Nội dung

www.Phanmemxaydung.com §Ëp bª t«ng vµ bª t«ng cèt thÐp LQS44C3 : ) 9 www.Phanmemxaydung.com Ch­¬ng 1. §Ëp bªt«ng träng lùc Biªn so¹n: PGS.TS NguyÔn ChiÕn 1.1 Ph©n lo¹i ®Ëp vµ c¸c yªu cÇu thiÕt kÕ I. Ph©n lo¹i ®Ëp Trong ch­¬ng nµy tr×nh bµy c¸c kiÕn thøc vÒ ®Ëp bªt«ng träng lùc trªn nÒn ®¸. §Ëp träng lùc lµ lo¹i ®Ëp cã khèi l­îng lín vµ ®­îc duy tr× æn ®Þnh nhê träng l­îng b¶n th©n ®Ëp. Cã thÓ ph©n lo¹i ®Ëp theo nhiÒu c¸ch kh¸c nhau. 1. Theo chiÒu cao ®Ëp. ChiÒu cao ®Ëp vµ lo¹i nÒn lµ mét trong c¸c tiªu chuÈn dïng ®Ó ph©n cÊp ®Ëp vµ c«ng tr×nh ®Çu mèi. Theo tµi liÖu cña thÕ giíi, ®Ëp th­êng ph©n thµnh: a. §Ëp cao: cã chiÒu cao H® ³ 70m; b. §Ëp cao trung b×nh: 30m £ H® < 70m. c. §Ëp thÊp: H® £ 30m. Theo NghÞ ®Þnh 209/2004/N§-CP, cÊp cña ®Ëp bªt«ng trªn nÒn ®¸ nh­ sau: - §Ëp cÊp ®Æc biÖt : H® > 150m. - §Ëp cÊp I: 100m £ H® < 150m. - §Ëp cÊp II: 50m £ H® < 100m. - §Ëp cÊp III: 15m £ H® < 50m. - §Ëp cÊp IV: H® < 15m. 2. Theo kÕt cÊu mÆt c¾t ngang ®Ëp, cã c¸c lo¹i: a. §Ëp träng lùc ®Æc (h×nh 1 - 1a); b. §Ëp träng lùc khe rçng (h×nh 1 - 1b); c. §Ëp träng lùc cã khoÐt lç lín ë s¸t nÒn (h×nh 1 - 1c); d. §Ëp cã neo vµo nÒn (h×nh 1 - 1d). (a) (b) (c) (d) H×nh 1-1. KÕt cÊu mÆt c¾t ngang ®Ëp bªt«ng träng lùc 10 www.Phanmemxaydung.com a) §Ëp ®Æc; b) §Ëp cã khe rçng; c) §Ëp cã khoÐt lç lín ë s¸t nÒn; d) §Ëp cã neo vµo nÒn. 3. Theo chøc n¨ng cña ®Ëp: a. §Ëp träng lùc kh«ng trµn: §Ëp cã chøc n¨ng ch¾n n­íc, kh«ng cho n­íc trµn qua (h×nh 1- 1). b. §Ëp träng lùc trµn n­íc: ®Ëp cã chøc n¨ng võa ch¾n d©ng n­íc, võa cho trµn n­íc qua. Cã thÓ ph©n biÖt: - §Ëp trµn mÆt: trµn tù do hoÆc cã cöa van (h×nh 1 - 2a). - §Ëp cã lç x¶ s©u: lç x¶ ë l­ng chõng, hoÆc d­íi ®¸y ®Ëp (s¸t nÒn), h×nh 1 - 2b. - §Ëp kÕt hîp trµn mÆt vµ x¶ s©u (h×nh 1 - 2c). a) b) Ho c) H×nh 1 - 2. C¸c h×nh thøc ®Ëp träng lùc trµn n­íc a- Trµn mÆt; b- X¶ s©u; c-KÕt hîp trµn mÆt + x¶ s©u. 4. Theo d¹ng bè trÝ ®Ëp trªn mÆt b»ng §Ëp bªt«ng