Đang tải... (xem toàn văn)
PHẦN I ĐỀ BÀI ĐỒ ÁN CÔNG TRÌNH THỦY SỐ II THIẾT KẾ ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC A TÀI LIỆU CHO TRƯỚC: I Nhiệm vụ công trình: Một hồ chứa nước được xây dựng trên song với mục đích phát điện là chính và đảm nhận các nhiệm vụ sau: 1. Phát điện là chính, với công suất lắp máy N=150MW. 2. Cấp nước sinh hoạt cho 10000 dân. 3. Kết hợp nuôi trồng thủy sản và du lịch sinh thái. 4. Kết hợp dùng nước sau nhà máy thủy điện tưới cho 1000ha đất canh tác. 5. Phòng lũ cho hạ du. II Các hạng mục công trình đầu mối Tại đầu mối có 3 hạng mục công trình chủ yếu được xây dựng: 1. Đập chính ngăn sông – được chọn phương án là đập Bê tông trọng lực. 2. Công trình tháo lũ với phương án tràn tự do đặt trong thân đập Bê tong trọng lực.
Đồ án Công Trình Thủy GVHD:Th.S: Lê Văn Hợi MỤC LỤC SVTH: Nguyễn Nhật Cường – Lớp 12THXD Trang Đồ án Công Trình Thủy GVHD:Th.S: Lê Văn Hợi PHẦN I ĐỀ BÀI ĐỒ ÁN CÔNG TRÌNH THỦY SỐ II THIẾT KẾ ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC A- TÀI LIỆU CHO TRƯỚC: I- Nhiệm vụ công trình: Một hồ chứa nước xây dựng song với mục đích phát điện đảm nhận nhiệm vụ sau: Phát điện chính, với công suất lắp máy N=150MW Cấp nước sinh hoạt cho 10000 dân Kết hợp nuôi trồng thủy sản du lịch sinh thái Kết hợp dùng nước sau nhà máy thủy điện tưới cho 1000ha đất canh tác Phòng lũ cho hạ du II- Các hạng mục công trình đầu mối Tại đầu mối có hạng mục công trình chủ yếu xây dựng: Đập ngăn sông – chọn phương án đập Bê tông trọng lực Công trình tháo lũ với phương án tràn tự đặt thân đập Bê tong trọng lực Công trình lấy nước nhà máy Thủy điện sau đập III- Tài liệu cho trước : Tài liệu địa hình : - Cho trước bình đồ địa hình vùng tuyến tỷ lệ 1:2000 - Tuyến đập thiết kế chọn trước bình đồ - Tài liệu địa chất: Địa chất tuyến đập tương đối đơn giản, mặt có phủ lớp đất thịt dày từ 1-5m Nền đá gốc có độ phong hóa nứt nẻ trung bình a- Tài liệu ép nước tuyến đường tuyến đập: Độ sâu (m) 10 Độ 0,06 nước(l/ph) b- Chỉ tiêu lý đá nền: 15 20 0,04 0,02 + Hệ số ma sát: f = 0,6 + Các đặt trưng chống cắt: f0 = 0,63; lực dính C = kg/cm2 + Cường độ chịu nén giới hạn: R = 1700 kg/cm2 - Từ bình đồ địa hình, tuyến đập sinh viên phải vẽ mặt cắt dọc địa hình tuyến đập - Sau vào số liệu vị trí lỗ khoan bề dày lớp đất lỗ khoan để vẽ mặt cắt địa chất dọc tuyến đập Tài liệu vật liệu xây dựng : Khu vực xây dựng có đủ cát, đá bảo đảm tiêu chuẩn làm cốt liệu Bê tông SVTH: Nguyễn Nhật Cường – Lớp 12THXD Trang Đồ án Công Trình Thủy GVHD:Th.S: Lê Văn Hợi Các đặc trưng hồ chứa : Sau tính toán thủy văn công trình thủy xác định đặc trưng chủ yếu hồ chứa Các số liệu cho bao gồm : - D(km) : Chiều dài truyền sóng (còn gọi đà gió) ứng với MNDBT - D’(km) : Chiều dài truyền sóng ứng với MNLTK D’=D+0,5km - MNC(m) : Cao trình mực nước chết hồ chứa - MNDBT(m) : Cao trình mực nước dâng bình thường hồ chứa - Trạm thủy điện có tổ máy, bảng cho lưu lượng qua tổ máy Qtm - MNLTK(m) : Mực nước lũ thiết kế tính MNDBT cộng