Chơng 6. Cống và công trình lấy nớc

ò1.Khái niệm chung và phân loại cống
1. Khái niệm
Cống là loại công trình thủy công dùng để điều tiết lu lợng và mực nớc theo yêu
cầu dùng nớc. Cống đợc xây dựng trong các hệ thống tới, tiêu, phân lũ, ngăn mặn

2. Phân loại cống
Ta có thể phân loại cống theo hai cách sau.
a. Phân loại theo công dụng
1. Cống lấy nớc : đợc xây dựng ở đầu kênh dẫn hoặc hồ chứa để lấy nớc theo yêu
cầu dùng nớc.
2. Cống phân nớc: đợc xây dựng ở đầu kênh nhánh để phân phối nớc trong hệ
thống thủy nông
3. Cống điều tiết : đợc xây dựng để khống chế mực nớc thợng theo yêu cầu dùng
nớc thợng lu.
4. Cống tháo nớc: để tháo cạn hồ chứa hoặc tháo nớc từ đồng ra sông
5. Cống phân lũ : đợc xây dựng để phân một phần lu lợng lũ vào khu vực trũng nào
đó nhằm hạ thấp đĩnh lũ, bảo vệ các công trình quan trọng
6. Cống ngăn mặn : đợc xây dựng ở gần cửa sông để ngăn mặn và chống úng.
7. Cống xả cát : đợc xây dựng để tháo cát lắng đọng trớc công trình
Trong thực tế một cống có thể giữ nhiều nhiệm vụ đồng thời nh cống lấy nớc có
thể làm đồng thời nhiệm vụ điều tiết và xả cát.
b. Căn cứ và cấu tạo và chế độ thủy lực
1. Cống hở (cống lộ thiên): trên cống không đắp đất, dòng chảy qua cống là dòng tự do
không áp. (thuộc loại này có : cống lấy nớc ven sông, cống điều tiết, cống phân lũ,
cống ngăn mặn )
2. Cống kín (cống ngầm): thân cống là một ống ngầm đặt sâu dới thân đập, thân đê,
phía trên có lấp đất. Chế độ chảy qua công kín có thể là có áp, bán áp hoặc không
áp.(thuộc loại này thờng là cống đặt dới thân đập đất, thân đê ).



H
ình 6.1 : Cống điều tiết đầu kênh chính- ayunhạ - Gia Lai

Bọỹ phỏỷn dỏựn nổồùc vaỡo
Thỏn cọỳng
Bọỹ phỏỷn thoaùt nổồùc ra
II.Cấu tạo Các bộ phận của cống hở (hình 6.2)



+ Sân phủ : Có tác dụng chống xói, thờng làm bằng đá xây khan, dày khoảng
(0,3ữ0,5) m, bên dới có lớp đệm cát dày (10ữ15)cm. Chiều dài sân khoảng 3ữ5 lần
chiều sâu cột nớc trớc cống, hoặc kéo dài bằng đoạn mở rộng tờng cánh. Nếu có
sân chống thấm thì ít nhất phải bằng sân chống thấm.
+ Sân chống thấm : Có tác dụng kéo dài đờng viền thấm ngăn ngừa tác hại do dòng
thấm gây ra. Chiều dài sân chống thấm khoảng (1ữ3)H, vật liệu làm sân chống thấm
thờng sét, sét pha, bêtông sét, than bùn Chiều dày đầu sân thờng chọn (0,5ữ1)m,
còn ở cuối sân để đảm bảo dòng thấm không gây h hỏng có thể lấy:
t
H
[J]

