GIÁO TRÌNH LỰC TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH THỦY LỢI

Chia sẻ: Lknlk Khiyiuh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:24

Thêm vào BST

Báo xấu

97
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tải trọng thường xuyên: trọng lượng bản thân và các thiết bị cố định. Tải trong tạm thời, tải trọng tạm thời dài hạn. Áp lực nước tĩnh, động, thấm trong và ngoài bề mặt ứng với MN, MNL và các điều kiện khác bình thường.. Trọng lượng và áp lực bên của đất, đá. Tải trọng và áp suất trước gây ra.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: GIÁO TRÌNH LỰC TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH THỦY LỢI

GIÁO TRÌNH LỰC TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH THỦY LỢI
CHƯƠNG 2 LỰC TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH THỦY LỢI GVC. ThS- Phạm Quang Thiền
§2.1. CÁC LOẠI TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP CỦA CHÚNG I. Phân loại tải trọng 1. Tải trọng thường xuyên: Trọng lượng bản thân và các thiết bị cố định. 2. Tải trọng tạm thời: a) Tải trọng tạm thời dài hạn: - Áp lực nước: Tĩnh, động, thấm trong và ngoài bề mặt ứng với MN ≤ MNL và các điều kiện khác bình thường.. - Trọng lượng và áp lực bên của đất, đá. - Tải trọng do ứng suất trước gây ra. - Áp lực đất phát sinh do biến dạng của nền hoặc CT. - Áp lực bùn cát.
§2.1 CÁC LOẠI TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP CỦA CHÚNG - Tải trọng gây ra do áp lực dư của kẽ rỗng trong đất bão hoà nước khi đất chưa cố kết hoàn toàn. - Tác động nhiệt. - Áp lực sóng với gió Wbqmax nhiều năm. - Tải trọng gió. - Tải trọng trong ống khi MNTL ≤ MNDBT. b) Tải trọng tạm thời ngắn hạn: - Tải trọng do tầu, thuyền, bè... gây ra. - Tải trọng do các thiết bị vận chuyển, nâng đỡ đặt trên công trình. - Áp lực nước va khi khai thác bình thường. c) Tải trọng tạm thời đặc biệt: - Áp lực thấm, áp lực nước.
§2.1. CÁC LOẠI TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP CỦA CHÚNG - Tải trọng do áp lực kẽ rỗng gây ra khi đất chưa cố kết hoàn toàn; ứng với MNLKT và thiết bị chống thấm hoặc thoát nước làm việc không bình thường. - Áp lực sóng do gió có Wmax. - Áp lực nước va khi đột ngột cắt tải hoàn toàn. - Tải trọng do động đất, hoặc mìn nổ. - Áp lực phát sinh do mực nước rút đột ngột. II. Tổ hợp tải trọng: có 2 loại 1. Tổ hợp tải trọng cơ bản: Tổ hợp tải trọng là tập hợp các tải trọng và tác động thường xuyên, tạm thời dài hạn, tạm thời ngắn hạn đồng thời có thể tác dụng lên công trình.
§2.1. CÁC LOẠI TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP CỦA CHÚNG 2. Tổ hợp tải trọng đặc biệt: Gồm các tải trọng và tác động thường xuyên, tạm thời dài hạn, tạm thời ngắn hạn, một hoặc hai tải trọng tác động tạm thời đặc biệt đồng thời có thể tác động lên công trình. Một hoặc hai tải trọng tạm thời đặc biệt được hiểu là thay thế tải trọng tương ứng hoặc thêm vào. - Trong thiết kế phải tính đến nhiều tổ hợp trong hai loại tổ hợp trên. - Việc phân loại có ý nghĩa kinh tế, kinh tế kỹ thuật thể hiện qua các hệ số: hệ số tổ hợp tải trọng; các hệ số an toàn với 2 tổ hợp là khác nhau.