th­êng lµ lo¹i kÕt hîp c¸c ®o¹n ®Ëp trµn vµ kh«ng trµn trªn cïng mét tuyÕn. Tuú theo ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh, ®Þa chÊt vµ yªu cÇu më réng diÖn trµn n­íc, cã thÓ bè trÝ tuyÕn ®Ëp theo c¸c d¹ng sau: a. §Ëp tuyÕn th¼ng: khi ®Þa chÊt nÒn cho phÐp, vµ khi chiÒu dµi tuyÕn ®ñ ®Ó bè trÝ ®o¹n trµn n­íc. b. §Ëp tuyÕn cong, sö dông khi: - §Þa chÊt nÒn cã chç yÕu, kh«ng cho phÐp bè trÝ tuyÕn th¼ng; - CÇn më réng diÖn trµn (bè trÝ tuyÕn cong låi vÒ th­îng l­u). 11 www.Phanmemxaydung.com II. C¸c yªu cÇu thiÕt kÕ ®Ëp Khi thiÕt kÕ ®Ëp bªt«ng träng lùc, ph¶i tu©n theo ®Çy ®ñ c¸c yªu cÇu vÒ kü thuËt vµ kinh tÕ, c¬ b¶n nh­ sau: 1. §Ëp ph¶i tho¶ m·n c¸c nhiÖm vô thiÕt kÕ ®Æt ra (d©ng n­íc, trµn n­íc, lîi dông tæng hîp). 2. §Ëp ph¶i ®¶m b¶o æn ®Þnh trong mäi ®iÒu kiÖn thi c«ng, qu¶n lý khai th¸c vµ söa ch÷a. 3. §Ëp ph¶i ®ñ ®é bÒn, chèng c¸c t¸c ®éng ph¸ ho¹i cña ngo¹i lùc, t¶i träng nhiÖt, biÕn h×nh nÒn vµ ¶nh h­ëng cña m«i tr­êng, ®¶m b¶o tuæi thä theo quy ®Þnh. 4. Bè trÝ mÆt b»ng vµ kÕt cÊu ®Ëp ph¶i tho¶ m·n c¸c ®iÒu kiÖn thi c«ng, qu¶n lý vËn hµnh, söa ch÷a, ®¶m b¶o mü quan. 5. §Ëp ph¶i cã tÝnh hiÖn ®¹i, ¸p dông c¸c c«ng nghÖ thiÕt kÕ, thi c«ng vµ qu¶n lý tiªn tiÕn phï hîp víi ®iÒu kiÖn t¹i chç vµ xu h­íng ph¸t triÓn cña ®Þa ph­¬ng. 6. Gi¸ thµnh ®Ëp ph¶i hîp lý, phï hîp víi nhiÖm vô cña nã vµ víi c¸c ®iÒu kiÖn t¹i n¬i x©y dùng. 1.2 Bè trÝ ®Ëp bªt«ng träng lùc trong côm ®Çu mèi Trong côm c«ng tr×nh ®Çu mèi th­êng cã ®Ëp d©ng, ®Ëp trµn vµ c¸c c«ng tr×nh kh¸c ®Ó tho¶ m·n ®iÒu kiÖn khai th¸c c«ng tr×nh vµ b¶o vÖ m«i tr­êng (cèng lÊy n­íc, nhµ m¸y thuû ®iÖn, ©u thuyÒn hay c«ng tr×nh n©ng tµu, ®­êng th¶ bÌ, ®­êng c¸ ®i, c«ng tr×nh phôc vô du lÞch...). Víi ®Ëp bªt«ng trªn nÒn ®¸, th­êng kÕt hîp ®Ëp d©ng vµ ®Ëp trµn trªn cïng mét tuyÕn. §Ëp trµn th­êng bè trÝ ë ®o¹n lßng s«ng ®Ó tr¸nh lµm biÕn ®æi qu¸ nhiÒu ®Õn ®iÒu kiÖn nèi tiÕp dßng ch¶y ë h¹ l­u so víi khi ch­a cã ®Ëp, cßn phÇn ®Ëp kh«ng trµn th­êng bè trÝ ë 2 ®Çu tuyÕn, n¬i tiÕp gi¸p víi bê. 4 1 2 3 1 H×nh 1.3. VÝ dô vÒ bè trÝ mÆt b»ng ®Ëp bªt«ng trªn nÒn ®¸. 