Tính toán thủy văn và thủy lực cầu cống

CHÖÔNG 4 TÍNH TOAÙN THUÛY VAÊN VAØ THUÛY LÖÏC CAÀU COÁNG Treân ñöôøng ngoaøi caùc coâng trình phuï khaùc, coâng trình thoaùt nöôùc ñoùng vai troø raát quan troïng, thoaùt nöôùc toát baûo ñaûm cöôøng ñoä cho maët ñöôøng vaø neàn ñöôøng, traùnh gaây suït lôû, xoùi neàn ñöôøng. Coâng trình thoaùt nöôùc ñoùng moät vai troø raát quan troïng, coâng trình naøy chòu taùc duïng cuûa caùc nguoàn nöôùc nhö : nöôùc möa, nöôùc ngaàm, nöôùc töø nôi khaùc ñoå veà…, vò trí cuûa coâng trình thoaùt nöôùc laø choå tuyeán ñöôøng caét qua ñöôøng tuï thuyû, ñöôøng soâng, suoái, taát caû caùc choå loõm treân ñöôøng ñen ñeàu phaûi ñaët caùc coâng trình thoaùt nöôùc nhö : caàu, coáng, raûnh thaùo. Quy trình tính toaùn : Tính toaùn thuyû vaên vaø thuyû löïc coâng trình theo 22TCN 220 -95 cuûa Boä Giao Thoâng Vaän Taûi Vieät Nam. 4.1.HEÄ THOÁNG CAÙC COÂNG TRÌNH THOAÙT NÖÔÙC: 4.1.1.Raõnh ñænh : - Khi dieän tích löu vöïc ñoã veà söôøn nuùi lôùn hoaëc khi chieàu cao taluy ñaøo ≥ 1.2m thì phaûi boá trí raûnh ñænh ñeå nöôùc chaûy veà phía ñöôøng vaø daãn nöôùc veà coâng trình thoaùt nöôùc, veà soâng suoái hay choå truõng caïnh ñöôøng, khoâng cho pheùp nöôùc ñoå tröïc tieáp xuoáng raõnh bieân. - Raõnh ñænh thieát keá vôùi tieát dieän hình thang, chieàu roäng ñaùy raõnh toái thieåu laø 0.5m; bôø raûnh coù taluy 1:1.5, chieàu saâu raõnh xaùc ñònh theo tính toaùn thuûy löïc vaø ñaûm baûo möïc nöôùc tính toaùn trong raõnh caùch meùp raõnh ít nhaát 20cm nhöng khoâng neân saâu quaù 1.5m. - Ñoä doác cuûa raõnh ñænh thöôøng choïn theo ñieàu kieän ñòa hình ñeå toác ñoä chaûy khoâng gaây xoùi long raõnh - ÔÛ nhöõng nôi ñòa hình söôøn nuùi doác, dieän tích löu vöïc lôùn, ñòa chaát deã suït lôû thì coù theå laøm hai hoaëc nhieàu raõnh ñænh. 4.1.2.Raõnh bieân : - Raõnh bieân ñöôïc xaây döïng ñeå thoaùt nöôùc möa töø maët ñöôøng, leà ñöôøng, taluy neàn ñöôøng ñaøo vaø dieän tích khu vöïc hai beân daønh cho ñöôøng ôû caùc ñoaïn neàn ñöôøng ñaøo, nöõa ñaøo nöõa ñaép, neàn ñöôøng ñaép thaáp hôn 0.6m. - Kích thöôùc cuûa raõnh bieân trong ñieàu kieän bình thöôøng ñöôïc thieát keá theo caáu taïo ñòa hình maø khoâng yeâu caàu tính toaùn thuûy löïc. - Tieát dieän cuûa raõnh coù theå laø hình thang, hình tam giaùc, hình chöõ nhaät, nöõa hình troøn. Phoå bieán duøng raõnh tieát dieän hình thang coù chieàu roäng ñaùy raõnh 0.4m, chieàu saâu tính töø maët ñaát töï nhieân toái thieåu laø 0.3m, taluy raõnh neàn ñöôøng ñaøo laáy baèng ñoä doác taluy ñöôøng ñaøo theo caáu taïo ñòa chaát, taluy raõnh neàn ñöôøng ñaép laø 1:1.5-3. Coù theå duøng raõnh tam giaùc coù chieàu saâu 0.3m, maùi doác phía phaàn xe chaïy 1:3 vaø phía ñoái xöùng 1:1.5 ñoái vôùi neàn ñöôøng ñaép vaø 1:m theo maùi doác m cuûa neàn ñöôøng ñaøo, ôû nhöõng nôi ñòa chaát laø ñaù coù theå duøng tieát dieän hình chöõ nhaät hay tam giaùc. - Ñeå traùnh loøng raõnh khoâng bò öù ñoïng buøn caùt, ñoä doác loøng raõnh khoâng ñöôïc nhoû hôn 0.5%. Trong tröôøng hôïp ñaëc bieät cho pheùp laáy baèng 0.3%. 