Đồ án Thiết kế đập bê tông trọng lực

Ñaäp beâ toâng troïng löïc GVHD: Leâ Vaên Hôïi SVTH: Buøi Thanh Laâm Trang 1 ÑOÀ AÙN MOÂN HOÏC THIEÁT KEÁ ÑAÄP BEÂ TOÂNG TROÏNG LÖÏC -----------------Α------------------- PHAÀN I VÒ TRÍ VAØ NHIEÄM VUÏ CUÛA COÂNG TRÌNH,TAØI LIEÄU THIEÁT KEÁ, CHOÏN TUYEÁN ÑAÄP VAØ BOÁ TRÍ COÂNG TRÌNH ÑAÀU MOÁI , XAÙC ÑÒNH CAÁP COÂNG TRÌNH I. Vò trí vaø nhieäm vuï cuûa coâng trình: Theo quy hoaïch trò thuûy vaø khai thaùc soâng C, taïi vò trí X phaûi xaây moät cuïm coâng trình ñaàu moái thuûy lôïi vôùi nhieäm vuï phaùt ñieän laø chính, keát hôïp phoøng luõ cho haï du, ñieàu tieát nöôùc töôùi phuïc vuï töôùi , caáp nöôùc sinh hoaït vaø giao thoâng trong muøa kieät. Nhieäm vuï: 1. Nhieäm vuï chính laø phaùt ñieän. Traïm thuûy ñieän co coâng suaát N =120.000 Kw. 2. Phong luõ cho haï du vôùi phaïm vi aûnh höôûng maø coâng trình coù theå phaùt huy laø 250.000 ha. 3. Taêng möïc nöôùc vaø löu löôïng soâng trong muøa kieät ñeå coù theå töôùi cho150.000ha ruoäng ñaát vaø phuïc vuï giao thoâng thuûy, taïo nguoàn caáp nöôùc sinh hoaït cho 1.000.000 ngöôøi. II. Taøi lieäu thieát keá: 1. Bình ñoà vuøng tuyeán ñaäp tæ leä: 1/200 2. Ñòa chaát khu vöïc : Maët caét ñòa chaát ñaëc tröng vuøng tuyeán ñaäp: neàn sa thaïch phaân lôùp, treân maët coù phuû moät lôùp ñaát thòt daøy töø 3 ñeán 5m. Ñaù goác coù ñoä nöùt neû trung bình. 3. Caùc chæ tieâu cô lyù cuûa ñaù neàn : + Heä soá ma saùt : f= 0,65 + Caùc ñaët tröng choáng caét : f0 = 0,63; c = 2 kg/cm2 + Cöôøng ñoä chòu neùn giôùi haïn : R = 1600 kg/cm2 4. Taøi lieäu eùp nöôùc thí nghieäm taïi tuyeán ñaäp : Ñoä saâu (m) 10 15 20 Ñoä maát nöôùc(l/ph) 0,05 0,03 0,01 5. Vaät lieäu xaây döïng: Taïi khu vöïc naøy ñaát thòt hieám, caùc vaø ñaù coù tröõ löôïng lôùn, khai thaùc ngay ôû haï löu ñaäp, chaát löôïng ñaûm baûo tieâu chuaån duøng laøm vaät lieäu beâtoâng, goã, tre coù tröõ löôïng lôùn taäp trung ôû thöôïng löu. 6. Taøi lieäu thuûy vaên: Ñaäp beâ toâng troïng löïc GVHD: Leâ Vaên Hôïi SVTH: Buøi Thanh Laâm Trang 2 + Cao trình buøn caùt laéng ñoïng (sau thôøi haïn phuïc vuï cuûa coâng trònh) :40m. + Chæ tieâu cô lyù cuûa buøn caùt: n =0,45: γk = 1,15 T/m3; ϕbh = 11o + Löu löôïng thaùo luõ : Qthaùo = 1230m3/s + Coät nöôùc sieâu cao treân möïc nöôùc daâng bình thöôøng: Ht = 5,1m 7. Taøi lieäu thuûy naêng: + Traïm thuûy ñieän coù 4 toå maùy. +Möïc nöôùc daâng bình thöôøng : MNDBT = 89,8m +Möïc nöôùc cheát:MNC = 45,9m + Löu löôïng qua moät toå maùy: QTM = 125m3/s 8. Toác ñoä gioù öùng vôùi taàn suaát P% : Taàn suaát P% 2 20 V (m/s) 36 22 9. Chieàu daøi truyeàn soùng: D = 6km (öùng vôùi MNDBT) D =6,5km (öùng vôùi MNDGC) 10. Khu vöïc xaây döïng coâng trình coù ñoäng ñaát caáp 8 11. Ñænh ñaäp khoâng coù giao thoâng chính ñi qua. III. Choïn tuyeán ñaäp vaø boá trí coâng trình ñaàu moái: 1. Choïn tuyeán ñaäp: Ñeå cho ñaäp laøm vieäc oån ñònh, ta choïn tuyeán ñaäp coù 2 vai ñaäp caém vaøo söôøn nuùi, vaø tuyeán phaûi ñi qua vuøng coù maët caét toát ñeå traùnh luùn , laät. Choïn tuyeán ñaäp phaûi ngaén nhaát ñeå khoái löôïng ñaøo, xaây laø ngaén nhaát. Choïn tuyeán phaûi thuaän lôïi vaø coù khaû naêng thi coâng deå daøng, tieän lôïi boá trí traøn, nhaø maùy thuûy ñieän. 2. Boá trí coâng trình ñaàu moái: - Boá trí traøn: ñeå traùnh hieän töôïng gaây xoùi lôû ôû 2 beân long soâng ta boá trí traøn ôû giöõa tuyeán. - Nhaø maùy thuûy ñieän: nhaø maùy ñöôïc boá trí ôû bôø traùi do ñòa hình töông ñoái baèng phaúng. IV. Xaùc ñònh caáp coâng trình : - Theo chieàu cao vaø loaïi neàn : chieàu cao sô boä :H = ∇ MNDBT + d -∇ = 89,8 +3 – 31 = 61,8m. Neàn tuyeán ñaäp laø neàn sa thaïch phaân lôùp , treân maët coù phuû moät lôùp ñaát thòt daøy töø 3 ñeán 5m , ñaù goác coù ñoä phong hoùa nöùt neõ trung bình. Suy ra choïn coâng trình caáp II. - Theo nhieäm vuï chính laø phaùt ñieän, traïm thuûy ñieän coù coâng suaát N = 120000kw. Suy ra choïn coâng trình caáp II. Ñaäp beâ toâng troïng löïc GVHD: Leâ Vaên Hôïi SVTH: Buøi Thanh Laâm Trang 3 Vaäy choïn caáp coâng trình laø caáp II. ÖÙng vôùi coâng trình caáp II ta coù: -Taàn suaát löu löôïng, möïc nöôùc lôùn nhaát ñeå tính toaùn oån ñònh : P% = 0,5 -Taàn suaát gioù thieát keá P = 2% -Ñoä cao an toaøn a : MNDBT a =0,7m; MNDGC a, = 0,5m. -Heä soá ñieàu kieän laøm vieäc : Khi maët tröôït qua maët tieáp xuùc giöõa beâ toâng vaø ñaù hoaëc moät phaàn qua ñaù nguyeân khoái : m = 0,95 -Heä soá tin caäy : Kn = 1,2 PHAÀN II THIEÁT KEÁ MAËT CAÉT CUÛA ÑAÄP TRAØN, ÑAÄP KHOÂNG TRAØN TÍNH TOAÙN ÑAÄP TRAØN ÑAÄP KHOÂNG TRAØN A.TÍNH TOAÙN MAËT CAÉT CÔ BAÛN VAØ MAËT CAÉT THÖÏC DUÏNG CUÛA ÑAÄP I. MAËT CAÉT CÔ BAÛN: 1. Daïng maët caét cô baûn: Do ñaëc ñieåm chòu löïc maët caét cô baûn cuûa ñaäp beâtoâng troïng löïc coù daïng tam giaùc - Ñænh maët caét ôû ngang möïc nöôùc daâng gia cöôøng (MNDGC) MNDGC = MNDBT + Ht Ht : coät nöôùc sieâu cao (Ht = 5,1m) MNDBT = 89,8 m ⇒ MNDGC = 89,9 + 5,1 = 94,9m - Chieàu cao maët caét: H = MNDGC - ∇ñaùy ∇ñaùy: ñöôïc xaùc ñònh treân maët caét ñòa chaát doïc tuyeán , laáy tai vò trí saâu nhaát sau khi boû lôùp phuû : ∇ñaùy = 31m ⇒ H = 94,9 – 31 = 63,9m - Chieàu roäng ñaùy ñaäp laø B, trong ñoù ñoaïn hình chieáu cuûa maùi thöôïng löu laø nB, hình chieáu cuûa maùi haï löu laø (1-n)B. Trò soá cuûa B ñöôïc xaùc ñònh theo ñieàu kieän oån ñònh vaø öùng suaát . 