t : chiều dày sân tại vị trí tính toán
H : chênh lệch cột nớc thấm ở mặt trên và dới sân tại mặt cắt tính toán.
[J]: gradian thấm cho phép của vật liệu làm sân, thờng [J]= 6ữ10
Chỗ nối tiếp giữa sân với bản đáy cống phải đáp ứng đợc sự biến dạng khác nhau
và kín nớc, nếu sân chống thấm làm bằng bêtông hoặc bêtông cốt thép cần bố trí néo
để liên kết sân với bản đáy, phối hợp phát huy khả năng chống trợt, tăng ổn định.
+ Hàng cừ chống thấm : Có thể làm bằng gỗ, bêtông cốt thép, nhựa hay thép định
hình. Chọn loại nào tùy thuộc vào quy mô và tình hình cụ thể tại nơi xây dựng.
Lu ý: Ngoài tác dụng giảm gradian thấm, lu lợng thấm, sân chống thấm và hàng cừ
chống thấm còn có tác dụng giảm áp lực thấm lên bản đáy trong trờng hợp
làm việc một chiều. ở những cống làm việc hai chiều ( cống tiêu và chịu ảnh
hởng thủy triều ) các thiết bị nêu trên có tác dụng ngợc lại. Vì vậy các cống
làm việc hai chiều đợc sử dụng thiết bị chống thấm phải đợc luận chứng đầy
đủ.
2.Thân chống
Là bộ phận chủ yếu của cống bao gồm: bản đáy, các mố giữa và mố bên, cầu giao
thông, cầu công tác, cửa van.

1
4
ữ
1
6
hoặc tính theo công thức sau:
+ Khi hạ lu không có thiết bị tiêu năng:
tg
1
=
1
2

h
H

h : chiều sâu dòng chảy
H : chênh lệch mực nớc thợng, hạ lu.
+ Khi hạ lu có thiết bị tiêu năng :
tg
1
=1-
1
2
(
H/h
p/h
)
h: chiều sâu nớc kể từ đáy bể tiêu năng
p: chiều cao thiết bị tiêu năng

lớn để không bị dòng chảy xói đi, có thể chọn theo công thức :
v=4,2d
d :là đờng kính hòn đá(m)
v : lu tốc tại sân sau thứ hai(m/s).
Chiều dài sân L
2
có thể chọn theo công thức kinh nghiệm :
L
2
= k. q H
q : lu lợng đơn vị tại cuối sân thứ nhất.
H : chênh lệch cột nớc thợng, hạ lu.
k : hệ số phụ thuộc vào tính chất lòng kênh. Đất cát, cát pha k = 10ữ20, đất
cát thô và có tính dính k=8ữ9, sét cứng k=6ữ7. Phạm vi sử dụng công thức khi
q H =1ữ9.
- Hố chống xói : một số cống tơng đối lớn, chế độ chảy phức tạp sau sân tiêu năng
thứ hai nên nhiều khi còn phải làm thêm hố chống xói để tiêu hết năng lợng và phân
bố lại dòng chảy. Chiều sâu hố chống xói có thể tham khảo theo công thức sau:
t = k
q Z
0
- h
t: chiều sâu hố xói
k: hệ số k =
0.67
0.75
v
2
gh



99
b. Chảy ngập

Điều kiện chảy ngập : khi cửa van mở hoàn toàn và
h
h
H
0
0.8
Khả năng tháo qua cống :
Q =

H
ình 6.4 : Sơ đồ tính chảy tự do không ngập
H
ình 6.4 : Sơ đồ tính chảy tự do ngập

o
: hệ số lu tốc phụ thuộc vào m.
(Thực tế đã có một số cống bị phá vở vì không tính đến Z
hp
lúc đó Q
thực
> Q
tk
)
2. Chảy dới cửa van: khi cửa van mở một phần
Tùy theo quan hệ giã giá trị h
c
và h
h
sẽ có hai trạng thái chảy ngập và không ngập
v
2
2g
H
C
C
hc
h
h
2g

c
. 2g(H
0
- h
c
)
- hệ số co hẹp ngang
h
c
= .a : độ sâu co hẹp sau cống
: hệ số co hẹp đứng tra bảng theo a/H
a : độ mở cửa van

100
H
0
: cột nớc trớc cửa van có kể lu tốc đến gần
b. Chảy ngập dới cửa van (hình 6.4b)
Điều kiện chảy ngập : h
c

<h
h
Lúc này có thể phân biệt hai chế độ chảy :
* Nếu h
h
>h
c
và h
c

2
h
h
- h
c
h
h
.h
c

à : là hệ số lu lợng đã kể đến co hẹp : à = ..
* Nếu h
h
>h
c
và h
c
>h
k
-> chảy sau cửa van là chảy êm (gọi là chảy ngập lặng) :
Q = ..B.h
c
2g(H
0
- h
h
)
II. Tính toán tiêu năng sau cống hở
1. Đặc điểm tiêu năng sau cống hở và biện pháp tiêu năng
- Đặc điểm