4.1.3.Caàu : Caàu nhoû, caàu trung, caàu lôùn tuøy theo löu löôïng tính toaùn. 4.1.4.Coáng : Coáng troøn, hoäp , coáng coù khaåu ñoä töø 0.5m - 6m tuyø theo ñòa hình vaø löu löôïng. Coáng ñöôïc ñaët ôû ñöôøng tuï thuyû ñöôïc goïi laø coáng ñòa hình. Khaåu ñoä toái thieåu quy ñònh laø 0.75m vôùi chieàu daøi khoâng quaù 15m. Ñeå thuaän tieän cho vieäc duy tu söõa chöûa neân duøng coáng khaåu ñoä 1m vôùi chieàu daøi coáng döôùi 30m. Coáng coù khaåu ñoä 1.25m vaø 1.5m thì chieàu daøi coáng cho pheùp phaûi treân 30m. Cao ñoä maët ñöôøng choå coù coáng troøn phaûi cao hôn ñænh coáng troøn ít nhaát laø 0.5m. Khi chieàu daøy aùo ñöôøng daøy hôn 0.5m, ñoä cheânh cao naøy phaûi ñuû ñeå thi coâng ñöôïc chieàu daøy aùo ñöôøng. Noùi chung khaåu ñoä coáng ñöôïc choïn theo cheá ñoä khoâng aùp. Cheá ñoä coù aùp vaø baùn aùp chæ duøng ôû nhöõng ñoaïn ñöôøng ñaép cao, vaø ñaát ñaép neàn ñöôøng laø loaïi khoù thaám nöôùc töø thöôïng löu coáng vaøo neàn ñöôøng. Doác doïc cuûa coáng khoâng lôùn hôn ñoä doác doøng chaûy ôû haï löu coáng. Neân laáy doác coáng töø 2% ñeán 3% ñeå traùnh laéng ñoïng buøn ñaát trong loøng coáng. Döïa theo vaät lieäu laøm coáng coù theå chia coáng thaønh caùc loaïi sau : - Coáng gaïch : chuû yeáu laø coáng voøm gaïch, cuõng coù tröôøng hôïp xaây cuoán caùc coáng troøn baèng gaïch. - Coáng ñaù : coù theå laøm thaønh coáng baûn hoaëc coáng voøm ñaù. Coáng ñaù thöôøng reû, chi phí baûo döôõng thaáp, tieát kieäm ñöôïc xi maêng, coát theùp… neân duøng ôû nhöõng vuøng saün ñaù. - Coáng beâ toâng : thöôøng laø coáng troøn 4 khôùp, coáng voøm. Öu ñieåm laø tieát kieäm coát theùp, deã ñuùc. Nhöôïc ñieåm laø deã bò hö hoûng neáu thi coâng khoâng toát, khoù söûa chöõa. - Coáng beâ toâng coát theùp : thöôøng laø coáng troøn, coáng baûn, coáng hình hoäp hoaëc coáng voøm. Öu ñieåm laø beàn chaéc, deã vaän chuyeån vaø laép gheùp. Nhöôïc ñieåm laø toán coát theùp. Coáng hoäp thöôøng ñaét, thi coâng khoù neân ít duøng. - Coáng laøm baèng caùc vaät lieäu khaùc, ví duï coáng goã (loaïi taïm thôøi) coáng saønh, coáng gang, coáng toân löôïn soùng…. Döïa theo tình hình ñaép ñaát treân coáng chia thaønh : - Coáng noåi : ñænh coáng khoâng ñaép ñaát, thích hôïp vôùi nhöõng choå neàn ñöôøng ñaép thaáp, caùc möông raõnh noâng. - Coáng chìm : chieàu cao ñaép ñaát treân coáng lôùn hôn 50 cm thích hôïp vôùi neàn ñöôøng ñaép cao, nhöõng choå suoái saâu. Döïa theo tính chaát thuûy löïc chia thaønh : - Coáng chaûy khoâng aùp : chieàu saâu möïc nöôùc ôû cöûa vaøo nhoû hôn chieàu cao mieäng coáng, möïc nöôùc treân toaøn chieàu daøi coáng thöôøng khoâng tieáp xuùc vôùi ñænh coáng. - Coáng chaûy baùn aùp : chieàu saâu möïc nöôùc ôû cöûa vaøo tuy lôùn hôn chieàu cao cöûa coáng nhöng nöôùc chæ ngaäp mieäng maø khoâng chaûy treân toaøn chieàu cao cuûa coáng. - Coáng chaûy coù aùp : chieàu cao möïc nöôùc ôû cöûa