2. Xaùc ñònh chieàu roäng ñaùy ñaäp: MNDGC H Ñaùy nB (1-n)B L2 L1 δ Ñaäp beâ toâng troïng löïc GVHD: Leâ Vaên Hôïi SVTH: Buøi Thanh Laâm Trang 4 a. Theo ñieàu kieän oån ñònh ( ) m nf HKB n c 7,6757,04,2.65,0 9,63.26,1 . . 1 1 1 =−= ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −+ = αγ γ Trong ñoù: H1 :Chieàu cao maët caét f :Heä soá ma saùt (f = 0,65) γ 1 :dung troïng cuûa ñaäp (γ 1 = 2,4) γ n :dung troïng cuûa nöôùc (γ 1 = 1) n :heä soá maùi doác töôïng löu (n=0) 1α :heä soá coät nöôùc coøn laïi sau maøn choáng thaám, vì ñaäp cao coâng trình quan troïng neân caàn thieát phaûi xöû lí choáng thaám cho neàn baèng caùch phuït vöõa taïo maøn choáng thaám, sô boä choïn 1α = 0,57; 1α seõ ñöôïc chính xaùc hoaù bôûi vieäc tính toaùn xöû lí neàn sau naøy. Kc :heä soá an toaøn oån ñinh cho pheùp R k mNn n ttc .. ≤ (1) nc :heä soá toå hôïp taûi troïng (nc =1) m :heä soá ñieàu kieän laøm vieäc ( m = 0,95) kn :heä soá tin caäy (kn = 1,20) Ntt vaø R laàn löôïc laø giaù trò tính toaùn cuûa löïc toång quaùt gaây tröôït vaø caûn löïc choáng giôùi haïn coâng thöùc (1) coù theå vieát döôùi daïng : 26,1 95,0 20,1.1. . ===⇒ ≥ m KnK m Kn N R nc c nc tt ⇒ B = 67,7m b. theo dieàu kieän öùng suaát: Ñaäp beâ toâng troïng löïc GVHD: Leâ Vaên Hôïi SVTH: Buøi Thanh Laâm Trang 5 1 1 1 )2.()1.( αγ γ −−+− = nnn HB n (n = 0) mHB n 2,47 57,04,2 9,63 1 1 1 =−=− =⇒ αγ γ Vaäy choïn beà roäng ñaäp laø: B = 67,7m. II. MAËT CAÉT THÖÏC DUÏNG: 1. Maët caét thöïc duïng ñaäp khoâng traøn: Töø maët caét cô baûn tieán haønh boå sung moät soá chi tieát ta ñöôïc maët caét thöïc duïng a. xaùc ñònh cao trình ñænh ñaäp: Cao trình ñænh ñaäp ñöôïc xaùc ñònh theo 2 ñieàu • Ñieàu kieän 1: ∇ñ1 = MNDBT + Δh + ηs + a = 89,8 + 0,027 + 4,34 + 0,7 = 94,867m Trong ñoù: Δh :ñoä deành do gioù öùng vôùi gioù tính toaùn lôùn nhaát vaø gioù bình quaân lôùn nhaát ηs : ñoä deành cao nhaát cuûa soùng a : ñoä vöôït cao an toaøn Tính toaùn caùc ñaïi löôïng: + m Hg DVh s 027,01.8,58.81,9 6000.36.10.2cos. . ..10.2 2 6 2 6 ===Δ −− α V : vaän toác goù tính toaùn lôùn nhaát (V= 36m/s) D : ñaø soùng öùng vôùi möïc nöôùc daâng bình thöôøng (D = 6km = 6000m) g :gia toác troïng tröôøng (g = 9,81 m/s2 ) H :chieàu saâu coät nöôùc tröôùc ñaäp (H = HMNDBT = 89,8 –31 = 58,8m) αs : goùc keïp giöõa truïc doïc cuûa hoà vaø höôùng gioù (αs =0) + ηs = Kηs.h = 1,23. 3,526 = 4,34m h : chieàu cao soùng öùng vôùi möùc baûo ñaûm tính toaùn i% (coâng trình coù bieân daïng thaúng ñöùng neân i=1%) == −hKh .%1 2,05 . 1,72 = 3,526m K1%: tra ñoà thò hình P2-2 (höôùng daãn ñoà aùn thuyû coâng) tra theo ñaïi löôïng g.D/V2 = 9,81.6000/362 = 45,41 Tra ñoà thò suy ra : K1%= 2,05 Xaùc ñònh − h : Tính caùc giaù trò khoâng thöù nguyeân: g.t/V = 9,81.3600/36 = 981 (t = 6h) g.D/V2 = 45,41 tra ñoà thò P2-2: vôùi g.t/V = 981 suy ra g. − h /V2 =0,046 Ñaäp beâ toâng troïng löïc GVHD: Leâ Vaên Hôïi SVTH: Buøi Thanh Laâm Trang 6 g. −τ /V = 2,8 vôùi g.D/V2 = 45,41 suy ra g. − h /V2 = 0,013 g. −τ /V = 1,25 Choïn : g. − h /V2 = 0,013 g. −τ /V = 1,25 chieàu cao soùng trung bình − h =V2.0,013/g =362.0,013/9,81 = 1,72m Chu kyø soùng trung bình −τ = V.1,25/g = 36.1,25/9,81 = 4,59 Böôùc soùng trung bình −λ = g. −τ 2/2π =9,81.4,592/2.3,14 =32,91 Kηs tra ñoà thò hình P2-3a döïa vaøo caùc ñaïi löôïng: −λ /H = 32,91/ 58,8 = 0,6 h/ −λ = 3,526/32,91 = 0,107 Tra ñoà thò suy ra: Kηs = 1,23 + a: ñoä vöôït cao an toaøn a = 0,7 (tra theo caáp coâng trình vaø tröôøng hôïp tính toaùn) • Ñieàu kieän 2: ∇ñ1 = MNDGC + Δh’ + ηs’ + a’ = 94,9 + 0,01 + 3,66 + 0,5 = 99,1m + m Hg DVh s 01,01.9,63.81,9 6500.22.10.2cos. . ..10.2 2 6 '2' 6' ===Δ −− α (H = MNDGC - ∇ñaùy = 94,9 – 31 = 63,9m) + ηs’ = Kηs.h = 1,2. 3,05 = 3,66m h : chieàu cao soùng öùng vôùi möùc baûo ñaûm tính toaùn i% (coâng trình coù bieân daïng thaúng ñöùng neân i=1%) == −hKh .%1 2,06 . 