101
- Nguyên nhân : Khi tờng cánh hạ lu mở quá lớn làm cho dòng chảy khó khuếch
tán và nó tách khỏi tờng cánh, tạo nên nớc xoáy hai bên. Nguyên nhân khác có thể là
do kết cấu hạ lu không đối xứng hoặc các cửa van mở không đều làm cho dòng chảy
lệch và ngoằn ngoèo, lúc xô bờ này lúc va bờ kia gây xói lỡ lòng và bờ kênh.
- Biện pháp khắc phục :
+ Thiết kế tờng cách hạ lu hợp lý (nh ở phần cấu tạo)
+ Thiết kế kết cấu hạ lu đối xứng
+ Thao tác đóng mở cửa van hợp lý
4. Biện pháp chống xói lở sân sau:
Dòng chảy sau sân tiêu năng là dòng êm nhng lu tốc phân bố cha đều, mạch
động lớn có thể gây xói lở đáy và bờ.
Biện pháp chống : bố trí hố xói sau sân phủ hoặc sau sân tiêu năng để mở rộng
mặt cắt, ổn định dòng chảy trớc khi vào kênh (nh phần cấu tạo)
ò4. Tính toán Kết cấu cống hở
I.Tính toán bản đáy cống
1. Tính theo phơng pháp dầm đảo ngợc
- Trớc hết xét cho toàn bộ thân cống, phản lực nền theo phơng dòng chảy có dạng
đờng thẳng (hình 6.5a), đợc tính toán theo công thức nén lệch tâm :

max, min
=
P
F

M
0

W


H
ình 6.5 : Sơ đồ tính kết cấu bản đáy cống theo phơng pháp dầm đảo ngợc

- Sau đó xét một dải ngang thân cống (vuông góc với dòng chảy) có chiều dài đơn vị
(1m), xem là một dầm đơn hay liên tục có các gối là các mố trụ. Xem phản lực nền tại
vị trí tính toán và phân bố đều lên dầm (hình 5.5b) là một tải trọng. Từ đó dùng cơ kết
cấu để tìm ra biểu đồ nội lực trong dầm.
- Phơng pháp này đơn giản, song kém chính xác vì cha phản ánh đúng thực tế nh :
cha xét đến tính chất và biến dạng của nền và bản đáy, đối với phản lực nền xem là

102
phân bố đều theo hớng ngang cũng không phù hợp, cha xét đến tính liền khối của
cống. Vì vậy phơng pháp này chỉ dùng khi thiết kế cống nhỏ, bản đáy tơng đối dày,
đối với cống lớn chỉ dùng để tính toán sơ bộ ban đầu. Xác định các kích thớc cơ bản
của thân cống.
2. Tính theo phơng pháp dầm trên nền đàn hồi
- Dới tác dụng của tải trọng công trình q(x) và phản lực nền p(x) dầm bị uốn và trục
võng của nó xác định theo phơng trình vi phân :
(x)
q(x)
x
p(x)
Hình 6.6 : Độ võng của dầm do
tải trọng ngoài và phản lực nền
EJ
d
4
(x)
dx

độc lập với nhau và biến dạng của lò xo tỷ lệ bậc nhất với lực tác dụng lên lò xo.
Phơng pháp hệ số nền nhiều khi không phù hợp với thực tế. Tuy nhiên có thể áp
dụng cho trờng hợp nền đất bùn hoặc nền đất yếu.
Để tiện dùng trong thiết kế, có thể các bảng tra lập sẵn của Klêpikop để tính toán
nội lực.
b.Phơng pháp xem nền biến dạng đàn hồi toàn bộ
Phơng pháp này dựa vào giả thiết xem nền là một nửa không gian đàn hồi đồng
nhất và đẳng hớng, có xét tới biến dạng đàn hồi của vùng lân cận diện chịu tải (hình
6.7) cũng nh kể đến lực dính và lực ma sát đối với biến dạng của đất nền.
Phơng pháp này chỉ nên áp dụng trong các trờng hợp :
+ Đất nền có tính nén ít và trung bình.

