Khảo sát và thiết kế đường sắt part 9

Chia sẻ: Dasjhd Akdjka | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:34

Thêm vào BST

Báo xấu

88
lượt xem 17
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đến cuối thế kỷ 18, đường ray bằng sắt bắt đầu xuất hiện và năm 1802, William Jessop - kỹ sư xây dựng người Anh khai trương tuyến vận chuyển đường sắt công cộng Surrey ở nam London. Mặc dù vẫn sử dụng ngựa kéo, đây được coi là tuyến đường sắt công cộng đầu tiên trên thế giới

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Khảo sát và thiết kế đường sắt part 9

cho t t c c c lo i mi ng c ng tr lo i làm vi c theo d ng dũng ch y ñ m b o cho ch ñ ch y có áp. ωC - Ti t di n nư c ch y t i ch b thu h p trong c ng hC - Chi u sâu nư c ch y trong c ng t i ch thu h p thư ng l y hC = 0,9hk. hk - ð sâu phân gi i g - Gia t c tr ng trư ng l y b ng 9,81 m/s2. Vì gi a H và hC có quan h (phương trình Bécnuli) VC2 H = hC + (6 - 2) 2 gϕ 2 VC2 Thay ϕ = 0,85 và hC = 0,9hk = 0,73 ta có: g 2 VC H = 1, 43 ≈ 2h (6 - 3) g và QC = 0,85 ω C gH (6 - 4) ð i v i ti t di n ch nh t: ωC = 0,5b.H do ñó: gH 3 hay Q = 1,33 b H3/2 QC = 0,425b (6 - 5) Công th c này cũng dùng ñ xác ñ nh kh năng thoát nư c c u nh . ð i v i ti t di n hình tròn, ωC ñư c xác ñ nh trong ñ th sau: ωC hC ñ th này cho quan h gi a vi (d - ñư ng kính ng c ng). Bi t 2 d d ñư c hC và d tra ñ th có ωC , r i theo công th c xác ñ nh QC. hc d R w 0,5 wc 0 0,2 0,4 0,6 2 d H×nh 6-10. §å thÞ x¸c ®Þnh c¸c ®Æc tr−ng h×nh häc tiÕt diÖn h×nh trßn 6.5.2.2. Ch ñ bán áp. 11
2 g (H − h ) QC = ϕ ω (6 - 6) Trong ñó: c a vào) thông thư ng h s v n t c ϕ = h = 0,6 hcv (hcv - chi u cao c ng 0,85 và ω = 0,6 ωcv do ñó: QC = 0,51ωcv 2 g (H − 0,6hcv ) (6 - 7) Trong ñó ωcv - Ti t di n c ng c a vào, d dàng xác ñ nh ñư c. 6.5.2.3. Ch ñ có áp 2 g (H − hd ) QC = ϕ aω d (6 - 8) Trong ñó ωd và hd. Ti t di n nư c ch y và chi u cao ph n cơ b n c a c ng (kh u ñ c ng). a - H s v n t c l y b ng 0,95 (mi ng c ng hình dòng ch y, ñ m b o ch ñ ch y ng p). ð ti n cho vi c s d ng ngư i ta ñã l p b ng tính s n kh năng thoát nư c c a c ng (b ng ph l c 1) tùy thu c vào kh u ñ và m c nư c ng p trư c c ng ñ ng th i b ng còn cho tr s t c ñ nư c ch y c a ra c a c ng. Chú ý: Sau ñây là các ñi u ki n ñ l p b ng trên. - C ng không b ng p h lưu (hk > 1,3 hb) hb là chi u sâu nư c ch y bình thư ng sau c ng. - ð d c c a công ñ t theo ñ d c phân gi i (ik) cho trư ng h p c ng không áp và ñ t theo ñ d c ma sát in cho trư ng h p c ng có áp. - V n t c nư c ch y trư c c ng b ng 0. 6.5.3. Trình t tính toán c ng. Sau khi ch n lo i c u t o c ng, căn c vào lưu lư ng ñ ch n ra m t s phương án kh u ñ d a theo các công th c (6 - 1), (6 - 2) ho c ph l c 1. Cũng t ñó xác ñ nh ñư c chi u sâu H, v n t c V. D a vào H và V mà ñ nh ra cao ñ n n ñư ng (ngư c l i là ki m tra cao ñ n n ñư ng ñã thi t k ), xác ñ nh các bi n pháp gia c thư ng h lưu c ng r i ti n hành so sánh kinh t k thu t ñ ch n phương án thích h p nh t. 6.5.4. Các trư ng h p tính toán th y l c c ng. Tùy theo ñi u ki n c th mà tính toán c ng Có th phân ra hai trư ng h p. - Bi t m c nư c dâng cho phép (cao ñ n n ñư ng cho phép) t c ñ nư c ch y cho phép (v t li u gia c thư ng lưu và h lưu c ng) c n xác ñ nh kh năng 12