1,48 = 3,05m K1%: tra ñoà thò hình P2-2 (höôùng daãn ñoà aùn thuyû coâng) tra theo ñaïi löôïng g.D’/V’2 = 9,81.6500/222 = 131,74 Tra ñoà thò suy ra : K1%= 2,06 Xaùc ñònh − h : Tính caùc giaù trò khoâng thöù nguyeân: g.t/V’ = 9,81.3600/22 = 1605,3 (t = 6h) g.D/V’2 = 131,74 tra ñoà thò P2-2: vôùi g.t/V’ = 1605,3 suy ra g. − h /V2 =0,066 g. −τ /V = 3,53 vôùi g.D’/V’2 = 131,74 suy ra g. − h /V’2 =0,03 g. −τ /V’ = 2,2 Ñaäp beâ toâng troïng löïc GVHD: Leâ Vaên Hôïi SVTH: Buøi Thanh Laâm Trang 7 Choïn : ra g. − h /V’2 =0,03 g. −τ /V’ = 2,2 chieàu cao soùng trung bình − h =V’2.0,03/g =222.0,03/9,81 = 1,48m Chu kyø soùng trung bình −τ = V’.2,2/g = 22.2,2/9,81 = 4,93 Böôùc soùng trung bình −λ = g. −τ 2/2π =9,81.4,932/2.3,14 =37,96 Kηs tra ñoà thò hình P2-3a döïa vaøo caùc ñaïi löôïng: −λ /H = 37,96/ 63,9 = 0,59 h/ −λ = 3,05/37,96 = 0,08 Tra ñoà thò suy ra: Kηs = 1,2 + a’: ñoä vöôït cao an toaøn a’ = 0,5 (tra theo caáp coâng trình vaø tröôøng hôïp tính toaùn) Vaäy choïn cao trình ñænh ñaäp: ∇ñ = 99,1m b. Xaùc ñònh beà roäng ñænh ñaäp: Ñaäp khoâng coù giao thoâng chính ñi qua neân choïn theo ñieàu kieän caáu taïo: b = 5m 2. Maët caét thöïc duïng ñaäp traøn: Choïn maët caét traøn daïng OÂphixeâroáp khoâng chaân khoâng, loaïi naøy coù heä soá löu löôïng töông ñoá lôùn vaø cheá ñoä laøm vieäc oån ñònh. Tính vaø veõ cho maët caét lôùn nhaát ôû giöõa loøng soâng. * Xaây döïng maët caét ñaäp: - Choïn cao trình ngöôõng traøn ngang vôùi MNDBT ( traøn töï do) - Choïn heä truïc OXY coù: truïc OX ngang cao trình ngöôõng traøn höôùng veà haï löu, truïc OY höôùng xuoáng döôùi goác O ôû meùp thöôïng löu ñaäp ngang cao trình ngöôõng traøn - Veõ ñöôøng cong theo toaï ñoä OÂphixeâroáp trong heä truïc ñaõ choïn. Toaï ñoä maët caét tính toaùn theo baûng sau:vôùi HTK = Htr = H = 5,1m Ñaäp beâ toâng troïng löïc GVHD: Leâ Vaên Hôïi SVTH: Buøi Thanh Laâm Trang 8 TT X Y X = X.H Y = Y.H 1 0 0,126 0 0,6426 2 0,1 0,036 0,51 0,1836 3 0,2 0,007 1,02 0,0357 4 0,3 0 1,53 0 5 0,4 0,007 2,04 0,0357 6 0,6 0,06 3,06 0,306 7 0,8 0,147 4,08 0,7497 8 1 0,256 5,1 1,3056 9 1,2 0,393 6,12 2,0043 10 1,4 0,565 7,14 2,8815 11 1,7 0,873 8,67 4,4523 12 2 1,235 10,2 6,2985 13 2,5 1,96 12,75 9,996 14 3 2,824 15,3 14,4024 15 3,5 3,318 17,85 16,9218 16 4 4,93 20,4 25,143 - Maët caét haï löu noái tieáp vôùi saân sau baèng maët cong coù baùn kính R: R = 0,4.(P + Ht) = 0,4.(58,8 + 5,1) = 25,56m trong ñoù : P = H – Ht = 63,9 – 5,1 = 58,8m 3. Boá trí haønh lang, truï Pin vaø caàu giao thoâng: Ñaäp beâ toâng troïng löïc GVHD: Leâ Vaên Hôïi SVTH: Buøi Thanh Laâm Trang 9 * Boá trí haønh lang: Caùc haønh lang trong thaân ñaäp coù taùc duïng taäp trung nöôùc trong thaân ñaäp vaø neàn, keát hôïp ñeå kieåm tra, söûa chöõa, haønh lang ôû gaàn neàn ñeå söû duïng phuït vöõa choáng thaám. - Choïn kích thöôùc haønh lang theo yeâu caàu söû duïng kieåm tra, söûa chöûa: 1,5x2,0m - Choïn kích thöôùc haønh lang phuït vöõa theo yeâu caàu thi coâng: 3,5x4,0m Theo chieàu cao ñaäp H = 63,9m : Boá trí haønh lang taàng noï caùch taàn kia 20m Haønh lang phuït vöõa caùch ∇ñaùy 3m Khoaûng caùch töø maët thöôïng löu ñeán meùp tröôùc cuûa haønh lang choïn theo ñieàu kieän: L1 = H/J = 60,9/20 =3m Trong ñoù: H laø coät nöôùc tính ñeán ñaùy haønh lang H = 63,9 – 3 = 60,9m J laø gradien thaám cho pheùp cuûa beâ toâng J = 20 * Truï Pin vaø caàu giao thoâng: Ñænh ñaäp khoâng coù giao thoâng chính ñi qua, nhöng ñeå ñi laïi kieåm tra vaø khai thaùc coâng trình, vaãn phaûi laøm caàu giao thoâng qua ñaäp traøn vaø laøm caùc truï Pin ñôõ caàu. - Choïn cao trình ñænh caàu giao thoâng ngang vôùi ñænh ñaäp, beà roäng maët caàu choïn baèng maët ñaäp b = 5m - Choïn moá truï Pin coù daïng nöûa hình troøn, moá beân laø cung troøn: ξmt = 0,45 ξmb = 0,7 d = 2m Ñaäp beâ toâng troïng löïc GVHD: Leâ Vaên Hôïi SVTH: Buøi Thanh Laâm Trang 10 B. TÍNH TOAÙN MAØN CHOÁNG THAÁM Xaùc ñònh caùc thoâng soá caàn thieát cuûa maøn choáng thaám: chieàu daøy, chieàu saâu, vò trí. Ñeå ñaûm baûo ñöôïc yeâu caàu choáng thoáng ñeà ra (haïn cheá löôïng maát nöôùc, giaûm nhoû aùp löïc thaám leân ñaùy ñaäp). I. XAÙC ÑÒNH CAÙC THOÂNG SOÁ MAØN CHOÁNG THAÁM: 1. Chieàu saâu phuït vöõa S1: Phuï thuoäc vaøo möùc ñoä nöùc neû cuûa neàn vaø chieàu cao ñaäp. Chieàu saâu xöû lyù choáng thaám xaùc ñònh nhö sau: Ta coù coät nöôùc lôùn nhaát tröôùc cuûa ñaäp H = 63,9m suy ra ⇒≤≤ mH 7525 Xöû lyù neàn ñeán ñoä saâu coù löôïng maát nöôùc 0,03l/ph ôû ñoä saâu 15m Suy ra chieàu saâu phuït vöõa laø S1 = 15m 2. Chieàu daøy maøn choáng thaám: Xaùc ñònh theo ñieàu kieän choáng thaám cho baûn thaân maøn: [ ] mJ H 85,1 15 9,63.43,0. ==≥ αδ Trong ñoù: H.α : coät nöôùc toån that qua maøn, α = 1 - α1 = 1 – 0,57= 0,43 {J} : laø gradien thaám cho pheùp cuûa vaät lieäu laøm maøn. Xaùc ñònh theo löôïng maát nöôùc khoáng cheá 0,03l/ph suy ra {J} = 15 3. Vò trí maøn choáng thaám: Maøn choáng thaám boá trí caøng gaàn maët thöôïng löa ñaäp caøng toát. nhöng ñeå choáng thaám cho thaønh phía tröôùc cuûa haønh lang phuït vöõa caàn khoáng cheá: L1 = H1/Jb = 60,9/20 = 3m II. KIEÅM TRA TRÒ SOÁ CUÛA α1 AÙp duïng phöông phaùp cuûa Pavôloâpxki: 1 2 1 P P=α Trong ñoù: HP n .1 γ= Ñaäp beâ toâng troïng löïc GVHD: Leâ Vaên Hôïi SVTH: Buøi Thanh Laâm Trang 11 ⎪⎭ ⎪⎬ ⎫ ⎪⎩ ⎪⎨ ⎧ ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛+= b S x a HP n 2 1 2 1. 