103
+ Lớp đất có chiều dày nén lớn.
+ Tính cho các loại móng bản.
Khi xét đến ảnh hởng của tải trọng bên cần chú ý các điểm sau :
+ Nếu tải trọng bên làm tăng thêm mômen uốn ở bản đáy (trờng hợp bất lợi) thì
xét ảnh hởng đó hoàn toàn.
+ Nếu tải trọng bên làm giảm mômen uốn ở bản đáy (trờng hợp có lợi) với đất
đắp hai bên là đất sét thì không xét đến ảnh hởng này, với đất đắp hai bên là
đất cát thì xét đến 30ữ50% ảnh hởng tải trọng bên.
+ Chiều dài lớn nhất của phạm vi đất đắp nếu nhỏ hơn 2l (chiều dài dầm) thì lấy
chiều dài thực của phạm vi đất đắp xét ảnh hởng, còn nếu lớn hơn 2l thì
phạm vi ảnh hởng tải trọng bên chỉ lấy2l.


W

P : tổng các lực thẳng đứng truyền xuống mố.
M
0
: tổng mô men do các lực trên đối với tâm mặt cắt ngang mố.
104
F, W: tiết diện và mô men chống uốn của đáy mố.

max
P2
min
P4
P3
P1
đ c
P

H
ình 6.8

a
: tiết diện thép cần đặt tại khe
[] :ứng suất cho phép của thép
k : hệ số an toàn thờng lấy (1,7ữ,8)
Q : lực ngang của nớc
Q =
(h
1
2
-h
2
2
)
2
.l

H
ình 6.9
h
1
, h
2
: chiều cao nớc thợng hạ lu tác dụng lên cửa van.
l : chiều rộng cửa van
c. Khi trong khoang cống không có nớc (trờng hợp sửa chữa, hình 6.10)

X
Y
x
, M
y
: tổng mômen đối với các trục x, trục y.
Wx, Wy : mô men chống uốn của tiết diện đối với các trục trên.
Sau đó cũng xét từng mét của mố, xem nh cột chịu nén lệch tâm theo hớng ngang để
tính nội lực và bố trí cốt thép.
2. Tính mố trụ van cung
Với cốt thép đứng tính toán nh mố trụ van phẳng. Thép ngang dọc theo mố là thép
phân bố. Cần xét ảnh hởng của lực tập trung do van truyền tới trụ qua bệ tỳ.
Đối với bộ phận bệ tỳ càng van xem nh một dầm công son chịu uốn do tác dụng
của lực tập trung do càng van truyền tới.

105
III.Tính toán tờng ngực
- Yêu cầu : cao trình đỉnh tờng ngc cao hơn mực nớc cao nhất ở thợng lu, còn
cao trình đáy tờng ngực cao hơn mực nớc mùa kiệt khi mở hẳn cửa van khoảng
0,3ữ0,5m. Tờng ngc bao gồm bản che, dầm trên và dầm dới (hình 6.11).

l
Dầm dới
Bản
Dầm trên
A
B
D
a c
l
h
D

2. Tính toán dầm trên và dầm dới
Tính toán theo dầm chịu lực theo hai hớng. Hớng thẳng đứng do trọng lợng bản
thân gây ra, hớng ngang do áp lực nớc và sóng tác dụng lên bản truyền lên nó. Dầm
dới còn có thêm áp lực nớc và sóng trực tiếp truyền lên nó, ngoài ra tùy theo phơng
pháp thi công mà dầm dới còn chịu cả trọng lợng bản thân dầm trên, bản mặt.

ò5. tính toán ổn định cống
Tính toán thủy lực giúp chúng ta xác định các kích thớc cơ bản của cống. Sau khi
chọn cấu tạo, xác định kích thớc các bộ phận chính, chúng ta thực hiện tính toán ổn
định cống. Nội dung gồm :
- Kiểm tra ổn định thấm (ở chơng 3)
- Kiểm tra về biến dạng, lún, nghiêng(ở môn cơ học đất nền móng)
- Kiểm tra ổn định trợt của cống hoặc của cống với một phần nền (ở chơng 8)
106
ò6. Đặc điểm làm việc và cấu tạo


107
Hình 6.13
Cống ngầm đặt trong
hành lang
H
ình 6.14 : Các hình thức mặt cắt cống ngầm
3. Theo cách bố trí
- Cống ngầm đặt trực tiếp trên mặt nền, dùng trong trờng hợp nền tốt.

vị trí trên.

