Bài tập lớn môn học Công Trình Thuỷ Lợi
PhầnI : Nhiệm vụ bài tập lớn.
-Thiết kế đập BTTL theo phơng pháp tỷ lệ đơng thẳng
I. Số liệu ban đầu.

0
(T/m
3
)

a
(T/m
3
)

0BT
kG/cm
2
T
m
k
n
(m/24h)
[ ]

kg/cm
2
1,61 1,8 2,4 9 0,001 0,8

m
C

Bài tập lớn môn học Công Trình Thuỷ Lợi
Phần II : Nội dung tính toán.
Chơng1 :
Thiết kế đập bêtông trọng lực.
Số liệu :
- Mực nớc thợng lu : H
1
= 26,5
- Mực nớc hạ lu : H
2
= 0
- Trọng lợng riêng của tờng :
đ
= 2,4 m
3
- Hệ số thấm của nền : K
n
= 0,001m/24h
- Lực dính : C = 2 T/m
2

- Hệ số ma sát f = 0,6
- Chiều sâu tầng không thấm : T = 9 m
A. Cơ sở lí thuyết
I. Thiết kế mặt cắt đập
Phân tích mặt cắt kinh tế của đập
Khi thiết kế mặt cắt của đập thờng xét tới 3 điều kiện:
- Điều kiện ổn định:
Đảm bảo hệ số an toàn ổn định trợt trên mặt cắt nguy hiểm nhất phải lớn hơn
một trị số cho phép.

0
6
B
M
B
G

=

Trong đó:
G - tổng các lực thẳng đứng tác dụng lên mặt cắt ngang
M
0
- tổng mô men các lực thẳng đứng đối với điểm O
G = G + W
2
- W
t
2
.
.
2
..
2
.
11
hBhBnhB
G

+=


ứng suất theo phơng thẳng đứng ở mép thơng lu và hạ lu đập khi hồ đầy nớc:

1
= h.[
1
.(1-n) +.(2-n).n -
1
- h
2
/B
2
]

2
= n.h(
1
- + n.) + .h
3
/B
2
Khi TL không có nớc (mới thi công) ứng suất pháp tại mép TL và HL:

o1
=
1
.h.(1-n)

o2
=

min
khi
1
1
)n2(n)n1( +


max
Đạo hàm
1
1
)n2(n)n1( +


và cho bằng 0
0)n2(n)n1(
1
1
n
=






+





=
h
B
Với mặt cắt cơ bản là D vuông mái TL thẳng đứng, thì ứng suất mép TL, HL
đập là:
- Khi hồ đầy nớc
1
= 0.
2
= (
1
- .).h
- Khi hồ không có nớc
o1
=
1
.h ,
o2
= 0
Nếu
1
= 0,5 ;
1
/ = 2,4 B = 0,72.h
Sinh viên : Nguyễn Thị Hồng Tơi
Lớp : CTT46 - ĐH2 4
Bài tập lớn môn học Công Trình Thuỷ Lợi
Nếu
1

+= n
hB
f
h
k
bc








+
=
1
1



nf
hk
B
c
Nếu n = 0, f = 0,7;
1
/

=


+
=


sin.cos.
sin.cos.
IV. Phơng pháp tỉ lệ đờng thẳng (phơng pháp kéo dài đờng chu vi thấm)
- Nguyên tắc: kéo dài toàn bộ chu vi thấm dới đáy công trình thành đờng nằm
ngang
- Sau khi kéo dài chu vi thấm thành đờng nằm ngang, từ điểm 12 ta dóng lên
cột nớc H = H
1
- H
2
. Vì tổn thất cột nớc tỉ lệ bậc nhất với chiều dài đờng viền nên ta
nối điểm O với điểm 1.
Sinh viên : Nguyễn Thị Hồng Tơi
Lớp : CTT46 - ĐH2 5
Bài tập lớn môn học Công Trình Thuỷ Lợi
- Muốn tìm áp lực thấm tại 1 điểm nào đó ta kẻ 1 đờng thẳng góc với đờng 12-
1. Cột nớc thấm tại 1 điểm cách mép HL đờng viền 1 đoạn x là:
H
L
x
h
tt
x
=
Trong đó:

