Thiết kế đập bê tông trọng lực thiết kế đập bê tông trọng lực Đề số 27II A.Tài liệu Theo quy hoạch trị thuỷ khai thác sông C, vị trí X phải xây dựng cụm công trình đầu mối thuỷ lợi với nhiêm vụ phát điện chính, kết hợp phòng lũ cho hạ du, điều tiết nớc phục vụ tới,cấp nớc sinh hoạt giao thông mùa kiệt I.Nhiệm vụ công trình 1.nhiệm vụ phát điện.Trạm thuỷ điện có công suất N=120.000kW 2.Phòng lũ cho hạ du với phạm vi ảnh hởng mà công trình phát huy là250.000 ha; Tăng mực nớc lu lợng sông mùa kiệt để tới cho 150.000 ruộng đất phụ vụ giao thông thuỷ,tạo nguồn cấp nớc sinh hoạt cho 1.000.000 ngời II Địa hình,địa chât, thuỷ văn 1.Bình đồ khu đàu mối công trình, tỷ lệ 1/2000: tuyến đợc xác định sơ bố trí hạng mục công trình đầu mối nh sau: -Đập bê tông trọng lực dâng nớc, có đoạn tràn nớc; -Nhà máy thuỷ điện đặt hạ lu đập phía bờ trái, nớc qua turbin đợc trả lại sông để cấp nớc cho hạ du Có đờng hầm dẫn nớc vào nhà máy thuỷ điện; -Công trình nâng tàu( âu tàu) bố trí bờ trái, cách xa nhà máy thuỷ điện 2.Địa chất khu vực công trình a) Nền tuyến đập:Nền sa thạch phân lớp, mặt có phủmột lớp đất thịt dày từ đến 5m Đá gốc có độ phong hoá, nứt nẻ trung bình b)Tài liệu ép nớc thí nghiệm tuyến đập: Độ sâu(m) Độ nớc 10 0,05 15 0,03 20 0,01 c)Chỉ tiêu lí đá nền: -Hệ số ma sát: f=0,65; -Các đặc trng chống cắt : f0 = 0,63; c = 2kG/cm2 - Cờng độ chịu nén giới hạn : R = 1600 kG/cm2 3.Vật liệu xây dựng :Tại khu vực đất thịt hiếm, cát đá có trữ lợng lớn, khai thác hạ lu đập, chất lợng đảm bảo tiêu chuẩn dùng làm vật liệu bê tông ; gỗ, tre có trữ lợng lớn,tập trung thợng lu SVTH:Nguyễn Hà Tuyên Thiết kế đập bê tông trọng lực 4.Tài liệu thuỷ văn Cao trình bùn cát lắng đọng (sau thời gian phục vụ công trình) Đầu đề I II III IV Cao trình bùn cát(m) 40,0 138,0 240,0 337,0 - Chỉ tiêu lí bùn cát : n = 0,45 ; k = 1,15T/m ; bh = 11 - Lu lợng tháo lũ (Qtháo) cột nớc siêu cao mực nớc dâng bình thờng(Ht) cho bảng Tần suất P% 0,1 0,5 (Qtháo(m /s 1330 1230 Ht(m) 5,5 5,1 Đờng quan hệ Q~Z hạ lu tuyến đập 1,0 1190 4,8 1,5 1120 4,3 Q(m3/s) Z(m) 300 500 700 900 1000 1100 1200 1550 133,4 134,4 135,2 135,8 136,2 136,4 136,6 137,5 2,0 1080 4,0 5.Tài liệu thuỷ - Trạm thuỷ điện có tổ máy - Mực nớc dâng bình thờng (MNDBT), mực nớc chết (MNC), lu lọng qua tổ máy(QTM) Đề số 27 Đầu II MNDBT(m) 189,2 MNC(m) 145,5 (QTM(m3/s 111 6.Các tài liệu khác - Tốc độ gió ứng với tần suất P(%) Tần suất 20 V(m/s) 36 34 30 22 - Chiều dài truyền sóng D = 6km ( ứng với MNDBT) D=6,5km( ứng với MNDGC) -Khu vực xây dựng công trình coc động đất cấp - Đỉnh đập giao thông qua SVTH:Nguyễn Hà Tuyên 30 20 50 18 Thiết kế đập bê tông trọng lực B THIếT Kế phần I: mở đầu I Vị trí nhiêm vụ công trình: *Vị trí: Theo quy hoạch trị thuỷ khai thác sông C thấy cần thiết phải xây dựng cụm công trình đầu mối thuỷ lợi vị trí X Với mục đích là: phát điện chính, kết hợp phòng lũ cho hạ du, điều tiết nớc phục vụ tới, cấp nớc sinh hoạtvà giao thông mùa kiệt Nh việc xây đầu mối thuỷ lợi vị trí X cần thiết hợp lí trình phát triển kinh tế quốc dân *Nhiệm vụ:Trên sở khảo sát định hớng chung mặt kinh tế , xã hội khu đầu mối cần đảm bảo nhiệm vụ sau : + Nhiệm vụ phát điện Trạm thuỷ điện có công suất N= 120.000kW + Phòng lũ cho hạ du với phạm vi ảnh hởng mà công trình phát huy là: 250.000 + Tăng mực nớc lu lựơng sông mùa kiệt để tới cho 150.000 ruộng đất phục vụ giao thông thuỷ,tạo nguồn cấp nớc sinh hoạt cho 1.000.000 