Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế thuỷ điện Ngòi Phát phương án LỜI CẢM ƠN Sau thời gian 14 tuần làm đồ án tốt nghiệp, với cố gắng thân đƣợc hƣớng dẫn nhiệt tình, khoa học thầy giáo Th.S Lê Đình Phát – Bộ môn Kết Cấu Công Trình – Trƣờng Đại Học Thuỷ Lợi, em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Với đề tài “ Thiết kế thuỷ điện Ngòi Phát phƣơng án ”– huyện Bát Xát tỉnh Lào Cai Thời gian làm đồ án tốt nghiệp dịp tốt để em có điều kiện hệ thống lại kiến thức đƣợc học 4,5 năm trƣờng, giúp em biết cách áp dụng lý thuyết đƣợc học vào thực tế làm quen với công việc kỹ sƣ ngành Kỹ thuật Công trình Những điều giúp em có thêm hành trang kiến thức chuyên ngành để chuẩn bị cho tƣơng lai giúp em đỡ bỡ ngỡ bƣớc vào nghề với công việc thực tế kỹ sƣ thuỷ lợi sau Đồ án vào sử dụng tài liệu thực tế công trình thuỷ lợi, (Công trình thuỷ điện Ngòi Phát), vận dụng tổng hợp kiến thức học Mặc dù thân cố gắng nhƣng điều kiện thời gian hạn chế nên đồ án em chƣa giải đƣợc đầy đủ sâu sắc trƣờng hợp thiết kế cần tính, mặt khác trình độ kinh nghiệm thực tế hạn chế nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót Em mong đƣợc bảo, đóng góp ý kiến thầy cô giáo giúp cho đồ án em đƣợc hoàn chỉnh hơn, xác hơn, giúp cho kiến thức chuyên môn em đƣợc hoàn thiện Để đạt đƣợc kết em đƣợc thầy cô trƣờng ĐHTL, từ thầy cô môn học sở đến thầy cô môn chuyên ngành dạy bảo tận tình, truyền đạt tất tâm huyết cho em đƣợc có ngày trở thành kỹ sƣ thực thụ Em xin chân thành cảm ơn thầy cô Cuối em xin chân thành cảm ơn đến thầy cô giáo môn Kết Cấu Công Trình, môn Thủy Công đặc biệt thầy giáo Th.S Lê Đình Phát tận tình hƣớng dẫn, tạo điều kiện để em hoàn thành đồ án Hà Nội, ngày tháng năm 20 Sinh viên thực Sinh viên: Lớp ………… Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế thuỷ điện Ngòi Phát phương án MỤC LỤC CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI, ĐẬP DÂNG NGÒI PHÁT 1.1 Vị trí địa lí, nhiệm vụ công trình 1.1.1 Vị trí địa lí 1.1.2 Nhiệm vụ công trình 1.2 Các điều kiện tự nhiên 1.2.1 Đặc điểm địa hình, địa mạo 1.2.2 Đặc điểm khí tƣợng, thuỷ văn, môi trƣờng a Đặc điểm khí tƣợng 1.2.3 Đặc điểm thuỷ văn, môi trƣờng a Thuỷ văn 1.2.4 Đặc điểm địa chất a Tổng quát cấu tạo địa chất b Địa chất thuỷ văn 1.2.5 Điều kiện vật liệu xây dựng địa phƣơng a Vật liệu đất b Vật liệu đá c Vật liệu cát sỏi .10 1.3 Điều kiện dân sinh kinh tế 10 1.3.1 Điều kiện dân sinh, kinh tế khu vực vùng hồ .10 a Điều kiện dân sinh 10 b Tình hình phát triển kinh tế 11 1.3.2 Về giáo dục văn hoá .11 1.4 Tính cấp thiết, điều kiện thuận lợi khó khăn thực công trình 11 1.5 Mục tiêu, nhiệm vụ công trình 13 1.6 Tóm tắt quy mô công trình 14 CHƢƠNG 2: BỐ TRÍ TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI 15 2.1 Tuyến công trình đầu mối 15 2.1.1 Xác lập tuyến công trình đầu mối .15 Sinh viên: Lớp ………… Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế thuỷ điện Ngòi Phát phương án a Nguyên tắc chọn tuyến công trình 15 b Phân tích giải pháp phƣơng án tuyến I 15 c Phân