thoát nư c c a c ng (xác ñ nh kh u ñ c ng). - Bi t lưu lư ng nư c c n ph i tho t qua c ng tr nh x c ñ nh m t s phương án kh u ñ c ng và các y u t th y l c H, V. D a vào H và V ñ nh cao ñ n n ñư ng t i thi u, bi n pháp gia c thư ng, h lưu c ng và ti n hành so sánh các ch tiêu kinh t k thu t ñ quy t ñ nh phương án có l i nh t. Khi tính toán c n chú ý nh ng công th c trên và ph l c 1 cho kh năng thoát nư c c a c ng vì v y khi d a vào tr s lưu lư ng t lưu v c ñ ñ v ñ xác ñ nh kh u ñ c ng ph i xét t i nh hư ng c a hi n tư ng tích nư c trư c công trình ñã làm cho kh năng thoát nư c c a c ng bé hơn lưu lư ng c c ñ i t lưu v c v . Cao ñ t i thi u c a n n ñư ng c n ñư c quán tri t theo m c 2. Ch n ch ñ làm vi c c a c ng nói chung nên ch n lo i không áp. 6.5.5. Tính toán th y văn cho c ng h (rãnh h ). Trong các trư ng h p ñư ng s t ch y trong thành ph , th xã, c ng bi n không có ñi u ki n làm c ng ng m thì ph i làm c ng l thiên. ðương nhiên trư ng h p này kh u ñ c ng nh 0,5 - 0,7m tương ñương v i lưu lư ng thoát qua QP ≤ 3,5m3/s và chi u sâu rãnh không quá 2m. Chi u sâu m c nư c cho phép trong rãnh y V2 = h - 0,5 trong ñó: h là chi u cao n n ñư ng l y tr c d c m t khác y = 1,6 do g y.g ñó V = . 1,6 QP . g Kh u ñ c ng h tính theo công th c sau: b = µV 3 0,5 m h H×nh 6-11. KÕt cÊu kiÕn tróc tÇng trªn v r nh hë 6.6. TÍNH TOÁN TH Y L C C U NH 6.6.1. Khái ni m. ð áp d ng các công th c th y l c c a Sê Ri, Ba Danh ta ph i gi thi t. 13
1. M t ñáy công trình coi như ngang. 2. L c c n dòng ch y khi vào và ra công trình là m t lư ng vô cùng bé. 3. M t nư c trong công trình n m ngang dù ch t ng ño n m t trong gi i h n ñó dòng ch y n ñ nh và song song. Như trên ñã nói do các gi thi t này nên ta ng d ng hi n tư ng nư c ch y qua ñ p tràn ñ nh r ng ñ tính toán th y văn cho c u. Hình v và khái ni m các ch ñ ch y c a nư c dư i c u. H H Hδ Hδ Hc Hk a) Ch¶y tù do (kh«ng ngËp) b) Ch¶y kh«ng tù do (ngËp) Qua hình v ta th y: - Ch y t do: M c nư c nh y sóng nhưng m c nư c h lưu không nh hư ng ñ n m c nư c thư ng lưu. - Ch y ng p: M c nư c êm nhưng m c nư c h lưu nh hư ng ñ n m c nư c thư ng lưu. Do v y: - N u hδ ≤ 1,3 hk nư c ch y theo ch ñ t do trong ñó hk chi u sâu nư c ch y dư i c u, hδ - chi u sâu nư c ch y t nhiên h lưu. - N u hδ > 1,3 hk ch y theo ch ñ ch y ng p, chi u sâu nư c ch y dư i c u b ng chi u sâu nư c ch y lúc t nhiên h lưu hδ. - N u ñ d c dư i c u l n hơn ñ d c phân gi i ik tính như d c nư c. 6.6.2. Trình t tính toán th y l c c u nh . - Xác ñ nh t c ñ và chi u sâu nư c ch y trong su i lúc t nhiên. Gi thi t các chi u sâu nư c ch y trên su i 1, 2, 3, 4 mét ng v i m i chi u sâu ñó tính lưu lư ng theo các công th c Sêri, Mawinh hay Pavlôpsky, có các s li u v lưu lư ng ng v i các chi u sâu khác nhau v quan h hδ - Q. D a vào ñư ng quan h hδ - Q ng v i lưu lư ng thi t k QC xác ñ nh chi u sâu nư c ch y hδ và t c ñ nư c ch y Vδ (hình 6-13, 6-14). - Ch n phương án x lý lòng su i, tùy theo ñ nh hình c th và kh u ñ c u ch n phương án x lý lòng su i dư i c u (ñào lòng su i ñ có d ng ch nh t và gia 14
c hay ñ lòng su i có d ng t nhiên, dùng m có m ñ t 1/4 nón hay không có 1/4 nón v.v...). - Xác ñ nh chi u sâu phân gi i hk t ñi u ki n ε 2 ωK α QC 3 2 = (6 - 9) BK g Trong ñó BK ωK chi u r ng lòng su i có ti t di n ch y ng v i chi u sâu hk. ε - H s thu h p l y như sau: ε = 0,90 m có m t ñ t 1/4 nón. ε = 0,80 m c u không có 1/4 nón. ð i v i ti t di n lòng su i dư i c u là hình ch nh t: α VK2 hK = (6 - 10) g Trong ñó α - H s Kôriolit, l y b ng 1 - 1,1 ð i v i ti t di n lòng su i hình thang: B K − Bk2 − 4m ω K 2 hK = (6 - 11) 2m Trong ñó BK và ωK xác ñ nh t công th c: g .QC QC ωK = BK = , (6 - 12) εαV 2 ω VK VK - T c ñ nư c ch y l y b ng t c ñ cho phép c a v t li u gia c dư i c u (ch n theo b ng sau). A - V n t c cho phép không xói c a các lo i gia c . Chi u sâu dòng nư c Lo i gia c TT 0,4 1,0 2,0 3,0 T c ñ nư c ch y trung bình m/s 1 2 3 4 5 6 1 Lát c (n m trên n n ch c) 0,9 1,2 1,3 1,4 1,5 1,8 2,0 2,2 Lát c tr ng thành tư ng 2 ð ñá ba và ñá h c v i kích thư c ñá t v i 0,9 7,5cm và l n hơn 3 ð ñá hai l p trong lư i ñá v i kích Theo ph l c B nhân thêm v i 1,1 thư c khác nhau 15