thêm cột nước lớn đỉnh tràn tự : MNLTK = MNDBT + Ht max (Ht max cột nước lớn tràn tự xảy lũ thiết kế - Ht max lưu lượng xã lũ lớn Qmax phụ thuộc tần suất lũ thiết kế - cho bảng sau: Tần suất P% Qmax (m3/s) Ht max (m) 0,1 0,5 1,0 1,5 2,0 1500 1400 1300 1200 1100 5,5 4,5 4,0 - MNLKT(m) : Mực nước lũ kiểm tra, mực nước lớn hồ xảy lũ kiểm tra Ở giả định cho : MNLTK = MNLTK + 1m - Quan hệ lưu lượng mực nước hạ lưu tuyến đập cho theo bảng : Q(m3/s) Cao trình mực nước hạ lưu Z (m) BĐ1 BĐ2 BĐ3 BĐ4 BĐ5 BĐ6 BĐ7 BĐ8 200 2.5 107.5 102.5 151.5 23.5 218.5 39.5 54.5 300 3.0 108.0 103.0 152.0 24.0 219.0 40.0 55.0 500 3.5 108.5 103.5 152.5 24.5 219.5 40.5 55.5 800 4.0 109.0 104.0 153.0 25.0 220.0 41.0 56.0 1000 4.5 109.5 104.5 153.5 25.5 220.5 41.5 56.5 1200 5.0 110.0 105.0 154.0 26.0 221.0 42.0 57.0 1400 5.5 110.5 105.5 154.5 26.5 221.5 42.5 57.5 1600 6.0 111.0 106.0 155.0 27.0 222.0 43.0 58.0 Các tài liệu khác: - Cao trình bùn cát lắng đọng dự kiến (sau thời hạn phục vụ công trình) cho theo bảng : Bình đồ Cao trình bùn cát(m) 111 106 157 27 223 43 58 - Chỉ tiêu lý bùn cát : + Độ rỗng : n = 0,45 SVTH: Nguyễn Nhật Cường – Lớp 12THXD Trang Đồ án Công Trình Thủy - - GVHD:Th.S: Lê Văn Hợi + Dung trọng khô : γk = 1,2 T/m3 + Góc nội ma sát trạng thái bão hòa nước : Vận tốc gió tính toán ứng với tần suất P% ϕbh = 120 P% 20 30 50 V(m/s) 32 30 27 26 17 14 12 Khu vực xây dựng có động đất cấp Đỉnh đập yêu cầu giao thông qua B YÊU CẦU VÀ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN Yêu cầu: - Hiểu cách bố trí đầu mối thủy lợi phương án chọn đập bê tông - Nắm bước thiết kế đập bê tông trọng lực tràn nước không tràn nước (trong giai đoạn thiết kế sơ bộ) Nhiệm vụ: - Bố trí phần đập tràn không tràn tuyến chọn - Xác định mặt cắt đập - Xác định mặt cắt thực dụng cho đập không tràn, đập tràn (bao gồm tính toán tiêu năng) - Kiểm tra ổn định mặt cắt đập tràn - Phân tích ứng suất mặt cắt đập tràn - Chọn cấu tạo phận: thoát nước thân đạp đập,chống thấm nền, xử lý nền, bố trí thấm nằm ngang đập - Đồ án gồm thuyết minh viết khổ A4 – đánh máy viết tay - Bản vẽ trình bày khổ A3 – yêu cầu vẽ tay – sau thông qua vẽ máy tính gồm : +Bình đồ bố trí mặt đập công trình đầu mối + Mặt cắt dọc tim đập + Chính diện thượng lưu, hạ lưu + mặt cắt qua phần đập không tràn + mặt cắt qua phần đập tràn + Các chi tiết cấu tạo: khớp nối, hành lang, đỉnh đập Bản vẽ phải theo quy định vẽ kỹ thuật SVTH: Nguyễn Nhật Cường – Lớp 12THXD Trang Đồ án Công Trình Thủy GVHD:Th.S: Lê Văn Hợi PHẦN II THIẾT KẾ ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH VÀ CÁC TÀI LIỆU CƠ BẢN 1.1 Vị trí nhiệm vụ công trình: 1.Phát điện chính, với công suất lắp máy N=150MW 2.Cấp nước sinh hoạt cho 10.000 dân 3.Kết hợp nuôi trồng thủy sản du lịch sinh thái 4.Kết hợp dùng nước sau nhà máy thủy điện tưới cho 1000 đất canh tác 5.Phòng lũ cho hạ du 1.2 Chọn tuyến đập bố trí công trình đầu mối: 1.2.1 Tuyến đập: Để cho đập làm việc ổn định, ta chọn tuyến đập có vai đập cắm vào sườn núi, tuyến