tích giải pháp phƣơng án tuyến II (Tuyến đập giữa) 16 d Phân tích giải pháp phƣơng án tuyến III (Tuyến hạ lƣu) .17 2.1.2 Phân tích kết luận giải pháp lựa chọn tuyến .18 a Tuyến đập I .19 b Tuyến đập II (tuyến đập giữa) .19 c Tuyến đập III 19 d Kết luận 21 2.2 Bố trí công trình thông số hồ chứa 21 2.2.1 Bố trí tổng thể dự án 21 2.2.2 Vị trí tuyến đập .22 a Vị trí tuyến đập .22 b Hình thức tuyến đập .23 2.2.3 Hình thức tràn xả lũ 24 a Vị trí tuyến tràn .24 b Hình thức tuyến tràn .24 2.2.4 Tuyến lƣợng 25 CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC MỰC NƢỚC .26 3.1 Mục đích 26 3.2 Xác định thông số hồ chứa 26 3.2.1 Mƣ̣c nƣớc dâng bì nh thƣờng .26 3.2.2 Xác định mực nƣớc chết 26 a Khái niệm 26 b Ý nghĩa .27 3.3 Xác định cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kê ́ 28 3.3.1 Cấp công trì nh 28 3.3.2 Các tiêu thiết kế 29 3.3.3 Các hệ số tính toán .29 3.4 Tính toán điều tiết lũ 30 3.4.1 Mục đích .30 Sinh viên: Lớp ………… Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế thuỷ điện Ngòi Phát phương án 3.4.2 Nội dung tính toán 30 a Chọn hình thức tràn 30 b Phƣơng pháp tính toán 30 3.4.3 Tính toán cụ thể 33 CHƢƠNG 4: THIẾT KẾ ĐẬP DÂNG 34 4.1 Mục đích 34 4.2 Thiết kế sơ đập dâng 34 4.2.1 Số liệu thiết kế 34 4.2.2 Chiều cao mặt cắt H 35 4.2.3 Chiều rộng đáy đập B 35 4.3 Thiết kế mặt cắt kinh tế .37 4.4 Xác định mặt cắt thực dụng 37 4.4.1 Cao trình đỉnh đập 37 4.4.2 Bề rộng đỉnh đập .40 4.4.3 Bố trí hành lang 40 a Tác dụng hành lang 40 b Kích thƣớc hành lang 40 c Bố trí hành lang 41 4.4.4 Tính toán chống thấm 42 a Xác định thông số chống thấm: .42 b Chiều sâu vữa S1 42 c Chiều dày chống thấm 42 d Vị trí chống thấm 43 e Kiểm tra trị số  .43 4.5 Tính toán ổn định 44 4.5.1 Mục đích nguyên tắc kiểm tra 44 a Mục đích 44 b Nguyên tắc kiểm tra .44 c Phân tích khả ổn định 44 4.5.2 Trƣờng hợp tính toán 45 4.5.3 Phƣơng pháp tính toán 45 Sinh viên: Lớp ………… Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế thuỷ điện Ngòi Phát phương án a Công thức tính toán sơ đồ kiểm tra 45 b Trƣờng hợp 47 c Trƣờng hợp 51 4.6 Phân đoạn đập cấu tạo khớp nối 56 4.6.1 Phân đoạn đập 56 4.6.2 Cấu tạo khớp nối 56 b Thoát nƣớc cho thân đập 56 CHƢƠNG 5: THIẾT KẾ ĐẬP TRÀN .58 5.1 Mặt cắt thực dụng 58 5.1.1 Hình thức, vị trí quy mô công trình 58 5.1.2 Mục đích thiết kế yêu cầu đập tràn .58 a Mục đích thiết kế đập tràn: 58 b Tài liệu thiết kế .58 5.2 Thiết kế mặt cắt đập tràn 58 5.2.1 Tọa độ mặt tràn 58 5.2.2 Mặt cắt tràn cửa van 59 5.3 Tính toán thủy lực đập tràn 59 5.4 Tính toán tiêu 61 5.4.1 Mục đích tính tiêu .61 5.4.2 Lựa chọn hình thức tiêu 61 5.4.3 Xác định lƣu lƣợng tính toán tiêu 62 5.4.4 Tính toán kích thƣớc bể tƣờng 63 5.5 Cấu tạo chi tiết .65 5.5.1 Cầu giao thông 65 5.5.2 Cầu thả phai 65 5.5.3 Cửa van 65 5.5.4 Trụ pin 69 5.5.5 Tƣờng phân dòng 70 5.5.6 Phân đoạn đập cấu tạo khớp nối 70 5.5.7 Bố trí hành lang thiết bị thoát nƣớc 70 5.6 Tính toán ổn định đập tràn 70 Sinh viên: Lớp ………… Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế thuỷ điện Ngòi Phát