ngời II Chọn tuyến đập , bố trí công trìng đầu mối: I Chọn tuyến đập: Theo tài liệu khảo sát địa hình địa chất ta thấy : tuyến đập xây dựng hợp lý tuyến I-I Vì điều kiện thuận lợi sau: - Cao trình hai bên bờ lớn đồng đều,dẫn đến giảm đợc khối lợng đắp - Vấn đề ổn định đập đợc đảm bảo có đá gốc rắn , lớp phủ thềm sông mỏng - Dễ bố trí trạm thuỷ điện nh đập tràn Chọn loại đập: Theo tài liệu khảo sát địa chất , khu vực xây dựng tuyến đập đá chọn phơng án làm đập bêtông trọng lực Hơn làm đập bêtông trọng lực có thuận tiện loại đập khác nh đập đất, đập hỗn hợp nguồn vật liệu cát đá lớn dễ khai thác Do u điểm mặt kĩ thuật nh thi công hiên đập bêtông hẳn loại đập khác nên ta chọn loai đập bê tông trờng hợp hợp lí Bố trí tổng thể công trình đầu mối: Công trình đầu mối bao gồm: - Đập ngăn không tràn - Đập tràn bố trí đập để tiện cho việc dẫn dòng tránh xói lở hai bên SVTH:Nguyễn Hà Tuyên Thiết kế đập bê tông trọng lực bờ sông - Nhà máy thuỷ điện đặt hạ lu,bên bờ trái công trình - Âu tàu:công trình nâng tầu đặt bên bờ trái, đặt cách xa nhà máy thuỷ điện III Cấp công trình tiêu thiết kế: 1.Cấp công trình: Cấp công trình đợc xác định theo điều kiến sau * Theo chiều cao đập loại nền: Sơ định cao trình đỉnh đập : đ = MNDGC + d = MNGBT + Ht + d đ = 189,2 + 5,1 + = 197,3 (m) Chiều cao đập : Hđ =197,3 - 132 =65,3 (m) Theo TCXDVN 285-2002 (Phụ lục 1-1) Công trình thuộc cấp II *Theo lực phục vụ công trình (Phụ lục 1-2) Công trình thuộc cấp II : Vậy công trình thuộc cấp II 2.Cấp tiêu thiết kế : Theo TCXDVN 185-2002 , từ cấp công trình loại đập ta xác định đợc : - Tần xuất lu lợng mực nớc lớn tính toán : p =0.5 % (Phụ lục 1-3) - Tần suất gió lớn bình quân gió lớn : p =2,0 % (Phụ lục 2-1) - Hệ số vợt tải : - Hệ số tin cậy : k n =1.2 (Phụ lục 1-6 ) - Hệ số điều kiện làm việc : m =1 ( phụ lục 1-5 ) - Độ vợt cao đỉnh đập : d =1,5 3,0 (m) phần II : Tính toán mặt cắt đập I Mặt cắt Dạng mặt cắt: Do đặc điểm chịu lực , mặt cắt đập bê tông trọng lực có dạng tam giác, - Đỉnh mặt cắt ngang MNGC : MNGC =MNDBT +Ht Ht : cột nớc siêu cao Với công trình cấp II ,có P %=0.5 tra bảng ta có Ht =5.1 (m) MNDBT =189,2 (m) MNDGC =194,3 (m) Chiều cao mặt cắt đợc xác định theo công thức sau : H1 =MNDGC- đáy đáy : Cao trình đáy đợc xác định mặt cắt địa chất dọc tuyến đập , đáy =132,0 (m) - Chiều cao mặt cắt : H1 = 62,3 (m) - Chiều rộng đáy đập B , hình chiếu mái thợng n.B , hình chiếu mái hạ (1-n)B Trị số n chọn trớc theo kinh nghiệm n = (0ữ0.1) ,sơ ta chọn n = (mặt thợng lu thẳng đứng) SVTH:Nguyễn Hà Tuyên Thiết kế đập bê tông trọng lực Trị số B đợc xác định theo điều kiện ổn định ứng suất Xác định chiều rộng đáy đập: a) Theo điều kiện ổn định : B = KC H1 f + n n Trong đó: 1=0.50 H1= 62,3 (m) : chiều cao mặt cắt f =0,65 : hệ số ma sát =2,4 (T / m) : dung trọng đập n =1,0 (T / m ): dung trọng nớc n=0 1: hệ số cột nớc lại sau màng chống thấm : xác định theo mức độ xử lí ,việc tính xác giá trị số phải phụ thuộc vào việc tính toán xử lý sau , sơ chọn KC : hệ số an toàn ổn định cho phép Theo quan điểm tính toán ổn định quy phạm ổn định công trình đợc bảo đảm n C N tt m R Kn Trong : nc = 0,9 : hệ số tổ hợp tải trọng m = 1,0 : hệ số điều kiện làm việc Kn = 1,2: hệ số tin cậy NH : lực tổng quát gây trợc R,Ntt : lực chống trợc giới hạn giá trị tính toán lực tổng quát gây trựơt Ta viết lại công thức nh sau: R ncK n N tt m so sánh với công thức tính ổn định quy phạm cũ coi : ncKn = 1,08 m 62,3 B = 1,08 = 54,50( m) 2,4 0,65 + 0,5 1,0 KC = b Theo điều kiện ứng suất; chiều rộng đáy đập xác định theo công thức: SVTH:Nguyễn Hà Tuyên Thiết kế đập bê tông trọng lực B= H1 (1 n ) + n(2 n ) n Vậy chiều rộng đáy đập B = 54,5 (m) Nh vây mặt cắt đập nh sau: H1=62,3(m) B = 54,5(m) II: mặt cắt thực dụng đập không tràn: Xác định cao trình đỉnh đập: Đỉnh đập phần không tràn đợc xác định từ điều kiện đ1 =MNDBT + h + s + a đ2 = MNDGC + h+ s + a SVTH:Nguyễn Hà Tuyên = 45,20( m) Thiết kế đập bê tông trọng lực a.Xác định đ1: đ1 = MNDBT + h + s + a a: độ vợt cao an toàn s: độ dềnh cao sóng xác định với vận tốc gió tính toán lớn h: độ dềnh gió ứng với gió tính toán lớn Từ P = 2% v = 36 (m/s) Giả sử sóng nớc sâu Sơ giả sử thời gian gió thổi liên tục (h) Tính giá trị không thứ nguyên gt 9,81.6.3600 = 5886 v = 36 gD = 9,81.6.10 = 45,417 v (36 ) g = 3,5 Phụlục ( 1) v g h = 0,065 v Chọn cặp giá trị g = 1,25 v g h = 0,013 v g = 1,25 = 4,587 g v = = 32,850 g h = 0,013 h = 1,717 v Vậy sóng nớc sâu, giả thiết đúng, kết qủa đợc chấp nhận Chiều cao sóng với mức bảo đảm i% h1% = K1% h Phụlục ( 2 ) K1% = _ h1% = * h = 3,434 Độ dềnh cao sóng : s = K s h 1% ) / 65 Hinh ( K s = 1,13 s = 3,88 với h = 0,527; = 0,052 H v2D h = 2.10 cos S = 0,0255( m) gH đ1 = 189,2 + 0,0255 + 3,880 + 0,70 = 193,810 (m) b Xác định đ2 đ2 = MNDGC + h+ s + a a: độ vợt cao an toàn s: độ dềnh cao sóng xác dịnh với vận tốc gió tính toán lớn h,: độ dềnh gió ứng với gió tính tóan lớn SVTH:Nguyễn Hà Tuyên Thiết kế đập bê tông trọng lực Từ P = 50% v = 18 (m/s) Giả sử sóng nớc sâu Sơ giả sử thời gian gió thổi liên tục (h) Tính giá trị không thứ nguyên gt 9,81.6.3600 = 11772 v = 18 gD = 9,81.6,5.10 = 196,810 v (182 ) g g = 4,1 = 1,94 v v Phụlục ( 1) g h = 0,085 g h = 0,025 v v g = 1,94 = 3,560 g2 v = = 19,787 Chọn cặp giá trị g h = 0,025 h = 0,826 v Vậy sóng nớc sâu, giả thiết đúng, kết qủa đợc chấp nhận Chiều cao sóng với mức bảo đảm i% h1% = K1% h ( 22 ) h 1% = 1,652 Phụlục K 1% = Độ dềnh cao sóng s = K s h 1% h ) / 65 Hinh ( K s = 1,12 với = 0,318; = 0,042 H s = 1,850 v D' h = 2.10 cos S = 0,007( m) gH đ2 = 192,2 + 0,007 + 1,850 + 0,50 = 194,557 (m) Ta chọn đ = 195,00(m) bề rộng đỉnh đập: Do yêu cầu xây dựng đập nhu cầu giao thông lớn nên ta chọn bề rộng đỉnh đập theo yêu cầu cấu tạo chọn b = (m) Bố trí lỗ khoét: Các hành lang thân đập có tác dụng tập trung nớc thấm thân đập,và nền,kết hợp để kiểm tra, sửa chữa; hành lang gần để sử dụng vữa chống thấm Kích thớc hành lang chọn theo yêu cầu sử dụng Hành lang vũa chọn theo yêu cầu thi công ; SVTH:Nguyễn Hà Tuyên Thiết kế đập bê tông trọng lực Theo chiều cao đập bố trí hành lang tầng khác nhau, tầng cách tầng 15(m).Khoảng cách từ mặt thợng lu đến mép trớc hành lang chon jtheo điều kiện chống thấm: l1 = 3,2 (m) III mặt cắt thực dụng đập tràn : mặt cắt đập tràn; Chọn mặt tràn dạng Ôphixêrốp không chân không Loại có hệ số lu lợng tơng đối lớn , có chế độ làm việc ổn định Cánh xây dựng mặt cắt đập nh sau : - Đây tràn tự động cao trình ngỡng tràn ta lấy ngang MNDBT - nt = 189,2 (m) - Chọn hệ trục toạ độ (xOy) có: trục Ox ngang cao trình ngỡng tràn, hớng hạ lu, trục Oy hớng xuống dới, gốc O mép thợng lu đập ngang cao trình ngỡng tràn - Vẽ đờng cong theo toạ độ Côgizơ-Ôphixêrốp hệ trục chọn xOy Trong đó: x = x.H tk y = y.H tk Htk = 5,1 (m) x, y : giá trị đợc tra bảng (14-2)/Bảng tính thuỷ lực - Kết tính cụ thể