vaøo lôùn hôn chieàu cao cöûa coáng, doøng chaûy trong phaïm vi toaøn chieàu daøi coáng khoâng coù maët töï do. Thöôøng söû duïng ôû vò trí coù suoái saâu, neàn ñöôøng ñaép cao, vaø khoâng gaây ngaäp luït cho ruoäng ñoàng. Theo qui ñònh thì vôùi ñöôøng vuøng nuùi caùch 1 Km caàn ñaët töø 2 - 3 coáng, ôû ñaây khoâng tính toaùn thuyû löïc coáng caáu taïo maø cöù 300 - 500 m ñeå ñaûm baûo cho vieäc thoaùt nöôùc cho raõnh bieân, coáng caáu taïo ñöôïc ñaët sau khi thieát keá ñöôøng ñoû. 4.2. XAÙC ÑÒNH CAÙC ÑAËC TRÖNG THUYÛ VAÊN: 4.2.1.Dieän tích löu vöïc F (Km2) : - Döïa vaøo hình daïng ñöôøng ñoàng möùc treân bình ñoà , ta tìm ñöôïc ñöôøng phaân thuyû giôùi haïn cuûa löu vöïc nöôùc chaûy vaøo tuyeán ñöôøng. Chia löu vöïc thaønh nhöõng hình ñôn giaûn ñeå tính dieän tích löu vöïc treân baûn ñoà ñòa hình (Fbñ), tö ñoù tìm tìm ñöôïc dieän tích löu vöïc thöïc teá theo coâng thöùc sau : Trong ñoù : + Fbñ : Dieän tích cuûa löu vöïc treân baûn ñoà ( cm2) + M = 10000 : heä soá tyû leä baûn ñoà. + 1010 : heä soá ñoåi töø cm2 ra Km2 4.2.2 Chieàu daøi loøng chính L (Km) : Chieàu daøi loøng soâng chính ñöôïc xaùc ñònh nhö sau : Trong ñoù : + Lbñ : chieàu daøi cuûa loøng soâng chính treân bình ñoà + 105 : heä soá ñoåi töø cm ra Km 4.2.3.Chieàu daøi bình quaân cuûa söôøn doác löu vöïc : Chieàu daøi bình quaân cuûa söôøn doác löu vöïc ñöôïc tính theo coâng thöùc : Trong ñoù : + F : dieän tích löu vöïc + L : chieàu daøi loøng chính + ål : Toång chieàu daøi cuûa caùc loøng soâng nhaùnh (chæ tính nhöõng loøng soâng nhaùnh coù chieàu daøi lôùn hôn 0.75 chieàu roäng bình quaân B cuûa löu vöïc). Chieàu roäng B ñöôïc tính nhö sau : Ñoái vôùi löu vöïc coù 2 söôøn : B = F/2L (Km) Ñoái vôùi löu vöïc coù 1 söôøn : B = F/L (Km) 4.2.4.Ñoä doác trung bình cuûa doøng soâng chính J1 (‰) : Trong ñoù : h1,h2,…,hn Ñoä cao cuûa caùc ñieåm gaõy treân traéc doïc so vôùi giao ñieåm cuûa 2 ñöôøng. l1,l2,...,ln Cöï ly giöõa caùc ñieåm gaõy 4.2.5.Ñoä doác trung bình cuûa söôøn doác Js (‰) : Ñoä doác trung bình cuûa söôøn doác ñöôïc tính theo trò soá trung bình cuûa 4 ÷ 6 ñieåm xaùc ñònh theo höôùng doác lôùn nhaát . Baûng tính toaùn caùc ñaëc tröng thuyû vaên phöông aùn I : Teân coïc Lyù trình F(Km2) L(Km) B(Km) ål(Km) bs(Km) Jl(0/00) Js(0/00) Suoái 1 Km1+614,08 6.763 2.283 1.481 1.476 0.999 2.615 113.9 Suoái 2 Km2+822,96 1.488 0.927 0.803 - 0.892 7.588 128.5 Suoái 3 Km6+490,80 8.640 2.884 1.498 1.717 1.043 2.591 70.9 Baûng tính caùc ñaëc tröng thuûy vaên phöông aùn II: Teân coïc Lyù trình F(Km2) L(Km) B(Km) ål(Km) bs(Km) Jl(0/00) Js(0/00) Suoái 1 Km1+614,08 6.763 2.283 1.481 1.476 0.999 2.615 113.9 Suoái 2 Km2+449,38 1.569 1.141 0.687 - 0.764 8.627 106.4 Suoái 3 Km5+094,25 2.026 0.725 1.397 - 1.552 2.759 110.6 Suoái 4 Km6+814.97 10.285 3.105 1.610 1.717 1.185 2.591 70.9 4.2.6.Xaùc ñònh löu löôïng tính toaùn : Theo quy trình tính toaùn doøng chaûy luõ (tieâu chuaån 22TCN 220-95) ñoái vôùi löu vöïc nhoû