§2.2. ÁP LỰC THỦY TĨNH VÀ THỦY ĐỘNG I. Áp lực thủy tĩnh b c W3 W1 c W4 ' b' G hb a' W2 H2 α Wb a W ®n γH2 Wt H × 3 ®å l n íc,bïn ®Èy îc nh 1:S¬ ¸p ùc c¸tvµ ng - Có thẳngđứng và nằm ngang; có thượng lưu và h ạ lưu (h ình 3.1). - Ngoài ra còn áp lực thủy tĩnh ởđáy Wđa cùng áp lực thấm W. t
§2.2. ÁP LỰC THỦY TĨNH VÀ THỦY ĐỘNG II. Áp lực thủyđộng - Do nước chảy tácđộng vào các kết cấu chắn nước, bao nước (mố trụ, tường tiêu năng, mặt tràn...) - Ngoài ra còn có áp lực mạchđộng tác dụng lên bề mặt nước chảy qua . - Thường thì áp lực thủyđộng: P = Pd + Pm (3-1) Áp lực thủyđộng trung bình thời gian Pd tính theo: v2 d C pγ n p = (3-2) 2g v2 Áp ộng Pm tính theo: pm = kγ n lực mạch đ (3-3) 2g Cp: hệ số áp lực, K hệ số mạch động.
§2.2. ÁP LỰC THỦY TĨNH VÀ THỦY ĐỘNG - Áp lực thủyđộng tác dụng theo phương d òng chảy vào mặt vật chắn V2 theo : pd = K nF γ n, (3-4) 2g Trong đó: F- diện tích chịu áp chiếu lên phương vuông góc v ới dòng chảy. V- lưu tốc trung bình phần dòng chảy tácđộng vào mặc chắn. K- hệ sốđộng lực lấy bằng 1,2÷ 1,3 n- hệ số hình dạng vật chắn sơ b ộ chọn 1,2
§2.3. TÁC ĐỘNG CỦA SÓNG I. Các thông số của sóng và xácđịnh * Các thông số của sóng. - Khi gió thổi liên tục, mặt hồ sóng. Sóng gặp công trình gây ra áp có lực sóng. - Các thông số: Chiều cao sóng h, chu kỳ sóngτ, chiều dài sóng (bước sóng) λ (hình 3-2); chiều cao từ đỉnh sóng đến mực nước tĩnh: s; Chiều sâu η từ mực nước tĩnhđến chân sóng: ηch. §Ø s nh ãng § êng r b× s tung nh ãng Chi c s Òu ao ãng h h/ 2 Møc n íc t Ünh ηs h hO h/ 2 ηch Ch©n ãng s buíc s λ ãng H × 3 nh 2:C¸c h«ng è t s cña ãng. s
§3.3. TÁC ĐỘNG CỦA SÓNG - Có sóng nước nông (0,5 λ > H > Hgh = (1,25 ÷ 1,8)hp%), sóng nước sâu (H>0,5λ). - Các đặc trưng của sóng phụ thuộc vào: tốc gió (W), thời gian g độ ió τ thổi liên tục ( ); độ sâu mực nước trước (H), chiều dài gió thổi (D). đập Chiều dài gió thổi là khoảng cách liên tục lớn nhất từ bờ công trình đến theo phương gió thổi ở mực nước tính toán (sơ b ộ có thể lấy D = 5 L đập). 1. Các thông số của sóng nước sâu a) Các thông số của sóng trung bình: gD gh gτ Từ tra đồ thị (3-6) theo đườn bao có cặp 1: 2 và g W2 W W gt g h gτ Từ tra ra cặp 2: 2 , W W W
§2.3 TÁC ĐỘNG CỦA SÓNG Chọn cặp bé hơn trong 2 cặp trên. Từ có: đó  gτ  W τ =  . W  g gh W2   h = ( 2 ). . W g gτ 2 λ= 2π b) Các thông số ứng vớiP%: hi = Ki . h ; λ= λ, τ=τ gD Với Ki tra theo hình (3.5) theo (P, ) W2
§2.3. TÁC ĐỘNG CỦA SÓNG H× 3 §å hÞ nh 5 t ®Þ Ki x¸c nh H× 3 §å hÞ ¸c nh ¸c Õu è s nh 6 t ®Þ c y t cña ãng x gtV / gh/ V Ki / =hih gH/ V i = 5, 6 0, 14 3,0 0,1% 0, 12 3 5, 0 0, 10 2 0, 09 2, 5 4, 0 0, 08 1 1% 0, 07 0,8 2% 0, 06 0,6 2, 0 3, 0 0, 05 0,5 5% 0,4 0, 04 0, 3 13% 1, 5 0, 03 gD/V 2, 0 0, 2 O 2000 4000 6000 8000 10000 12000 gH/ 1, V 8 O 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0, 02 1, 6 1, 4 0, 1 0, 08 gtV / gh/ V 1, 2 0, 010 0, 01 0, 06 1, 1 1, 0 0, 009 0, 05 0, 008 0, 04 0, 9 0, 007 0, 8 0, 006 0, 03 0, 7 0, 005 0, 02 0, 6 0, 004 0, 003 0, 5 0, 01 0, 4 0, 002 0, 3 2 0, 001 gD/ V 0. 4 5 6 3 8 2 3 4 5 6 8 2 3 4 5 6 8 2 3 4 5 6 8 2 3 4 5 6 8 2 3 1 10 100 1000 10000 gtV / 100 2 3 4 5 6 8 100 2 3 4 5 6 8 10000 2 3 4 5 6