4 Lát ñá m t l p trên l p gu t hay rơm r (l p này không bé hơn 5cm) 2,0 2,5 3,0 3,5 a. Lo i ñư ng kính 15cm 2,5 3,0 3,5 4,0 b. Lo i ñư ng kính 20cm 3,0 3,5 4,0 4,5 c. Lo i ñư ng kính 25cm 5 Lát ñá trên l p ñá dăm hay s i (l p ñá dăm không bé hơn 10cm) 2,5 3,0 3,5 4,0 a. B ng ñá c 15cm 3,0 3,5 4,0 4,5 b. B ng ñá c 20cm 3,5 4,0 4,5 5,0 c. B ng ñá c 25cm 6 Lát ñá c n th n, các k có chèn ch t ñá con, trên l p ñá dăm (hay s i) l p ñá dăm không bé hơn 10cm 3,5 4,5 5,0 5,5 a. B ng ñá c 20cm 4,0 4,5 5,5 5,5 b. B ng ñá c 25cm 4,5 5,0 6,0 6,0 c. B ng ñá c 30cm 7 Lát ñá hai l p trên l p ñá dăm (hay s i) l p dư i ñá c 15cm 3,5 4,5 5,0 5,5 L p trên 20cm (l p ñá dăm lót không bé hơn 10cm) 8 Gia c b ng bó thân cây hay cành cây trên n n ñá ñ m ch t (ñ gia c t m th i) 2,0 2,5 a. L p gia c 20 - 25cm b. V i các chi u dày khác Như m c 8a nhân v i h s ñi u ch nh 0,2 x hgc , hgc chi u dày l p gia c 9 Gia c m m b ng thân cây 2,5 3,0 3,5 a. Khi chi u dày là 50cm b. V i các chi u dày khác Như m c 9a nhân v i h s ñi u ch nh 0,2 hgc 10 Lát ñá t ng 0,5 x 0,5 x 1,0m 4,0 5,0 5,5 6,0 11 Lát ñá khan b ng ñá vôi có cư ng ñ > 3,0 3,5 4,0 4,5 100 kg/cm2 12 Lát ñá khan b ng ñá c ng v i cư ng ñ 6,5 8,0 10,0 12,0 > 300 kg/cm2 16
13 Gia c b ng l p áo bê tông mác 200 6,5 8,0 9,0 10,0 6,0 7,0 8,0 9,0 mác150 5,0 6,0 7,0 7,5 mác 100 14 Móng bê tông có trát nh n m t mác 200 13 16 19 20 12 14 16 18 mác 150 10 12 13 15 mác 100 B. V n t c không sói cho phép trung bình khi gia c ta luy và lòng su i. Chi u sâu dòng nư c ch y (m) ≥2 Lo i gia c C ñá (cm) 0,4 1,0 T c ñ trung bình m/s Lát ñá ba 7,5 - 10 2,5 2,6 3,0 C nh 10 - 15 2,6 3,0 3,5 C va 15 - 20 3,2 3,5 4,0 C ln Lát ñá h c 20 - 30 3,7 4,0 4,5 C nh 30 - 40 - 4,5 4,8 C va 40 - 50 - 5,2 C ln và l n hơn Chú ý ch n VK > Vδ m - mái d c c a m ñ t 1/4 nón. - Xác ñ nh kh u ñ c u và chi u sâu nư c dâng trư c c u. Sau khi xác ñ nh hδ và hk, so sánh 1,3 hk và hδ có th g p hai trư ng h p sau: + N u hδ ≤ 1,3 hk, kh u ñ c u LC xác ñ nh theo công th c: g . QC LC = BK = (6 - 13) ε α VK3 Chi u sâu nư c dâng trư c c u: α VK2 α V02 H = hk + − (6 - 14) 2 gψ 2 2 gψ 2 Trong ñó: ψ h s v n t c, l y như sau: 17
ψ = 0,9 - khi m có 1/4 nón. ψ = 0,8 - khi không ñ p 1/4 nón. V0 - T c ñ nư c ch y thư ng lưu c u ng v i chi u sâu H. α V02 ≈ 0 và N u H l n có th xem 2gψ 2 α VK2 ≈ 1,6 hk H = hk + (6 - 15) 2gψ 2 Kh u ñ c u B và chi u cao nư c trư c c u H có th tính g n ñúng theo (6- 5). + N u h > 1,3 hk, kh u ñ c u xác ñ nh theo công th c: QC btb = (6 - 16) ε .hδ VC Trong ñó VC - T c ñ nư c ch y dư i c u l y b ng t c ñ cho phép c a v t li u gia c . btb - Kh u ñ c u ng v i chi u sâu nư c ch y hδ/2. Chi u sâu nư c dâng trư c c u: αVC2 αVC2 − H = hδ + (6 - 17) 2 gψ 2 2 gψ 2 Căn c vào kh u ñ c u v a xác ñ nh, ch n chi u dài c u ñ nh hình g n nh t và tính l i chi u sâu H, t c ñ nư c ch y dư i c u VC. - Chi u cao n n ñư ng t i thi u Hn n = H + 0,5m (6 - 18) - Chi u cao c u t i thi u Hc u = 0,88H + t + K Trong ñó t là tĩnh không dư i c u K chi u cao d m c u. 0,88H - Chi u sâu nư c ch y dư i c u Theo kinh nghi m th c t ch nên gia c lòng su i dư i c u khi kh u ñ c u dư i 10m. N u kh u ñ c u l n hơn 10m ph i ti n hành so sánh nó v i phương án cho phép lòng su i dư i c u xóa ñi m t chi u sâu nh t ñ nh. 6.6.3. Ví d tính toán th y văn c u nh . Bi t Q300 = 16,9 m3/s, Q100 = 12,5 m2/s, cao ñ m t ñ t tr c u 197,47m, cao ñ vai ñư ng 200,07 chi u dày l p ba lát t ñáy ray ñ n vai ñư ng 0,75m. ð d c lòng l ch = 0,017. H s nhám γ = 2,75. Tính kh u ñ c a công trình ñó, cho bi t tr c 18