coù dieän tích < 100 Km2. Thì löu löôïng tính toaùn ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc : Qp = Ap . j .Hp .d .F Trong ñoù : Ap : Moñun ñænh luõ öùng vôùi taàn suaát thieát keá choïn phuï thuoäc vaøo ñòa maïo thuyû vaên Ф1, thôøi gian taäp trung doøng chaûy treân söôøn doác τs ,vuøng möa (Tra baûng 2.3) j: heä soá doøng chaûy luõ laáy trong baûng 2.1( 22TCN220-95 ) tuyø thuoäc vaøo loaïi ñaát caáu taïo khu vöïc coù löôïng möa (ngaøy) thieát keá (Hp) vaø dieän tích löu vöïc F. Hp : Löôïng möa ngaøy öùng vôùi taàn suaát thieát keá . P = 4% ñoái vôùi coáng vaø caàu nhoû. P = 1% ñoái vôùi caàu lôùn. δ : Heä soá xeùt ñeán laøm nhoû löu löôïng ñænh luõ do ao hoà ,röøng caây trong löu vöïc ta laáy giaù trò nhoû nhaát 2% theo baûng (2.7). ta ñöôïc δ = 0.95. F : Dieän tích löu vöïc. 4.2.7.Xaùc ñònh thôøi gian taäp trung nöôùc treân söôøn doác ts : Thôøi gian taäp trung nöôùc treân söôøn doác ts ñöôïc xaùc ñònh theo baûng 2.2 phuï thuoäc vaøo heä soá ñòa maïo thuyû vaên fs vaø vuøng möa. Heä soá ñòa maïo thuyû vaên cuûa söôøn doác fs ñöôïc xaùc ñònh nhö sau : Trong ñoù : bs : Chieàu daøi söôøn doác cuûa löu vöïc (km) ms : Heä soá nhaùm cuûa söôøn doác , phuï thuoäc vaøo tình traïng beà maët cuûa söôøn doác. Js : Ñoä doác trung bình cuûa söôøn doác. j : Heä soá doøng luõ (laáy theo baûng 2.1), phuï thuoäc vaøo loaïi caáu taïo ñaát cuûa löu vöïc, löôïng möa caàn thieát ngaøy Hp vaø dieän tích löu vöïc F. Vuøng tuyeán thieát keá coù ñaát caáp II. Hp : Löôïng möa ngaøy thieát keá (vôùi caàu nhoû vaø coáng p = 4%). Vuøng tuyeán thieát keá thuoäc tænh Laâm Ñoàng neân Hp = H4% = 152mm. Baûng xaùc ñònh thôøi gian taäp trung nöôùc ts phöông aùn I : Lyù trình bs(Km) ms Js (%0) j Hp fs V.möa ts(phuùt) Km1+614,08 0.999 0.2 113.9 0.83 152 10.999 XVI 85 Km2+822,96 0.892 0.2 128.5 0.85 152 9.818 XVI 79 Km6+490,80 1.043 0.2 70.9 0.81 152 13.141 XVI 98 Baûng xaùc ñònh thôøi gian taäp trung nöôùc ts phöông aùn II: Lyù trình bs(Km) ms Js (%0) j Hp fs V.möa ts(phuùt) Km1+614,08 0.999 0.2 113.9 0.83 152 10.999 XVI 85.0 Km2+449,38 0.764 0.2 106.4 0.85 152 9.468 XVI 79 Km5+094,25 1.552 0.2 110.6 0.85 152 14.318 XVI 109 Km6+814.97 1.185 0.2 70.9 0.75 152 14.630 XVI 112 4.2.8.Xaùc ñònh heä soá ñòa maïo thuyû vaên fl : Trong ñoù: ml : Thoâng soá taäp trung nöôùc trong soâng , phuï thuoäc vaøo tình hình soâng suoái cuûa löu vöïc ( Laáy theo baûng 2.6). Jl : Doä doác loøng soâng chính (%). L : Chieàu daøi cuûa loøng soâng chính (Km). Baûng xaùc ñònh heä soá ñòa maïo fl phöông aùn I : Lyù trình F(Km2) L(Km) Jl (%0) j Hp ml fl Km1+614,08 6.763 2.283 2.615 0.83 152 9 34.068 Km2+822,96 1.488 0.927 7.588 0.85 152 9 14.077 Km6+490,80 8.640 2.884 2.591 0.81 152 9 40.853 Baûng xaùc ñònh heä soá ñòa maïo fl phöông aùn II: Lyù trình F(Km2) L(Km) Jl (%0) j Hp ml fl Km1+614,08 6.763 2.283 2.615 0.83 152 9 34.068 Km2+449,38 1.569 1.141 8.627 0.85 152 9 16.382 Km5+094,25 2.026 0.725 2.759 0.85 