Thiết kế đường miền núi - chương 4

Chia sẻ: Van Hao | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

294
lượt xem 83
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trên đường ngoài các công trình phụ khác, công trình thoát nước cũng đóng vai trò rất quan trọng, thoát nước tốt bảo đảm cường độ xe chạy cho mặt đường và nền đường, tránh gây sụt lở, xói nền đường do nước gây ra. Vị trí của công trình thoát nước là chổ tuyến đường cắt qua đường tụ thủy. Tất cả những chổ lõm trên đường đen đều cần dặt các công trình thoát nước như cầu, cống, rãnh tháo....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Thiết kế đường miền núi - chương 4

ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THỦY VĂN VÀ THỦY LỰC CẦU CỐNG Trên đường ngoài các công trình phụ khác, công trình thoát nước cũng đóng vai trò rất quan trọng, thoát nước tốt bảo đảm cường độ xe chạy cho mặt đ ường và nền đường, tránh gây sụt lở, xói nền đường do nước gây ra. Vị trí của công trình thoát nước là chổ tuyến đường cắt qua đường tụ thủy. Tất cả những chổ lõm trên đường đen đều cần dặt các công trình thoát nước như cầu, c ống, rãnh tháo. 4.1 Xác định các đặc trưng thủy văn. Diện tích lưu vực F (km2) 4.1.1 Dựa vào hình dạng đường đồng mức trên bình đồ, ta tìm đ ược đ ường phân th ủy giới hạn của lưu vực nước chảy vào tuyến đường. Chia lưu vực thành những hình đơn giản để tính diện tích lưu vực trên bản đồ địa hình (Fbđ), tư đó tìm tìm được diện tích lưu vực thực tế theo công thức sau : M2 F = Fbd x (km 2 ) 10 10 Trong đó : + Fbđ : Diện tích của lưu vực trên bản đồ ( cm2) + M = 5.000 : hệ số tỷ lệ bản đồ + 1010 : hệ số đổi từ cm2 ra km2 Chiều dài lòng chính L (km) 4.1.2 Chiều dài lòng sông chính được xác định nhụ sau : M L = l bd x ( Km) 10 5 Trong đó : + Lbđ : chiều dài của lòng sông chính trên bình đồ + 105 : hệ số đổi từ cm ra km 4.1.3 Chiều dài bình quân của sườn dốc lưu vực Chiều dài bình quân của sườn dốc lưu vực được tính theo công thức : 1000 F bs = ( m) 1,8( L + ∑ l ) Trong đó : + F : diện tích lưu vực + L : chiều dài lòng chính + ∑l : tổng chiều dài của các lòng sông nhánh (chỉ tính những lòng sông nhánh có chiều dài lớn hơn 0,75 chiều rộng bình quân B của lưu vực). Chiều rộng B được tính như sau : • Đối với lưu vực có 2 sườn : B = F/2L (km) • Đối với lưu vực có 1 sườn : B = F/L (km) Độ dốc trung bình của dòng sông chính Jl (‰) 4.1.4 h1l1 + (h1 + h2) l 2 + ... + (hn −1 + hn )l n J1 = L2 Trong đó : SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 15
ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI - h1,h2,…,hn : độ cao của các điểm gãy trên trắc dọc so với giao điểm của 2 đường. - l1,l2,...,ln : cự ly giữa các điểm gãy . Trên bình đồ ta xác định được độ dốc trung bình của dòng chính như sau: Vùng I: Cao độ (m) h (m) l (m) (hn+1+hn) (m) (hn+1+hn)x ln (m) 74 2 40,39 2 80,78 72 72 2 42,34 4 169,36 70 70 2 37,25 6 223,50 68 68 2 37,15 8 297,20 66 66 2 25,46 10 254,60 64 64 2 22,15 12 265,80 62 62 2 29,77 14 416,78 60 60 2,13 32,35 16,13 521,81 57,87 Cộng: 266,86 72,13 2.229,83 31,312 Jl (‰)= Vùng II: Cao độ (m) h (m) l (m) (hn+1+hn) (m) (hn+1+hn)x ln (m) 86 2 45,51 2 91,02 84 84 2 42,09 4 168,36 82 82 2 50,94 6 305,64 80 80 2 69,36 8 554,88 78 78 2 70,40 10 704,00 76 SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 16
ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI 76 2 63,34 12 760,08 74 74 2 52,95 14 741,30 72 72 2 42,89 16 686,24 70 70 2 36,21 18 651,78 68 68 2 34,45 20 689,00 66 66 2 31,71 22 697,62 64 64 2 32,48 24 779,52 62 62 2 40,23 26 1.045,98 60 60 1,16 22,85 27,16 620,61 58,84 Cộng: 635,41 209,16 8.496,03 21,043 Jl (‰)= Vùng III: Cao độ (m) h (m) l (m) (hn+1+hn) (m) (hn+1+hn)x ln (m) 54 2 1329,92 2 2.659,84 52 52 2 663,71 4 2.654,84 50 Cộng: 1993,63 5.314,68 1,337 Jl (‰)= Vùng IV: Cao độ (m) h (m) l (m) (hn+1+hn) (m) (hn+1+hn)x ln (m) 80 0 50,68 0 0,00 80 SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 17
ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI 80 2 32,29 2 64,58 78 78 2 35,28 4 141,12 76 76 2 21,58 6 129,48 74 74 2 28,12 8 224,96 72 72 2 35,79 10 357,90 70 70 2 26,36 12 316,32 68 68 2 36,45 14 510,30 66 66 2 25,23 16 403,68 64 64 2 28,11 18 505,98 62 Cộng: 18 319,89 90 2.654,32 25,939 Jl (‰)= Vùng V: Cao độ (m) h (m) l (m) (hn+1+hn) (m) (hn+1+hn)x ln (m) 66 2 283,4 2 566,80 64 64 2 358,74 4 1.434,96 62 62 2 474,86 6 2.849,16 60 60 2 475,77 8 3.806,16 58 58 2 381,87 10 3.818,70 56 56 2 679,26 12 8.151,12 54 Cộng: 2653,9 42 20.626,90 2,929 Jl (‰)= 4.1.5 Độ dốc trung bình của sườn dốc Js (‰) SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 18
ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI Độ dốc trung bình của sườn dốc được tính theo trị số trung bình của 4 ÷ 6 đi ểm xác định theo hướng dốc lớn nhất. Trên bình đồ ta xác định được độ dốc trung bình của sườn dốc như sau: Vùng I: Cao độ (m) h (m) l (m) (hn+1+hn) (m) (hn+1+hn)x ln (m) 68 2 31,22 2 62,44 66 66 2 21,67 4 86,68 64 64 2 18,16 6 108,96 62 Cộng: 71,05 12 258,08 51,124 Js (‰)= Vùng II: Cao độ (m) h (m) l (m) (hn+1+hn) (m) (hn+1+hn)x ln (m) 72 2 39,96 2 79,92 70 70 2 35,63 4 142,52 68 68 2 33,11 6 198,66 66 66 2 31,48 8 251,84 64 64 2 30,94 10 309,40 62 10 171,12 30 982,34 33,548 Js (‰)= Vùng III: Cao độ (m) h (m) l (m) (hn+1+hn) (m) (hn+1+hn)x ln (m) 84 2 23,83 2 47,66 82 82 2 23,99 4 95,96 80 80 2 24,97 6 149,82 78 SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 19
ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI 78 2 23,63 8 189,04 76 76 2 23,66 10 236,6 74 74 2 25,36 12 304,32 72 145,44 42 1023,4 48,381 Js (‰)= Vùng IV: (hn+1+hn) Cao độ (m) h (m) l (m) (hn+1+hn)x ln (m) (m) 72 2 35,63 2 71,26 70 70 2 27,35 4 109,40 68 68 2 29,31 6 175,86 66 92,29 356,52 41,858 Js (‰)= Vùng V: (hn+1+hn) Cao độ (m) h (m) l (m) (hn+1+hn)x ln (m) (m) 80 2 15,25 2 30,5 78 78 2 17,97 4 71,88 76 76 2 16,36 6 98,16 74 74 2 16,84 8 134,72 72 72 2 21,57 10 215,7 70 Cộng: 87,99 550,96 71,163 Js (‰)= BẢNG TÍNH TOÁN CÁC ĐẶC TRƯNG THỦY VĂN Bảng 4-1 SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 20
ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI F (Km2) Lý trình L (Km) Sl (Km) bs (m) Jl (‰) Js (‰) Km0+132,5 0,059 0,267 122,828 31,312 51,124 Km0+400 0,242 0,635 211,587 21,043 33,548 Km1+400 2,328 1,535 1,577 415,574 1,337 48,381 Km2+159 0,086 0,320 149,357 25,939 41,858 Km3+033 1,467 1,470 0,728 370,734 2,929 71,163 4.2 Xác định lưu lượng tính toán Theo quy trình tính toán dòng chảy lũ (tiêu chuẩn 22TCN 220-95) đối với lưu vực nhỏ có diện tích < 100 Km2. Thì lưu lượng tính toán được xác định theo công thức : Qp = Ap .j .Hp .d .F Trong đó : Ap : Mođun đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế chọn phụ thuộc vào địa mạo thủy vănF1 ,thời gian tập trung dòng chảy trên sườn dốc ts,vùng mưa (Tra bảng 2.3). j : hệ số dòng chảy lũ lấy trong bảng tài liệu hướng dẫn tuỳ thuộc vào lo ại đ ất cấu tạo khu vực có lượng mưa (ngày) thiết kế (Hp) và diện tích lưu vực F. H p : Lượng mưa ngày ứng với tần suất thiết kế. P = 4% đối với cống; P = 1% đối với cầu lớn (theo bảng 30, TCVN 4054-05). d: Hệ số xét đến làm nhỏ lưu lượng đỉnh lũ do ao hồ, rừng cây trong lưu vực theo bảng (2.7). Giả sử không có ao hồ ở hạ lưu (diện tích ao hồ = 0), vậy d = 1. F : Diện tích lưu vực. Xác định thời gian tập trung nước trên sườn dốc tsd 4.2.1 Thời gian tập trung nước trên sườn dốc t sd được xác định theo bảng 2.2 phụ thuộc vào hệ số địa mạo thủy văn Fsd và vùng mưa. Hệ số địa mạo thủy văn của sườn dốc Fsd được xác định như sau : bsd.6 0 Φ sd = m sd J s0.3 (ϕ .H p ) 0.4 Trong đó : bsd : Chiều dài bình quân sườn dốc của lưu vực. msd : Thông số tập trung dòng chảy trên sườn dốc, phụ thuộc vào tình trạng b ề mặt của sườn dốc tra theo bảng 2.5. Sườn dốc có nhà dân không quá 20%, cỏ trung bình, chọn msd=0,25. Js : Độ dốc trung bình của sườn dốc. j : hệ số dòng chảy lũ lấy trong bảng 2.1, tài liệu hướng dẫn tuỳ thuộc vào loại đất cấu tạo khu vực có lượng mưa (ngày) thiết kế (H p) và diện tích lưu vực F. Vùng tuyến thiết kế có đất cấp II. Hp : Lượng mưa ngày thiết kế (với cầu nhỏ và cống p=4%) (theo bảng 30, TCVN 4054-05); (tra Phụ lục I). Vùng tuyến thiết kế là Túc Trung thuộc tỉnh Đồng Nai nên Hp=H4% = 167mm; Bảng 4-2 Lý trình bsd (m) msd Js (‰) j Hp Fsd Vùng tsd SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 21
ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI mưa (mm) 0,25 0,95 167,00 2,903 XVIII 11,55 Km0+132,5 122,828 51,124 0,25 0,90 167,00 4,665 XVIII 22,00 Km0+400 211,587 33,548 0,25 0,90 167,00 6,267 XVIII 32,67 Km1+400 415,574 48,381 0,25 0,95 167,00 3,466 XVIII 15,73 Km2+159 149,357 41,858 0,25 0,90 167,00 5,212 XVIII 24,48 Km3+033 370,734 71,163 Xác định hệ số địa mạo thủy văn Fl của lòng sông 4.2.2 1000 L Φl = .F 1 / 4 (ϕ .H p )1 / 4 1/ 3 ml . J l Trong