1arccos. . π γ Töø ñoù: ⎪⎭ ⎪⎬ ⎫ ⎪⎩ ⎪⎨ ⎧ ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛+= b S x a 2 1 1 1 1.arccos.1πα 925,0 2 85,1 2 === δx ; L1 = 3m; L2 = B – (L1+δ) = 67,7- (3+1,85) = 62,85m 664,2 15 85,621 15 31 2 111 2 1 22 2 1 2 2 1 1 =⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛++⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛+=⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛++⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛+= S L S La 644,1 15 31 15 85,621 2 111 2 1 22 2 1 1 2 1 2 =⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛+−⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛+=⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛+−⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛+= S L S Lb 575,0 33644,1 15 925,01 664,2 1.arccos. 14,3 111.arccos.1 1 22 1 1 =⇒ = ⎪⎭ ⎪⎬ ⎫ ⎪⎩ ⎪⎨ ⎧ ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛+= ⎪⎭ ⎪⎬ ⎫ ⎪⎩ ⎪⎨ ⎧ ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛+=⇒ α πα ob S x a C. TÍNH TOAÙN THUYÛ LÖÏC ÑAÄP TRAØN I. XAÙC ÑÒNH KHAÅU DIEÄN ÑAÄP TRAØN: - Cao trình ngöôõng traøn baèng vôùi cao trình MNDBT - Coät nöôùc lôùn nhaát treân traøn (öùng vôùi taàn suaát thieát keá P = 0,5) laø Ht = 5,1m - Löu löôïng caàn thaùo: Qthaùo = 1230m3/s * Xaùc ñònh beà roäng traøn ñeå thaùo ñöôïc löu löôïng caán thieát: Töø coâng thöùc chung cuûa ñaäp traøn: 23.2.... ont HgbmQ ∑= σε Suy ra: 2 3 .2... on t Hgm Qb σε=∑ Trong ñoù: + Qt : löu löôïng thaùo qua traøn Tröôøng hôïp söû duïng caùc toå maùy thuyû ñieän ñeå thaùo luõ Qt = Q - αt.Qo = 1230 – 0,8.500 = 830m3/s trong ñoù: - Q: laø löu löôïng thaùo luõ lôùn nhaát (Q = Qthaùo=1230) Ñaäp beâ toâng troïng löïc GVHD: Leâ Vaên Hôïi SVTH: Buøi Thanh Laâm Trang 12 - Qo: khaû naêng thaùo lôùn nhaát cuûa nhaø maùy thuyû ñieän, laáy trong tröôøng hôïp caû 4 toå maùy ñieàu laøm vieäc (Qo = 4 .125 = 500m3/s - αt: heä soá lôïi duïng (laáy baèng 0,8) + m : heä soá löôïng cuûa ñaäp traøn 42,049,0.95,0.903,0.. === tchñH mm σσ trong ñoù: - σH: heä soá söûa chöûa do coät nöôùc thay ñoåi (σH = 0,093 tra trong soå tay thuyû löïc) - σhñ: heä soá söûa chöõa do thay ñoåi hình daùng so vôùi maët caét tieâu chuaån (σhñ = 0,95) - mtc: heä soá löu löôïng cuûa ñaäp traøn tieâu chuaån vôùi ñaäp Côrigô-OÂphixeâroáp loaïi 1 (mtc = 0,49) + ε: heä soá co heïp beân phuï thuoäc vaøo soá khoang vaø daïng moá b H n mtnmb .).1(.2,01 ξξε −+−= trong ñoù: - ξmb: heä soá co heïp cuûa moá beân (ξmb = 0,7) - ξmt : heä soá co heïp cuûa moá truï (ξmt = 0,45) - n: soá khoang - b: beà roäng 1 khoang + Ho: coät nöôùc toaøn phaàn g vHH oto 2 . 2α+= (Ho = 0) + σn: heä soá ngaäp, tröôøng hôïp traøn chaûy töï do σn = 1 ** Choïn sô boä ε = 0,95 suy ra : m Hgm Qb on t 8,40 1,5.81,9.2.42,0.1.95,0 830 .2... 2 3 2 3 ===∑ σε ** Choïn soá khoang n = 4 suy ra beà roäng 1 khoang: b = 40,8/4 =10,2m Vaäy coù 4 khoang traøn moãi khoang roäng 10,2m. ** Tính laïi ε: 95,094875,0 2,10 1,5. 4 45,0).14(7,0.2,01. ).1( .2,01 ≈=−+−=−+−= b H n mtnmb ξξε Vaäy choïn traøn coù 4 khoang moãi khoang roäng 10,2m II. TÍNH TOAÙN TIEÂU NAÊNG: Ta tính toaùn döôùi hai hình thöùc: tieâu naêng sau ñaäp traøn baèng tieâu naêng ñaùy hoaëc tieâu naêng phoùng xa. 1. Tính toaùn cho hình thöùc tieâu naêng ñaùy: Ñaäp beâ toâng troïng löïc GVHD: Leâ Vaên Hôïi SVTH: Buøi Thanh Laâm Trang 13 Ñaëc ñieåm tieâu naêng doøng chaûy ñaùy laø lôïi duïng söùc caûn noäi boä cuûa nöôùc nhaûy. Ñieàu kieän cô baûn cuûa tieâu naêng ñaùy laø chieàu saâu nöôùc haï löu phaûi löùon chieàu saâu lieân hôïp. Möïc nöôùc haï löu ñaäp traøn öùng vôùi Q0,5% laø: hh = Zh - ∇ñaùy = 36,63 – 31 = 5,63m Naêng löôïng ñôn vò cuûa doøng chaûy tröôùc ñaäp traøn: Eo = Ho + P = 5,1 + 58,8 = 63,9m Löu löôïng ñôn vò: q = Q/b = 830/40,8 = 20,35m3/s Tính: 0419,0 9,63.95,0 35,20 . )( 2 3 2 3 === o c E qF ϕτ (ϕ : heä soá löu toác baèng 0,95) Tra baûng phuï luïc 9 veà ñöôøng quan heä F(τc) - τc, τc’ (Thuyû löïc taäp II) τc = 0,0095 ⇒ hc = Eo. τc = 63,9. 0,0095 = 0,607m τc’ = 0,17955 ⇒ hc’’ = Eo . τc’ = 63,9.0,17955 = 11,473m Vì hc’’ >hh neân coù nöôùc nhaûy xa ⇒ Ta caàn ñöa veà nöôùc nhaûy ngaäp ñeå tieâu hao naêng löôïng thöøa. a. Phöông aùn ñaøo beå: Sô boä choïn chieàu saâu beå laø: mhhd hc 42,663,5473,11.05,1. '' =−=−= σ Choïn d1 = 6,4 m Eo1 = Eo + d1 = 63,9 + 6,4 = 70,3m 0363,0 3,70.95,0 35,20 . )( 2 3 2 3 === o c E qF ϕτ Tra baûng phuï luïc 9 veà ñöôøng quan heä F(τc) - τc, τc’ (Thuyû löïc taäp II) τc = 0,008227 ⇒ hc = Eo1. τc = 70,3. 