Đồ Án Thiết kế cống lộ thiên

[TABLE="width: 100%"]
[TR]
[/TR]
[TR]
[TD="width: 5%"]
[/TD]
[TD="width: 90%"]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 th¬ường 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
1. 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 Qlấy¬max= 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
1. 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( )= , .
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THUỶ CÔNG
thiết kế cống lộ thiên (đề số 20)
phần I: tài liệu thiết kế
I- Nhiệm vụ công trình
Công trình A xây dựng ven sông X để làm nhiệm vụ dâng nước tưới cho 60.000 ha ruộng.Ngăn nứơc sông vào đồng khi có lũ. Kết hợp với đường giao thông có xe 8 - 10 tấn đi qua.
II- Các mực nước và lưu lượng tiêu :
Lấy nước Chống lũ
Qmaxlấy
(m3/s) Zđầu kênh
(m) Zsôngmin
(m) Zsôngmax
(m) Zsông max
(m) Z đồngmin
(m)
88 3,46 3.70 7,40 8,20 2.48

III- Tài liệu về kênh hạ lưu:
Zđáy kênh = + 0,00 ; Độ dốc đáy i = 2.10 –4
Độ dốc mái m = 1,5 ; Độ nhám n = 0,025;
IV- Tài liệu về gió và chiều dài truyền sóng:
Tần suất P% 2 3 5 20 30 50
V(m/s) 28 26 22 18 16 14
Trường hợp Zsông bình thường Zsông max
D (m) 200 300
V- Tài liệu địa chất :
Đất thịt từ cao độ : + 3,5  0,5
Đất cát pha từ : 0,5  -10,0;
Đất sét từ : -10,0  -30

VI- Các chỉ tiêu cơ lý của đất nền cống
Loại đất Thịt Cát pha Sét
Chỉ tiêu
gk (T/m3) 1,47 1,52 1,41
gNT (T/m3) 1,7 1,75 1,69
Độ rỗng n 0,4 0,38 0,45
jNT (độ) 19 0 23 0 12 0
jhb (độ) 16 0 18 0 10 0
Ctn (T/m2) 1,50 0,50 3,50
Ctn (T/m2) 1,00 0,3 2,5
Kt (m/s) 4.10-7 2.10-6 1.10-8
Hệ số rỗng e 0,67 0,61 0,82
Hệ số nén (m2N) 2,2 2,0 2,3
Hệ số không đều  8 9 7
VII- Thời gian thi công 2 năm
Bài làm
I-. Giới thiệu về công trình :
1. Vị trí, nhiệm vụ công trình : Theo dự án quy hoạch và phát triển vùng. Cống lộ A thiên xây dựng ven sông X để làm nhiệm vụ dâng nước tưới cho 60.000 ha ruộng, tiêu nước cho khu vực trên ngăn lũ từ sông vào, kết hợp làm đường giao thông 8-10 (m).
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 nhiệm vụ công trình : công trình có nhiệm vụ tưới cho 60.000 ha , tra quy phạm ta được cấp của công trình là : cấp II
b/ Các chỉ tiêu thiết kế :
Dựa vào cấp công trình (cấp II) ta xách định được:
Tần suất lưu lượng và mực nước lớn nhất tính toán:
Theo bảng P1-3 ta có: P = 0,5;
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 = 1,2
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



Phần III kết luận
Qua đồ án này em đã hiểu đuợc thế nào là cống lộ thiên . Mục đích thiết kế cống lộ thiên, tính toán các lực tác dụng lên cống. Cách chia khoang sao cho đảm bảo lấy đủ lượng nước yêu cầu hoặc tiêu nước kịp thời khi có lũ. Đây là đồ án mang tính tổng hợp bao gồm việc tính toán thấm , chiều cao sóng leo, thiết kế kênh .nên do kiến thức bị hạn chế và em đã cố gắng rất nhiều nhưng không tránh những sai sót, có phần em chưa thật sự hiểu sâu nên em mong được sự giúp đỡ của các thầy cô để em nắm chắc hơn nữa và phục vụ cho việc làm đồ án sau này
Em xin trân thành cảm ơn các thầy cô giáo đã giúp em hoàn thành đồ án này
Hà Nội, ngày 20-10-2003
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Quang Huy
[/TD]
[/TR]
[/TABLE]