Tần suất tính toán lũ theo quy trình là p= 4%

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG



BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ



KHOA CẦU ĐƯỜNG



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – PHẦN THUYẾT MINH



IV.2.2. Tính tốn lưu lượng

Lưu lượng nước cực đại chảy về cơng trình được xác định theo cơng thức :

Qmax= Ap Hp F  (m3/s)

Trong đó :

Hp - là lượng mưa ngày lớn nhất ứng với tần suất thiết kế p%

F - là diện tích lưu vực Km2

 - là hệ số dòng chảy lũ phụ thuộc vào loại đất, cấu tạo lưu vực, lượng mưa ngày thiết kế

và diện tích lưu vực : với loại đất bề mặt là á cát (loại III),  được xác định theo bảng 9-6 [4]. Tra

bảng được = 0.855

 - là hệ số triết giảm lưu lượng do ao hồ đầm lầy, tra trong bảng 9-5 [4], khu vực khơng có

ao hồ  = 1

Ap - là mơ đun dòng chảy đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế trong điều kiện  = 1 (phụ thuộc

vào LS và sd)

Trị số đặc trưng địa mạo LS được tính theo cơng thức :

L - là chiều dài suối chính, Km

ILS - là độ dốc suối chính, tính theo phần nghìn

mLS - là hệ số nhám của lòng suối mLS, lấy theo bảng 9-3 [4], chọn m= 7

Thời gian tập trung nước trên lựu vực sd (phụ thuộc vào vùng mưa và đặc trưng địa mạo

thuỷ văn của sườn dốc lưu vực sd), sd được tra trong phụ lục 14, trang 255 [4].

sd tính theo công thức sau :

bsd - là chiều dài trung bình sườn dốc lưu vực, ( m)

bsd =(Km)

l - là tổng chiều dài các suối nhánh (Km), chỉ xét suối nhánh có chiều dài l i>

0.75B, l= 0 Km

B - là chiều rộng trung bình của sườn dốc

B= Với lưu vực 2 mái dốc;

B= Với lưu vực 1 mái dốc và khi đó ta có :

bsd = (m)

L - là chiều dài suối chính (Km)

msd - là hệ số nhám của sườn dốc , chọn msd = 0.15

Isd - là độ dốc của sườn dốc lưu vực, phần nghìn, xác định như sau: chọn trên bản đồ 5-6

hướng dốc nhất và lấy độ dốc trung bình của các dốc ấy, Isd= 73.75‰

Kết quả tính tốn thủy văn như sau:

Tra bảng phụ lục 14[4] có sd= 84.90 phút

Với LS= 7.99 và sd= 84.90 phút, tra bảng phụ lục 13[4] suy ra Ap= 0.0663

Vậy :

Qmax= Ap Hp F  = 0.06630.8552580.1441= 2.106 (m3/s)

Từ lưu lượng Q = 2.106 m3/s ta chọn 1 cống đường kính 1.5m. Cống làm việc ở chế độ không áp.



THẦY HƯỚNG DẪN



: THS.PHẠM QUỐC VIỆT



SINH VIÊN THỰC HIỆN



: NGUYỄN VĂN CHIẾN - MSV: 3372.53



80



TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG



BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ



KHOA CẦU ĐƯỜNG



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – PHẦN THUYẾT MINH



IV.2.3. Tính chiều sâu nước chảy tự nhiên

Giả thiết lần lượt chiều sâu nước chảy từ 0.10.5 m ta tính được lưu lượng Q ứng với chiều

sâu nước chảy theo công thức Sêdimaninh.

Q = (m3 /s) (CT 3.5)

Trong đó:

 - tiết diện dòng chảy

 = ( m2)

i - độ dốc lòng suối, i= 2.46%

C - hệ số Sêdymaninh: C=

Trong đó:

n = hệ số nhám, n = 0.07

R = bán kính thuỷ lực : R = (m)

 = chu vi ướt : = m’h(m)

2

2

m’ = 1  m1  1  m2 = 47.04= 47.04h

Bảng 4.1: Bảng quan hệ giữa Q = f(h )



h (m)



0.1



0.15



0.2



0.25



0.3



0.35



0.4



0.45



0.5







0.235



0.529



0.940



1.469



2.115



2.879



3.760



4.759







4.704



7.056



9.408



11.760



14.112



16.464



18.816



21.168



R



0.050



0.075



0.100



0.150



0.175



0.200



0.225



C



8.670



9.276



9.731



0.125

10.10

0

0.050

6

1.180



5.875

23.52

0

0.250



10.412



10.683



10.923



11.140



11.337



0.0506

3

1.918



0.0506

3

2.893



0.0506

3

4.131



0.0506

3

5.656



0.050

6

7.490



0.0506 0.0506 0.0506

3

3

3

Q

0.102

0.302

0.651

Lập đồ thì quan hệ Q = f(h)

i



Nội suy Q= 2.106 m3/s ra h= 0.31 m.