0,008227 = 0,578m τc’ = 0,167505 ⇒ hc’’ = Eo1 . τc’ = 70,3.0,167505 = 11,775m Chieàu saâu trong beå tieâu naêng khi ñaõ ñaøo beå: hb = σ.hc’’ = 1,05.11,775 = 12,364m Ñoä cheânh möïc nöôùc giöõa beå vaø haï löu ΔΖ : m hg q hg q g v ch b o 586,0775,11.81,9.2 35,20 63,5.95,0.81,9.2 35,20 ..2...22 . 2 2 22 2 2'' 2 22 22 =−=−=−ΔΖ=ΔΖ ϕ α Nhö vaäy chieàu saâu beå: d2 = σ.hc’’ – (hh + ΔΖ ) = 1,05.11,775 – (5,63 + 0,586) = 6,15m ⇒ d2 ≠ d1 Giaû thieát: d = 0,5(d1 + d2) = 0,5.(6,4 + 6,15) = 6,275m Eo2 = Eo1 + d = 70,3 + 6,275 = 76,575m Ñaäp beâ toâng troïng löïc GVHD: Leâ Vaên Hôïi SVTH: Buøi Thanh Laâm Trang 14 0319,0 575,76.95,0 35,20 . )( 2 3 2 3 === o c E qF ϕτ Tra baûng phuï luïc 9 veà ñöôøng quan heä F(τc) - τc, τc’ (Thuyû löïc taäp II) τc = 0,007227 ⇒ hc = Eo2. τc = 76,575.0,007227 = 0,553m τc’ = 0,157264 ⇒ hc’’ = Eo2 . τc’ = 76,575.0,157264 = 12,042m Chieàu saâu trong beå tieâu naêng khi ñaõ ñaøo beå: hb = σ.hc’’ = 1,05.12,042 = 12,644m Ñoä cheânh möïc nöôùc giöõa beå vaø haï löu ΔΖ : m hg q hg q g v ch b o 592,0042,12.81,9.2 35,20 63,5.95,0.81,9.2 35,20 ..2...22 . 2 2 22 2 2'' 2 22 22 =−=−=−ΔΖ=ΔΖ ϕ α Nhö vaäy chieàu saâu beå: d’ = σ.hc’’ – (hh + ΔΖ ) = 1,05.12,042 – (5,63 + 0,592) = 6,422m ⇒ d’ ≈ d * Vaäy choïn chieàu saâu beå: d = 6,5m * Chieàu daøi beå tieâu naêng: Vì beå naèm sau ñaäp traøn coù maët caét traøn hình cong, chieàu daøi beå ñöôïc xaùc ñònh töø maët caét co heïp c-c Ta coù: Lb = β.ln = 0,75.54,189 = 40,65m trong ñoù: β =0,75 ln: chieàu daøi nöôùc nhaûy (ln = 4,5.hc’’ = 4,5.12,042 = 54,189m) Vaäy phöông aùn ñaøo beå tieâu naêng coù caùc thoâng soá: Chieàu saâu beå: d = 6,5m Chieàu daøi beå : Lb = 40,7m b. Phöông aùn töôøng vaø beå keát hôïp: Tröôùc heát xaùc ñònh Co,do chieàu cao töôøng vaø chieàu saâu beå tieâu naêng taïo ñöôïc nöôùc nhaûy taïi choå trong beå vaø sau töôøng. Tính Co(chieàu cao töôøng): chieàu cao töôøng ñuû ñeå taïo nöôùc nhaûy taïi choå sau töôøng vôùi hc = hh. Chieàu saâu co heïp sau töông ñöôïc xaùc ñònh baèng haøm soá nöôùc nhaûy. m hg qhh c h c 973,1163,5.81,9 35,20.1.81 2 63,51 . ..1 2 3 2 3 2 1 =⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −+= ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −+= αγ Naêng löôïng cuûa doøng nöôùc chaûy tröôùc töôøng: m hg qh g vhE c cco 981,7973,1.81,9.2.95,0 35,20.1973,1 ..2. . .2 . 22 2 2 1 2 2 1 2 1 11 =+=+=+= ϕ αα m g qHo 86,281,9.2.95,0 35,20 .2. 3 2 3 2 1 =⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= ϕ Ñaäp beâ toâng troïng löïc GVHD: Leâ Vaên Hôïi SVTH: Buøi Thanh Laâm Trang 15 Co = Eo1 – Ho1 = 7,981 – 2,86 = 5,121m Choïn Co = 5,2m Tính do(chieàu saâu beå): Ta coù: Ho1 + do + Co = hc’’ ⇒ do = σ.hc’’ – (Ho + Co) = 1,05.11,473 – (2,86 + 5,2) = 3,98m Eo1 = Eo + do = 63,9 + 3,98 = 67,88m 0383,0 88,67.95,0 35,20 . )( 2 3 2 3 1 === o c E qF ϕτ Tra baûng phuï luïc 9 veà ñöôøng quan heä F(τc) - τc, τc’ (Thuyû löïc taäp II) τc = 0,008682 ⇒ hc = Eo1. τc = 67,88.0,008682 =0,589m τc’ = 0,171914 ⇒ hc’’ = Eo1 . τc’ = 67,88.0,171914 = 11,670m ⇒ do = σ.hc’’ – (Ho + Co) = 1,05.11,670 – (2,86 + 5,2) = 4,2m Vaäy: Co = 5,2m do = 4,2m Taêng do vaø giaûm Co ta coù: d = 4,5m; C = 5m ⇒ C <Co ⇒ nöôùc nhaûy sau töôøng laø daïng nöôùc nhaûy ngaäp * Chieàu daøi beå: Lb = β.4,5.hc’’ = 0.75.4,5.11,670 = 39,4m Vaäy phöông aùn töôøng vaø beå keát hôïp coù caùc thoâng soá: Chieàu cao töôøng: C = 5m Chieàu saâu beå: d = 4,5m Chieàu daøi beå: Lb = 39,4m 2. Tính toaùn cho hình thöùc tieâu naêng phun xa: Ñaëc ñieåm tieâu naêng phun xa laø lôïi duïng hình thöùc phun ôû chaân ñaäp. Doøng chaûy ñöôïc khuyeách taùn trong khoâng khí, sau ñoa ñoû xuoáng long soâng. do doøng chaûy bò tieâu hao naêng löôïng raát lôùn trong khoâng khí neân giaåm xoùi ôû loøng soâng, ñoàng thôøi cuõng ñöa doøng chaûy ra xa thaân ñaäp neân khoâng gaây maát oån ñònh cuïc boä haï löu coâng trình. Choïn cao tình muõi phun: ∇muõi phun = ∇MNHL + a = 36,63 + 2 = 38,63m (∇MNHL = hh + ∇ñaùy = 5,63 +31 = 36,63m) Muõi phoùng hình truï coù baùn kính cong RH = 10m, goùc ôû taâm β = 36o, goùc nghieân taïi cuoái muõi phun αH = 35o a. Tính chieàu saâu doøng chaûy vaø löu toác ñaàu doác nöôùc: Doøng chaûy taïi ñaàu doác nöôùc laø doøng chaûy co heïp sau khi qua ngöôõng traøn. Chieàu saâu taïi maët caét co heïp hc (tính theo phöông phaùp I.I.Agroâskin). Tính: 0419,0 9,63.95,0 35,20 . )( 2 3 2 3 === o c E qF ϕτ Tra baûng phuï luïc 9 veà ñöôøng quan heä F(τc) - τc, τc’ (Thuyû löïc taäp II) τc = 0,0095 ⇒ hc = Eo. τc = 63,9. 0,0095 = 0,607m Löu toác taïi maët caét co heïp: Ñaäp beâ toâng troïng löïc GVHD: Leâ Vaên Hôïi SVTH: Buøi Thanh Laâm Trang 16 sm h qv c c /5,33607,0 35,20 === b. Chieàu saâu doøng ñeàu treân thaân doác ho: iRCQ ..