§2.3. TÁC ĐỘNG CỦA SÓNG 2. Các thông số của sống n ớc n ư ông: * Khi đáy hồ, ao i > 0,002 + Xác định h , λ , τ theo sóng nước sâu. + Lấy • τ = τ • hp = K1.Kp.Kn.K. h Các hệ số K1: hệ số biến dạng Kp: hệ số khúc xạ kn: hệ số tổn thất λ λ H h % • λ =  λ với = f  , 1  và tra đồ thị λ g τ λ λ   + Xác định các thông số λ , h , τ theo  2 , 2  và gD gH gt gH   , 2 (chọn cặp W W  W W gh gτ có 2 , bé hơn). W W + Sau đó λ = λ, τ = τ hi = Ki.Kp.Kn.K1. h .
§2.3. TÁC ĐỘNG CỦA SÓNG II. Tác dụng của sóng lên công trình có bề mặt thẳng đứng - Cần xác định: ηs, ηch, Pmax, Mmax (hình 3-4): a) b) ηs ηch c) d) ho e) η® h h/ 2 Pmax H H H × 3 ®å l s l c«ng r nh m Ætt îng u h¼ng nh 4:S¬ ¸p ùc ãng ªn t × cã h l t ®øng
§2.3. TÁC ĐỘNG CỦA SÓNG η t ( 7) η = s heo 3 : s kηsh ( 7) ; 3 - ηch theo (3-8): ηch kηchh, ( 8) = 3 - Độ dềnh của sóng khi áp lực ngang của sóng lớn nhất là ηđ theo (3-9): ηd k d . = η .h 3 ( 9) - Áp lực sóng, khi có ηs như hình (3-4c). - Áp lực sóng lớn nhất (hình 3-4d) là Pmax theo (3-10) m ax= ®  H +  h P k γh   ( 10) 3  2 - Mô men của áp lực sóng lớn nhất là Mmax theo (3-11)  h2 hH H 2  M m ax km γh + =  6 + , ( 11) 3  2 2   Trong đó: Kη3, K ηch, Kηđ, Km xác định theo đồ thị (3-7).
§2.3. TÁC ĐỘNG CỦA SÓNG III. Tác dụng của sóng lên công trình có mặt nghiê ng - Với mặt nghiêng có sóng leo. - Với P = 1%, H ≥ 3hH1% với vùng nước sâu hoặc H > 2h1% với sóng nước nông thì hSL1% tính theo (3-12). sl1% k1k2k3k4 αh1% , 3 h = k ( 12) hH1% chiều cao sóng của độ sâu H ≥ 0,5 λ với p = 1% h1% chiều cao sóng với 1% K1, K2, K3,K4, Kα là những hệ số tra theo các bảng. - Với p% thì hslp =Kp.hsl 1% Với Kp tra bảng (3-4) - Biểu đồ áp suất sóng leo như hình (3-9)
§2.3. TÁC ĐỘNG CỦA SÓNG p2 1p 0. 2 4p 0. 2 3 Z3 1 Z2 4p2 0. 2 L1 L2 4 L3 1p 2 0. 5 L4 :m 1 α H × 3 nh 9:Ph©n ¸p uÊts l nhÊtl m ¸inghi bè s ãng ín ªn ªng ® îc a b»ng t t gi cè c¸c Êm bª «ng
§2.3. TÁC ĐỘNG CỦA SÓNG * P2 theo (3-13): p2 knoknb p2 γh m 2, = T/ 3 ( 13) no 0, + 8 m  0, 1, k = 85 4, +  028 15  3 h h *Kηo theo (3-14)  ( 14) λ  λ * P2 là áp xuất sóng trung bình tương đối lớn nhất tại điểm 2. *Kηb, P2 theo bảng. 1 2 *Z2 theo (3-15):z A 2 = + 2 ( 2m + 1 ) A +B) 1 ( ( 15) 3 m * l1, l2, l3, l4 theo các công thức thực nghiệm.
§2.4. ÁP LỰC BÙN CÁT - Sau một thời gian làm việc, bùn cát lắng đọng tạo nên áp lực bùn cát. - Áp suất ngang bùn cát tại 1 điểm ở độ sâu bùn cát hb theo (3-18) b γb b b p = h ξ ( 18) 3 Với hệ số áp lực hông, khi mái thẳng đứng theo (3-19):  ϕ b t 2  45o −  , ξ = g ( 19) 3  2 α+ϕ cos2 êng heo 3 : ξ khim áinghi t ( 20) b = 2 ( 20) 3 α−ϕ cos2 2 - Áp lực đứng của bùn cát bằng trọng lượng trong nước.