phương án 5.6.1 Mục đích nguyên tắc kiểm tra 70 a Mục đích 70 b Nguyên tắc kiểm tra .70 5.6.2 Trƣờng hợp tính toán 71 a Trƣờng hợp 1: 71 b Trƣờng hợp 77 CHƢƠNG 6: THIẾT KẾ CỬA LẤY NƢỚC 81 6.1 Mục đích thiết kế cửa lấy nƣớc 81 6.2 Thiết kế cửa lấy nƣớc 81 6.2.1 Tài liệu thiết kế .81 6.2.2 Nguyên tắc thiết kế cửa lấy nƣớc 81 a Thiết kế cửa lấy nƣớc .82 b Lƣới chắn rác 83 c Cửa van sửa chữa 83 d Cửa van vận hành 84 e Thiết bị nâng hạ 84 f Các thiết bị khác 84 6.2.3 Bố trí cửa lấy nƣớc .84 CHƢƠNG 7: TÍNH TOÁN KẾT CẤU TƢỜNG 85 7.1 Mục đích trƣờng hợp tính toán .85 7.1.1 Mục đích .85 7.1.2 Trƣờng hợp tính toán 85 7.1.3 Tài liệu tính toán 85 a Chỉ tiêu đất đắp .85 b Chỉ tiêu vật liệu làm tƣờng 85 7.2 Tính toán ổn định tƣờng 86 7.2.1 Mục đích .86 7.2.2 Bố trí kết cấu tƣờng 86 7.2.3 Các lực tác dụng lên công trình 87 7.2.4 Kiểm tra ứng suất 89 7.2.5 Kiểm tra ổn định trƣợt phẳng tƣờng 90 Sinh viên: Lớp ………… Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế thuỷ điện Ngòi Phát phương án 7.2.6 Kiểm tra ổn định lật tƣờng 90 7.3 Tính toán xác định nội lực tƣờng chắn đất phƣơng pháp dầm đàn hồi .91 7.3.1 Mục đích tính toán .91 7.3.2 Trƣờng hợp tính toán 91 7.3.3 Tính toán nội lực 91 a Nội lực mặt .91 b Nội lực đáy .95 c Nội lực thành chống 99 7.4 Tính toán nội lực phần mềm Sap2000 101 7.4.1 Mục đích tính toán .101 7.4.2 Giới thiệu phần mềm Sap2000 101 7.4.3 Nội dung tính toán 102 a Xây dựng mô hình tính toán 102 7.4.4 Kết tính toán 105 7.5 Tính toán bố trí cốt thép .113 7.5.1 Các thông số tính toán (tra giáo trình Kết cấu BTCT) 113 7.5.2 Công thức .114 Sinh viên: Lớp ………… Trang Thiết kế thuỷ điện Ngòi Phát phương án Đồ án tốt nghiệp kỹ sư CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI, ĐẬP DÂNG NGÒI PHÁT 1.1 Vị trí địa lí, nhiệm vụ công trình 1.1.1 Vị trí địa lí Công trình thủy điện Ngòi Phát dự kiến xây dựng Ngòi Phát huyện Bát Xát tỉnh Lào Cai Toàn công trình nằm bờ hữu sông Ngòi Phát thuộc hai xã Bản Xèo Bản Vƣợc huyện Bát Xát Toạ độ địa lí công trình: Từ 103045’ đến 103047’ kinh độ đông từ 22033’ đến 22036’ vĩ độ Bắc Ngòi Phát nhánh nằm phía hữu ngạn sông Hồng thuộc tỉnh Lào Cai Ngòi Phát bắt nguồn từ hai huyện Phong Thổ tỉnh Lai Châu huyện Bát Sát tỉnh Lào Cai từ cao độ 3000m chảy theo hƣớng Tây Nam – Đông Bắc đổ sông Hông cao độ 100m xã Cốc Mì Bản Vƣợc (Huyện Bát Sát) Cách thị xã Lào Cai 25 Km hƣớng Tây Bắc Giáp với lƣu vực Ngòi Phát có sông Nậm Mu phía Tây, lƣu vực Ngòi Đun phía Nam sông Hồng phía Bắc phía Đông Diện tích toàn khu vực Ngòi Phát 485km2, tính đến tuyến đập 398km2 Chiều dài dòng tính từ nguồn tới cửa sông 37,5Km đến tuyến đập 26,5Km đến nhà máy xấp xỉ 33Km 1.1.2 Nhiệm vụ công trình Cung cấp điện cho khu vực Lào Cai qua lƣới điện quốc gia để cải thiện chất lƣợng điện theo biểu đồ điều độ Tổng công ty điện lực Việt Nam (EVN) yêu cầu Bảng 1.1 Thông số điện cần dung phục vụ sản xuất No Thông số Công suất lắp máy NLM Công suất đảm bảo ứng với P = 90% Điện lƣợng trung bình nhiều năm E0 Đơn vị MW MW triệu KWh Trị số 36,0 8,7 179,38 1.2 