ω= Hay: io RChq ..= vôùi q = 20,35m/s ω = b.ho = 10,2.ho (dieän tích maët caét öôùt cho 1 khoang) χ = 10,2 + 2ho (chu vi öôùt) o o h hR 22,10 .2,10 +== χ ω yR n C .1= (n : doä nhaùm baèng 0,015) Giaû thieát ho = 0,5m + ω = b.ho = 10,2.ho = 10,2.0,5 = 5,1m2 + χ = 10,2 + 2ho = 10,2 + 2.0,5 = 11,2m ⇒ R = 5,1/11,2 = 0,455m + 24,0)10,0015,0.(455,0.75,013,0015,0.5,2)10,0.(75,013,0.5,2 =−−−=−−−= nRny ⇒ 18,55455,0. 015,0 1.1 24,0 === yR n C Töø io RChq ..= ⇒ 54,0455,0.18,55 35,20 . === i o RC qh ⇒ Vo = q/ho = 20,35/0,54 = 37,68m/s c. Chieàu saâu coät nöôùc phaân giôùi treân thaân doác: m g qhk 48,381,9 35,20 3 2 3 2 === d. Ñoä doác phaân giôùi: 0025,0 07,2.02,81.48,3 35,20 .. 22 =⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= kkk k RCh qi Vôùi: hk = 3,48m ⇒ + ω = b.hk = 10,2.hk = 10,2.3,48 = 35,496m2 + χ = 10,2 + 2hk = 10,2 + 2.3,48 = 17,16m ⇒ R = 35,496/17,16 = 2,07m ⇒ 268,0)10,0015,0.(07,2.75,013,0015,0.5,2)10,0.(75,013,0.5,2 =−−−=−−−= nRny ⇒ 02,8107,2. 015,0 1.1 268,0 === yk RnC e. Vôùi i = 0,94 > ik = 0,025 ho= 0,54 < hk =3,48 Ñaäp beâ toâng troïng löïc GVHD: Leâ Vaên Hôïi SVTH: Buøi Thanh Laâm Trang 17 ⇒ Ta coù ñöôøng maët nöôùc treân thaân doác laø ñöôøng nöôùc ñoå bII f. Tröôùc khi laäp ñöôøng cong maët nöôùc treân thaân doác, caàn kieâm rtra khaû naêng xuaát hieän haøm khí. Theo heä thöùc: θcos.AVhk = vôùi cosθ = cos(arctg0,94) = 0,728 488,0 54,0.22,10 54,0.2,10 22,10 .2,10 =+=+== o o h hR χ ω ⇒ sm R n R RgV oo ohk /85,10728,0. 488,0 015,0.7,81. 488,0 0011,01.488,0.81,9.63,6 cos..7,81.0011,01...63,6 1 6 12 1 6 12 =⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ++ =⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ++= − − θ Vaäy Vo >Vhk ⇒ treân doác nöôùc xuaát hieän haøm khí. Ñeå treân doác nöôùc khoâng xuaát hieän haøm khí chuùng ta coù theå ñöa ra giaûi phaùp laø taêng beà roäng khoang traøn. Ñeå giaûi quyeát phöông aùn naøy chuùng ta seõ tính laïi vaø taêng beà roäng khoang traøn ñeå khoâng suaát hieän haøm khí treân thaân doác nöôùc. Ñaây laø moät phöông aùn giaûi quyeát!!!!!!! D. TÍNH TOAÙN OÅN ÑÒNH TRÖÔÏT CHO PHAÀN ÑAÄP KHOÂNG TRAØN Tính toaùn oån ñònh tröôït cho phaàn ñaäp khoâng traøn öùng vôùi hai tröôøng hôïp: I. ÖÙNG VÔÙI MNDBT, COÙ ÑOÄNG ÑAÁT (ÑAËC BIEÄT): WS MNDBT Wb W5 W1 Wñ O Fñ G Wth Ñaäp beâ toâng troïng löïc GVHD: Leâ Vaên Hôïi SVTH: Buøi Thanh Laâm Trang 18 a. AÙp löïc thuyû tónh: thöôïng löu: THW n 72,17288,58.1.2 1.. 2 1 22 11 === γ b. AÙp löïc soùng: AÙp löïc soùng lôùn nhaát ñaït döôïc öùng vôùi ñoä deành: nd = knd.h = 0,2.3,526 = 0,7052m Trong ñoù: h: chieàu cao soùng öùng vôùi möùc baûo ñaûm töông öùng ( h = 3,526m) knd: tra ñoà thò (2-C) giaùo trình thuyû coâng taäp I Vôùi −λ /H = 32,91/ 58,8 = 0,6 h/ −λ = 3,526/32,91 = 0,107 Suy ra: knd = 0,2 Trò soá aùp löïc soùng lôùn mhaát leân maët ñaäp: ThHhkW nñs 716,45)2 526,38,58.(526,3.1..212,0) 2 .(.. 1 =+=+= γ Trong ñoù: kñ: tra ñoà thò (P2-4c) suy ra kñ = 0,212 c. AÙp löïc thaám: Löïc thaám ñaåy ngöôïc: Bieåu ñoà phaân boá aùp löïc thaám ñöôïc coi gaàn ñuùng laø hình tam giaùc, coù cöôøng ñoä lôùn nhaát ôû ñaàu (sau maøn choáng thaám) Pmax= γn.α1.H Trong ñoù: α1: heä soá coät nöôùc thaám coøn laïi sau maøn choáng thaám (α1=0,57) H: coät nöôùc thaám (H = H1 = 58,8m) Toång aùp löïc thaám ñaåy ngöôïc laø: TBHW nth 5,11347,67.8,58.57,0.1.2 1.... 2 1 1 === αγ d. AÙp löïc buøn caùt: TkhW abcb 524,1668,0.9.6,0.2 1... 2 1 22' === γ Trong ñoù: h’= ∇buøn caùt -∇ñaùy = 40 – 31 = 9m ka: heä soá aùp löïc ngang (aùp löïc chuû ñoäng) 68,0 2 1145 2 45 22 =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −= ooa tgtgk ϕ ϕ: goùc ma saùt cuûa buøn caùt baõo hoaø nöôùc γbc = γk - γn.(1-nb) = 1,15 – 1.(1-0,45) = 0,6 e. Troïng löôïng baûn thaân: TG b 9,52513,2188.4,2. === ωγ Trong ñoù: ω = ω1 + ω2 = 340,5 + 1847,77 = 2188,3 m2 + ω1 = 5.68,1 = 340,5m2 Ñaäp beâ toâng troïng löïc GVHD: Leâ Vaên Hôïi SVTH: Buøi Thanh Laâm Trang 19 + ω2 = 0,5. tgβ.67,7.62,7 = 0,2.(63,9/67,7).67,7.62,7 = 1847,77m2 f. Löïc sinh ra khi coù ñoäng ñaát: * Löïc quaùn tính ñoäng ñaát cuûa coâng trình: Fñ = k.α.G =0,05.1,5.5251,9 = 393,8925T trong ñoù: k: heä soá ñoäng ñaát (k = 0,05) α: heä soá ñaëc tröng ñoäng löïc (α = 1 + 0,5.h1/ho =1,5; choïn ñieåm tính taïi troïng taâm neân h1/ho =1) * AÙp löïc nöôùc taêng theâm khi ñoäng ñaát: THkW nñ 436,868,58.1.05,0.2 1... 