đợc thể bảng sau bảng toa độ mặt cắt STT x x y y 0 0.126 0.6426 0.1 0.51 0.036 0.1836 0.2 1.02 0.007 0.0357 0.3 1.53 0 0.4 2.04 0.007 0.0357 0.6 3.06 0.06 0.306 0.8 4.08 0.147 0.7497 5.1 0.256 1.3056 1.2 6.12 0.393 2.0043 SVTH:Nguyễn Hà Tuyên Thiết kế đập bê tông trọng lực 10 1.4 7.14 0.565 2.8815 11 1.7 8.67 0.873 4.4523 12 10.2 1.235 6.2985 13 2.5 12.75 1.96 9.996 14 15.3 2.824 14.402 15 3.5 17.85 3.818 19.472 16 20.4 4.93 25.143 17 4.5 22.95 6.22 31.722 - Tịnh tiến đờng cong theo phơng ngang phía hạ lu tiếp xúc với biên hạ lu mặt cắt điểm D - Mặt cắt hạ lu nối tiếp với sân sau mặt cong có bán kính R : Chọn : R = 0.4 ( P+ Ht) Trong : P : Chiều cao đập Ht: Cột nớc đỉnh tràn P = 57,2 (m) Ht = 5,1 (m) R = 24,92 (m) Trụ pin cầu giao thông: Đỉnh đập đờng giao thông qua, nhng để lại kiểm tra khai thác công trình, phải làm cầu giao thông qua đập tràn, trờng hợp bề rộng tràn lớn, cần phải làm trụ pin để đỡ cầu Mặt trụ thợng hạ lu cần đảm bảo điều kiện để chảy bao hợp lí a) Trụ pin : sơ chọn đập tràn có khoang Trụ bin có mố lợn tròn, trụ pin có bề rộng là: bt = 1,0 (m) Mố bên lợn tròn Kích thớc mố trụ pin phụ thuộc bề rộng tràn kết cấu cầu b)Cầu giao thông : Cao trình cầu giao thông chọn ngang cao trình đỉnh đập không tràn cầu = 194,557 (m) Để thuận tiện cho giao thông mùa kiệt , ta chọn bề rộng cầu Bcầu = (m) Chiều dài cầu phụ thuộc bề rộng khoang tràn kết cấu cầu Phần III : tính toán màng chống thấm I- Mục đích SVTH:Nguyễn Hà Tuyên 10 Thiết kế đập bê tông trọng lực - xác định thông số cần thiết chông thấm (chiều sâu, chiều dày,vị trí đặt) để đảm bảo đợc yêu cầu chống thấm đề ( hạn chế lợng nớc, giảm nhỏ áp lực thấm lên đáy đập) II- thông số : chiều sâu vữa S1: - Chiều sâu vữa S1 phụ thuộc vào mức độ nứt nẻ chiều cao đập: Theo quy phạm Liên Xô CH 123-60, chiều sâu sử lý chống thấm xác định nh sau: + Khi 25m < H < 75m , Chống thấm với chiều sau tơng ứng 0,03 l / phút + Từ tài liệu ép nớc thí nghiệm đac cho, ta xác định đợc chiều sâu chống thấm cần thiết là: S1= 15m Chiều dày chống thấm : Xác định theo điều kiện chống thấm cho thân màn: = Trong đó: H [ J] .H: cột nớc tổn thất qua =1- =1- 0,50 =0,50 H = 62,557 (m) H =31,280 (m) [ J ] =15: gradien thấm cho phép vật liệu làm màn; (Theo quy phạm Liên Xô cũ CH 123-60) 2,085 Chọn chiều dày màng chống thấm = 2,1 (m) Vị trí màng chống thấm : Vị trí màng chống thấm bố trí gần mặt thợng lu đập tốt Nhng để chống thấm cho thành phía trớc hành lang vữa ta cần khống chế l1 H1 Jb Trong đó: H1: Cột nớc lớn tính đến đáy hành lang? Jb = 20 : Giadien thấm cho phép bêtông l1= 3,128 lấy l1= 3,2 (m) III- Kiểm tra trị số : Trong thiết kế sơ bộ, sơ theo phơng pháp Pavơlôpxki, theo : = p2 p1 SVTH:Nguyễn Hà Tuyên 11 Thiết kế đập bê tông trọng lực Với : p1 = n ì H x n p = arccos + b S1 a x 1 = arccos + b Từ đó: S1 a 2,1 Trong đó: x = = = 1,05 2 2 L1 L2 a= + + + = 4,452 S1 S 2 L2 L2 b= + + = 2,406 S1 S = 0,5 ( Phù hợp với giả thiết trên) phần IV: tính toán thuỷ lực đập tràn I Tính toán diện Công thức chung: - Từ tài liệu cho: ngỡng tràn = MNDBT =189,2 (m) Ht = 5,1 (m) max Q th o = 1230 (m3/s) - Đập tràn cửa van , công thức chung tính lu lợng qua tràn: Qt = .n.m.