1- §Ëp kh«ng trµn; 2- Trµn mÆt; 3- X¶ ®¸y; 4- Cèng lÊy n­íc. §iÒu kiÖn ®Þa chÊt ®ãng mét vai trß quan träng trong viÖc bè trÝ mÆt b»ng. Nãi chung, khi bè trÝ ®Ëp trong côm c«ng tr×nh ®Çu mèi cÇn tho¶ m·n c¸c ®iÒu kiÖn sau ®©y: 12 www.Phanmemxaydung.com 1. Chän tuyÕn ®Ëp cã ®Þa chÊt nÒn vµ 2 vai tèt, tr¸nh c¸c vÞ trÝ nøt gÉy hoÆc mÒm yÕu côc bé, ph¶i xö lý phøc t¹p. 2. Khi c¸c tuyÕn cã ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt nh­ nhau, nªn chän tuyÕn ®Ëp th¼ng, n¬i lßng s«ng thu hÑp ®Ó gi¶m khèi l­îng c«ng tr×nh. ChØ trõ tr­êng hîp cÇn më réng diÖn trµn n­íc th× míi lµm tuyÕn ®Ëp cong låi lªn th­îng l­u. Còng cã thÓ chän tuyÕn ®Ëp g·y khóc khi ph¶i nÐ tr¸nh c¸c vïng cã ®Þa chÊt yÕu côc bé. 3. Bè trÝ ®Ëp trµn ph¶i phï hîp víi ®iÒu kiÖn th¸o l­u l­îng thi c«ng vµ ph­¬ng ph¸p thi c«ng. 4. Khi trªn cïng mét tuyÕn cã bè trÝ nhiÒu h¹ng môc kh¸c nhau (®Ëp trµn, nhµ m¸y thuû ®iÖn, ©u thuyÒn...) cÇn ph¶i ph©n tÝch ®Ó chän vÞ trÝ ®Æt thÝch hîp cho tõng h¹ng môc ®Ó gi¶m nhá ¶nh h­ëng cña viÖc th¸o lò qua trµn ®Õn sù lµm viÖc b×nh th­êng cña c¸c h¹ng môc c«ng tr×nh kh¸c. Trong nhiÒu tr­êng hîp, cÇn bè trÝ t­êng ng¨n c¸ch ®ñ dµi ë h¹ l­u ®Ó tho¶ m·n yªu cÇu nµy. 5. Khi th¸o lò thiÕt kÕ, cÇn huy ®éng ®Õn kh¶ n¨ng th¸o mét phÇn l­u l­îng lò qua c¸c c«ng tr×nh kh¸c trong côm ®Çu mèi nh­ nhµ m¸y thuû ®iÖn, ©u thuyÒn, ®­êng th¶ bÌ... Ngoµi ra còng cã thÓ xem xÐt kh¶ n¨ng cho trµn n­íc trªn ®Ønh nhµ m¸y thuû ®iÖn. L­u l­îng cÇn x¶ qua ®Ëp trµn ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: Qtr = Qth - aQ0, (1-1) trong ®ã: Q th - l­u l­îng cÇn th¸o, x¸c ®Þnh theo kÕt qu¶ tÝnh to¸n ®iÒu tiÕt lò; Q0 - tæng kh¶ n¨ng th¸o qua c¸c c«ng tr×nh kh¸c nh­ tr¹m thñy ®iÖn, cèng lÊy n­íc, ©u thuyÒn, ®­êng th¶ bÌ... a - hÖ sè lîi dông c¸c c«ng tr×nh kh¸c ®Ó th¸o lò, cã thÓ lÊy a = 0,75 - 0,90 (xÐt ®Õn tr­êng hîp kh«ng ph¶i tÊt c¶ c¸c tæ m¸y thuû ®iÖn ®Òu lµm viÖc, c¸c cöa van x¶ cã thÓ bÞ sù cè cöa van...). 