phải qua vùng có mặt cắt tốt để tránh lún, lật Chọn tuyến đập phải ngắn để khối lượng đào, xây ngắn Chọn tuyến phải thuận lợi có khả thi công dễ dàng, tiện lợi bố trí tràn, nhà máy thủy điện 1.2.2 Chọn loại đập: Dựa vào tài liệu địa chất vật liệu xây dựng ta chọn đập bê tông trọng lực 1.2.3 Bố trí tổng thể công trình đầu mối: - Bố trí tràn: Để tránh tượng gây xói lở bên lòng sông ta bố trí tràn tuyến - Nhà máy thủy điện: Nhà máy bố trí bờ trái địa hình tương đối phẳng 1.3 Cấp công trình tiêu thiết kế: 1.3.1 Cấp công trình: Xác định theo điều kiện a- Theo chiều cao đập loại nền: MNLTK = MNDBT + Ht = 134.5 + = 139.5 m Sơ chọn cao trình đỉnh đập là: ∇đỉnh đập= MNLTK + d = 139.5 + = 142.5 m (chọn d = 3m) ∇đáy đập = 100 – 3.5 = 96.5 m Chiều cao mặt cắt: H = 142.5 – 96.5 = 46 m Chọn H = 46 m Tra bảng – Phân cấp công trình thủy lợi QCVN 04 – 05 : 2012, ta có cấp công trình tương ứng cấp II b- Theo nhiệm vụ công trình: Công trình có nhiệm vụ phát điện với công suất 150.000 KW Tra bảng 2.1 Cấp thiết kế công trình theo lực phục vụ TCXDVN 285 : 2002, ta có cấp công trình cấp II SVTH: Nguyễn Nhật Cường – Lớp 12THXD Trang Đồ án Công Trình Thủy GVHD:Th.S: Lê Văn Hợi Vậy ta xác định cấp công trình cấp II 1.3.2 Các tiêu thiết kế: - Tần suất lưu lượng mực nước lớn tính toán: P = 1% (bảng QCVN 04 – 05 : 2012) - Tần suất gió thiết kế mức nước dân bình thường: P = 2% (bảng 4.3 giảng công trình thủy) - Tần suất gió thiết kế đới với mức nước lũ thiết kế: P = 25% (bảng 4.3 giảng công trình thủy) - Hệ số vượt tải: n = 1.05 (bảng B.2 QCVN 04 – 05 : 2012) - Hệ số điều kiện làm việc: m = 0.95 (bảng B.1 QCVN 04 – 05 : 2012) - Hệ số tin cậy: Kn = 1.15 (trang 45 QCVN 04 – 05 : 2012) - Độ vượt cao đỉnh đập: d = 1.5 ÷ 3m - Độ cao an toàn a: (bảng 4.2 sách công trình thủy) + Mực nước bình thường: a = 1.2 m + Mực nước lũ thiết kế: a = m + Mực nước lũ kiểm tra: a = 0.3 m SVTH: Nguyễn Nhật Cường – Lớp 12THXD Trang Đồ án Công Trình Thủy GVHD:Th.S: Lê Văn Hợi TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA ĐẬP 2.1 Thiết kế Mặt cắt bản: 2.1.1 Dạng mặt cắt bản: Do đặc điểm chịu lực, mặt cắt đập bê tông trọng lực có dạng tam giác MNLTK H1 §¸y nB S1 L1 (1-n)B L2 - Đỉnh mặt cắt ngang MNLTK: MNLTK = MNDBT + Ht = 134.5 + = 139.5 m Ht: cột nước siêu cao Với công trình cấp II, có P = 1% tra bảng ta có Ht = m - Chiều cao mặt cắt: H1 = MNLTK - ∇đáy ∇đáy: Cao trình đáy xác định mặt cắt địa chất dọc tuyến đập, sau bóc bỏ lớp tàn tích lòng sông cao trình đáy là: ∇đáy = 100 – 3.5 = 96.5 m Chiều cao mặt cắt: H1 = 139.5 – 96.5 = 43 m - Chiều rộng đáy đập B, đoạn hình chiếu mái thượng lưu nB, hình chiếu mái hạ lưu (1-n)B Trị số n có thẻ chọn trước theo kinh nghiệm (n = ÷ 0,1), sơ chọn n = 0, nghĩa mặt thượng lưu thẳng đứng Trị số B xác định theo điều kiện ổn định ứng suất 2.1.2 Xác định chiều rộng đáy đập: a- Theo điều kiện ổn định: Trong đó: H1 : chiều cao mặt cắt, H1 = 43 m f : hệ số ma sát, f = 0.6 γ : dung trọng đập, γ1 = 2.5 T/m3 γn : dung trọng