Các điều kiện tự nhiên 1.2.1 Đặc điểm địa hình, địa mạo Khu vực Dự án nằm vùng núi cao, phân cắt mạnh, thuộc sƣờn phía ĐB dãy Hoàng Liên Sơn Đỉnh cao vùng có cao độ +2829 nằm cách vị trí Sinh viên: Lớp ………… Thiết kế thuỷ điện Ngòi Phát phương án Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ sư tuyến đập khoảng 19 km phía TB Từ đỉnh này, địa hình thấp dần phía ĐB ĐN, cao độ giảm dần phía bờ phải suối Ngòi Phát hạ thấp dần xuống đến +100  +130 dọc theo bờ phải sông Hồng Nhìn chung, địa hình khu vực dự án có đặc điểm chung sƣờn núi có độ dốc lớn, từ 30045o, nhiều chỗ vách gần nhƣ dựng đứng Chạy dọc phía bờ phải suối Ngòi Phát dãy núi Po Sen với đỉnh cao có cao trình +1575, với sƣờn có độ dốc lớn đổ phía suối Ngòi Phát Hình thái địa hình phản ánh rõ nét đặc điểm cấu tạo địa mạo địa chất: Các dãy núi dạng sống trâu, có sƣờn dốc khoảng 30400 thƣờng đƣợc hình thành loại đá magma nhƣ granit, granodiorit thuộc hệ tầng Posen: Các dạng địa hình với thay đổi đột ngột cao độ tạo nên cánh đồng nhỏ, dốc xoải liền với vách đá dốc dựng đứng gặp đá vôi, đá đôlômit đá hoa hệ tầng Sa Pa Địa hình sƣờn núi dạng cƣa gặp phía bên trái vùng tuyến đập Ngòi Phát đặc trƣng cho đá phiến thuộc hệ tầng Lũng Pô Địa hình bị phân cắt mạnh hệ thống suối, nhánh lƣu vực suối Ngòi Phát suối Làng Ho Các suối có hƣớng chảy TN-ĐB đổ sông Hồng Các suối nhánh có hƣớng chảy phổ biến TB-ĐN ĐN-TB, tạo nên mạng lƣới tiêu thoát nƣớc gần vuông góc với hƣớng suối FLV (Km2) LS (Km2) JS (%o) JĐ (%o) Tuyến đập 398 25,6 41,7 481 Nhà Máy 434 32,95 37,5 432 Cửa Ngòi Phát 485 37,5 Tuyến 415 1.2.2 Đặc điểm khí tƣợng, thuỷ văn, môi trƣờng a Đặc điểm khí tượng  Lƣới trạm khí tƣợng thủy văn: Trên lƣu vực sông Hồng vùng Lào Cai vùng có dày trạm quan trắc khí tƣợng thủy văn nhƣ Lào Cai, SaPa, Bát Xát, Ô Quý Hồ, SaPả, Cốc San, Tà Thàng nhƣng lƣu vực Ngòi Phát có trạm đo mƣa Mƣờng Hum (22 năm) Ô Quý Hồ (31năm đo đạc), trạm thủy văn Sinh viên: Lớp ………… Trang Thiết kế thuỷ điện Ngòi Phát phương án Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Do đặc điểm địa hình vị trí địa lý vùng núi cao Ngòi Phát tạo nét khác biệt khí hậu lƣu vực so với vùng khác Tây Bắc Từ tháng XI đến tháng IV năm sau lƣu vực thời tiết khô, có mƣa Từ tháng V đến tháng X mùa mƣa Mƣa lớn thƣờng xảy vào tháng VII, VIII Lƣợng mƣa mùa mƣa chiếm 75% lƣợng mƣa năm Nhìn chung lƣu vực Ngòi Phát nằm vùng chuyển tiếp từ vùng Đông Bắc sang vùng Tây Bắc, thƣợng nguồn vùng núi cao chịu ảnh hƣởng khí hậu ôn đới, hạ lƣu địa hình thấp chịu ảnh hƣởng khí hậu nhiệt đới gió mùa - Nhiệt độ không khí: Nhiệt độ trung bình tháng không khí từ 15,2 đến 21,8 0C Tháng nóng tháng 12 Nhiệt độ cao tuyệt đối thời kỳ quan trắc 410C Nhiệt độ thấp tuyệt đối -3,20C Độ ẩm không khí: Độ ẩm trung bình tháng năm không khí thay đổi không lớn, từ 8587% cao 100% - Mƣa: Nằm vùng nhiệt đới, lƣu vực Ngòi Phát chịu ảnh hƣởng lớn gió mùa Tây Nam nên chia làm hai mùa rõ rệt, mùa mƣa trùng với gió mùa tây nam từ tháng đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng Kết xác định chọn lƣợng mƣa trung bình nhiều năm lƣu vực Ngòi Phát tính đến tuyến đập Xo = 2380mm - Gió: Hƣớng gió thịnh hành hƣớng Tây Tây Nam - Bằng phƣơng pháp thống kê tính toán tốc độ gió lớn theo hƣớng Bảng 1.2 Tốc độ gió hướng ứng với tần suất P% trạm SaPa Hƣớng N 2% 25,9 4% 23,2 50% 12,2 - Bốc hơi: Sinh viên: NE E SE S SW W WN 27,8 24,3 13,3 18,2 16,1 8,2 21,7 18,7 8,9 25,5 23,0 11,8 39,1 35,6 19,6 34,1 31,9 22,7 34,8 32,3 20,8 Vhƣớng 36,6 34,9 25,5 Lớp ………… Thiết kế thuỷ điện Ngòi Phát sư Trang 106 phương án Đồ án tốt nghiệp kỹ Hình 7.12 Phổ ứng suất S11 mặt Nhận xét: Giá trị ứng suất lớn 108,04 T/m2 Giá trị lớn giá trị cục tính toán phần mềm Sap2000, tính toán phƣơng pháp dầm đàn hồi kết bé tƣợng ứng suất cục Biện pháp: bố trí thép cấu tạo vị trí có ứng suất cục lớn Hình 7.13 Phổ ứng suất S22 mặt Nhận xét: Giá trị ứng suất lớn 5,77 T/m2 Sinh viên: Lớp ………… Trang 107 Đồ án tốt nghiệp kỹ phương án Giá trị lớn giá trị cục tính toán phần mềm Sap2000, tính toán Thiết kế thuỷ điện Ngòi Phát sư phƣơng pháp dầm đàn hồi kết bé tƣợng ứng suất cục Biện pháp: bố trí thép cấu tạo Hình 7.14 Phổ ứng suất S11 đáy Nhận xét: Giá trị ứng suất lớn 52,88 T/m2 Giá trị lớn giá trị cục tính toán phần mềm Sap2000, tính toán phƣơng pháp dầm đàn hồi kết bé tƣợng ứng suất cục Sinh viên: Lớp ………… Thiết kế thuỷ điện Ngòi Phát sư Trang 108 phương án Đồ án tốt nghiệp kỹ Biện pháp: bố trí thép cấu tạo Hình 7.15 Phổ ứng suất S22 đáy Nhận xét: Giá trị ứng suất lớn 292,79 T/m2 Giá trị lớn giá trị cục tính toán phần mềm Sap2000, tính toán phƣơng pháp dầm đàn hồi kết bé tƣợng ứng suất cục Sinh viên: Lớp ………… Thiết kế thuỷ điện Ngòi Phát sư Trang 109 phương án Đồ án tốt nghiệp kỹ iện pháp: bố trí thép cấu tạo Hình 7.16 Phổ ứng suất S11 chống Nhận xét: Giá trị ứng suất lớn 265,86 T/m2 Giá trị lớn giá trị cục tính toán phần mềm Sap2000, tính toán phƣơng pháp dầm đàn hồi kết bé tƣợng ứng suất cục Sinh viên: Lớp ………… Thiết kế thuỷ điện Ngòi Phát sư Trang 110 phương án Đồ án tốt nghiệp kỹ Biện pháp: bố trí thép cấu tạo Hình 7.17 Phổ ứng suất S22 chống Nhận xét: Giá trị ứng suất lớn 391,85 T/m2 Giá trị lớn giá trị cục tính toán phần mềm Sap2000, tính toán phƣơng pháp dầm đàn hồi kết bé tƣợng ứng suất cục Biện pháp: bố trí thép cấu tạo Xuất nội lực số mặt cắt điển hình mà chọn tính toán tay nhƣ View > 2D View > YZ plane, X = 1,85 Sinh viên: Lớp ………… Thiết kế thuỷ điện Ngòi Phát sư Trang 111 phương án Đồ án tốt nghiệp kỹ View > 2D View > XY plane, Z=0 View > 2D > XZ plane, Y = Sinh viên: Lớp ………… Trang 112 phương án Thiết kế thuỷ điện Ngòi Phát sư Đồ án tốt nghiệp kỹ Hình 7.18 Mặt cắt xuất nội lực Xuất nội lực mặt cắt tính toán TABLE: Section Cut Forces - Analysis SectionCut OutputCase F1 F2 F3 M1 M2 M3 Ton Ton Ton-m Ton-m Ton-m Text Text Ton MC11 TH 9,46 -12,57 -81,31 -0,07 1,85 0,50 MC22 TH 2,24 -0,68 -11,50 -0,43 -2,47 0,68 MC33 TH 139,25 1,53 15,11 2,83 -1,73 -1,47 MC44 TH 46,09 -3,95 12,07 0,54 -0,73 0,96 MC55 TH 21,07 4,92 12,80 -0,34 -0,06 3,30 MC66 TH -93,05 -56,59 29,20 