Ebook Thủy lực công trình - Tóm tắt lý thuyết, bài tập, lời giải và hướng dẫn cách giải: Phần 1

TS. PHÙNG VĂN KHƯƠNG NGLTT. ThS. PHẠM VĂN VĨNH THỦYLỰC CỔNG TRÌNH TÓM TẮT LÝ THUYẾT, BÀI TẬP, LỜI GIẢI VÀ HƯỚNG DẪN CÁCH GIẢI (Dùng cho sinh viênngành công trìnhcủa các trường Đạihọc kỹ thuật) (Táibản) NHÃ XUẤT BẢN XÂY DựNG HÀ NÔI - 2010 LỜINÓIĐẨU Thủy lực công trinh là môn học được giảng dạy trong nhiều trường Đại học kỹ thuật khác nhau, đặc biệt dũng cho sinh viên các ngành xây dựng, công trình cầu đường và công trình thuỷ. Sinh viên khi học tập thường gặp khó khăn trong việc ứng dụng lý thuyết đế giải các bài tập phục vụ cho việc tính toán, thiết kê các công trình năm trên hoặc vượt qua sông suôi như: cầu, công, đập, đườĩig tràn, cầu tràn, công tràn liên hợp, các công trinh tiêu năng, thoát nước và công trinh gia cỏ`bảo vệ. Vi vậy, tiếp theo cuốn Bài tập thuỷ lực chọn lọc (tập I) đã được Nhà xuất bản Xây dựng xuất bản năm 2007, chúng tôi biên soạn cuốn sách "Thuỷ lưc công trình - tóm tắt lý thuyết, bài tảp, lời giải và hướng dẫn cách giải" để phục vụ cho đỏng đảo sinh viên các trường Đại học có nghiên cứu thuỷ lực. Cuốn sách được viết thành 7 chương, ở mỗi chương có hệ thông lý thuyết, bảng tra, các bài tập giải mẫu, ruột số bài tập có đáp số và các phụ lục trạ cứu đệ sinh ụịện tịệĩị qp dụng Trong quá trình biên soạn, giáo trinh không tránh khòi thiếu sót. Chúng tôi mong nhận được ý kiến đóng góp của bạn đọc. Xin chân thành cảm ơn Nhà xuất bản Xây dựng. Các tác giả 3 Chương 1 DÒNGCHẢYĐỂUTRONGLÒNGDANhở 1.1. CÁC KHÁI NIỆM Cơ BẢN VÀ CÔNG THỨC TÍNH TOÁN - Dồng chảy đều là dòng chảy mà tất cả các yếu tố ỉhuỷ lực không đổi dọc theo dùng chảy. Đường năng I -------~J av 2/2g J Đường mặt nước h = const Hình 1.1 Gọi: i - độ dốc đáy kênh: J - độ dốc đo áp (độ dốc đường mặt nước); J- độ dốc thuỷ lực Với dòng chảy đều thì: ( 1.1) -Các công thức cơ bản i=Jp=J Công thức Sêdy tính vận tốc trung bình: hay Trong đó: w = cVĨĨ v = cVrĩ ( .2) V =w yị[ (1 .3 ) (m/s) - đặc trưng vận tốc (môđun vận tốc). Công thức Sêdy tính lưu lượng: Q = c CVrT = k VỈ (1.4) K = o)C%/R (m3/s) - đặc trưng lưu lượng (môđun lưu lượng) Trong đó: c, (Vm /s) - hệ số Sêdy; R - bán kính thuỷ lực: R = —(m) (co- diện tích mặt cắt ướt); 1- chu vi ướt). 1 5 - Các công thức tính hệ sốSêdy c (thứ nguyên của c lờ (Vnĩ/s) Công thức Badanh: C=-* L - (1.5) 1 + - r Trong đó: y cho trong các bảng tra thuỷ lực, Ỵlà hệ sỏ nhám theo Badanh (bảng 1.1). Công thức Manning: c =—R,/6 (16) Trong đó: n - hệ số nhám của lòng dẫn, trị số của n cho trong các bảng tra thuỷ lực (bảng 1.1). Trong tính toán thuỷ lực cầu đường, ta thường dùng công thức Manning. Công thức Pavlốpski c =—R1`5^", với R < lm (1.7) c =—R1’3^", với R > lm (1.8) n Quan hệ giữa Sêdy c và hệ sổ cản độc dưồiig Bảng n . Mỏt vài trị số trunịí bình của n và Y Loại áo kênh Ximăng mài nhẵn, gỗ bào nhẵn Gỗ bào, gang phủ Bêtông nhẩn Bêtông thô Kênh đất trong điều kiện giữ gìn tốt Kênh đất trong điều kiện giữ gìn trung bình Đá làm mặt đường (đá hộc) xây vữa Đá dăm xếp Đá cuội sỏi đổ Sông suối tự nhiên n 7 0,01 0,11 0,012 0,20 0,014 -0,016 -0,023 1,54 0,027 2,36 0,0225 -0,025 -0,025 - 0,030 3,00 1.2. CÁC YẾU TỐ THUỶ Lực CỦA MẶT CẮT NGANG LÒNG DAN Mặt cắt chữ nhật và mặt cắt tam giác là trường hợp riêng của mặt cắt hình thang. Do đó ta giới thiệu các công thức tính các yếu tố thuỷ lực cho kênh hình thang (hình 1.2 ). 6 b - chiều rộng đáy kênh; B - chiều rộng mặt nước; lì - chiêu sâu; ìĩì - hệ số mái dốc: m 1 tgO Hình 1.2 Diện tích mặt cắt ướt: Chu vi ướt: Bán kính thuỷ lực: co= (b + mh)h (2.1 X = b +2hVĨ + m` (2.2) _ (0 _ (b + mh)h (2 .3 ) X b+ 2hVl + m2 Chiều rộng mặt nước: B = b + 2mh (2.4) Lòng dẫn mặt cắt parabôn X2 = 2 p y (2.5) Trong đó: p - tham số của parabôn Nếu kí hiệu T = — (x là chiều sâu tương đối) thì ta có: p (0 = —Bh = —hJ ĩp Vh (2.6) y - p[V2t(l + 2 t ) + ln(V2x + Ặ + 2x) (2 .7 ) B = lyịĩph 1.3. MẬT CẮT CÓ LỢI NHẤT VỀ THƯỶ Lực (2.8) Hình 1.3: Lòngdẫn mặt cắt parabol Mặt cắt có lợi nhất về thuỷ lực là mặt cắt có lưu lượng lớn nhất khi diện tích mặt cắt ướt 03và độ dốc đáy kênh i cho trước, Kí hiêu (3= —; với kênh có măt cắt lơi nhất khi [3Ln thoả mãn điều kiên (kênh h hình thang): PLn = 2 (Vĩ+nr -m ) (3.1) 7 ... - tailieumienphi.vn