108

13350
2560
KHI
1400
65,20
1300
1000
4040
20
20
6050

120
40
300
300
57,00
C
50
61,00
30
50
49,0
30
644
1400
40 x 4
oaỷn 5
150
oaỷn 6
756
m

=

0
,
6
Tổồỡng chọỳng thỏỳm tióỳp
giaùp BTCT M200
20
20

309
1030
440
1230
360
44,07
4101400
ng theùp 120 daỡy 10mm,
boỹc BTCT M200
1400
oaỷn 8
40 x 4
20
120
40
m =

1
C
55,0
750
oaỷn 9
40 x 4
oaỷn 10
44,72
i = 0,0008
47,72
125
820
120

3
m

=

2
,
5
m

=

3
515
100
100
aù xỏy vổợa M100
4
9
,
0
1250
m = 3,5
Tim cọỳng
5
7
,
0
Tim õỏỷp
6

4
7
,
7
2
Trọửng coớ
4
5
,
9
2
4
4
,
1
2
2
0
0
3
5
4
5
,
9
2
3
5
1
4

109

I
II
III
H
ình 6.1
6
:Các vị trí đặt tháp cống ngầm
5. Theo chế độ thủy lực trong cống : cống có áp, cống không áp, cống bán áp.
III. Cấu tạo của cống ngầm
Cống ngầm có ba bộ phận chính : Cửa vào, thân cống, cửa ra (hình 6.17).
1.Phần cửa vào
Có dạng thu hẹp dần trên bình diện, mép trên cửa cống có dạng cung tròn hay elip
để tạo sự thuận dòng và giảm tổn thất cột nớc
2.Phần cửa ra
Là bộ phận tiêu năng, yêu cầu nh các bộ phận tiêu năng nói chung cần thỏa mãn
tiêu hao hết năng lợng thừa. Hình thức tiêu năng thờng hay gặp nh bể, tờng, bể
tờng kết hợp, ở cống có áp còn dùng hình thức bể kín để đón dòng nớc phóng ra và
tiêu năng.
3.Phần thân cống và tháp cống

- Với loại đổ tại chỗ : tùy theo loại nền, l<(10-20)m.
- Tại chỗ nối các đoạn cống phải có khớp nối phải thỏa mãn yêu cầu cho phép biến
dạng song phải chống thấm tốt.
- Nếu nền xấu thì thân cống đợc đặt trên bệ đỡ. Thờng thân cống đợc đặt trên
một lớp bê tông lót mac thấp dày (10ữ20cm).
- Để chống thấm tiếp xúc, bố trí một lớp đất sét đắp thủ công quanh cống, hoặc xây
gờ (mang cống) nhô lên 0,8ữ1m, các gờ cách nhau 10ữ20m (hình 6.17)
ò7. Tính toán thủy lực cống ngầm
Nội dung tính toán thủy lực cống ngầm lấy nớc từ hồ chứa:
- Căn cứ vào mực nớc chết, cao trình bùn cát và cao trình tới tự chảy, so sánh về
địa chất các tuyến để quyết định tuyến cống, độ dốc cống và cao trình đặt cống
+ Cao trình cửa vào > cao trình bùn cát và < cao trình MNC.
+ Cao trình mực nớc cửa ra bảo đảm > cao trình yêu cầu tới tự chảy.
+ Cống không nên đặt trên nền đất đắp.
- Xác định khẩu diện cống : Với mực nớc bất lợi nhất (MNC) cống phải tháo đủ
lu lợng thiết kế. (giả thiết chế độ chảy, áp dụng công thức tính lu lợng qua
cống xác định đợc diện tích cần thiết, sau đó chọn kích thớc bxh hay R chú
ý phải tính đến điều kiện thi công và sửa chữa)