6. Khi bè trÝ mÆt b»ng ®Ëp, cÇn nghiªn cøu tæng thÓ bµi to¸n nèi tiÕp dßng ch¶y ra h¹ l­u trong ®iÒu kiÖn khai th¸c b×nh th­êng vµ khi th¸o lò, ®Ó ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn kh«ng xãi lë bê vµ ®¸y lßng dÉn ë h¹ l­u. 1.3. MÆt c¾t ®Ëp bªt«ng träng lùc I. C¸c yªu cÇu khi tÝnh to¸n mÆt c¾t ®Ëp 1. §iÒu kiÖn æn ®Þnh: §Ëp ph¶i ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn æn ®Þnh chèng tr­ît: Kt ³ Kcp, (1-2) trong ®ã: Kt - hÖ sè an toµn æn ®Þnh chèng tr­ît (xem 1.4); 13 www.Phanmemxaydung.com Kcp - hÖ sè an toµn æn ®Þnh cho phÐp, phô thuéc vµo cÊp cña ®Ëp vµ tæ hîp t¶i träng, x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn hiÖn hµnh. Khi tÝnh ®Ëp theo tr¹ng th¸i giíi h¹n, trÞ sè Kcp cã thÓ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: K cp = n ck n , m (1-3) trong ®ã: nc - hÖ sè tæ hîp t¶i träng; nc = 1,0 víi tæ hîp t¶i träng c¬ b¶n; nc=0,9 víi tæ hîp t¶i träng ®Æc biÖt vµ nc = 0,95 víi tæ hîp t¶i träng thi c«ng, söa ch÷a. kn - hÖ sè tin cËy, phô thuéc vµo cÊp c«ng tr×nh, tra theo tiªu chuÈn hiÖn hµnh. m - hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc. §èi víi ®Ëp bªt«ng träng lùc trªn nÒn ®¸, trÞ sè m lÊy nh­ sau: + Khi mÆt tr­ît ®i qua c¸c khe nøt trong ®¸ nÒn: m = 1,0. + Khi mÆt tr­ît ®i qua mÆt tiÕp xóc gi÷a bªt«ng vµ ®¸ hoÆc ®i trong ®¸ nÒn cã mét phÇn qua c¸c khe nøt, mét phÇn qua ®¸ nguyªn khèi: m = 0,95. 2. §iÒu kiÖn c­êng ®é - øng suÊt nÐn lín nhÊt ë mÐp ®Ëp kh«ng ®­îc v­ît qu¸ kh¶ n¨ng chÞu nÐn cña vËt liÖu hoÆc cña nÒn: N1 £ Rn, (1-4) trong ®ã: Rn - c­êng ®é chÞu nÐn tÝnh to¸n cña vËt liÖu hoÆc nÒn. - T¹i mÐp ®Ëp, ®Æc biÖt ë mÐp th­îng l­u khi hå ®Çy n­íc kh«ng cho phÐp ph¸t sinh øng suÊt kÐo: N’2 ³ 0, (1-5) trong ®ã: N2’ - øng suÊt chÝnh nhá nhÊt t¹i biªn th­îng l­u ®Ëp (øng suÊt nÐn mang dÊu d­¬ng, cßn øng suÊt kÐo mang dÊu ©m). Trong nh÷ng ®iÒu kiÖn nhÊt ®Þnh, cho phÐp ph¸t sinh øng suÊt kÐo, nh­ng trÞ sè tuyÖt ®èi cña nã kh«ng ®­îc v­ît qu¸ c­êng ®é chÞu kÐo cña vËt liÖu hay nÒn: N' 2 < R k , (1-6) trong ®ã: Rk lµ c­êng ®é chÞu kÐo tÝnh to¸n cña vËt liÖu hay nÒn. 3. §iÒu kiÖn kinh tÕ: mÆt c¾t ®Ëp ph¶i cã diÖn tÝch nhá nhÊt sau khi ®· tho¶ m·n 2 ®iÒu kiÖn trªn. 4. §iÒu kiÖn sö dông: mÆt c¾t ®Ëp cßn cÇn ph¶i tho¶ m·n c¸c yªu cÇu trong sö dông, vËn hµnh nh­ cÇn cã ®­êng giao th«ng trªn ®Ønh ®Ëp, cã ®­êng hÇm trong th©n ®Ëp ®Ó ®i l¹i kiÓm tra, söa ch÷a, ®Æt c¸c thiÕt bÞ quan tr¾c thÝ nghiÖm, bè trÝ c¸c hµnh lang tho¸t n­íc... Ngoµi ra, cßn ph¶i l­u ý ®Õn viÖc t¹o d¸ng kiÕn tróc ®Ñp cña c«ng tr×nh. §Ó tho¶ m·n yªu cÇu nªu trªn, khi thiÕt kÕ mÆt c¾t ngang ®Ëp th­êng tiÕn hµnh theo 2 giai ®o¹n: 1. Giai ®o¹n x¸c ®Þnh mÆt c¾t c¬ b¶n: dùa vµo c¸c yªu cÇu æn ®Þnh, øng suÊt, kinh tÕ tiÕn hµnh tÝnh to¸n chän mÆt c¾t c¬ b¶n cña ®Ëp. 14 www.Phanmemxaydung.com 2. Giai ®o¹n x¸c ®Þnh mÆt c¾t thùc dông: theo c¸c yªu cÇu vÒ sö dông nh­ giao th«ng, dÉn th¸o n­íc, kiÓm tra, söa ch÷a.... mµ bè trÝ thªm c¸c phÇn cÊu t¹o ®Ønh ®Ëp, c¸c ®­êng èng th¸o, lÊy n­íc trong th©n ®Ëp, hÖ thèng ®­êng hÇm vµ hµnh lang trong th©n ®Ëp, bé phËn nèi tiÕp víi h¹ l­u cña ®Ëp trµn... Sau khi ®· tu chØnh, thªm bít c¸c bé phËn trªn ®Ëp, cÇn tiÕn hµnh tÝnh to¸n æn ®Þnh vµ ph©n tÝch øng suÊt ®Ó kiÓm tra ®iÒu kiÖn bÒn cña ®Ëp. II. TÝnh to¸n mÆt c¾t c¬ b¶n cña ®Ëp 1. H×nh d¹ng mÆt c¾t c¬ b¶n MÆt c¾t c¬ b¶n cña ®Ëp bªt«ng träng lùc cã nhiÒu d¹ng nh­ trªn h×nh 1-4. m H (a) m m1 2 m1 m2 m1 h 2 m (b) ' 2 (c) m (d) m'2 m1 2 (e) H×nh 1-4. C¸c d¹ng mÆt c¾t c¬ b¶n cña ®Ëp bªt«ng träng lùc a. MÆt c¾t ngang ®Ëp cã d¹ng h×nh tam gi¸c cã hÖ sè m¸i th­îng l­u lµ m1, h¹ l­u lµ m2 (h×nh 1-4a). §©y lµ d¹ng cæ ®iÓn nhÊt cña mÆt c¾t ®Ëp, nã phï hîp víi t×nh h×nh chÞu lùc cña ®Ëp (¸p lùc n­íc x« ngang còng cã biÓu ®å ph©n bè d¹ng tam gi¸c). ViÖc chän m 1 ¹ 0 nh»m lîi dông thªm mét phÇn träng l­îng n­íc ®Ì lªn m¸i th­îng l­u lµm t¨ng thªm æn ®Þnh cho ®Ëp. b. MÆt c¾t ngang ®Ëp d¹ng ®a gi¸c (h×nh 1-4 b, c, d, e): tuú theo c¸c ®iÒu kiÖn chÞu lùc cô thÓ (cao tr×nh bïn c¸t, mùc n­íc h¹ l­u, ¸p lùc sãng giã...) mµ cã thÓ sö dông mét trong c¸c d¹ng nµy ®Ó t¨ng tÝnh hîp lý (tËn dông hÕt kh¶ n¨ng chÞu lùc cña vËt liÖu t¹i mçi mÆt c¾t, gi¶m khèi l­îng ®Ëp...). D¹ng mÆt c¾t trªn h×nh 1-4b lµ kh¸ hîp lý, ®­îc sö dông nhiÒu nhÊt, dÔ bè trÝ kÕt hîp gi÷a phÇn ®Ëp trµn vµ kh«ng trµn, thuËn tiÖn cho viÖc bè trÝ bÖ ®Æt l­íi ch¾n r¸c vµ cöa van cña èng th¸o n­íc d­íi s©u. 2. X¸c ®Þnh mÆt c¾t kinh tÕ (mÆt c¾t c¬ b¶n) cña ®Ëp kh«ng trµn a. MÆt c¾t d¹ng tam gi¸c, h 2 ¹ 0: Víi c¸c ®Ëp cã chiÒu cao kh«ng lín, cã thÓ s¬ bé x¸c ®Þnh nhanh mÆt c¾t kinh tÕ theo c¸c biÓu ®å lËp s½n tham kh¶o trong quy ph¹m Liªn X« CH123-60 (h×nh 1-5). C¸c biÓu ®å nµy ®­îc thiÕt lËp dùa trªn c¸c gi¶ thiÕt sau: - MÆt c¾t ®Ëp d¹ng tam gi¸c cã hÖ sè m¸i th­îng l­u lµ m 1, hÖ sè m¸i h¹ l­u lµ m 2; 15 www.Phanmemxaydung.com - Mùc n­íc th­îng l­u ngang ®Ønh cña tam gi¸c; chiÒu s©u n­íc th­îng l­u lµ h 1, chiÒu s©u n­íc h¹ l­u lµ h2; s2 s2 h2 h1 - Träng l­îng riªng cña bªt«ng: g 1 = 2,4 x 10 4 N/m 3 ; cña n­íc g = 1,0 x 104 N/m3. - Cã xÐt ®Õn c¶ ¸p lùc ®Èy næi vµ ¸p lùc sãng. BiÓu ®å nµy lµ kÕt qu¶ tÝnh to¸n cho nhiÒu ®Ëp víi c¸c tham sè biÕn ®æi lµ trÞ sè h 2/h1, øng suÊt nÐn lín nhÊt khèng chÕ ë mÐp th­îng l­u N1’, hÖ sè m¸i th­îng l­u m1, chØ tiªu kh¸ng c¾t cña nÒn vµ hÖ sè an toµn cho phÐp fc/Kcp. KÕt qu¶ tÝnh to¸n sÏ x¸c ®Þnh ®­îc hÖ sè m¸i h¹ l­u m2 hîp lý, tho¶ m·n c¸c ®iÒu kiÖn æn ®Þnh, c­êng ®é vµ kinh tÕ. p m=m1+m2 s2 p p s2p s2p s2p s 2p s2p s2p s2p s2 p s2p s 2p s2p s 2p c cp H×nh 1-5. BiÓu ®å dïng ®Ó s¬ bé chän mÆt c¾t kinh tÕ ®Ëp d¹ng tam gi¸c. Trong biÓu ®å, trÞ sè fc lµ chØ tiªu kh¸ng c¾t cña nÒn: c f c = tgj + , σ (1-7) trong ®ã tgj