ngang ñáy c u là: hδ' = 198,6 xa = 4,8m xb = 2,5m 199,02 197,97 197,47 198,03 199,03 4 5 8 3 H×nh 6-13. MÆt c¾t ngang ®¸y cÇu gi¶ thiÕt 1. Tính chi u sâu dòng nư c phía dư i c u, ta gi thi t nh ng m c nư c hδ khác nhau và ñ n khi nào ñư c tr s hδ có tr s Q tương ñương QP. ð ng th i cũng có hδ t o ra Q tương ñương Qmax. Sau khi làm nhi u l n như v y có hδ =1,13, hδ = 0,93. 2. Tính di n tích ω dư i c u khi có chi u cao hδ 1986 −19797 1986 −19797 19797−19747 , , , , , , ωdc = x 4,8 +  +  x4   2 2 2 (198,6 −197,47) + (198,6 −198,03) x 8 + (198,6 −198,03) x 2,5 + 2 2 ωdc = 12,48 (m2) 3. Tính chu vi th m nư c dư i c u: Pdc = 0,63 2 + 4,80 2 + 4,00 2 + 0,5 2 + 8,00 2 + 0,56 2 + 0,57 2 + 2,50 2 = 19,60m 4. Tính bán kính th y l c ωc 12,48 Rdc = = = 0,64m 19,60 Pc 5. V n t c dòng ch y dư i c u: 1 1/ 87 Rδ i mà c = 6 Vδ = c hay c = R γ n 1+ Rdc 19
87 V y Vδ = x 0,64 x 0,007 = 1,32 m/s 2,75 1+ 0,64 6. Tính lưu lư ng Q = ω . V = 12,48 x 1,32 = 16,5 m3/s So sánh Q v i Qmax ñã cho n u Q < Qmax thì ñ t yêu c u t c là Qmax − Q ≤ 5% Qmax Thay s gi a Q và Q300 ta ñư c: 16,9 − 16,5 100 < 5% 16,9 V y có th coi r ng cao ñ 198,6 tương ñương v i lưu lư ng l n nh t. B ng cách tương t như v y, chúng ta ki m tra các cao ñ m c nư c tương ñương Q100. Ti t di n dòng ch y dư i c u ωdc = 10,2 m2 Chu vi th m nư c dư i c u Pδ = 17,05m Bán kính th y l c dư i c u 10,2 = 0,59m Rδ = 17,05 V n t c dòng ch y dư i c u 87 Vδ = 0,59 x 0,007 = 1,18 m/s 2,75 1+ 0,59 V y Qδ = 10,2 x 1,18 = 12,05 m3/s. L p t l hi u s c a Qδ và Q100 v i Q100 ta có: 12,5 − 12,05 x100 = 2,6% < 5% 12,5 B ng cách ñó chi u sâu hδ là: hδ = 198,4 - 197,47 = 0,93m Bư c 2: Ch n lo i c ng c lòng l ch như sau: ñá ba lo i to kích thư c 20cm, ñ sâu dòng ch y trong công trình là 1. Tra b ng ph l c v n t c không xói cho phép trung bình khi gia c lòng su i ta ñư c [v] = 3,5m/s. 20
α v2 Bư c 3: Tính hk theo công th c hk = g (3,5)2 V i α = 1 thì hlg = = 1,24m 9,81 So sánh hk và hδ thì: 0,9 ≤ 1,24 x 1,3 ðây là ñi u ki n ch y t do. q.g Bư c 4: Tính b theo công th c b = µ v3 µ = 0,9 vì m c u hai bên là hình nón. 12,5 x9,81 b= = 3,2m 0,9 x (3,5) 3 ð phù h p v i ch t o ñ nh hình ta l y b = 4m do v y ta ph i làm l i các bư c ti p. Bư c 5: Tính V theo b m i ñ t ñó tính H Qp . g 12,5 x 9,81 V =3 =3 = 3,15 m/s µ .b 0,9 x 4 Bư c 6: Tính H theo công th c (3,15) = 1,53 (m) 2 v2 = 1,6 H = 1,6 hk = 1,6 9,18 g ' Bư c 7: Tính Vδ tương ñương Q300 Q300 x g 16,9 x 9,81 Vδ' = 3 =3 = 3,56 m/s µ .b 0,9 x 4 [V] = 3,5 m/s mà V = 3,56 m/s t c là > 2%. Vδ2 1,6 x 3,56 2 = Bư c 8: Tính H' = 1,6 = 1,95 (m) 9,81 g Bư c 9: Ki m tra cao ñ n n ñư ng Hmin = Hδ + H + 0,5 = 197,47 + 1,95 + 0,5 = 199,2 Hmin < Hn n ñư ng = 200,07 Bư c 10: Ki m tra chi u cao c u t i thi u Hc u = 0,88H + t + k Chi u cao d m = 1m, tính không 0,25m 21
Hc u = 0,88 (197,47 + 1,95) + 0,25 + 1 = 176,73m V y ñi u ki n ki m tra chi u cao c u ñ m b o V i cách làm như v y, sau khi xác ñ nh ñư c t n su t lũ p s xác ñ nh Qp r i dùng tr s Qp này ñ tính thu l c. Ta bi t giá tr Qp là lưu lư ng c a dòng ch y chưa b trí công trình v nguyên t c nó luôn có s khác bi t v i lưu lư ng thoát qua công trình, do m t c t ngang dòng ch y qua công trình khác bi t r t nhi u so v i m t c t ngang dòng ch y t nhiên, thì t l chênh l ch trên s ñ t giá tr ñáng k và s còn ph i nghiên c u ñ y ñ hơn. Th m chí khi b trí công trình theo các phương án khác nhau thì m c ñ chênh l ch gi a Q lưu v c và Q thoát qua công trình cũng s khác nhau. ði u ñó càng có ý nghĩa ñ c bi t ñ i v i các công trình nh mi n núi. 6.7. XÁC ð NH KH U ð CÔNG TRÌNH CÓ XÉT ð N HI N TƯ NG TÍCH NƯ C Th c ch t hi n tư ng tích nư c trư c công trình là do kh