152 9 14.279 Km6+814.97 10.285 3.105 2.591 0.75 152 9 42.926 4.2.9.Xaùc ñònh trò soá Ap% : Ap% xaùc ñònh baèng caùch tra baûng 2.3(22TCN220-95), tuyø thuoäc vaøo vuøng möa, thôøi gian taäp trung doøng chaûy treân söôøn doác ts vaø heä soá ñòa maïo thuyû vaên fl. Baûng xaùc ñònh heä soá Ap% phöông aùn I : Lyù trình Vuøng möa ts fl Ap% Km1+614,08 XVI 85 34.068 0.084 Km2+822,96 XVI 79 14.077 0.121 Km6+490,80 XVI 98 40.853 0.072 Baûng xaùc ñònh heä soá Ap% phöông aùn II: Lyù trình Vuøng möa ts fl Ap% Km1+614,08 XVI 85.0 34.068 0.084 Km2+449,38 XVI 79 16.382 0.126 Km5+094,25 XVI 109 14.279 0.103 Km6+814.97 XVI 112 42.926 0.067 Baûng xaùc ñònh löu löôïng Qp phöông aùn I : Lyù trình Ap j Hp F(Km2) d Qp(m3/s) Loaïi Km1+614,08 0.084 0.83 152 6.763 0.95 68.087 Caàu Km2+822,96 0.121 0.85 152 1.488 0.95 22.099 Caàu Km6+490,80 0.072 0.81 152 8.640 0.95 72.761 Caàu Baûng xaùc ñònh löu löôïng Qp phöông aùn II: Lyù trình Ap j Hp F(Km2) d Qp(m3/s) Loaïi Km1+614,08 0.084 0.83 152 6.763 0.95 68.087 Caàu Km2+449,38 0.126 0.85 152 1.569 0.95 24.265 Caàu Km5+094,25 0.103 0.85 152 2.026 0.95 25.613 Caàu Km6+814.97 0.067 0.75 152 10.285 0.95 74.629 Caàu 4.3.XAÙC ÑÒNH KHAÅU ÑOÄ CAÀU VAØ TÍNH TOAÙN THUÛY LÖÏC: 4.3.1.Xaùc ñònh khaåu ñoä caàu nhoû: Tính toaùn xaùc ñònh khaåu ñoä caàu khi löu löôïng tính toaùn Qtt > 20 m3/s Caàu nhoû laø caàu coù khaåu ñoä caàu < 25m. Ñoái vôùi vuøng ñòa chaát xaáu thì khaåu ñoä caàu ñöôïc xaùc ñònh theo ñieàu kieän toång chi phí xaây döïng caàu vaø ñöôøng ñaàu caàu laø nhoû nhaát. Caùc soá lieäu ban ñaàu caàn xaùc ñònh : 4.3.2.Xaùc ñònh löu löôïng thieát keá : theo qui trình tính toaùn ñaëc tröng doøng chaûy luõ 22TCN220-95 cuûa boä giao thoâng vaän taûi. Löu löôïng tính toaùn ñöôïc xaùc ñònh : Qp = Ap.j..Hp.F.d1 (m3/s). 4.3.3.Xaùc ñònh maët caét ngang cuûa soâng suoái taïi vò trí xaây döïng caàu : Treân thöïc teá khi xaùc ñònh maët caét soâng thì phaûi khaûo saùt vaø ño ñaïc thöïc teá taïi maët caét soâng taïi vò trí xaây döïng caàu. Trong phaïm vi cuûa ñoà aùn naøy vì khoâng coù soá lieäu khaûo xaùc thöïc teá do ñoù ta giaû thieát maët caét soâng coù daïng hình thang nhö sau: Chu vi öôùt : c = b + h( + ) Tieát dieän öôùt : w = b x h + Baùn kính thuûy löïc : Trong ñoù : m1 vaø m2 laø heä soá maùi doác cuûa bôø traùi vaø bôø phaûi. b : beà roäng ñaùy soâng. 4.3.4.Xaùc ñònh chieàu saâu cuûa doøng chaûy töï nhieân hd öùng vôùi löu löôïng QP% vaø maët caét ngang cuûa soâng suoái taïi vò trí caàu : Coù hai phöông phaùp : phöông phaùp ñoà giaûi vaø phöông phaùp giaûi tích. a.Phöông phaùp ñoà giaûi: Giaû thieát chieàu saâu doøng chaûy laø h tính ñöôïc löu löôïng laø Q. h1 (m) = > Q1 (m3/s). h2 (m) = > Q2 (m3/s). h3 (m) = > Q3 (m3/s). …….. Giaû thieát caùc giaù trò h ñeán khi QP% Є (Q1……Qn). b.Phöông phaùp giaûi tích : Döïa vaøo quan heä giöõa Q vaø h coù quy luaät sau : Ta coù x = ; ñieàu kieän QP% naèm trong khoaûng Q1 vaø Q2. - Ta xaùc xaùc ñònh hd theo