THẦY HƯỚNG DẪN



: THS.PHẠM QUỐC VIỆT



SINH VIÊN THỰC HIỆN



: NGUYỄN VĂN CHIẾN - MSV: 3372.53



81



TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG



BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ



KHOA CẦU ĐƯỜNG



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – PHẦN THUYẾT MINH



IV.2.4. Xác định mực nước dâng trước cống, độ dốc phân giới, tốc độ nước chảy trong cống

và ở hạ lưu cống.

a. Xác định mực nước dâng trước cống H

Với lưu lượng Q = 2.106 (m3/s) chọn cống không áp

Tra phụ lục 16 [4] có H = 1.16m

Kiểm tra:H = 1.16 m  1.2hcv=1.21.5 = 1.8m

Vậy điều kiện làm việc khơng áp của cống thoả mãn.

b. Tính vận tốc cửa vào

Công thức xác định:

Vcv=

Xét đến hệ số thu hẹp ở cửa vào ta có:

Ta có Vcv= 1.834(m/s)

c. Xác định mực nước phân giới hk

Tỷ số phụ thuộc vào tỷ số =

Tra bảng 10-3 tài liệu [8] ta có:

 hk = 0.51.5= 0.75 m

Ta có = 0.31m < 1.3= 1.30.75= 0.975 m. Nên nước chảy trong cống chảy theo chế độ chảy tự

do.

d. Xác định độ dốc phân giới ik

Đối với cống tròn độ dốc ik có thể xác định theo cơng thức:

Trong đó:

Kk= k.Ck.: đặc trưng lưu lượng, xác định theo bảng 10.3 [4] khi biết ; với d là

đường kính cống.

Kk



K

d

Có : . Tra bảng ta được

0.5

Kd= 24.d8/3= 241.58/3= 70.76

 Kk= 70.760.5= 35.38

Vậy độ dốc phân giới : ik= 0.4%

e. Xác định mực nước cuối cống h0

Đặt cống với độ dốc i = 0.4%

Ta có tỷ số phụ thuộc vào tỷ số

Trong đó:

K0, Kd : là đặc trưng của lưu lượng

K0=

Kd= 24d8/3= 241.58/3= 70.76

Tra bảng 10-3 [4] ta có:

 h0= 0.4831.5= 0.725 m

f. Xác định vận tốc nước chảy trong cống V0

Công thức xác định: V0 = w0

Trong đó: w0 đặc trưng của vận tốc

THẦY HƯỚNG DẪN



: THS.PHẠM QUỐC VIỆT



SINH VIÊN THỰC HIỆN



: NGUYỄN VĂN CHIẾN - MSV: 3372.53



82



TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG



BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ



KHOA CẦU ĐƯỜNG



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – PHẦN THUYẾT MINH



Tra bảng 10-3 [4] ta có:



W0

 W d = 0.982

Với Wd= 30.5d2/3 = 30.51.52/3= 39.97 suy ra W0= 39.25

Vậy V0 = 39.25= 2.48 (m/s)

IV.2.5. Gia cố thượng lưu cống

Với độ dốc lòng suối nhỏ, vận tốc nước chảy ở cửa vào(V cv=1.834m/s) nhỏ hơn vận tốc

chống xói của lớp đá xây dày 16cm (V oxói= 2.81m/s) nên khơng phải làm những cơng trình đặc

biệt như dốc nước, bậc nước.

Đối chiếu với định hình cống 533.01.01 lựa chọn gia cố sân cống trước cửa vào được xây

đá cẩn thận bằng đá cỡ 16cm trên lớp đá dăm dày 10cm (chi tiết xem bản vẽ KT -11).

IV.2.6. Gia cố hạ lưu cống

Trong trường hợp chảy tự do, dòng nước khi ra khỏi cống với tốc độ cao ở vùng sau cơng

trình. Độ tăng khoảng 1,5 lần, ta có vận tốc ở cửa ra của cống V=1,5V0 (m/s)

Vậy Vhạ lưu=1.5V=1.5 2.48 = 3.72 (m/s)

Chọn vật liệu gia cố đá hộc xây vữa xi măng M150 dày 20cm trên lớp đệm đá dăm dày

10cm. Vận tốc cho phép khơng xói là V= 6.6 (m/s)

Chiều dài đoạn gia cố ở hạ lưu : theo kinh nghiệm: L gc = (3÷4)d , d là khẩu độ cống d=

1.5m  chọn Lgc= 5.0 m

Tường chống xói và chiều sâu tường chống xói

Cuối đoạn gia cố cần xây tường chống xói để bảo vệ phần xây lát, tường chống xói được

xây nghiêng góc 45º so với phần xây lát, chiều sâu tường chống xói phải lớn hơn chiều sâu xói ở

cuối cơng trình gia cố. Tường được xây bằng đá có gắn vữa xi măng. Xác định chiều sâu tường

xiên như sau :

Xác định chiều sâu xói ở hạ lưu đoạn gia cố theo 2 công thức sau:

+ Cơng thức thứ nhất (Trường hợp hố xói khơng bị hạn chế bởi điều kiện địa chất)

(1)

Trong đó:

+ Chiều sâu dòng chảy trước cơng trình, H= 1.16 (m)