(b) 2g H03/2 (1) Trong đó: Qt: lu lợng tháo qua tràn : hệ số co hẹp bên n: hệ số chảy ngập; ( trờng hợp n = 1) m : hệ số lu lợng b: tổng chiều dài tràn nớc H0: cột nớc đỉnh tràn 2.Xác định thông số a) Trờng hợp sử dụng tổ máy thuỷ điện để tháo lũ Lu lợng tháo qua tràn : SVTH:Nguyễn Hà Tuyên 12 Thiết kế đập bê tông trọng lực max Qt = Q th o - t Q0 đây: Q max tahó =1230 (m /s): lu lợng tháo lũ lớn Q0 = 4.111 = 444(m3/s) : lu lợng tháo lớn tổ máy thuỷ điện t = 0.8 : hệ số lợi dụng Qt = 1230 0.8.444 = 874,8 (m3/s) b) Hệ số lu lợng đập tràn: m = H.hd.mtc Trong đó: m tc = 0,504 : Hệ số lu lợngcủa đập tràn tiêu chuẩn loại H = 1: Hệ số sửa chữa thay đổi cột nớc: hd = 0,974: Hệ số sửa chữa hình dạng : Với: = 450 = 600 m = 1.0,974.0,504 = 0,491 c) Hệ số co hẹp: - Hệ số co hẹp bên phụ thuộc số khoang dạng mố , xác định theo công thức: = 0,2 mb + ( n 1) mt H n b (2) - Vì diện tích mặt hồ thợng lu lớn nên bỏ qua thành phần lu tốc tới gần : v0 = H = H = 5.1 m - Chọn mố trụ mố bên lợn tròn: mb = 0.7 ; nt = 0.45 - Chọn số khoang tràn: n = Q = 8,731 (m) mn 2gH 30 / + ( n 1) mt Từ công thức (2), ta có : b = b + 0,2 mb H = 9,254(m) n Từ công thức (1), ta có: b = = 0,943 - Vậy chọn tràn gồm khoang bề rộng khoang b = 9,30 (m) - Bề rộng phần đập tràn : B = 4b + 3bt = 40,2 (m) II Tính toán tiêu Hình thức tiêu - Do mức nớc hạ lu thay đổi lớn nên hình thức tiêu mặt không thích hợp Trờng hợp đá đào bể sâu lợi; xây tờng cao không kinh tế phải xử lí nớc nhảy sau tờng Hợp lí nên xét làm bể-tờng kết hợp Tính toán cho hình thức tiêu đáy a Xác định lu lợng tính toán tiêu năng: - Giả thiết cột nớc tràn từ ( H = ữHmax), tính lu lợng công thức: Q t = n m(b) 2gH 30 / - Với cột nớc lu lợng đó, tính độ sâu liên hiệp với độ sâu co hẹp hC SVTH:Nguyễn Hà Tuyên 13 Thiết kế đập bê tông trọng lực - Độ sâu hạ lu tìm đợc từ quan hệ Q ~ Zhạvới lu lợng xả: Q = Qt + tQo '' - Lu lợng tính toán tiêu trị số Qt ứng với ( h c h h ) max - Cụ thể tính toán đợc trình bày bảng sau: Bảng tính lu lợng tính toán tiêu Hgt Qt Qxả Zhl E0 F(c 0 355.2 133.676 57.2 133.772 c" hc" hc"-hh 0 -1.676 57.6 0.00122 -1.772 58 0.00342 -1.949 0.4 19.299 374.4989 0.8 54.585 409.7854 133.9489 1.2 100.28 455.4798 134.177 58.4 0.00621 0.066 3.8544 1.6774 1.6 154.39 509.5909 134.438 58.8 0.00946 0.0817 4.801 2.363 215.77 570.9679 134.6838 59.2 0.01309 0.0963 5.701 3.0172 2.4 283.63 638.8342 134.955 59.6 0.01704 0.1094 6.5202 3.5652 2.8 357.42 135.2378 60 0.02126 0.122 7.32 4.0822 3.2 436.68 791.8835 135.4756 60.4 0.02571 0.175 10.567 7.0919 3.6 521.07 876.2694 135.7288 60.8 0.03038 0.1453 8.8371 5.1083 610.28 965.4837 136.0619 61.2 0.03523 0.156 9.5472 5.4853 4.4 704.08 1059.278 136.3185 61.6 0.04025 0.174 10.718 6.3999 4.8 802.24 1157.439 136.5148 62 0.04542 0.1765 10.943 6.4282 5.1 878.61 1233.812 136.4905 62.3 0.04939 6.9727 712.62 Ta thấy - Vậy : 0.184 11.463 Max[ h "c h h ] = 7,0919 QTN = 436,680 (m3/s) b Tính toán kích thớc tờng bể tiêu * Tính chiều cao tờng lớn : q2 hk = = 2,291(m) g hh = 3,4756 (m) q =10,863 (m2/s) t = 0,95 b = 0,9 - Chiều cao tờng lớn CO chiều cao tờng để sau có nớc nhảy chỗ, SVTH:Nguyễn Hà Tuyên 14 Thiết kế đập bê tông trọng lực hk hh hC1 = + = 1,415(m) hh q2 E 01 = h c1 + 2 = 4,743(m) t h c1 2g - Mặt khác: E01 = C0 + H01 = 4,743 (m) - Trong đó: q H 01 = m g t 2/3 = 3,243(m) - Suy : C0 = 4,743 3,243 = 1,5 (m) Do yêu cầu cấu tạo, chọn: Co = 1,5 (m) Chiều cao tờng C = 1,5 (m) * Tính chiều sâu đào bể d d = h "c H C (3) - Trong (3): = 1,05 C = 1,5 Vì H1và hc phụ thuộc vào d nên ta phải tính dần ' + Giả thiết d = 3.98 (m), E = E + d = 64,380 q ả ngtra (15 1) BTTL = 0.0234 B "c = 0.1278 h "c = 8,228(m) ' 3/ d (E ) v 