phöông phaùp ñoà giaûi. Xaùc ñònh löu löôïng Q töông öùng vôùi h nhö sau : Qd = wd xVd = wd x Cd x x Trong ñoù : Cd = Ryd , Rd =, Vd : Vaän toác nöôùc chaûy qua caàu . : Dieän tích maët caét ngang doøng chaûy öùng vôùi doøng chieàu saâu doøng chaûy hd. : Chu vi öôùt öùng vôùi chieàu saâu doøng chaûy hd. Cd : heä soá Seâdi. Coù theå tính y gaàn ñuùng theo coâng thöùc sau : 0.1m < R < 1m Þ y = 1.5 1m < R < 3m Þ y = 1.3 n = 0.05 :heä soá nhaùm cuûa loøng soâng döôùi caàu. i0 : ñoä doác töï nhieân cuûa loøng soâng. y : soá muõ thuûy löïc phuï thuoäc vaøo n vaø R. Baûng keát quaû tính toaùn: H (m) B (m) c (m) w (m2) R (m) n y C i Q (m3/s) 1.4 8 13.048 14.14 1.084 0.05 0.29 20.473 0.005 21.309 1.5 8 13.408 15.375 1.147 0.05 0.29 20.812 0.005 24.229 1.6 8 13.769 16.64 1.209 0.05 0.29 21.132 0.005 27.334 1.7 8 14.129 17.935 1.269 0.05 0.29 21.436 0.005 30.628 1.8 8 14.490 19.26 1.329 0.05 0.29 21.725 0.005 34.111 1.9 8 14.851 20.615 1.388 0.05 0.29 22.001 0.005 37.785 2 8 15.211 22 1.446 0.05 0.29 22.265 0.005 41.654 2.1 8 15.572 23.415 1.504 0.05 0.29 22.518 0.005 45.718 2.2 8 15.932 24.86 1.560 0.05 0.29 22.761 0.005 49.980 2.3 8 16.293 26.335 1.616 0.05 0.29 22.996 0.005 54.442 2.4 8 16.653 27.84 1.672 0.05 0.29 23.222 0.005 59.107 2.5 8 17.014 29.375 1.727 0.05 0.29 23.441 0.005 63.977 2.6 8 17.374 30.94 1.781 0.05 0.29 23.653 0.005 69.054 2.7 8 17.735 32.535 1.835 0.05 0.29 23.858 0.005 74.341 2.8 8 18.096 34.16 1.888 0.05 0.29 24.057 0.005 79.840 Ñoà thò bieåu dieãn moái quan heä H(m) vaø Q(m3/s) : Döïa vaøo ñoà thò treân öùng vôùi Qtk -> chieàu saâu doøng chaûy töï nhieân hd cho töøng phöông aùn nhö sau: Baûng xaùc ñònh chieàu saâu doøng chaûy töï nhieân hd phöông aùn I : Lyù trình Qp(m3/s) hd(m) Km1+614,08 68.087 2.58 Km2+822,96 22.099 1.45 Km6+490,80 72.761 2.65 Baûng xaùc ñònh chieàu saâu doøng chaûy töï nhieân hd phöông aùn II: Lyù trình Qp(m3/s) hd(m) Km1+614,08 68.087 2.58 Km2+449,38 24.265 1.60 Km5+094,25 25.613 1.65 Km6+814.97 74.629 2.71 4.3.5.Xaùc ñònh chieàu saâu phaân giôùi hk cuûa doøng chaûy döôùi caàu : Chieàu saâu phaân giôùi : laø chieàu saâu khi öùng vôùi löu löôïng QP% ñaõ cho thì naêng löôïng ñôn vò cuûa maët caét doøng chaûy coù giaù trò nhoû nhaát. Vôùi doøng chaûy döôùi caàu coù daïng hình thang hk ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: hk = Trong ñoù : m : heä soá maùi doác cuûa phaàn ñaát tröôùc moá caàu. Bk = , wk = g = 9.81 m/s2 Vk : löu toác öùng vôùi cheá ñoä nöôùc chaûy phaân giôùi. Trong tính toaùn thöôøng laáy Vk =Vcp vôùi Vcp laø löu toác cho pheùp khoâng gaây xoùi lôõ ñòa chaát ôû ñaùy soâng (neáu khoâng coù gia coá) hoaëc vaät lieäu gia coá loøng soâng. Giaû thieát döôùi caàu coù gia coá laùt ñaùhay rôm raï (lôùp naøy khoâng beù hôn 5cm) loaïi ñöôøng kính 15cm = > Vcp = 2.5(m/s). e = 0.9 : heä soá thu heïp doøng chaûy do truï vaø moá (khi coù ¼ noùn ñaát ôû moá caàu). a = 1 ¸ 1.1 : heä soá ñoäng naêng Koârioâlit , laáy a = 1.05 Baûng xaùc ñònh giaù trò chieàu saâu phaân giôùi hk PAI Lyù trình Qp (m3/s) g (m/s2) e a Vk (m/s) aù trò chieàu saâu phaân giôùi h phöông aùn nhö sau: Bk (m) wk (m2) hk (m) Km1+614,08 68.087 9.81 0.9 1.05 2.5 45.236 30.261 0.684 Km2+822,96 22.099 9.81 0.9 1.05 2.5 14.682 9.822 0.722 Km6+490,80 72.761 9.81 0.9 1.05 2.5 48.341 32.338 0.683 Baûng xaùc ñònh giaù trò chieàu saâu phaân giôùi hk PAII Lyù trình Qp (m3/s) g (m/s2) e a Vk (m/s) aù trò chieàu saâu phaân giôùi h phöông aùn nhö sau: Bk (m) wk (m2) hk (m) Km1+614,08 68.087 9.81 0.9 1.05 2.5 45.236 30.261 0.684 Km2+449,38 24.265 9.81 0.9 1.05 2.5 16.121 10.784 0.717 Km5+094,25 25.613 9.81 0.9 1.05 2.5 17.017 11.384 0.714 Km6+814.97 74.629 9.81 0.9 1.05 2.5 49.582 33.168 0.683 4.3.6.Xaùc ñònh ñoä doác phaân giôùi ik : Ñoä doác phaân giôùi laø ñoä doác khi löu löôïng ñaõ cho QP% chaûy qua keânh trong ñieàu kieän chuyeån ñoäng ñeàu vôùi ñoä saâu baèng hk töùc laø : QP% = => ik = Trong ñoù : Rk = , Ck = , yk = 2.5 - 0.13 – 0.75 BAÛNG KEÁT QUAÛ TÍNH ik Baûng xaùc ñònh giaù trò ñoä doác phaân giôùi ik PAI Lyù trình wk (m2) ck(m) Rk (m) n yk aù trò chieàu saâu phaân giôùi h phöông aùn nhö sau: Ck Qp%(m3/s) ik Km1+614,08 30.261 47.704 0.634 0.05 0.355 17.015 68.087 0.0276 Km2+822,96 9.822 17.286 0.568 0.05 0.359 16.325 22.099 0.0334 Km6+490,80 32.338 50.805 0.637 0.05 0.355 17.036 72.761 0.0274 Baûng xaùc ñònh giaù trò ñoä doác phaân giôùi ik PAII Lyù trình wk (m2) ck(m) Rk (m) n yk aù trò chieàu saâu phaân giôùi h phöông aùn nhö sau: Ck Qp%(m3/s) ik Km1+614,08 30.261 47.704 0.634 0.05 0.355 17.015 68.087 0.0276 Km2+449,38 10.784 18.706 0.577 0.05 0.359 16.415 24.265 0.0326 Km5+094,25 11.384 19.591 0.581 0.05 0.358 16.465 25.613 0.0321 Km6+814.97 33.168 52.045 0.637 0.05 0.355 17.044 74.629 0.0273 4.3.7.Cheá ñoä doøng chaûy döôùi caàu: Vì is = 0.005 ≤ ik neân cheá ñoä doøng chaûy döôùi caàu trong caùc tröôøng hôïp treân gioáng nhö doøng chaûy qua ñaäp traøn ñænh roäng. Baûng giaù trò hd vaø hk PAI Lyù trình hd (m) hk (m) 1.3 hk (m) Km1+614,08 2.58 0.684 0.889 Km2+822,96 1.45 0.722 0.939 Km6+490,80 2.65 0.683 0.888 Baûng giaù trò hd vaø hk PAII Lyù trình hd (m) hk (m) 1.3 hk (m) Km1+614,08 2.58 0.684 0.889 Km2+449,38 1.60 0.717 0.932 Km5+094,25 1.65 0.714 0.928 Km6+814.97 2.71 0.683 0.888 Ta thaáy hd ³ 1.3 hk = > chaûy theo cheá ñoä chaûy ngaäp ,chieàu saâu nöôùc chaûy döôùi caàu hk baèng chieàu saâu nöôùc chaûy luùc töï nhieân ôû haï löu hd. 4.3.8.Xaùc ñònh khaåu ñoä caàu vaø möïc nöôùc daâng tröôùc caàu : Chieàu daøi caàu Lc vaø möïc nöôùc daâng tröôùc caàu xaùc ñònh nhö sau: Khi : hd ³ 1.3 hk thì : Khaåu ñoä caàu xaùc ñònh theo coâng thöùc: Btb = Chieàu daøi caàu: Lc = Btb + Nxb = + Nxb Trong ñoù : N : soá truï caàu (N = 0). b : beà roäng cuûa truï caàu (b = 0), do caàu khaåu ñoä nhoû chæ coù moät nhòp. Baûng tính chieàu daøi caàu nhoû PAI: Lyù trình Qp(m3/s) hd(m) e Vcp(m/s) Lc(m) giaù trò choïn