ĐĐ = MNTL
ĐĐ = 26,5 m
Mặt cắt thân đập dạng tam giác có chiều cao là 28m và chiều rộng đáy là B.
Hình chiếu mái thợng lu là nB, hình chiếu mái hạ lu là (1-n)N.
- Có
2,0
2
4,22
2
2
1
=

=

=


n
. Vì n = - 0,2 nghĩa là mái dốc thợng lu đập có
độ dốc ngợc, gây khó khăn cho việc thi công, mặt khác có thể phát sinh ứng suất kéo
trên mặt hạ lu, do đó lấy n = 0. Vậy chiều rộng đáy đập tính theo công thức sau:
Sinh viên : Nguyễn Thị Hồng Tơi
Lớp : CTT46 - ĐH2 6
Bài tập lớn môn học Công Trình Thuỷ Lợi
m
h
B 2,19
5,04,2
5,26


Trong đó
G = W
2
+ G - W
t
W
2
: áp lực nớc thẳng đứng tác dụng lên mái đập thợng lu ( = 0)
G : Trọng lợng bản thân công trình
W
t
: áp lực đẩy nổi dới đáy đập
2
.
.
2
..
2
.
11
hBhBnhB
G

+=



1
: Hệ số áp lực thấm còn lại do tác dụng cản trở của màng chống thấm (=

0

- Thay số ta có G = 503,5T
M
0
= 1423,3 T.m
Vậy ứng suất theo phơng thẳng đứng tác dụng lên mặt cắt đập :
Sinh viên : Nguyễn Thị Hồng Tơi
Lớp : CTT46 - ĐH2 7
Bài tập lớn môn học Công Trình Thuỷ Lợi
2
0
6
B
M
B
G

=

Thay số vào ta có
2
20
3,1423.6
20
5,503
=


max

1
2
11
=
W
1
= 351,1 T
Trờng hợp n
0
= 0,
1
= 0,5, k
c
= 1,
đ
= 2,4T/m
3
thì lấy B = 0,75h
B = 0,75.28 = 21 m
G = W
2
+ G - W
t
Trong đó :
G : Trọng lợng bản thân công trình
G =1/2.(b+B).H.
đ
= 1/2.(7+21).26,5.2,4 = 890,4 T
W
2

III. Tính lu lợng thấm theo phơng pháp tỉ lệ đờng thẳng
Đối với nền cát, không có tầng lọc ngợc ở hạ lu, lấy J = 0,2

J.kv2,0
L
H
J
===
k - hệ số thấm của đất nền ( = 0,001)
v = 0,0002 m/s
Cột nớc thấm tại tại một điểm cách mép hạ lu đờng viền thấm một đoạn dài
tính toán x là:
H.
L
x
h
x
=
L
tt
> C.H
Sinh viên : Nguyễn Thị Hồng Tơi
Lớp : CTT46 - ĐH2 9
Bài tập lớn môn học Công Trình Thuỷ Lợi
26500
7000
21000
7000
IV. Xác định tải trọng tác dụng lên công trình
Tải trọng tác dụng lên 1m dài công trình gồm có: tải trọng do sóng, trọng lợng

15
==
h

ta có k
nb
= 1,5.
k
no
- Hệ số xác định theo công thức:
Sinh viên : Nguyễn Thị Hồng Tơi
Lớp : CTT46 - ĐH2 10
Bài tập lớn môn học Công Trình Thuỷ Lợi
564,1
)
15
7
15,1028,0.(3
15
7
.8,485,0
).15,1028,0.(.8,485,0
=
++=
++=

h
m
h
k

2
2
=+=
+
+
m
m
h
h

B =
765,0).25,084,0(95,0. =








h
mh
Thay A, B và m=3 vào công thức trên ta có z
2
= 4,99 m.
Xác định các khoảng cách l
i
:
l
1



Thay L

vào hệ thống công thức ta có l
1
= 0,33m; l
2
= 0,71m ; l
3
= 0,87m; l
4
=
1,81m.
2. Xác định trọng lợng nớc đè, áp lực nớc, áp lực đẩy nổi.
1) Xác định áp lực nớc .(W)
áp lực nớc tác dụng lên tờng nghiêng ta coi nh theo phơng ngang và ta có:
W
1
=
.13,3515,26.1.5,26.
2
1
T
=
2) Xác định áp lực nớc đẩy nổi.(W
3
).
Ta có W
2