2b = 3,1624(m) Mặt khác: H = H 01 2g F( c ) = - Thay giá trị tìm đợc vào (3) : d = 3,9773 (m) - Vậy giả thiết ta Chiều sâu đào bể d = 4.0 (m) Tính chiều dài bể: Lb = 3,6 hc" = 29,621(m) Phần V Tính toán ổn định đập I Mục đích - Kiểm tra ổn định trợt, lật cho mặt cắt đập không tràn đập tràn - Trong đồ án này, tính ổn định trợt cho phần đập không tràn (kiểm tra cho mặt cắt có chiều cao lớn ) II trờng hợp tính toán Chúng ta cần kiểm tra trờng hợp làm việc khác đập: SVTH:Nguyễn Hà Tuyên 15 Thiết kế đập bê tông trọng lực - ứng với MNDBT, thiết bị chống thấm thoát nớc làm việc bình thờng(tổ hợp bản) - ứng với MNDBT, có động đất (đặc biệt) - ứng với MNDGC (đặc biệt) - ứng với MNDBT, thiết bị chống thấm thoát nớc làm việc không bình thờng; + Trong phạm vi đồ án ta kiểm tra với trờng hợp - III Kiểm tra ổn định cho trờng hợp Trờng hợp MNDBT, có động đất a Xác định lực tác dụng lên đập +189,2 W1 +138 W2 +132 G Wth h = 16359,2( kN ) - áp lực bùn cát :W2 = bc h 2bc K a = 140,663( kN ) - Trọng lợng thân: G = bt Bh = 37408,88( kN ) - áp lực thấm đẩy ngợc:Wth= hB = 7793,5( kN ) - áp lực thuỷ tĩnh :W1 = - áp lực sóng gây ra: SVTH:Nguyễn Hà Tuyên 16 Thiết kế đập bê tông trọng lực + Trị số áp lực sóng lớn nhất: WS = K d h 1% ( h + h 1% ) = 303,482( kN ) othi ( C ) Đ K d = 0,15 h2 h h h2 + Mômen lớn : M max = K m h 1% ( 1% + 1% + ) = 11923,520( kNm) 2 ( 24 d ) Dothi K m = 0,2 - Lực quán tính động đất: (Chọn chiều lực động đất chiều từ TL HL) Fd = KG = 0,05.1,5.55186,56 = 4138,992( kN ) - áp lực nớc tăng thêm : W1' = Kh = 817,96( kN ) ' - áp lực bùn cát tăng thêm : W2 = K.tgW2 = 2,734( kN ) b) Kiểm tra an toàn trợt phẳng, theo công thức: K= Gf0 + BC KC P Trong đó: P = 21763,031 (kN)- tổng lực gây trợt chủ động; G = 29615,380 (kN) -Tổng hợp lực tác dụng theo phơng vuông góc với mặt trợt kể lực đẩy f0 = 0,63 ; C = 2(kG/cm2) B = 54,5 (m) Bề rộng mặt trợt K = 0,86 > Kc 2.Trờng hợp MNDGC a Xác định lực tác dụng lên đập SVTH:Nguyễn Hà Tuyên 17 Thiết kế đập bê tông trọng lực +194,3 W1 +138 W2 +132 G Wth h = 19406,45( kN ) - áp lực bùn cát :W2 = bc h 2bc K a = 140,663( kN ) - Trọng lợng thân: G = bt Bh = 40744,2( kN ) - áp lực thấm đẩy ngợc:Wth= hB = 8488,375( kN ) - áp lực thuỷ tĩnh :W1 = - áp lực sóng gây ra: + Trị số áp lực sóng lớn nhất: WS = K d h 1% ( h + h 1% ) = 104,284( kN ) othi ( C ) Đ K d = 0,10 h 12% h 1% h h + Mômen lớn : M max = K m h 1% ( + + ) = 1992,560( kNm) 2 ( 24 d ) Dothi K m = 0,15 b) Kiểm tra an toàn trợt phẳng, theo công thức: SVTH:Nguyễn Hà Tuyên 18 Thiết kế đập bê tông trọng lực K= Gf0 + BC KC P Trong đó: P = 19651,397 (kN) - tổng lực gây trợt chủ động; G = 32255,825 (kN)-Tổng hợp lực tác dụng theo phơng vuông góc với mặt trợt kể lực đẩy f0 = 0,63 ; C = 2(kG/cm2) B = 54,5 (m) Bề rộng mặt trợt K = 1,040 > Kc - Đập ổn định trợt Phần VI Tính ứng suất thân đập I Mục đích - Xác định đặc trng phân bố ứng suất thân đập (các đờng đẳng ứng suất, quỹ đạo ứng suất N1, N2,T) để sử dụng cho việc phân vùng vật liệu, bố trí khe thi công, phân tích ứng suất lỗ khoét II Các trờng hợp tính toán Cần phân tích ứng suất với tờng hợp làm việc khác đập - Trong đồ án tính cho trờng hợp ứng với MNDGC Tính cho mặt cắt đập không tràn III.Phân tích ứng suất cho mặt cắt chọn Sử dụng phơng pháp phân tích trọng lực Trình tự nh sau: Chia lới: Chia mặt cắt đập phần lới vuông kích thớc mắt cỡ 10 x 10 m Tính toán ngoại lực tác dụng lên đập: ứng với mặt