vµ c lµ c¸c ®Æc tr­ng chèng c¾t: tgj ®­îc xem nh­ hÖ sè ma s¸t, cßn c nh­ lµ lùc dÝnh ®¬n vÞ trªn mÆt bÞ c¾t; s - trÞ sè øng suÊt nÐn trung b×nh ë ®¸y ®Ëp, khi xÐt cho 1 ®¬n vÞ chiÒu dµi ®Ëp (bµi to¸n ph¼ng), ta cã: s = SP/B, víi SP - tæng lùc ®øng, B - bÒ réng ®¸y mÆt c¾t. TrÞ sè øng suÊt nÐn lín nhÊt ë biªn th­îng l­u N1’ ®­îc khèng chÕ (cã dù tr÷ an toµn) b»ng c¸c trÞ sè 1,1gh1 ¸ 0,2gh1. NÕu trÞ sè thùc tÕ n»m gi÷a c¸c kho¶ng nµy th× cã thÓ dïng phÐp néi suy ®Ó x¸c ®Þnh trÞ sè (m1 + m2) cÇn thiÕt. 16 www.Phanmemxaydung.com VÝ dô: mét ®Ëp cã h1 = 60 m; h2 = 6 m; øng suÊt nÐn lín nhÊt ë mÆt th­îng l­u khèng chÕ kh«ng lín h¬n 0,25gh1 (tøc 15 x 104 N/m2), trÞ sè tgj = 0,62; c = 20 x 104 N/m2; s = 70 x 104 N/m2; fc = tgj + c/s = 0,91; K cp = 1,21; fc /Kcp = 0,75. Tra biÓu ®å øng víi h 2 = 0,1h 1 ®­îc: m1 = 0; m 1 + m2 = 0,69, tøc m2 = 0,69. b. MÆt c¾t d¹ng tam gi¸c, h 2 = 0 Tr­êng hîp nµy, cã thÓ tÝnh trùc tiÕp bÒ réng ®¸y ®Ëp B theo chiÒu cao ®Ëp h1 t­¬ng øng víi c¸c ®iÒu kiÖn øng suÊt vµ æn ®Þnh nh­ sau: - §iÒu kiÖn c­êng ®é: khèng chÕ øng suÊt theo ph­¬ng th¼ng ®øng t¹i mÐp biªn th­îng l­u ®Õ ®Ëp khi hå ®Çy n­íc sy’ = 0 sÏ gi¶i ra ®­îc: B= h1 γ1 (1 - n) + n(2 - n) - α1 γ , (1-8) trong ®ã: g1 - träng l­îng riªng cña vËt liÖu th©n ®Ëp; g - träng l­îng riªng cña n­íc; a1 - hÖ sè cét n­íc thÊm cßn l¹i sau mµn chèng thÊm; n - tû lÖ gi÷a chiÒu dµi h×nh chiÕu b»ng cña m¸i ®Ëp th­îng l­u so víi toµn bé bÒ réng ®¸y ®Ëp B. Quan hÖ gi÷a n vµ hÖ sè m¸i th­îng l­u m1 nh­ sau: n = m1 . h1 B (1-9) Trong thùc tÕ th­êng chän trÞ sè m1 ³ 0 v×, nÕu m1 < 0 th× sÏ khã kh¨n trong viÖc bè trÝ thi c«ng mÆt th­îng l­u ®Ëp vµ ®Ëp “chói vÒ th­îng l­u” nh­ vËy th× sÏ sinh øng suÊt kÐo ë mÐp h¹ l­u khi hå ch­a tÝch n­íc (míi thi c«ng xong), hoÆc khi mùc n­íc hå rót xuèng thÊp nhÊt (thêi kú khai th¸c). Trong tr­êng hîp m1 = 0 (tøc n = 0), ta cã: B= h1 γ1 - α1 γ . (1-10) Khi ®ã, hÖ sè m¸i h¹ l­u cña mÆt c¾t ®Ëp