Giải pháp sử dụng đường tràn rất hiệu quả đối với các suối, sông nhỏ có lòng chủ tương đối cạn trong mùa khô, thời gian nước lên và xuống nhanh. Công trình đường tràn thường được áp dụng trên các tuyến đường cấp thấp, lưu lượng xe không lớn tại các sông suối miền núi và trung du. Tại khu vực đồng bằng, giải pháp đường tràn đôi khi còn được kết hợp với cầu vượt qua lòng chủ tại những khu vực có bãi sông rộng, dòng chảy ổn định.
Đường tràn theo khái niệm thủy lực là một dạng đập tràn đỉnh rộng với chiều cao thấp. Thông thường chiều cao đường tràn chỉ từ 1,0m tới 3,0m. Như vậy chiều rộng đường tràn lớn hơn chiều cao đập tràn từ 3 đến 5 lần. Đường tràn thường được xây dựng kết hợp cống thoát nước. Khả năng thoát nước của các cống dưới đường tràn thông thường phải lớn hơn lưu lượng trung bình mùa cạn để đảm bảo mặt đường tràn không có nước trong mùa cạn.
Thiết kế đường tràn cần chú ý các điểm sau:
Chiều sâu mực nước tràn trên mặt đường không được vượt quá các trị số ghi trong bảng 7-1;
Đối với một số tuyến đường lượng xe ít, cho phép có thời gian tắc xe, chiều sâu nước tràn qua mặt đường tràn có thể lớn hơn các trị số trong bảng trên. Tuy nhiên trong trường hợp này cần đảm bảo lưu tốc dòng chảy không phá hỏng kết cấu đường tràn;
Trên đường tràn phải bố trí hệ thống cọc tiêu để báo phạm vi phần xe chạy và cọc thủy chí để báo mực nước ngập;
Độ dốc ta luy đường tràn quy định là 1:11:1,5 ở phía thượng lưu và 1:31:5 ở phía hạ lưu;
Mái ta luy và mặt tràn phải đảm bảo không bị xói, thường là kết cấu bê tông, gia cố hoặc lát đá. Đặc biệt phải chú ý gia cố khu vực sát chân ta luy để phòng xói khi nước chảy từ mái ta luy xuống. Chiều rộng gia cố đối với thượng lưu là 2,05,0m, hạ lưu (2,54,0) lần vận tốc nước chảy.
Đường tràn có thể làm kết hợp với cầu tràn, cống để tăng khả năng thoát nước và phù hợp với địa hình mặt cắt sông, suối.
7-2
Bảng 7-1 - Chiều sâu nước tràn cho phép trên mặt đường tràn
Khả năng thoát nước qua đường tràn được xác định dựa vào công thức đập tràn đỉnh rộng.
2 0
2gH 3
mb
QTr ng (7-1)
trong đó:
ng – hệ số triết giảm do hạ lưu bị ngập, phụ thuộc vào tỷ số , H0
Kn hn lấy như sau:
Bảng 7-2 - Bảng tra hệ số ng
hn: chiều sâu ngập ở hạ lưu tính từ mép đường tràn,
H0: chiều cao cột nước tính từ mép nền đường về phía thượng lưu, m: hệ số lưu lượng khi đập chảy theo chế độ tự do,
b: chiều dài đường tràn hay chiều rộng của dòng chảy tràn qua đường phụ thuộc vào chiều sâu nước tràn qua đường, xác định theo trắc dọc đường;
g: gia tốc trọng trường.
Chiều sâu nước chảy trên đường tràn, loại chảy tự do (hn≤0,8H0) có thể xác định theo bảng dưới đây bằng cách nhân hệ số Kc với Ho. Đối với loại chảy theo chế độ chảy ngập (hn>0,8Ho) chiều sâu nước chảy trên đường tràn.