27,84 -131,90 -91,86 MC77 TH -17,29 9,12 5,39 -2,06 0,48 15,39 Bảng 7.3 Nội lực mặt cắt tính toán So sánh momen phƣơng pháp tính tay phƣơng pháp phần tử hữu hạn (phần mềm Sap2000) Sinh viên: Lớp ………… Trang 113 phương án So sánh kết tính toán: Momen Thiết kế thuỷ điện Ngòi Phát sư Đồ án tốt nghiệp kỹ Mặt cắt Tính tay Dùng Sap2000 MC11 0,97 1,85 MC22 0,89 2,47 MC33 25,99 2,83 MC44 2,02 0,54 MC55 8,86 0,34 MC66 445,31 131,90 MC77 29,27 0,48 Nhận xét: - Kết mặt cắt chênh lệnh đáng kể phƣơng pháp - Kết phƣơng pháp phần tử hữu hạn (Phần mềm Sap2000) thƣờng bé Điều giải thích tính toán theo phƣơng pháp dầm đàn hồi ta tính thiên an toàn - Kết phƣơng pháp phần tử hữu hạn (phần mềm Sap2000) có giá trị bé phƣơng pháp dầm đàn hồi (trừ giá trị cục bộ) phần chƣa kể đến tƣơng tác phận kết cấu, phận kết cấu làm việc độc lập - Việc quy đổi để đƣa mô hình tính toán dẫn đến sai số nên có chênh lệnh kết phƣơng pháp - Tại vị trí chân tƣờng ta thấy ứng suất lớn cục nguyên nhân đột biến hình dạng hình học nơi tiếp giáp mặt tƣờng đáy tƣờng, tƣợng tập trung ứng suất cục - Từ kết tính toán theo phƣơng pháp dầm đàn hồi phƣơng pháp phần tử hữu hạn (phần mềm Sap2000) để an toàn cho công trình ta chọn nội lực theo phƣơng pháp tính tay để bố trí cốt thép cho tƣờng 7.5 Tính toán bố trí cốt thép 7.5.1 Các thông số tính toán (tra giáo trình Kết cấu BTCT) + Bê tông M200 => Tra PL : Rn = 90 (kg/cm2) Sinh viên: Lớp ………… Thiết kế thuỷ điện Ngòi Phát sư Tra bảng 3-1 Trang 114 phương án :   0,1% Đồ án tốt nghiệp kỹ + Thép CII => tra PL7 : Ra = R'a =2700 (kg/ cm2) + Công trình cấp III => Tra PL3 : kn = 1,15 + nc : Hệ số tổ hợp tải trọng nc = + ma = 1,15 : Hệ số diều kiện làm việc cốt thép (Tra PL 8) + mb = : Hệ số làm việc bê tông (tra PL 5) + Với Bê tông M200 cốt thép CII =>Tra PL11:  = 0,6 => Tra PL 10 : Ao =0,420 7.5.2 Công thức + Dựa vào phƣơng trình hình chiếu lực lên phƣơng trục dầm: ma.Ra.Fa = mb.Rn.b.x + Phƣơng trình mô men lực trục qua điểm đặt hợp lực cốt thép chịu kéo vuông góc với mặt phẳng chụi uốn: Kn.nc.M < Mgh = mb.Rn.b.x.(ho - x/2) Đặt   x ; A =  (1  0,5 ) ta có hệ phƣơng trình sau : ho  ma Ra Fa  mb Rn b.ho     K n nc M  M gh  mb Rn b.ho A a Cốt thép mặt: Công thức tính toán cốt thép: + Tính A = k n nc M mb Rn b.h02 Trong : b: Bề rộng băng tính toán b = m = 100 cm h: Chiều cao băng tính toán => ho = h - cm + Nếu A < Ao tra bảng đƣợc  , tính cốt đơn, diện tích cốt thép đƣợc xác định theo công thức sau: Fa = mb Rn b.ho  ma Ra + Kiểm tra lại điều kiện khống chế :  Sinh viên: Fa   m in b.ho Lớp ………… Trang 115 phương án Thiết kế thuỷ điện Ngòi Phát sư Đồ án tốt nghiệp kỹ + Chọn tầng bảo vệ a = cm Tính bề rộng khe nứt theo công thức thực nghiệm (TCVN 4116 – 85) Bề rộng khe nứt thẳng góc với trục cấu kiện đƣợc tính theo công thức thực nghiệm sau: an  kc a o Ea 7.