lµ: m2 = 1 γ1 - α1 γ . (1-11) - §iÒu kiÖn æn ®Þnh. Tõ viÖc khèng chÕ hÖ sè an toµn vÒ æn ®Þnh K = Kcp, rót ra ®­îc c«ng thøc x¸c ®Þnh bÒ réng ®¸y ®Ëp theo ®iÒu kiÖn æn ®Þnh nh­ sau: 17 www.Phanmemxaydung.com B= K cp h 1 æg ö f c çç 1 + n - a 1 ÷÷ è g ø . (1-12) trong ®ã: fc - hÖ sè kh¸ng c¾t cña mÆt tiÕp xóc gi÷a ®Ëp vµ nÒn, x¸c ®Þnh theo tµi liÖu kh¶o s¸t ®Þa chÊt nÒn; trÞ sè Kcp x¸c ®Þnh theo (1-3); c¸c ký hiÖu kh¸c nh­ ®· nªu trªn. Trong thiÕt kÕ, chän B theo trÞ sè lín trong 2 kÕt qu¶ tÝnh theo (1-8) vµ (1-12). Víi nÒn ®¸ cã hÖ sè kh¸ng c¾t fc nhá th× trÞ sè B theo ®iÒu kiÖn æn ®Þnh sÏ lín h¬n nhiÒu so víi ®iÒu kiÖn øng suÊt. Khi ®ã nªn chän n thiªn lín nh»m lîi dông träng l­îng khèi n­íc trªn m¸i ®Ó t¨ng æn ®Þnh cho ®Ëp. Tuy nhiªn, m¸i th­îng l­u qu¸ tho¶i sÏ kh«ng cã lîi cho viÖc khèng chÕ øng suÊt kÐo ë mÐp th­îng l­u ®Ëp. TrÞ sè giíi h¹n cña n tho¶ m·n ®ång thêi 2 ®iÒu kiÖn c­êng ®é vµ æn ®Þnh (c«ng thøc 1-8 vµ 1-12) t×m ®­îc tõ ph­¬ng tr×nh sau: 2 2 2 æ K cp ö 2 é γ1 æ K cp ö æ K cp öù ç1 + ÷n + ê ç ÷ ç ÷ú n + 2 2 α + + 1 2 ÷ ç ç f2 ÷ ç f2 ÷ f γ è ø ø è øûú ëê è 2 2 éæ γ ö 2 γ æ K cp ö æ K cp öù + êçç 1 ÷÷ - 1 çç 2 + 2α1 ÷÷ + α1 çç 2 + α1 ÷÷ú = 0 γè f êëè γ ø ø è f øúû (1 - 13) c. MÆt c¾t d¹ng ®a gi¸c: C¸ch tÝnh to¸n sau ®©y giµnh cho d¹ng mÆt c¾t trªn h×nh 1-4b. CÇn x¸c ®Þnh c¸c ®¹i l­îng x, m1, m2 sao cho mÆt c¾t ®Ëp ®ång thêi tho¶ m·n c¸c ®iÒu kiÖn c­êng ®é, æn ®Þnh vµ cã diÖn tÝch nhá nhÊt. ViÖc tÝnh to¸n tiÕn hµnh theo c¸c b­íc sau: - Gi¶ thiÕt mét lo¹t c¸c trÞ sè x, vÝ dô x = 0; 0,1; 0,2;... -Víi mçi trÞ sè x, l¹i gi¶ thiÕt nhiÒu trÞ sè m1. Dùa vµo yªu cÇu æn ®Þnh chèng tr­ît Kt = Kcp tÝnh ®­îc sè m2 t­¬ng øng, tøc lËp ®­îc quan hÖ m2 = f(m1) nh­ trªn h×nh 1-6a. A A b) a) A min A O C m1 xKt x H×nh 1-6. C¸c biÓu ®å ®Ó x¸c ®Þnh mÆt c¾t kinh tÕ d¹ng ®a gi¸c a) C¸c ®­êng quan hÖ A ~ m1, m2 ~ m1, N1’ ~ m1 øng víi mét gi¸ trÞ x. b) BiÓu ®å chän trÞ sè x cña mÆt c¾t kinh tÕ. 18