111
- Tính toán kiểm tra khả năng tháo và chế độ chảy cho các trờng hợp làm việc khác
nhau, thiết kế tiêu năng sau cống.
- Lập qui trình đóng mở cửa van xác định quan hệ Q~a (với a là độ mở cống)
- Vì mực nớc và lu lợng trong cống luôn thay đổi nên có thể xảy ra 3 chế độ
chảy:
+ Chảy không áp : cửa cống mở hết, dòng chảy không ngập cửa vào và không
ngập trần cống.
+ Chảy có áp : cửa vào bị ngập và dòng chảy trong cống ngập trần cống (kể cả
khi chỉ ngập một phần)
+ Chảy bán áp : Cửa vào bị ngập nhng dòng chảy trong cống có mặt thoáng
(Ví dụ : dòng chảy từ sông, hồ đi vào cống, tiết diện bị thu hẹp, 1 phần thế năng
chuyển thành động năng, mực nớc ở cửa vào hạ thấp, không ngập miệng cống và trần
cống )
2. Xác định khả năng tháo
Tùy theo chiều dài cống chia làm hai loại cống ngắn và cống dài.
+ Chiều dài phân giới L
k
L
k
= l
k
+ l
vào
+l
ra
l
vào
= (1,5ữ2,5)(H
o
-h
c
)
l
ra
=2,5(h

Q = m
k
.b
k
. 2g .H
0
3/2
b
k
=

k
h
k
: chiều rộng trung bình của dòng chảy ở độ sâu phân giới
Lu ý : Các công thức trên dùng trong trờng hợp độ dốc cống i=0; nếu i>0 mỗi lần
tăng độ dốc 1% thì hệ số lu lợng tăng (1ữ2)%, còn đối với cống tròn hệ số
lu lợng tăng 2%.
+ Nếu L > L
k
thì cống đợc coi là cống dài. Dòng chảy trong cống sẽ tơng tự
dòng chảy qua kênh. Chiều dài cống và mực nớc hạ lu sẽ ảnh hởng đến khả năng
tháo.
Với cống hộp :
Q = m.
n
.b. 2g .H
0
3/2


o
Đây là điều kiện ứng với i=0, nếu i>0 thì giới hạn trên có thể tăng thêm
(Cống có i>i
k
có thể chảy không ngập, dù mực nớc hạ lu ở cửa ra cao quá
giới hạn đã nêu trên)

II. Tính toán thủy lực cống ngầm chảy có áp
1. Điều kiện chảy có áp :
- Khi :
H
a
1,75 + 0,3.
v
2
2g
a: đờng kính cống tròn hay chiều cao cống hộp
v : lu tốc bình quân trong cống
Thì nói chung là cống chảy có áp.
- Khi mực nớc thợng lu và hạ lu ngập cửa, cống cũng chảy có áp.
- Trong trờng hợp xảy ra nớc nhảy trong cống, muốn xác định chế độ chảy
chính xác ta phải vẽ đờng mặt nớc trong cống với giả định không có trần cống.
2. Xác định khả năng tháo
- Nếu mực nớc hạ lu ngập

113
Ho Ho
Zo=Ho-i.L-d/2
Zo=Ho-i.L-hn
hn

H
ình 6.19 : Cống ngầm chảy có áp
L,d : chiều dài và chiều cao cống

c
: hệ số lu lợng :

c
=
1
+
c
+
2gL
c
2
R

III. Tính toán thủy lực cống ngầm chảy bán áp
1.Điều kiện chảy bán áp
Khi H/a lớn, tháo lu lợng bé, dòng chảy xiết trong cống đẩy lùi nớc nhảy ra
ngoài cống, hoặc có nớc nhảy trong cống nhng không chạm trần cống -> cống chảy
ở chế độ bán áp.
2.Xác định khả năng tháo : khi cửa van mở hết
a. Cống có tiết diện chử nhật, không kể ảnh hởng độ dốc đáy cống
Q = à. 2g(H
0
- a)
a chiều cao cống
- tiết diện cống = a.b

lại, chỉ cần thiết kế tiêu năng theo cấu tạo.
ò8. Tính toán kết cấu và ổn định thân cống
Nội dung tính toán
- Chọn trờng hợp tính toán bất lợi: Cống có thể đợc tính trong các trờng hợp :
+ Cống mới thi công xong cha có nớc (áp lực đất lớn, không có áp lực nớc từ
phía trong -> bất lợi cho nắp cống , thành cống và đáy cống
+ Cống Chảy đầy một khoang còn khoang kia không có nớc -> bất lợi cho thành
phân cách giữa hai khoang cống
+ Cống không hoạt động, Mực nớc trớc đập lớn, đờng bão hòa cao, phần đất
dới đờng bão hòa trên mực nớc hạ lu có dung trọng bão hòa gây áp lực tăng
thêm lên các bộ phận của cống.
- Chọn mặt cắt tính toán điển hình : Có thể tính cho các mặt cắt giữa đỉnh đập, tại
chân đập và mặt cắt trung gian
- Sau khi có khẩu diện, dựa vào kinh nghiệm sơ bộ chọn chiều dày thân cống t>
D
10