i lư ng nư c ch y t toàn b lưu v c v không thoát ñư c k t qu công trình làm ñ ng l i trư c công trình. Lư ng nư c này làm tăng kh năng thoát nư c qua công trình. Khi nư c lũ ñang lên và m t th i gian sau nư c lũ b t ñ u xu ng lưu lư ng nư c ch y qua công trình QC nh hơn lưu lư ng nư c t lưu v c ch y v . b t kỳ th i ñi m t nào lư ng nư c thoát qua công trình Wqc c ng v i lư ng nư c tích l i trư c công trình Wa cũng b ng t ng lư ng nư c t lưu v c v WQ. WQ = WQC + Wa Gi thi t chi u sâu nư c ch y H xác ñ nh WQ và WQC so sánh v i WQ. Tr s Qp có th xác ñ nh theo phương pháp ñơn gi n hơn như sau: 6.7.1. Công th c P.I.Kacherin. Gi thi t ñ th Q = f(t) và QC = f(t) trên hình (6-14) có d ng tam giác, ta có th vi t. Q .T Q .T W= , W − Wa = C chia hai ñ ng th c cho nhau ta ñư c: 2 2 W − Wa QC = và cu i cùng ta ñư c. W Q  W QC - Qmax 1 − a  (6 - 20)  W 22
Qc ; Q Wa Qc = f2(t) Q Q = f1(t) Qc t T H×nh 6-14. S¬ ®å tÝnh Qc ®Ó xÐt tÝch n−íc tr−íc c«ng tr×nh QC - Lưu lư ng l n nh t thoát qua công trình Qmax - Lưu lư ng l n nh t t lưu v c ch y v Wa - Th tích nư c tích l i trư c công trình W - T ng th tích dòng ch y. Th tích nư c tính l i trư c công trình trên th c t là: Xác ñ nh theo b n ñ có ñư ng ñ ng m c nhân v i chi u cao nư c dâng H. Ho c có th xác ñ nh gi n ñơn hơn theo các công th c sau: 6.7.2. Công th c I Gkutsnirôm. H Wa = A .ω cos α (nghìn m3) (6 - 21) is Trong ñó ω là ti t di n dòng ch y t i trư c công trình khi chi u cao nư c dâng H. is - ð d c công trình (%o) trong ph m vi su i ng p α - G c t o thành tim ñư ng và tr c vuông góc v i su i ω A - H s ph thu c l y theo b ng ph l c. B. H B - Chi u r ng su i khi ng p. HsA ω ω ω ω A A A A B.H B.H B.H B.H 1,00 0,50 0,70 0,42 0,45 0,33 0,20 0,20 23
0,90 0,48 0,65 0,4 0,40 0,31 0,15 0,16 0,85 0,57 0,60 0,39 0,35 0,28 0,10 0,12 0,8 0,46 0,55 0,37 0,30 0,26 0,05 0,07 0,75 0,44 0,5 0,35 0,25 0,23 0,00 0,00 Khi lòng su i có d ng hình tam giác m1 + m2 . H3 = K . H3 Wa = 6is m1 + m2 K= 6is Trong ñó m1, m2 - h s mái d c hai b su i Wa B is 2 :m 1: H m 1 1 H×nh 6-15. S¬ ®å tÝnh thÓ tÝch hå chøa Wa ®Ó xÐt tÝch n−íc tr−íc c«ng tr×nh D a vào k t qu tính toán trên máy tính ñi n t A.A Kugganôvich O.V andieev hi u ch nh l i công th c Kachêriu như sau: Qmax ≤ 3 công th c (6 - 20) s là Khi QC  Wa  QC = Qmax 1 −  (6 - 23) 0,7W   Qmax > 3 công th c (6 - 20) có d ng Khi QC  W Qmax 1 − a  QC = 0,62 (6 - 24)  w Trình t xác ñ nh kh u ñ công trình có xét ñ tích nư c trư c công trình như sau: - Xác ñ nh tr s wa theo các chi u sâu nư c H khác nhau theo các công th c. - V ñ th kh năng thoát nư c c a công trình, tung ñ là chi u cao nư c dâng H (H3), hoành ñ là kh năng thoát nư c c a c ng. ð i v i các c ng ñ nh hình 24
ñ th H3 - QC ñư c l p s n như sau: - D a vào công th c (6 - 12), (6 - 13) v quan h QC = f (H) - Phân tích các tr s QC t i giao ñi m c a 2 ñư ng cong QC = f (H) và Qc = ng f(H) s có các tr s H và QC ng v i các công trình có kh u ñ khác nhau (hình 6- 15). Như v y rõ ràng là ta ñư c m t s l i gi i ch không ph i l i gi i duy nh t. Cu i cùng b ng cách so sánh các phương án theo các ch tiêu kinh t k thu t. Ch n phương án t i ưu. H3 d3 < d2 d2 < d1 d1 H2 H1 Qc3 Qc1 Q H×nh 6-16. X¸c ®Þnh khÈu ®é c«ng tr×nh cã xÐt hiÖn t−îng tÝch n−íc tr−íc c«ng tr×nh Qc Q 1 I II 0,62 0,33 Wa 0,7 0,47 1 W H×nh 6-17. Møc ®é tÝch n−íc phô thuéc v o thÓ tÝch t−¬ng ®èi cña hå chøa n−íc I- Theo c«ng thøc Kachªrin II- Theo c«ng thøc An®iep 6.8. M T S GI I PHÁP C U T O C NG ð C BI T 6.8.1. Gi i pháp v thân c ng. 25