nước, γn = 1.0 T/m3 SVTH: Nguyễn Nhật Cường – Lớp 12THXD Trang Đồ án Công Trình Thủy GVHD:Th.S: Lê Văn Hợi α1 : hệ số cột nước lại sau chống thấm Vì đập cao, công trình quan trọng nên cần thiết phải xử lý chống thấm cho cách vữa tạo chống thấm Trị số α1 xác định theo mức độ xử lý nền, sơ chọn α = 0,4÷0,6, sơ chọn α1=0.5; α1 xác hóa việc tính toán xử lí sau - Kc: hệ số an toàn ổn định cho phép Theo quan điểm tính toán ổn định cho quy phạm mới, ổn định công trình đảm bảo khi: (*) Trong đó: nc : hệ số tổ hợp tải trọng, nc = m : hệ số điều kiện làm việc, m = 0.95 Kn: hệ số tin cậy, Kn = 1.15 Ntt R già trị tính toán lực tổng quát gây trượt lực chống giới hạn Có thể viết (*) dạng: So sánh với công thức tính ổn định quy phạm cũ coi: = = 1.211 → b- Theo điều kiện ứng suất:: = c- Chọn B: Để thỏa mãn đồng thời điều kiện ổn định ứng suất, chọn B = max( 43.4 ; 30.41) m = 43.4 m Chọn B = 45 m Như vậy, mặt cắt đập sau: SVTH: Nguyễn Nhật Cường – Lớp 12THXD Trang GVHD:Th.S: Lê Văn Hợi 43 Đồ án Công Trình Thủy 45 2.2 Mặt cắt thực dụng đập không tràn: Tại mặt cắt bản, tiến hành bổ sung số chi tiết ta mặt cắt thực dụng 2.2.1 Xác định cao trình đỉnh đập: Cao trình đỉnh đập xác định theo điều kiện : a) Theo MNDBT: ∇đ1 = MNDBT + ∆h + ηs + a Trong đó: - ∆h: Độ dềnh gió ứng với vận tốc gió tính toán lớn Trong đó: V: vận tốc gió tính toán lớn V = 32 m/s D: đà gió ứng với MNDBT, D = 3800 m H: chiều sâu nước trước đập ứng với: H = MNDBT - ∇đáy = 134.5 – 96.5 = 38 m αs: góc kẹp trục dọc hồ hướng gió, αs = 00 → - ηs: Độ dềnh cao sóng ứng với vận tốc gió tính toán lớn ηs = kηs.h Trong đó: kηs: tra đồ thị hình P2-4 h: chiều cao sóng với mức đảm bảo tương ứng Giả thiết sóng xét sóng nước sâu: H > Từ P = 2% → v = 32 (m/s) Giả sử sóng nước sâu, sơ giả sử thời gian gió thổi liên tục 6h Ta có: = SVTH: Nguyễn Nhật Cường – Lớp 12THXD Trang Đồ án Công Trình Thủy GVHD:Th.S: Lê Văn Hợi Tra bảng PL (2 – 1) Ta chọn cặp giá trị = 1.21 ; = 0.011 → Bước sóng trung bình xác định theo công thức: Kiểm tra: H = 38 m > = 12.162 m Vậy giả thiết sóng nước sâu Tra đồ thị P2-2 ứng với → h1% = K1% , ta có: K1% = 2.08 = 2.08 × 1.148 = 2.388 (m) Tra đồ thị P2-3 ứng với Ta có: Kηs = 1.22 → ηs = Kηs.h = 1.22 × 2.388 = 2.913 (m) → ∇đ1 = MNDBT + ∆h + ηs + a = 134.5 + 0.021 + 2.913 + 1.2 = 138.634 (m) b) Theo MNLTK: ∇đ2 = MNLTK + ∆h' + ηs' + a' Trong đó: - ∆h': độ dềnh gió ứng với vận tốc gió bình quân lớn Trong đó: V': vận tốc gió bình quân bé ứng với tần suất P = 25%, V' = 15.5 m/s 10 D': đà gió ứng với MNLTK, D' = 3800 + 500 = 4300 m g: gia tốc trọng trường, g = 9.81 m/s2 SVTH: Nguyễn Nhật Cường – Lớp 12THXD Trang 10 Đồ án Công Trình Thủy GVHD:Th.S: Lê Văn Hợi System.out.println ( " Tong G = "+ tongP); System.out.println ( " ******Kiem tra truot *****"); System.out.println ( "nhap gia tri f0 "); double f0=nhap.nextDouble(); System.out.println ( "nhap gia tri C "); double C=nhap.nextDouble(); double K = (tongG*f0+B*C)/tongP; System.out.println (" K = " +K); if ( K