2 1 22 1 === γ * AÙp löïc buøn caùt taêng theâm khi ñoäng ñaát: theo chieàu baát lôïi ñaõ choïn, ñoäng ñaát laøm taêng aùp löïc chuû ñoäng cuûa buøn caùt thöôïng löu, trò soá taêng theâm laø: W5 = 2.k.tgϕ.Wb = 2.0,05.tg11o.16,524 = 0,321T (ϕ: goùc ma saùt trong cuûa buøn caùt ϕ = 11o) Toång caùc löïc ñöùng: V = G + Wth = 5251,9 –1134,5 = 4117,4T Toång caùc löïc ngang: W = Ws + W1 + Wñ + Wb + W5 + Fñ = 45,716 + 1728,72 + 86,436 + 16,524 + 0,321 + 393,8925 = 2271,61T Heä soá an toaøn veà tröôït: 73,1 61,2271 20.7,6763,0.4,4117.. =+=+= W cBfV K ot Heä soá oån ñònh tröôït cho pheùp: Coâng trình caáp 2: {Kt} = 1,20 ( tra TCXDVN285-2002) Vaäy Kt > [ ]tK neân ñaäp oån ñònh veà tröôït II. ÖÙNG VÔÙI MNDGC (ÑAËC BIEÄT): G1 G2 ω1 ω2 β Ñaäp beâ toâng troïng löïc GVHD: Leâ Vaên Hôïi SVTH: Buøi Thanh Laâm Trang 20 a. AÙp löïc thuyû tónh: Thöôïng löu: THW n 605,20419,63.1.2 1.. 2 1 22 11 === γ Haï löu:+ Phaàn thaúng ñöùng: TmhW hn 8,1606,1.63,5.1.2 1... 2 1 22 2 === γ (m = 67,7/63,9 = 1,06) + Phaàn naèm ngang: ThW hn 85,1563,5.1.2 1.. 2 1 22 3 === γ b. AÙp löïc soùng: AÙp löïc soùng lôùn nhaát ñaït döôïc öùng vôùi ñoä deành: nd = knd.h = 0,17.3,526 = 0,6m Trong ñoù: h: chieàu cao soùng öùng vôùi möùc baûo ñaûm töông öùng ( h = 3,526m) knd: tra ñoà thò (2-C) giaùo trình thuyû coâng taäp I Vôùi −λ /H = 37,96/ 63,9 = 0,59 h/ −λ = 3,05/37,96 = 0,08 WS MNDBT Wb W2 W3 W1 W4 Wth O Fñ G Ñaäp beâ toâng troïng löïc GVHD: Leâ Vaên Hôïi SVTH: Buøi Thanh Laâm Trang 21 Suy ra: knd = 0,17 Trò soá aùp löïc soùng lôùn mhaát leân maët ñaäp: ThHhkW nñs 08,49)2 526,39,63.(526,3.1..212,0) 2 .(.. 2 =+=+= γ Trong ñoù: kñ: tra ñoà thò (P2-4c) suy ra kñ = 0,212 c. AÙp löïc thaám: Löïc thaám ñaåy ngöôïc: Bieåu ñoà phaân boá aùp löïc thaám ñöôïc coi gaàn ñuùng laø hình tam giaùc, coù cöôøng ñoä lôùn nhaát ôû ñaàu (sau maøn choáng thaám) Pmax= γn.α1.H Trong ñoù: α1: heä soá coät nöôùc thaám coøn laïi sau maøn choáng thaám (α1=0,57) H: coät nöôùc thaám (H = H2 – hh = 63,9 – 5,63 = 58,27m) Toång aùp löïc thaám ñaåy ngöôïc laø: TBHW nth 29,11247,67.27,58.57,0.1.2 1.... 2 1 1 === αγ Löïc thuyû tónh ñaåy ngöôïc: ThBW hn 151,38163,5.7,67.1..4 === γ d. AÙp löïc buøn caùt: TkhW abcb 524,1668,0.9.6,0.2 1... 2 1 22' === γ Trong ñoù: h’= ∇buøn caùt -∇ñaùy = 40 – 31 = 9m ka: heä soá aùp löïc ngang (aùp löïc chuû ñoäng) 68,0 2 1145 2 45 22 =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −= ooa tgtgk ϕ ϕ: goùc ma saùt cuûa buøn caùt baõo hoaø nöôùc γbc = γk - γn.(1-nb) = 1,15 – 1.(1-0,45) = 0,6 e. Troïng löôïng baûn thaân: TG b 9,52513,2188.4,2. === ωγ Trong ñoù: ω = ω1 + ω2 = 340,5 + 1847,77 = 2188,3 m2 + ω1 = 5.68,1 = 340,5m2 G1 G2 ω1 ω2 β Ñaäp beâ toâng troïng löïc GVHD: Leâ Vaên Hôïi SVTH: Buøi Thanh Laâm Trang 22 + ω2 = 0,5. tgβ.67,7.62,7 = 0,2.(63,9/67,7).67,7.62,7 = 1847,77m2 Toång caùc löïc ñöùng: V = G + W2 + Wth + W4 = 5251,9 +16,8 - 1124,29 – 381,151 = 3763,259T Toång caùc löïc ngang: W = Ws + W1 + Wb + W3 = 49,08 + 2041,605 +16,524 –15,85 = 2091,359T Heä soá an toaøn veà tröôït: 78,1 359,2091 20.7,6763,0.259,3763.. =+=+= W cBfV K ot Heä soá oån ñònh tröôït cho pheùp: Coâng trình caáp 2: {Kt} = 1,20 ( tra TCXDVN285-2002) Vaäy Kt > [ ]tK neân ñaäp oån ñònh veà tröôït E. PHAÂN TÍCH ÖÙNG SUAÁT THAÂN ÑAÄP Tröôøng hôïp tính toaùn: Tính cho moät maët caét ñaäp khoâng traøn (maët caét ñaõ kieåm tra oån ñònh ôû treân) Giaû thieát öùng suaát phaân boá theo qui luaät ñöøông thaúng vaø xaùc ñònh baèng neùn leäch taâm. I. NGOAÏI LÖÏC TAÙC DUÏNG LEÂN ÑAÄP: - Troïng löôïng baûn thaân ñaäp - AÙp löïc thuyû tónh cuûa coät nöôùc thöôïng löu - AÙp löïc thaám II. CHIA LÖÔÙI: Chia oâ löôùi kích thöôùc: 5x5m Ñaäp beâ toâng troïng löïc GVHD: Leâ Vaên Hôïi SVTH: Buøi Thanh Laâm Trang 23 III. TÍNH ÖÙNG SUAÁT BIEÂN TREÂN TÖØNG MAËT CAÉT: Xeùt taïi maët caét I-I 1. ÖÙng suaát phaùp σy treân maët caét ngang taïi meùp thöôïng haï löu: Bieân thöôïng löu: 112,61 60 1720.6 60 7,34946 22 ' =+=+= ∑∑ b M b V yσ Bieân haï löu: 379,55 6 2 '' =−= ∑∑ b M b V yσ Trong ñoù: ∑V : toång löïc thaúng ñöùng (∑V = GI - Wth =4501,9 – 1007,2 = 3494,7T) ∑M : toång moâ men tm b hhbM bnn 17204,21.57,060 9,58.1.2. 12 9,58..60..2. 12 . 2 22 12 22 =⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −+=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −+=∑ γγαγ ÖÙng suaát phaùp σy taïi caùc ñieåm treân maët caét I-I: i yy yy xbi . ''' '' ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −+= σσσσ Baûng tính: Điem x ung suat 1 10 56,335 2 20 57,29 3 30 58,246 4 40 59,201 5 50 60,157 I I 1234 5 II III IV V II III IV V VI VI 1234 123 12 1 Ñaäp beâ toâng troïng löïc GVHD: Leâ Vaên Hôïi SVTH: Buøi Thanh Laâm Trang 24 2. Tính öùng suaát phaùp σx: Bieân thöôïng löu: ( ) 9,5809,58.1... 1'' =−=−−= ασγγσ tgyy ynnx y: chieàu saâu nöôùc tính ñeán maët caét ngang ñang xeùt (y = 58,9) α1: goùc giöõa maùi thöôïng löu ñaäp vaø phöông thaúng ñöùng (α1 = 0) Bieân haï löu: 578,6213,1.379,55. 