Km1+614,08 68.087 2.58 0.9 2.5 11.729 15 m Km2+822,96 22.099 1.45 0.9 2.5 6.774 10 m Km6+490,80 72.761 2.65 0.9 2.5 12.203 15 m Baûng tính chieàu daøi caàu nhoû PAII: Lyù trình Qp(m3/s) hd(m) e Vcp(m/s) Lc(m) giaù trò choïn Km1+614,08 68.087 2.58 0.9 2.5 11.729 15 m Km2+449,38 24.265 1.60 0.9 2.5 6.740 10 m Km5+094,25 25.613 1.65 0.9 2.5 6.899 10 m Km6+814.97 74.629 2.71 0.9 2.5 12.239 15 m Chieàu saâu nöôùc daâng tröôùc caàu : H = hd + - Trong ñoù : y : heä soá vaän toác, khi coù ¼ noùn ñaát ôû moá caàu = > y = 0.9. a = 1 ¸ 1.1 : heä soá ñoäng naêng Koârioâlit , laáy a = 1.05. hd (chieàu saâu cuûa doøng chaûy töï nhieân döôùi caàu). V0 : toác ñoä nöôùc chaûy ôû thöôïng löu caàn öùng vôùi chieàu saâu H. Trình töï xaùc ñònh H : Giaû thieát H = Ho tính ñöôïc w0 : w0 = B x H0 + Vôùi m1 = m2 = 1.5 = > V0 = Thay vaøo coâng thöùc treân ta ñöôïc : H1 =hd + - Neáu H1 Ho thì H = Ho laø gía trò chaáp nhaän ñöôïc. BAÛNG KEÁT QUAÛ TÍNH Baûng tính chieàu cao nöôùc daâng tröôùc caàu PAI lyù trình H0 (m) B (m) w0 (m2) Q (m3/s) hd (m) a Y Vcp (m/s) V0 (m/s) H1 (m) sai soá (%) Km1+614,08 2.71 8 32.6962 68.087 2.58 1.05 0.9 2.5 2.082 2.706 0.13 Km2+822,96 1.78 8 18.9926 22.099 1.45 1.05 0.9 2.5 1.164 1.773 0.37 Km6+490,80 2.75 8 33.3438 72.761 2.65 1.05 0.9 2.5 2.182 2.748 0.06 Baûng tính chieàu cao nöôùc daâng tröôùc caàu PAII lyù trình H0 (m) B (m) w0 (m2) Q (m3/s) hd (m) a Y Vcp (m/s) V0 (m/s) H1 (m) sai soá (%) Km1+614,08 2.71 8 32.6962 68.087 2.58 1.05 0.9 2.5 2.082 2.706 0.13 Km2+449,38 1.93 8 21.0274 24.265 1.6 1.05 0.9 2.5 1.154 1.925 0.26 Km5+094,25 1.98 8 23.415 25.613 1.65 1.05 0.9 2.5 1.885 1.978 0.10 Km6+814.97 2.02 8 20.06 74.629 2.71 1.05 0.9 2.5 1.62 2.01 0.50 4.3.9.Xaùc ñònh chieàu cao neàn ñöôøng ñaàu caàu so vôùi ñaùy soâng : = max Trong ñoù : H : chieàu cao nöôùc daâng tröôùc caàu åhmd (m) : chieàu daøy keát caáu maët ñöôøng. 4.3.10.Xaùc ñònh chieàu cao maët caàu toái thieåu so vôùi ñaùy soâng : = 0.88xH + D +K Trong ñoù : H :chieàu cao nöôùc daâng tröôùc caàu. D : tónh khoâng döôùi caàu, giaù trò cuûa D phuï thuoäc vaøo ñaëc ñieåm vaø yeâu caàu thoâng thuyeàn cuûa töøng soâng.Ñoái vôùi soâng coù caây troâi D ≥ 1.5m , ñoái vôùi soâng khoâng coù caây troâi vaø khoâng thoâng thuyeàn thì D ≥ 0.5m. Giaû söû soâng coù thoâng thuyeàn, coù caây troâi = > choïn D = 1.5 (m). K = 1.5 (m) (khoaûng caùch töø ñaùy daàm caàu ñeán maët caàu coù keå caû lôùp phuû treân maët caàu). Baûng tính chieàu cao maët ñaàu caàu toái thieåu so vôùi ñaùy soâng PAI: lyù trình H (m) D (m) K (m) Hmin caàu (m) Choïn giaù trò H(m) Km1+614,08 2.71 1.5 1.5 5.71 6.0 Km2+822,96 1.78 1.5 1.5 4.78 5.0 Km6+490,80 2.75 1.5 1.5 5.75 6.0 Baûng tính chieàu cao maët ñaàu caàu toái thieåu so vôùi ñaùy soâng PAII: lyù trình H (m) D (m) K (m) Hmin caàu (m) Choïn giaù trò H(m) Km1+614,08 2.71 1.5 1.5 5.71 6.0 Km2+449,38 1.93 1.5 1.5 4.93 5.0 Km5+094,25 1.98 1.5 1.5 4.98 5.0 Km6+814.97 2.02 1.5 1.5 5.02 6.0