Vi c áp d ng các lo i c ng tròn có ñư ng kính D ≤ 1,5 m, b trí theo các ñ d c x p x b ng ñ d c phân gi i (0,5-1 %) ch có th cho giá tr lưu t c t i ña 4m/s. Mu n cho lưu t c trong c ng l n hơn, ph i tăng ñ d c c ng (ch ñ thu l c chuy n sang d ng d c nư c) và chuy n t vi c dùng nhi u kh u ñ sang vi c dùng m t kh u ñ c ng l n hơn. Trong trư ng h p c n thi t, ph i k t h p c hai bi n pháp (v a tăng kh u ñ , v a tăng ñ d c). Tuy nhiên ñ i v i c ng tròn thi công l p ghép thì vi c tăng kh u ñ l n hơn gi i h n thư ng dùng (D = 1,5 m) s gây khó khăn cho vi c v n chuy n và l p ghép; do ñó n u ph i tăng kh u ñ c ng thì nên dùng c ng h p, có ưu ñi m là d c u t o ván khuôn, nên có th thi công theo phương pháp ñ t i ch , ngoài ra nó còn có các ưu ñi m như trong các trư ng h p c n thi t có th cho phép b trí nh ng kh u ñ khá l n, do ñ có th áp d ng các dòng ch y có các lưu lư ng l n, th m chí có th thay th cho c m t s các công trình c u nh .V i công trình th c t hi n nay thư ng dùng c ng h p kép kh u ñ t i 3×(4×4) m s cho di n tích thoát nư c lên t i x p x 50 m2, tương ñư ng v i kh năng thoát nư c c a các c u có kh u ñ 10-15 m; Khi tăng kh u ñ có th ñ ng th i làm tăng c ti t di n thoát nư c, ñ ng th i l i làm tăng c lưu t c (do c i thi n ñư c ch tiêu bán kính thu l c) m c dù v n gi nguyên ñ d c. Do ñó cho hi u qu thoát nư c cao, v a ch ng ñư c b i tích l i v ñ m b o hi u qu kinh t : như duy tu, thông c ng, n o vét tr nên thu n l i hơn. Khi c ng h p cao hơn 2,5 m có th ñào xúc b ng nhân l c, khi chi u cao h p hơn 3,5 m th m chí có th dùng máy n o vét lòng c ng . 6.8.2. V k t c u c a vào c ng khi ñ a hình d c ngang l n. Khi lưu lư ng tương ñ i l n: 10- 40 m3/s dòng ch y t nhiên phía thư ng lưu có hình d ng lòng khe rõ r t và có ñ d c l n t 10-80 % c u t o c a vào theo d ng d c nư c. K t c u c a vào ñư c gi i thi u t m trong t p "Thi t k ñi n hình v c ng d c" do Vi n thi t k giao thông v n t i trư c ñây nay là t ng công ty tư v n thi t k Giao thông V n t i th c hi n, trong ñó gi i thi u r t nhi u phương án b trí d c nư c theo các ñ d c và lưu lư ng khác nhau, trong m i phương án ñó l i ñ c p 2 phương án v v t li u. Khi lưu lư ng nh hơn 5-30 m3/s dòng ch y phía thư ng lưu không có hình d ng lòng khe rõ r t có th c u t o c a vào theo d ng d c nư c ñơn gi n g m 1 h thu 3 m t d c. D d c theo hư ng nư c ch y chính b trí trong kho ng 30-50 %, hai m t bên có th b trí ñ d c t 1/ 0,5 ñ n 1/1 tuỳ thu c vào chi u r ng lòng khe thư ng lưu. Vi c ch n cao ñ c a m t ñ t ñ p hai bên mang c ng ph i k t h p ch t ch v i vi c ch n ñ d c c a hai m t bên ñ ñ m b o có th t p trung toàn b dòng 26
ch y t lòng khe t nhiên vào h thu. 6.8.3 V k t c u c a ra trong ñi u ki n ñ a hình d c l n. Do lưu t c trong các b ph n công trình ñ t các giá tr l n nh t ñ ch ng b i tích t p ch t nên c n thi t ph i nghiên c u gi i pháp c u t o h lưu h p lý ñ không gây xói h lưu, m t trong các nguyên nhân r t ph bi n d n ñ n phá ho i công trình ngay c khi giá tr lưu t c trong công trình m i ch gi i h n bình thư ng. Lúc này ñ a hình có d c ngang l n, ñ d c lòng khe l n; n n ñư ng thư ng ñư c c u t o theo d ng n n ñào ch L do ñó không ñ chi u dài ñ b trí sân c ng h lưu ñ tiêu năng và m r ng dòng ch y như các c ng ñ nh hình thông thư ng; ñ d c c ng thư ng bé hơn ñ d c lòng khe ñ ch ng phá ho i cho chính k t c u thân c ng d n ñ n hình thành chênh cao gi a ñáy c ng c a ra v i m t ñ t thiên nhiên. Vì v y c a ra ñư c c u t o theo ki u m t b c nư c ñ ng th i là gi ng tiêu năng b ng v t li u ñá xây ho c bê tông. N u chênh cao gi a ñáy c ng v i ñáy b tiêu năng l n có th c u t o b tiêu năng thành hai b c, ñ gi m chi u cao c a tư ng ñ u, tư ng cánh cũng như chi u r ng c a ñáy b tiêu năng. Ngoài ra k t c u c a ra như trên còn có tác d ng như m t tư ng ch n gia c ch ng trư t. CÂU H I HƯ NG D N ÔN T P 1. Nêu nguyên t c b trí công trình vư t sông nh nên bình ñ và tr c d c. 2. Nhi m v tính toán th y văn là gì. 3. Nêu các ch ñ làm vi c c a c ng 4. Trình bày tính toán kh năng thoát nư c c a c ng khi i0 < ik. 5. Nêu trình t tính toán th y l c c u nh . 6. Cách tính kh u ñ công trình có xét ñ n tích nư c trư c công trình. 27