22 '''' === ασσ tgyx α2: goùc giöõa maùi haï löu ñaäp vaø phöông thaúng ñöùng (α2 = 90 - β = 90 – 43,2 = 46,8o) ÖÙng suaát phaùp σx taïi caùc ñieåm treân maët caét I-I: ixxxx xbi . ''' '' ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −+= σσσσ Baûng tính: Diem x Ung suat 1 10 61,965 2 20 61,352 3 30 60,739 4 40 60,126 5 50 59,513 3. ÖÙng suaát tieáp τxy: Bieân thöôïng löu: ( ) 0.. 1'' =−= ασγτ tgy yn (vì α1 = 0) Bieân haï löu: 978,588,46.379,55. 2 '''' === tgtgy αστ ÖÙng suaát tieáp τxy taïi caùc ñieåm treân maët caét ngang I-I: 2111 xcxbai ++=τ Trong ñoù: a1 = τ’’ =58,978 b1 = 82,6978,58.40.260 6,1734.6. 60 142 .6 .1 ''' −=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ++−=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ++− ∑ ττ b P b ( 6,17349,58.1. 2 1.. 2 1 22 1 ====∑ hWP nγ ) c1 = 097,0978,58.30.360 6,1734.6. 60 133 .6 .1 2 ''' 2 =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ++=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ++∑ ττ b P b ⇒ 22111 097,082,6978,58 xxxcxbai +−=++=τ Baûng tính: Diem x Ung suat 1 10 0,478 2 20 -38,622 3 30 -58,322 4 40 -58,622 5 50 -39,522 Ñaäp beâ toâng troïng löïc GVHD: Leâ Vaên Hôïi SVTH: Buøi Thanh Laâm Trang 25 4. ÖÙng suaát chính N taïi maët caét I-I: Bieân thöôïng löu: N2’ = γn.y = 1.58,9 = 58,9 112,610 0cos 112,61.. cos 21 2 1 2 ' ' 1 =−=−= αγα σ tgyN n y Bieân haï löu: N2’’ = 0 33,118 8,46cos 379,55 cos 22 2 '' '' 1 === α σ yN ÖÙng suaát chính taïi caùc ñieåm treân maët caét I-I: Tính theo söùc beàn vaät lieäu 2 2 2,1 22 τσσσσ +⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −±+= yxyxN Baûng tính: Diem σx σy τ N1 N2 1 61,965 56,335 0,478 62,005 56,295 2 61,352 57,29 -38,622 97,996 20,646 3 60,739 58,246 -58,322 117,83 1,1572 4 60,126 59,201 -58,622 118,29 1,0397 5 59,513 60,157 -39,522 99,358 20,312 *ÖÙng suaát taïi caùc maët caétI, II,III,IV,V,VI ñöôïc tính ôû baûng: Ñaäp beâ toâng troïng löïc GVHD: Leâ Vaên Hôïi SVTH: Buøi Thanh Laâm Trang 26 Mat cat I II III IV V VI b 60 50 40 30 20 10 h 58,9 48,9 38,9 28,9 18,9 8,9 G 4501,9 3871,9 3361,9 2971,9 2701,9 255,9 Wth 1007,2 696,83 443,46 247,1 107,73 25,365 ∑V 3494,7 3175,1 2918,4 2724,8 2594,2 230,535 M 1720 845,24 319,04 56,403 -27,689 -18,23 W1 1734,6 1195,6 756,61 417,61 178,61 39,605 σy’ 61,112 65,53 74,157 91,203 129,29 21,9597 σy’’ 55,379 61,473 71,765 90,451 130,12 24,1473 σx’ 58,9 48,9 38,9 28,9 18,9 8,9 σx’’ 62,578 69,464 81,094 102,21 147,04 27,2865 τ’ 0 0 0 0 0 0 τ’’ 58,978 65,469 76,429 96,33 138,58 25,7169 N2’ 58,9 48,9 38,9 28,9 18,9 8,9 N1’ 61,112 65,53 74,157 91,203 129,29 21,9597 N2’’ 0 0 0 0 0 0 N1’’ 118,33 131,35 153,34 193,27 278,04 51,5968 T’ 1,1059 8,315 17,629 31,151 55,197 6,52985 T’’ 59,165 65,676 76,672 96,635 139,02 25,7984 Ung suat Baûng tính öùng suaát phaùp σy taïi caùc ñieåm trong caùc maët caét: Diem x MC I II III IV V 1 10 56,335 62,284 72,363 90,702 129,705 2 20 57,29 63,096 72,961 90,952 3 30 58,246 63,907 73,559 4 40 59,201 64,719 5 50 60,157 Baûng tính öùng suaát phaùp σx taïi caùc ñieåm trong caùc maët caét: Diem x MC I II III IV V 1 10 61,965 65,3512 70,546 77,773 82,97 2 20 61,352 61,2384 59,997 53,337 3 30 60,739 57,1256 49,449 4 40 60,126 53,0128 5 50 59,513 Baûng tính öùng suaát tieáp τxy taïi caùc ñieåm trong caùc maët caét: Ñaäp beâ toâng troïng löïc GVHD: Leâ Vaên Hôïi SVTH: Buøi Thanh Laâm Trang 27 Mat cat I II III IV V B 60 50 40 30 20 ∑P =W1 1735 1195,6 756,61 417,61 178,61 a 58,98 65,469 76,429 96,33 138,58 b -6,82 -8,107 -10,48 -15,63 -30,4 c 0,097 0,136 0,2142 0,4139 1,1733 BANG TINH UNG SUAT TIEP Diem x MC I ΙΙ III IV V 1 10 0,48 -2,001 -6,951 -18,58 -48,09 2 20 -38,62 -42,27 -47,49 -50,71 3 30 -58,32 -55,34 -45,19 4 40 -58,62 -41,21 5 50 -39,52 Baûng tính öùng suaát chính N1,2 Taïi caùc ñieåm trong caùc maët caét: Maët caét I-I: Diem σx σy τ N1 N2 tgθ1 tgθ2 1 61,965 56,335 0,478 62,005 56,295 11,86 -0,08 2 61,352 57,29 -38,622 97,996 20,646 -1,05 0,949 3 60,739 58,246 -58,322 117,83 1,1572 -1,02 0,979 4 60,126 59,201 -58,622 118,29 1,0397 -1,01 0,992 5 59,513 60,157 -39,522 99,358 20,312 -0,99 1,008 Maët caét II-II: Diem σx σy τ N1 N2 tgθ1 tgθ2 1 65.351 62.289 -2.001 66.34 61.301 -2.024 0.494 2 61.238 63.096 -42.27 104.45 19.887 -0.978 1.022 3 57.126 63.907 -55.34 115.96 5.0725 -0.941 1.063 4 53.013 64.719 -41.21 100.49 17.242 -0.868 1.152 Maët caét III-III: Diem σx σy τ N1 N2 tgθ1 tgθ2 1 70,546 72,363 -6,951 78,465 64,444 -0,88 1,14 2 59,997 72,961 -47,49 114,41 18,549 -0,87 1,15 3 49,449 73,559 -45,19 108,27 14,734 -0,77 1,3 Maët caét IV-IV: Diem σx σy τ N1 N2 tgθ1 tgθ2 1 77,773 90,702 -18,58 103,91 64,565 -0,71 1,41 2 53,337 90,952 -50,71 126,23 18,059 -0,7 1,44 Maët caét V-V: Diem σx σy τ N1 N2 tgθ1 tgθ2 1 82,97 129,71 -48,09 159,8 52,871 -0,63 1,6 Ñaäp beâ toâng troïng löïc GVHD: Leâ Vaên Hôïi SVTH: Buøi Thanh Laâm Trang 28