+ Khẩu độ của cơng trình, b= 1.5 (m)

+ L: Chiều dài đoạn gia cố, L= 5.0 (m)

Có: hx1= 21.16 = 0.76m

Vậy chiều sâu xói tính theo cơng thức (1) là hx(1)= 0.76m

+ Cơng thức thứ hai (Trường hợp hố xói bị ảnh hưởng của điều kiện địa chất)

(2)

Trong đó:

hr , Vr là chiều sâu và tốc độ nước chảy tại mặt cắt khi ra khỏi cống

hr= 0.725m và Vr= 3.72m/s

V0x là tốc độ khơng xói của đáy suối tại vị trí tính xói, theo bảng 3-7 [4] ta có V0x= 0.7m/s

V là tốc độ nước chảy trong suối lúc tự nhiên

V=

THẦY HƯỚNG DẪN



: THS.PHẠM QUỐC VIỆT



SINH VIÊN THỰC HIỆN



: NGUYỄN VĂN CHIẾN - MSV: 3372.53



83



TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG



BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ



KHOA CẦU ĐƯỜNG



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – PHẦN THUYẾT MINH



Qtt = 2.106 m3/s

 là diện tích mặt cắt lòng suối lúc tự nhiên

Với chiều dài đoạn gia cố L= 5.0m và khẩu độ cơng trình là b=1.5m. Ta có:

Như vậy, chiều sâu hố xói thực tế là 0.125m vì bị hạn chế bởi điều kiện địa chất.

Chiều sâu tường chống xói :

ht ≥ hx2 + 0.5 = 0.625m chọn ht= 1.0m



THẦY HƯỚNG DẪN



: THS.PHẠM QUỐC VIỆT



SINH VIÊN THỰC HIỆN



: NGUYỄN VĂN CHIẾN - MSV: 3372.53



84



TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG



BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ



KHOA CẦU ĐƯỜNG



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – PHẦN THUYẾT MINH



CHƯƠNG V

THIẾT KẾ CHI TIẾT CONG NẰM P4

(Từ Km0+795.04 đến Km0+952.16)

V.1. Số liệu thiết kế

Bán kính đường cong nằm R=300 m

Chiều dài đoạn nối siêu cao, chuyển tiếp Lct,nsc = 50m

Độ dốc siêu cao isc = 3%

Dốc ngang mặt đường in = 2%

Dốc ngang lề gia cố là 2%

Dốc ngang lề đất là 6%

Độ mở rộng Etr = Ep = 0.4/2 = 0.2m

Góc ngoặt = 24º33’06”

Bề rộng phần xe chạy là

: 2  3.0m

Bề rộng lề gia cố là

Bề rộng lề đất là



: 2  1.0m

: 2  0.5m



V.2. Phương pháp cấu tạo siêu cao

Quay mái mặt đường và lề gia cố bên lưng đường cong quanh tim đường cho mặt đường

trở thành một mái tối thiểu in= 2%

Tiếp tục quay cả mặt đường và lề gia cố quanh tim đường cho tới khi cả mặt đường đạt độ

dốc isc= 3%

Trong quá trình quay siêu cao, độ dốc lề đất được giữ ngun là 6%

V.3. Tính tốn

Từ độ dốc ngang là -2% nâng lên độ dốc siêu cao 3% trên một đoạn L ct = 50m, có tổng số

siêu cao cần nâng là 3% - (-2%) = 5%. Từ đó ta tính được độ dốc siêu cao cần đạt được sau 1m là:

5/50 = 0,1%. Hay để đạt được độ dốc siêu cao là 1% thì cần một đoạn là: 1.0/0.1= 10m

Cao độ thiết kế của các mặt cắt ngang đặc trưng : cao độ thiết kế của 2 mép lề đường, hai

mép phần xe chạy và của tim đường ở các mặt cắt ngang đặc trưng được xác định dựa vào mặt cắt

dọc thiết kế và độ dốc ngang của từng bộ phận mặt cắt ngang đặc trưng; đối với các mặt cắt trung

gian ( rải đều với cự ly 10m ), các cao độ trên được xác định bằng cách nội suy.

(4) là cao độ tại tim đường được xác định trên trắc dọc

(3) và (5) là cao độ của mép phần xe chạy phía lưng và bụng

(3) = (4) + ilưngb/2 ; (5) = (4) + ibụngb/2

(2) và (6) là cao độ của mép phần lề gia cố ở lưng và ở bụng đường cong

(2) = (3) + ilưngbgc ; (6) = (5) + ibụngbgc

(1) và (7) là cao độ của mép lề đất ở phía lưng và ở bụng đường cong

(1) = (2) + iđ lưngbđ ; (7) = (6) + iđ bụngbđ

Trong đó:

Độ dốc đi lên lấy dấu (+) và đi xuống lấy dấu (–) ; dốc tính so với tim đường

b là bề rộng phần xe chạy, b= 6m

THẦY HƯỚNG DẪN



: THS.PHẠM QUỐC VIỆT



SINH VIÊN THỰC HIỆN



: NGUYỄN VĂN CHIẾN - MSV: 3372.53



85