CHƯƠNG 7 SO SÁNH KINH T - KĨ THU T CÁC PHƯƠNG ÁN 7.1. NH NG NGUYÊN T C CƠ B N KHI SO SÁNH PHƯƠNG ÁN 7.1.1. Nhi m v so sánh kinh t k thu t các phương án. M c tiêu t ng quát c a thi t k ñư ng s t là v i lư ng ñ u tư m c th p nh t có th , th c hi n ñư c nhi m v v n t i yêu c u, ñ ng th i t o ñi u ki n v n doanh t t, h giá thành v n t i. Ngoài ra, c n chú ý gi m thi u ô nhi m, làm ñ p c nh quan môi trư ng, thu n ti n cho nhu c u v n t i hàng hoá và hành khách, tăng thêm l i ích xã h i. Th c hi n m c tiêu thi t k trên, b ng vi c ñ ra các gi i pháp k thu t ñ l a ch n so sánh. M i m t gi i pháp k thu t ñư c g i là m t phương án có th . Thí d : ch n ñ d c h n ch khác nhau, ch n b t hay h u ño n tuy n men sông v.v.. ñ u có th t o ra các phương án khác nhau. Khi thi t k tuy n c n căn c tình hình c th ñ ra các lo i phương án có th ñ sàng l c, ti n hành tính toán, phân tích so sánh ch n ra phương án t t nh t. Các gi i pháp k thu t s d ng cho các lo i phương án khác nhau, thì ñ c trưng công trình, ñ c trưng v n doanh và l i ích xã h i cũng s khác nhau. M i phương án ñ u có các ưu như c ñi m riêng, c n ñư c phân tích, so sánh m t cách toàn di n, ñ tìm ra trong ñó m t phương án h p lý nh t. ðó là nhi m v so sánh kinh t - kĩ thu t các phương án. ð có ñư c k t lu n chính xác khi so sánh kinh t kĩ thu t phương án, c n tuân th các nguyên t c sau ñây: - ðáp ng nhi m v v n t i yêu c u. - Không b sót phương án so sánh có giá tr . - Các phương án ñem so sánh ñ u trên cùng cơ s ñ chính xác như nhau. ði u ñó có ý nghĩa ñ c bi t khi thi t k ñư ng s t m i và c i t o ñư ng s t cũ, s ph i phân tích m t s lư ng r t l n các phương án khác nhau. Nhìn chung khi thi t k tuy n ñư ng s t m i ñ ñ m b o s phát tri n m ng lư i giao thông gi a các vùng, c n ph i xem xét so sánh v chi u tuy n, s ñư ng chính, tiêu chu n phân b ñi m phân gi i v i vi c s d ng s c kéo ñi n hay diezel có nh ng tiêu chu n tr ng lư ng khác nhau. Không so sánh và l p lu n thì không th tìm ra phương án t t, nh t là nh ng công trình riêng bi t như nhà ga, c u vư t, h m, n n ñư ng, bình di n, tr c d c nh ng ño n tuy n c c b . 1
Khi c i t o ñư ng cũ c n ph i so sánh các phương án gi nguyên hay thay ñ i bình di n, tr c d c ñư ng cũ ho c xây d ng t ng ño n ñư ng ñôi, v nguyên t c cũng có th có các d ng s c kéo khác nhau v.v... “V y phương án chính là m t trong nh ng cách ñ gi i quy t nhi m v thi t k , nó ph i tho mãn yêu c u c a nhi m v thi t k , có th ñem so sánh v i các cách gi i quy t khác cùng m t nhi m v ñó”. 7.1.2. Các ch tiêu ñánh giá kinh t k thu t các phương án. Trong thi t k ch n tuy n, thông thư ng ti n hành ñánh giá so sánh phương án v các m t: ñ c trưng kĩ thu t, quy mô công trình, ñi u ki n v n doanh, hi u qu kinh t v.v.. Căn c ñ so sánh ch n l a là các ch tiêu kĩ thu t và ch tiêu kinh t ph n nh ñ c trưng các m t nói trên. 7.1.2.1. Các ch tiêu kĩ thu t. Ch tiêu kĩ thu t ph n nh ñ c trưng k thu t c a phương án tuy n, có nh hư ng quan tr ng ñ n quy mô công trình và ñi u ki n v n doanh c a tuy n. Các ch tiêu kĩ thu t ph n nh quy mô công trình có: chi u dài xây d ng tuy n, h s tri n tuy n, ñ d c t i ña, bán kính ñư ng cong t i thi u, s lư ng và chi u dài ño n ñ a ch t không t t, s lư ng ga, s lư ng công trình ñ t ñá và c u h m, ñ u tư nhân l c, di n tích