hc≈hn=h Hnền
(h: chiều sâu nước chảy lúc tự nhiên tại lòng sông ở hạ lưu đường tràn) Khả năng thoát nước qua cống của đường tràn liên hợp được xác định như sau:
Vận tốc nước chảy (m/s)
Chiều sâu nước tràn qua đường (m)
Ô tô Xe xích Xe thô sơ
< 1,50 0,50 0,70 0,40
1,50 2,00 0,40 0,60 0,30
> 2,00 0,30 0,50 0,20
Kn≤ 0,80 0,82 0,84 0,86 0,88 0,90 0,92 0,94 0,96 0,98
ng 1,00 0,99 0,97 0,95 0,95 0,90 0,84 0,78 0,60 0,40
7-3
Khi hạ lưu cống không bị ngập (h< 1,3 hk):
Qc= d 2gHnen Hohd (7-2) trong đó:
: hệ số thu hẹp, lấy bằng 0,65;
: hệ số vận tốc, lấy bằng 0,85;
hd, d: chiều cao và tiết diện cống có khẩu độ d;
Hnền: chiều cao đắp nền đường.
Khi hạ lưu cống bị ngập (h≥ 1,3hk)
Qc= d 2gHnen Hohd (7-3) Vận tốc nước chảy trên đường tràn tính theo công thức:
c tr
tr bh
v Q (7-4)
trong đó:
hc: chiều sâu nước tràn qua đường
Vận tốc nước chảy trên mái ta luy đường tràn xác định như trên dốc nước:
5 / 3
10 / 3 5 / 2 0
na
i
v q (7-5)
trong đó:
q: lưu lượng chảy trên 1 mét dài đường tràn:
2 / 3
2gH0
m
qng (7-6)
i : độ dốc mái ta luy đường tràn phía hạ lưu;
na: hệ số nhám có xét tới ảnh hưởng của bọt khí na = n.a;
n: hệ số nhám của mái ta luy;
a: hệ số lẫn khí.
7-4
Bảng 7.3 - Hệ số lưu lượng m và chiều sâu tương đối
H0
Kc Hc
(H0 : Chiều sâu nước chảy tại mặt cắt thu hẹp trên đường tràn)
Tài liệu sử dụng
[1]. Nguyễn Xuân Trục. Thiết kế đường ô tô, Công trình vượt sông (Tập 3). Nhà xuất bản Giáo dục, 2003 (Tái bản lần thứ ba).
[2]. Sổ tay tính toán thủy văn, thủy lực cầu đường. Nhà xuất bản Giao thông vận tải, 2006.
Hnền Theo Pikalốp Theo Chertauxôp
H0 m kc m kc
3 2 1 0,5 0,064
0,300 0,324 0,329 0,339 0,357 0,381
0,424 0,458 0,483 0,500 0,558 0,641
0,300 0,320 0,328 0,341 0,356 0,376
0,447 0,470 0,490 0,510 0,576 0,647
CHƯƠNG VIII
8.1 Tổng quát _______________________________________________________ 1 8.2 Kết cấu mố ____________________________________________________ 3 8.2.1 Mố cầu bê tông ________________________________________________ 4 8.2.2 Mố cầu bê tông cốt thép _________________________________________ 7 8.2.3 Mố cầu đặc biệt _______________________________________________ 10 8.3 Kết cấu trụ ______________________________________________________ 11 8.3.1 Trụ thân dạng tường ___________________________________________ 11 8.3.2 Trụ cọc nạng chống ___________________________________________ 13 8.4 Thiết kế nền móng ________________________________________________ 14 8.4.1 Tổng quát ___________________________________________________ 14 8.4.2 Các trạng thái giới hạn thiết kế nền móng __________________________ 15 8.4.3. Thiết kế chịu động đất _________________________________________ 15 8.4.4 Các tải trọng tác dụng lên kết cấu phần dưới và nền móng _____________ 15 8.4.5 Thiết kế móng nông ___________________________________________ 16 8.4.5.1. Các tải trọng và các hệ số tải trong để thiết kế móng ______________ 16 8.4.5.2 Thiết kế kết cấu bê tông _____________________________________ 20 8.4.6 Thiết kế bệ móng trên nền cọc ___________________________________ 23 8.4.6.1 Tổng quát ________________________________________________ 23 8.4.6.2 Thiết kế cốt thép ___________________________________________ 24 8.4.7 Thiết kế móng cọc nạng chống __________________________________ 25
8-1
CHƯƠNG VIII