(4  100  ) d Trong đó: a n - bề rộng khe nứt (mm) k - hệ số, lấy cấu kiện chịu uốn c - hệ số xét đến tính chât tác dụng tải trọng, lấy 1,3 tải trọng dài hạn  - hệ số xét đến tính chất bề mặt cốt thép, lấy thép có gờ a  Mc - ứng suất cốt thép cấu kiện chịu uốn Fa Z1  o - ứng suất kéo ban đầu cốt thép trƣơng nở bê tông  o =0, thời gian thi công   Fa / bho d - đƣờng kính cốt thép (mm) Chiều rộng khe nứt giới hạn [an] = 0,2mm (Phụ lục 17 giáo trình BTCT) Đoạn I: Bản mặt cấu kiện chịu uốn, ta tính toán xác định diện tích cốt thép theo phƣơng pháp tra bảng nhƣ sau: Sinh viên: Lớp ………… Trang 116 phương án Thiết kế thuỷ điện Ngòi Phát sư Đồ án tốt nghiệp kỹ * Bố trí thép theo phƣơng dọc -Sơ đồ tính toán : Hình 7.19 Sơ đồ tính toán cốt thép mặt đoạn I Với cốt thép phía ta dựa vào mô men Mb, cốt thép phía mặt dựa vào mô men M1 Bảng 7.4 Tính toán thép mặt đoạn I theo kết tính tay Vị trí M(T.m) Ho(cm) b(cm) A Fa µ(%) Bố trí an M1 0.89 36 100 0.0088 1.04 0.029 5υ12 0.0518 MB 1.34 36 100 0.0132 1.38 0.0383 5υ12 0.0544 Từ kết tính toán ta thấy an = 0,0544 < [an] = 0,2, điều kiện nứt thỏa mãn * Bố trí thép theo phƣơng ngang: Cốt thép phƣơng ngang ta bố trí theo cấu tạo 5υ12/1m đứng Đoạn II: Hình 7.20 Sơ đồ tính toán cốt thép mặt đoạn II Sinh viên: Lớp ………… Trang 117 phương án Thiết kế thuỷ điện Ngòi Phát sư b  100cm, ho  46cm Đồ án tốt nghiệp kỹ Bảng 7.5 Tính toán thép mặt đoạn II với nội lực tính toán Vị trí M (kG.m) ho (cm) b(cm) A Fa µ(%) Bố trí an Nhịp lt1 0.97 46 100 0.0059 1.33 0.029 5υ12 0.0016 Nhịp lt2 0.28 46 100 0.0017 1.33 0.029 5υ12 0.00035 Gối lt1 1.92 46 100 0.0116 1.55 0.0336 5υ12 0.00065 Gối lt2 46 100 0.00 0.00 5υ12 0.00 b Cốt thép đáy: Hình 7.21 Sơ đồ tính cốt thép đáy  Bản đáy phía trƣớc Bảng 7.6 Tính toán đáy phía trước với nội lực tính toán Vị trí M(T.m) M1 25.99 ho (cm) b(cm) 76 100 A Fa µ(%) Bố trí an 0.0575 13 0.1739 5υ18 0.1030  Bản đáy phía sau đoạn II Bảng 7.7 Tính toán thép đáy phía sau đoạn II ho (cm) 76 b(cm) 100 A Fa µ(%) Bố trí an Nhịp lt1 M (kG.m) 2.02 0.0045 2.20 0.029 5υ14 0.013 Nhịp lt2 0.59 76 100 0.0013 2.20 0.029 5υ14 2.8E-04 Gối lt1 4.01 76 100 0.0089 2.20 0.029 5υ14 0,028 Gối lt2 0.00 76 100 0,00 0,00 0,101 5υ14 Vị trí Sinh viên: Lớp ………… Trang 118 phương án Thiết kế thuỷ điện Ngòi Phát sư Đồ án tốt nghiệp kỹ  Bản đáy phía sau đoạn I Bảng 7.8 Tính toán thép đáy phía sau đoạn I với nội lực tính toán Vị trí M(T.m) ho (cm) b(cm) A Fa µ(%) Bố trí an M1 8.86 76 100 0.0196 4.32 0.0568 5υ14 0.0517 MB 13.29 76 100 0.0294 6.48 0.0852 5υ14 0.0964 c Cốt thép chống  Cốt thép nghiêng chống Cốt thép nghiêng chống đƣợc tính gần nhƣ tiết diện chữ T ngàm vị trí đáy Xét mắt cắt II-II qua mép dƣới tƣờng chống ta có: + Chiều cao tiết diện h = 6,8 (m) = 680 cm + Chọn a = cm  ho = 680 - = 672 cm + Chiều dày cánh hc = 50 cm Vì hc 50 = = 0,074 < 0,1  Không tính đến ảnh hƣởng bản cánh ta tính toán h 672 theo tiết diện chữ nhật có b = 40 cm ; ho = 680 - 50 = 630 cm Mặt cắt I – I + Chiều cao tiết diện h = 3,65 (m) = 365 cm + Chọn a = cm  ho = 365 - = 357 cm + Chiều dày cánh hc’ = 40 cm Vì hc 40 = =0,11 >0,1  Bản cánh tham gia chịu lực với sƣờn h 365 + Kiểm tra vị trí trục trung hòa: Mc=mb.Rn.b 'c h 'c (h - hc 40 ) =1.70.250.40(357- )= 2359 (Tm) 2 Kn.nc.M = 