ñ t chi m d ng, th i h n xây d ng v.v.. Các ch tiêu kĩ thu t ph n ánh ñi u ki n v n doanh có: chi u dài v n doanh, th i gian ch y ñi - v c a khu gian khó khăn nh t và toàn tuy n, chi u cao kh c ph c, năng l c chuyên ch , năng l c thông qua, t n-km chuyên ch , t c ñ l hành, s lư ng ñ u máy và toa xe hàng v n d ng, gi - ñ u máy và gi - toa xe, gi - t lái máy và t ph c v trên t u, tiêu hao năng lư ng, nhiên li u v.v.. 7.1.2.2. Các ch tiêu kinh t . Các ch tiêu kinh t ñ c trưng c a phương án tuy n g m: chi phí xây d ng công trình, chi phí v n doanh, chi phí tính ñ i năm, th i gian thu h i v n ñ u tư, t su t l i ích n i b , giá tr hi n t i tĩnh v.v.. Chi phí công trình (công trình phí) là t ng chi phí xây d ng các h ng m c công trình và chi phí mua s m ñ u máy - toa xe, nó ph n ánh lư ng v n ñ u tư trong th i kì xây d ng c a phương án tính b ng tri u ñ ng. Chi phí v n doanh là t ng chi phí trong th i kì v n doanh c a phương án, trên m t m c ñ nh t ñ nh nó ph n ánh ưu như c ñi m c a phương án và bi u th b ng chi phí v n doanh m i năm tính b ng tri u ñ ng. ð th hi n m t cách t ng h p tính kinh t trên c hai m t công trình và v n doanh c a phương án, có th thông qua phương pháp tính ñ i, ñem chi phí công trình 2
và chi phí v n doanh tính ñ i ra chi phí bình quân năm m t th i ñi m nh t ñ nh, ñó là chi phí tính ñ i năm. Ch tiêu này ph n ánh m t cách t ng h p chi phí b ra c a phương án trong th i gian xây d ng và th i kì v n doanh. Phương án nào có tr s này nh hơn là ưu vi t hơn. Khi các phương án khác nhau d n t i lư ng v n chuy n và doanh thu v n t i khác nhau, thì ch tiêu kinh t c a phương án còn ph i xét thêm t i các nhân t c a doanh thu v n t i. Th i gian thu h i v n ñ u tư là s năm khai thác c n thi t mà doanh thu v n t i ñư ng s t bù ñ ñư c các lo i chi phí bao g m ñ u tư công trình và chi phí v n doanh. Giá tr hi n t i tĩnh là kho n chênh l ch ti n m t thu vào và chi ra (t c lưu lư ng ti n m t tĩnh) c a các năm trong th i kì tu i th kinh t công trình xây d ng ñư ng s t, là t ng ñ i s các giá tr th i gian c a ti n v n sau khi quy v hi n t i. Giá tr hi n t i tĩnh c a phương án càng cao thì v kinh t càng có l i. ð ng v góc ñ ñánh giá tài chính ñ so sánh, dùng ch tiêu giá tr hi n t i tĩnh (vi t t t là FNPV), khi ñ ng v góc ñ ñánh giá kinh t qu c dân ñ so sánh, dùng ch tiêu giá tr hi n t i tĩnh kinh t (vi t t t là ENPV). T su t l i ích n i b là t su t quy ñ i hi n t i khi giá tr hi n t i tĩnh b ng không. Nó ñ i di n cho t su t doanh l i mà công trình xây d ng th c t ñ t ñư c, dùng ñ ñánh giá cao hay th p, tr s này càng cao càng có l i v kinh t . ð ng v góc ñ ñánh giá tài chính mà so sánh, dùng ch tiêu t su t l i ích n i b (vi t t t FIRR), ñ ng v góc ñ kinh t qu c dân ñ ñánh giá dùng ch tiêu t su t l i ích kinh t (vi t t t EIRR). Các ch tiêu dùng ñ ñánh giá nhi m v thi t k ñư c xem xét làm tiêu chu n ñ so sánh các phương án. Tiêu chu n ñó là thư c ño, là c t lõi ñư c ñưa ra trong hàm m c tiêu, ph n ánh nh ng ch s xác ñ nh. Trên cơ s ñó ti n hành ñánh giá so sánh các phương án. N i dung c a nh ng ch s tiêu chu n khác nhau là m c duy nh t ñ m b o m c tiêu so sánh khi gi i bài toán thi t k nh t ñ nh. Khi l p k ho ch tương lai (c khi thi t k ) s phát tri n toàn b l c lư ng s n xu t và m ng lư i giao thông trong vùng tuy n thi t k , ñ u tiên ph i gi i quy t các v n ñ phù h p v i các ñi m s n xu t riêng bi t và các ñi m tiêu th s n ph m v i nhu c u chung c a s phát tri n l c lư ng s n xu t c a vùng này t i = 1 ñ n i = m và ñi m có nhu c u tiêu th t j = 1, ñ n j = n tho mãn nhu c u n n kinh t qu c dân theo s phát tri n c a l c lư ng s n xu t trong vùng này. 3