cắt nằm ngang khác ( tính lực tác dụng lên đập phần bên mặt cắt xét) Các lực cần tổng hợp G- tổng lực thăng đứng; P- tổng lực nằm ngang; M0- tổng mômen tâm mặt cắt 3.Tính ứng suất biên mặt cắt: a) ứng suất pháp y = b) ứng suất tiếp - Biên thợng lu: - Biên hạ lu: G M B B2 ' = ( n y 'y ) tg " = "y tg c) ứng suất pháp x - Biên thợng lu: 'x = n y ( n y 'y )tg 'x' = 'y' tg - Biên hạ lu: d) Tính ứng suất N '2 = n y - Biên thợng lu: SVTH:Nguyễn Hà Tuyên 19 Thiết kế đập bê tông trọng lực N = ' N = '' e) ứng suất cắt : - Biên hạ lu: cos n ytg N '2' = - Biên hạ lu: - Biên thợng lu : 'y 'y' cos N 1' N '2 T N '2' '' T = ' 4) Tính toán thành phần ứng suất mặt cắt: Chọn trục x hớng từ hạ lu thợng lu mặt cắt a) ứng suất pháp y mặt cắt nằm ngang 'y' 'y' x y = + B '' y b) ứng suất cắt mặt cắt ngang = a1 + b1x + c1x2 a = '' Trong : b1 = P + ' + '' B B c1 = P + ' + ' ' B B c) ứng suất pháp x mặt nằm ngang ( coi x gần biến đổi tuyến tính theo x ) 'x 'x' x = + x B '' x d) ứng suất chính: Tính theo sức bền vật liệu: N 1, = x + y y x 2 + y + T = x - Phơng N1(N1> N2) làm với trục x ( x>y ) góc có: SVTH:Nguyễn Hà Tuyên 20 Thiết kế đập bê tông trọng lực tg1 = ( x y ) ( y ) + 2 x (Với quy ớc góc dơng quay từ trục gốc đến phơng N1 theo chiều thuận kim đồng hồ )Cụ thể chia mặt cắt tính ứng suất đợc trình bày dới 30 29 28 27 25 24 23 22 21 20 18 17 16 15 13 12 11 10 SVTH:Nguyễn Hà Tuyên 26 19 21 14 Thiết kế đập bê tông trọng lực Kết luận Trong Đồ án thiết kế đập bê tông trọng lực, em hoàn thành đợc nội dung sau: Tính toán mặt cắt đập Tính toán chống thấm Tính toán thủy lực đập tràn Tính toán ổn định đập Phân tích ứng suất thân đập Thiết kế cấu tạo chi tiết Do thời gian ngắn với trình độ hạn chế nên đồ án em không tránh khỏi thiếu sót nhầm lẫn Em kính mong nhận đợc thông cảm dẫn thầy cô môn để em hoàn thành tốt Em xin cảm ơn thầy giáo Nguyễn cảnh Thái cô giáo Lơng Thị Thanh Hơng hớng dẫn em Và xin cảm ơn Bộ môn Thủy công tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án Hà Nội ,Ngày 01 tháng 04 năm 2005 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hà Tuyên SVTH:Nguyễn Hà Tuyên 22 [...]... 20 Thiết kế đập bê tông trọng lực tg1 = ( x y ) ( y ) + 4 2 2 x 2 (Với quy ớc góc 1 dơng nếu quay từ trục gốc đến phơng của N1 theo chiều thuận kim đồng hồ )Cụ thể chia mặt cắt và tính ứng suất đợc trình bày dới đây 30 29 28 27 25 24 23 22 21 20 18 17 16 15 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 SVTH:Nguyễn Hà Tuyên 26 19 21 14 1 Thiết kế đập bê tông trọng lực Kết luận Trong Đồ án thiết kế đập bê tông trọng. .. với mặt trợt kể cả lực đẩy nổi f0 = 0,63 ; C = 2(kG/cm2) B = 54,5 (m) Bề rộng mặt trợt K = 0,86 > Kc 2.Trờng hợp MNDGC a Xác định các lực tác dụng lên đập SVTH:Nguyễn Hà Tuyên 17 Thiết kế đập bê tông trọng lực +194,3 W1 +138 W2 +132 G Wth 1 2 h = 19406,45( kN ) 2 1 - áp lực bùn cát :W2 = bc h 2bc K a = 140,663( kN ) 2 1 - Trọng lợng bản thân: G = bt Bh = 40744,2( kN ) 2 1 - áp lực thấm đẩy ngợc:Wth=... 