèc, chän m = 0,36 → ϕn = 0,96. (B¶ng 14-13 b¶ng tra TL).
SVTH: Cao Thò Thuùy Vaân Trang 4
h
4444.1
4m
H +1 hh
Zh
p
Ñoà aùn moân hoïc Thuûy coâng GVHD: Laõ Baù Thieát
-ϕg: hÖ sè co hÑp bªn, ϕg = 0,5ε0 + 0,5 = 0,5.0,98 + 0,5 = 0,99.
-ε0 =0,98
→ ∑b =
).(.2...
0
hHgh
Q
gn
−
ϕϕ
=
)22,44,4.(81,9.2.22,4.99,0.96,0
86
−
= 11,4 (m)
+ TÝnh l¹i ε0: Chän sè khoang n = 2. Mçi khoang réng 5,7m
ChiÒu réng trô pin: 1(m), lîn trßn: R = 0,5m.
VËy: ε0 =
Víi Σd: Tæng chiÒu dµy cña mè.
ε0 =
14,11
4,11
+
= 0,919
2,9≈
. ⇒ ϕg= 0,96.
- TÝnh hÖ sè ngËp ϕn
Chän ®êng c¸nh vµ trô pin lîn trßn cã : R = 0,5(m).
Tra b¶ng (14-12-B¶ng tra thuû lùc) víi møc ®é cöa vµo t¬ng ®èi thuËn víi m =
0.36
Tra b¶ng (14-13 ) ta cã ϕn = 0.96
VËy Σb=
)22,44,4(62,1922,496,096,0
86
−××
= 11,8(m).
So s¸nh 2 lÇn ta chän b = 5,9 m (®Ó ®¶m b¶o an toµn).
KiÓm tra l¹i tr¹ng th¸i ch¶y:
Theo c«ng thøc hK =
3
2
.
g
q
α
, trong ®ã: q=
b
Q
∑
=
8,11
86
=7,29(m2/s)
Thay vµo ta ®îc : hK= 1,76 m
XÐt
76,1
22,4
=
k
n
h
h
=2,39 >
k
n
h
h
= 1,4.
Nh vËy tho¶ m·n ®iÒu kiÖn ngËp.
VËy: kÕt qu¶ tÝnh l¹i lÇn 2 lµ chÝnh x¸c.
III. TÝnh to¸n tiªu n¨ng phßng xãi.
1. Trêng hîp tÝnh to¸n: Trêng hîp mùc níc s«ng nhá nhÊt vµ mùc níc ®ång
lín .Nhng trêng hîp nµy do yªu cÇu d©ng níc mµ kh«ng më hÕt cöa van, chØ më
®ñ ®Ó th¸o lu lîng thiÕt kÕ, ë ®©y còng yªu cÇu tÝnh víi chÕ ®é më ®Òu c¸c
cöa.
Tøc lµ phÝa h¹ lu mùc níc xuèng cao tr×nh: +3,30m
PhÝa thîng lu møc níc ë cao tr×nh: +6,65m
chän Qtt = 86m3/s = Qmax tiªu
2. Lu lîng tÝnh to¸n tiªu n¨ng: XÐt trong trêng hîp mùc níc h¹ lu cèng kh«ng
phô thuéc lu lîng th¸o qua cèng. Khi mùc níc thîng lu ®· khèng chÕ, Qtt chÝnh lµ lu
lîng th¸o thiÕt kÕ cña cèng.
Khi ®ã cÇn x¸c ®Þnh ®é më a cña cèng theo c«ng thøc ch¶y díi cöa cèng
Q=εϕ∑bhc
( )
co hHg −2
=εϕ∑bαa
)(2 aHg o
α
−
Trong ®ã: ε:hÖ sè co hÑp bªn; F(τc) =
2/3
o
bH
Q
Σ
ϕ
=
2/3
4,4.8,11.95,0
86
=0,831
SVTH: Cao Thò Thuùy Vaân Trang 5