1.1,15.70,56= 81,2 (Tm)  Mc > Kn.nc.M  Trục trung hòa nằm cánh, tính toán nhƣ tiết diện chữ nhật có b=bc= 350cm Sinh viên: Lớp ………… Trang 119 phương án Bảng 7.9 Tính toán thép chống Thiết kế thuỷ điện Ngòi Phát sư Đồ án tốt nghiệp kỹ Fa Vị trí M(T.m) ho (cm) b(cm) A I-I 29.27 357 350 0.003638 II -II 445.31 630 350 0.049836 µ(%) Bố trí 1.076 0.19225 5υ14 14.445 0.29 5υ18 (cm2/m)  Cốt thép đứng cốt thép ngang chống + Cốt thép đứng chống chịu lực kéo rời z chống đáy Lực kéo rời phản lực gối tính toán nội lực đáy: z = RB + Cốt thép ngang chống chịu lực kéo rời mặt chống Lực kéo phản lực gối tính toán nội lực mặt Và diện tích cốt thép đứng, cốt thép ngang đƣợc xác định theo công thức sau: Fa = k z (cm2/ 1m ) Ra Bảng 7.10 Tính toán cốt đứng chống z = RB Fa Fa/1 nhánh Cốt thép 59,08 25,16 12,58 5υ18 Bảng 7.11 Tính toán cốt ngang chống z = RB Fa Fa/1 nhánh Cốt thép 5,93 14.93 2,53 5υ14 d Bố trí cốt thép Ngoài việc tính toán định diện tích cốt thép phải kiểm tra lực cắt Q để xem có cần phải đặt cốt thép xiên tiết diện chịu mômen lớn hay không Do thời gian có hạn nên đồ án em không kiểm tra Cốt thép đƣợc thể vẽ chi tiết (Bản vẽ A1) Sinh viên: Lớp ………… Trang 120 phương án TÀI LIỆU THAM KHẢO Thiết kế thuỷ điện Ngòi Phát sư Đồ án tốt nghiệp kỹ Giáo trình thuỷ công, tập I + II, NXB Xây dựng - 2005 Đồ án môn học thuỷ công Trƣờng Đại Học Thuỷ Lợi - 2004 Giáo trình thuỷ lực, tập I + II, NXB Nông Nghiệp-2006 Bài tập thuỷ lực, tập I + II Các bảng tính thủy lực, NXB Xây dựng - 2005 Giáo trình thuỷ văn công trình NXB Nông nghiệp - 1993 Công trình tháo lũ đầu mối công trình thủy lợi, NXB Xây dựng - 2005 Kết cấu bê tông cốt thép, NXB Xây dựng - 2001 Sổ tay tính toán thủy lực, NXB Nông Nghiệp 10 Công trình thuỷ lợi, quy định chủ yếu thiết kế,TCXDVN 285:2002 11 Quy phạm tính toán Thủy lực đập tràn QPTL C8 – 76 12 Quy phạm thiết kế tràn xả lũ SJD 341 – 89, Hà Nội 1999 13 Quy phạm tải trọng tác dụng lên công trình thủy lợi QPTL C1-78 14 Bài tập đồ án môn học Kết cấu bê tông cốt thép 15 SAP 2000- TS Vũ Hoàng Hƣng 16 Tiêu chuẩn 14TCN 54 -87, cấu tạo thép kết cấu bê tông cốt thép thuỷ công 17 Tiêu chuẩn 285-2002 18 Sàn sƣờn bê tông toàn khối – GS.TS Nguyễn Đình Cống Sinh viên: Lớp ………… [...]... HĐ 13 NP 2 415.72 412.57 414.79 chọ III đ ập đ ập yế n yế n Tu Tu 410.00 ế 412.96 410.48 iết k 413.60 n th 412.57 412.48 NP 3 411.78 427.2 40.0 III' II' 411.95 423.2 4.0 412.91 412.33 HĐ 18 Suố i Ng òi Phát 413.68 415.85 428.6 3.0 413.78 413.98 415.00 414.10 HĐ 17 IV' 413.20 413.65 413.16 413.05 Đ CII4 471.35 412.50 III-1 419.0 1.5 422.5 HĐ 16 2.2 b' 421.3 1.6 419.47 Tuyến đập giữa 413.87 413.19 413.32 ... th 412.57 412.48 NP 411.78 427.2 40.0 III' II' 411.95 423.2 4.0 412.91 412.33 HĐ 18 Suố i Ng òi Phát 413.68 415.85 428.6 3.0 413.78 413.98 415.00 414.10 HĐ 17 IV' 413.20 413.65 413.16 413.05 Đ... đ-ợc q1 theo (9): Tổng l-u l-ợng xả xuống hạ l-u thời điểm t1 là: q1=(qmx1+ qxs1 + qtd1) (9) Giả thiết l-u l-ợng xả thời điểm t2 q2(1)=q1 Biết Q1, Q2, q1, q2(1) từ (3) tính đ-ợc V(1), từ (8) tính