37408,88( kN ) 2 1 - áp lực thấm đẩy ngợc:Wth= 1 hB = 7793,5( kN ) 2 - áp lực thuỷ tĩnh :W1 = - áp lực do sóng gây ra: SVTH:Nguyễn Hà Tuyên 16 Thiết kế đập bê tông trọng lực + Trị số áp lực sóng lớn nhất: WS = K d h 1% ( h + h 1% ) = 303,482( kN ) 2 othi ( 2 4 C ) Đ K d = 0,15 h2 h h h2 + Mômen lớn nhất : M max = K m h 1% ( 1% + 1% + ) = 11923,520( kNm) 6 2 2 ( 24 d ) Dothi K m = 0,2 - Lực quán tính động... thợng lu đập càng tốt Nhng để chống thấm cho thành phía trớc của hành lang phụt vữa ta cần khống chế l1 H1 Jb Trong đó: H1: Cột nớc lớn nhất tính đến đáy hành lang? Jb = 20 : Giadien thấm cho phép của b tông l1= 3,128 lấy l1= 3,2 (m) III- Kiểm tra trị số 1 : Trong thiết kế sơ bộ, có thể sơ bộ theo phơng pháp của Pavơlôpxki, theo đó : 1 = p2 p1 SVTH:Nguyễn Hà Tuyên 11 Thiết kế đập bê tông trọng lực Với... Kiểm tra các ổn định trợt, lật cho các mặt cắt đập không tràn và đập tràn - Trong đồ án này, chúng ta tính ổn định trợt cho phần đập không tràn (kiểm tra cho mặt cắt có chiều cao lớn nhất ) II các trờng hợp tính toán Chúng ta cần kiểm tra các trờng hợp làm việc khác nhau của đập: SVTH:Nguyễn Hà Tuyên 15 Thiết kế đập bê tông trọng lực 1 - ứng với MNDBT, các thiết bị chống thấm và thoát nớc làm việc bình.. .Thiết kế đập bê tông trọng lực - xác định các thông số cần thiết của màn chông thấm (chiều sâu, chiều dày,vị trí đặt) để đảm bảo đợc yêu cầu chống thấm đề ra ( hạn chế lợng mất nớc, giảm nhỏ áp lực thấm lên đáy đập) II- các thông số : 1 chiều sâu phụt vữa S1: - Chiều sâu phụt vữa S1 phụ thuộc vào mức độ nứt nẻ của nền và chiều cao đập: Theo quy phạm của Liên Xô CH... của đập - Trong đồ án này tính cho trờng hợp ứng với MNDGC Tính cho mặt cắt đập không tràn III.Phân tích ứng suất cho mặt cắt đã chọn Sử dụng phơng pháp phân tích trọng lực Trình tự nh sau: 1 Chia lới: Chia mặt cắt đập ra các phần bởi 1 lới vuông kích thớc mắt cỡ 10 x 10 m 2 Tính toán ngoại lực tác dụng lên đập: ứng với các mặt cắt nằm ngang khác nhau ( chỉ tính các lực tác dụng lên đập ở phần bên... 8488,375( kN ) 2 - áp lực thuỷ tĩnh :W1 = - áp lực do sóng gây ra: + Trị số áp lực sóng lớn nhất: WS = K d h 1% ( h + h 1% ) = 104,284( kN ) 2 othi ( 2 4 C ) Đ K d = 0,10 h 12% h 1% h h 2 + Mômen lớn nhất : M max = K m h 1% ( + + ) = 1992,560( kNm) 6 2 2 ( 24 d ) Dothi K m = 0,15 b) Kiểm tra sự an toàn về trợt phẳng, theo công thức: SVTH:Nguyễn Hà Tuyên 18 Thiết kế đập bê tông trọng lực K= Gf0 + BC ... qua tràn : SVTH:Nguyễn Hà Tuyên 12 Thiết kế đập bê tông trọng lực max Qt = Q th á o - t Q0 ở đây: 3 Q max tahó =1230 (m /s): lu lợng tháo lũ lớn nhất Q0 = 4.111 = 444(m3/s) : lu lợng tháo lớn nhất của 4 tổ máy thuỷ điện t = 0.8 : hệ số lợi dụng Qt = 1230 0.8.444 = 874,8 (m3/s) b) Hệ số lu lợng của đập tràn: m = H.hd.mtc Trong đó: m tc = 0,504 : Hệ số lu lợngcủa đập tràn tiêu chuẩn loại 1 H = 1: Hệ... kết hợp 2 Tính toán cho hình thức tiêu năng đáy a Xác định lu lợng tính toán tiêu năng: - Giả thiết cột nớc tràn từ ( H = 0 ữHmax), tính lu lợng bằng công thức: Q t = n m(b) 2gH 30 / 2 - Với cột nớc và lu lợng đó, tính độ sâu liên hiệp với độ sâu co hẹp hC SVTH:Nguyễn Hà Tuyên 13 Thiết kế đập bê tông trọng lực - Độ sâu hạ lu tìm đợc từ quan hệ Q ~ Zhạvới lu lợng xả: Q = Qt + tQo '' - Lu lợng tính toán ... 21 14 Thiết kế đập bê tông trọng lực Kết luận Trong Đồ án thiết kế đập bê tông trọng lực, em hoàn thành đợc nội dung sau: Tính toán mặt cắt đập Tính toán chống thấm Tính toán thủy lực đập tràn... làm đập b tông trọng lực Hơn làm đập b tông trọng lực có thuận tiện loại đập khác nh đập đất, đập hỗn hợp nguồn vật liệu cát đá lớn dễ khai thác Do u điểm mặt kĩ thuật nh thi công hiên đập b tông. .. Xác định lực tác dụng lên đập SVTH:Nguyễn Hà Tuyên 17 Thiết kế đập bê tông trọng lực +194,3 W1 +138 W2 +132 G Wth h = 19406,45( kN ) - áp lực bùn cát :W2 = bc h 2bc K a = 140,663( kN ) - Trọng