đó : ml : Thông số tập trung nước trong sông, phụ thuộc vào tình hình sông suối của lưu vực ( Lấy theo bảng 2.6). Chọn ml = 7. Jl : Dộ dốc lòng sông chính (‰) L : Chiều dài của lòng sông chính (Km) Bảng 4-3 F (Km2) Lý trình L (Km) m1 J1 (‰) j Hp (mm) F1 7,00 31,312 167,00 6,91 Km0+132,5 0,059 0,267 0,95 7,00 21,043 167,00 13,39 Km0+400 0,242 0,635 0,90 7,00 1,337 167,00 46,03 Km1+400 2,328 1,535 0,90 7,00 25,939 167,00 8,03 Km2+159 0,086 0,320 0,95 7,00 2,929 167,00 38,10 Km3+033 1,467 1,470 0,90 Xác định trị số Ap 4.2.3 Ap% xác định bằng cách tra bảng 2.3, tuỳ thuộc vào vùng mưa, thời gian tập trung dòng chảy trên sườn dốc ts và hệ số địa mạo thủy văn F1. Từ bảng tra, Ap% xác định bằng cách nội suy kết quả của ts và F1. Bảng 4-4 Vùng mưa Lý trình tsd F1 Ap Km0+132,5 XVIII 11,55 6,91 0,2987 Km0+400 XVIII 22,00 13,39 0,1963 Km1+400 XVIII 32,67 46,03 0,0932 Km2+159 XVIII 15,73 8,03 0,2607 Km3+033 XVIII 24,48 38,10 0,1143 Thay các giá trị đã tìm được vào công thức tính Qp, ta được kết quả như bảng sau: Bảng 4-5 Hp F (Km2) Qp (m3/s) Lý trình Ap j d (mm) SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 22
ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI 167,00 Km0+132,5 0,059 0,2987 0,95 1 2,80 167,00 Km0+400 0,242 0,1963 0,90 1 7,14 167,00 Km1+400 2,328 0,0932 0,90 1 32,61 167,00 Km2+159 0,086 0,2607 0,95 1 3,56 167,00 Km3+033 1,467 0,1143 0,90 1 25,20 Xác định chiều cao thiết kế htk của cống 4.3 H TK imñ Hañ=0.71m A H=0.5m B i coáng H COÁ G N B/2=3m Đáy cống được đặt theo độ dốc của dòng chảy (theo Jl).  H ad + A + 0,5 + B + H cong  H TK = max   min  H ad + A + 0,5 + B + H D    HAD= 0,65m : chiều dày lớp áo đường. Trong đó: H= 0,50m : cao cao tối thiểu của đáy áo đường trên lưng cống. A = imđxB/2 = 2%x3,0 =0,06m. B = icốngxB/2 = icống x3,0m = Jl x 3,0m. Hcống = D + 0,1*D ( D : đường kính cống tròn; chiều cao cống chữ nhật). HD - chiều cao nước dâng ứng với cống thiết kế. 4.4 Xác định khẩu độ cống - Đối với cống tròn, lựa chọn khẩu độ phù hợp với Q(m3/s) như bảng tra. - Riêng đối với cống chữ nhật (cống hộp), do bảng tra tính toán với l ưu l ượng q(m /s) qua 1m dài (ngang) của cống. Nên ta phải tính chú ý để lựa chọn tiết diện ngang 3 cống cho phù hợp với Q(m3/s). SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 23
ÑAMH THIEÁT KEÁ ÑÖÔØNG MIEÀN NUÙI GVHD : ThS. CAO NGOÏC HAÛI BẢNG CHỌN LOẠI CỐNG THOÁT NƯỚC Bảng 4-6 Số Miệng Khẩu F Qp q Q V Hd Htk Loại cống lượn Lý trình Hp loại độ (m) (Km2) (m3/s) (m3/s) (m3/s) (m/s) (m) (m) g Km0+132,5 0,06 167 2,80 I 2 1,25 1,40 2,80 2,20 0,99 2,68 CỐNG TRÒN Km0+400 0,24 167 7,14 I 3 1,50 2,50 7,50 2,52 1,28 2,92 CỐNG TRÒN Km1+400 2,33 167 32,61 CỐNG CHỮ NHẬT I 2 2,50 x 3 5,50 33,00 3,78 2,46 3,96 Km2+159 0,09 167 3,56 I 2 1,25 1,80 3,60 2,42 1,14 2,67 CỐNG TRÒN Km3+033 1,47 167 25,20 CỐNG CHỮ NHẬT I 2 2,50 x 3 4,50 27,00 3,53 2,16 3,97 SVTH : ÑOAØN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 24