- Xác định các lực tác dụng lên thân cống, tổ hợp lực
- Tính toán nội lực.
- Tính toán cốt thép và kiểm tra tiết diện (về cờng độ và không cho phép nứt)
I. Xác định các lực tác dụng lên thân cống ngầm
1. Trọng lợng bản thân cống : dựa vào kích thớc và vật liệu để tính (G
1
.T/m).
2. áp lực thủy tĩnh của nớc: G2- tác dụng lên bản đáy, thành bên và cả nắp
cống(khi chảy có áp) tính từ cột nớc và kích thớc cống.
3. áp lực đứng của đất :

đ
- dung trọng của đất đắp trên cống
H - chiều sâu lớp đất
D
1
- đờng kính ngoài của cống
k
3
- hệ số phụ thuộc tính chất nền, độ cứng của cống và tỷ số H/D (tra bảng)
Độ cứng của cống tính theo công thức:
=
E
đ
E
c
.(
r
t
)
3
E
đ
, E
c
lần lợt là mođul đàn hồi của đất và vật liệu cống
r, t là bán kính và chiều dày của cống tròn
- Khi <1 : cống tuyệt đối cứng (hình 6.20a), phần đất hai bên lún xuống gây ma sát
hớng xuống với phần đất trên cống tạo nên áp lực phụ thêm do đó k
3
>1 (cống

116

a) b) c)
H
ình 6.22 :Phản lực tại đáy cống
a. Trên bệ bê tông
b. Trên nền mềm
c. Trên nền cứng

Phản lực nền phân bố theo đờng cong nh hình vẽ 6.22a
Trị số q
o
và q
1
của biểu đồ phụ thuộc loại nền, Q và B

Q
B
(phân bố đều)
b. Cống tròn đặt trực tiếp trên nền
Kết quả tính theo mô hình nền Winkler nh sau
- Với nền cứng (hình 6.22c)
q

=
2.Q.cos
r(sin2 + 2)

- Với nền mềm (hình 6.22b)
q

=
3Q.(cos - cos).cos
r(3.sin + sin3 - 3.cos)

6. Tải trọng tĩnh trên mặt đất : Khi có một lực tập trung P tác dụng trên mặt đất,
tại điểm có độ sâu H và cách điểm đặt lực một khoảng R chịu một lực là :

z
=
3.P.H
3
2..R
5
- Cọng trỗnh lỏỳy nổồùc khọng õỏỷp coù kóỳt cỏỳu õồn giaớn, nhổng loaỷi naỡy chởu aớnh hổồớng
nhióửu vaỡo doỡng chaớy thión nhión do õoù chỏỳt lổồỹng nổồùc thỏỳp, quaớn lyù khai thaùc phổùc
taỷp.
118

Hçnh 6.2
3

Cäng trçnh láúy
nỉåïc khäng âáûp
II. Vë trê v bäú trê cỉía láúy nỉåïc
1. Tênh cháút ca dng chy v hçnh dảng ca lng säng
- Trãn âoản säng thàóng våïi tênh cháút âáút âäưng cháút v ti våïi mäüt lỉu lỉåüng nháút âënh
thç màût càõt ngang cọ dảng parabol, phỉång lỉu täúc song song våïi trủc lng säng v trë
säú lỉu täúc låïn nháút åí giỉỵa säng. Do âọ åí giỉỵa säng cọ sỉïc chuøn bn cạt låïn nháút.


- Tải vë trê âoản säng cong phạt sinh lỉûc ly tám v lỉûc ny lm cho mỉûc nỉåïc åí båì
lm dáng cao hçnh thnh âäü däúc ngang ca màût nỉåïc sinh ra hiãûn tỉåüng chy vng
hỉåïng ngang. Dng chy vng ny kãút håüp våïi dng chy dc trủc säng lm cho cạc
cháút âiãøm nỉåïc chuøn âäüng theo qu âảo âỉåìng xồõn äúc. Kãút qu gáy xọi låí båì lm
v bäưi làõng phêa båì läưi.
Nháûn xẹt :

119