Đồ Án nâng hạ triền dọc sử dụng xe chở tàu kết hợp xe Đường hào cho tàu 900 DWT lên bệ sửa chữa

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.8 MB, 70 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

Loại cơng trình khai thác

Sử dụng triền dọc kết hợp xe đường triền (xe chở tàu) và xe đường hào để đưa tàu từ phía nước lên khu vực bệ sửa chữa.

Điều kiện tự nhiên khu vực 1.2.1. Bình đồ

Nhà máy sửa chữa tàu được quy hoạch dựa theo bình đồ số 06.

1.2.2. Điều kiện địa chất:

Bùn sét xám xanh, chất hữu cơ, xen kẹp các lớp cát mỏng, trạng thái dẻo chảy đến chảy

4.5

Dung trọng tự nhiên  1.51 kg/cm3 Độ ẩm tự nhiên w 76.5 %

Hệ số rỗng tự nhiên eo 2.07 Góc ma sát trong  3.51°

Lớp sét màu xám nâu vàng, trạng thái dẻo mềm

8.2

Dung trọng tự nhiên  1.96 kg/cm3 Độ ẩm tự nhiên w 24.70 %

Hệ số rỗng tự nhiên eo 0.70 Góc ma sát trong  12.32°

Lớp cát pha hạt bụi đến mịn màu nâu vàng, kết cấu chặc vừa, hiện diện ở tất cả các hố khoan

11.83

Dung trọng tự nhiên  1.88 kg/cm3 Độ ẩm tự nhiên w 20.5 %

Hệ số rỗng tự nhiên eo 0.719 Góc ma sát trong  22.25°

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

nâu vàng xanh, trạng thái dẻo cứng, hiện diện ở các lỗ khoan

Chưa xác định

1.2.3. Điều kiện thủy văn

Bảng số liệu thủy văn

Cao độ mực nước ứng với các tần suất P%

Đỉnh triều + 4.04 + 3.88 + 2.59 +1.34 +1.18 +1.06 Chân triều +1.43 +1.26 +0.51 -0.21 -0.39 -0.47 MN giờ + 3.95 + 3.15 +1.87 +0.52 +0.10 -0.25

− Quan sát bảng số liệu mực nước ta thấy rằng số liệu đang bị thiếu giá trị mực nước thấp nhất năm Hmin ứng với đường tần suất P = 4%. Vì vậy, ta có thể chọn mực

nước thấp nhất của đường chân triều Hmin = -0.47 m ứng với tần suất P = 99% có thời

gian xuất hiện là 1.0101 năm để tính tốn.

Thơng số tàu sữa chữa

Số lượng tàu sửa chữa bên phía nhà máy yêu cầu: 32 Tàu

Trọng tải tầu (T)

Chiều dài tàu Loa (m)

Chiều cao mạn D

(m)

Chiều dài các đường vng góc Lpp (m)

Chiều rộng tàu

B (m)

Mớn nước đầy tải T

(m)

Mớn nước không tải

T0 (m)

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẶT BẰNG NHÀ MÁY SỬA CHỮA TÀU THỦY

Tời, puli (hệ thống kéo tàu)

Hệ thống ray − Cơng trình phụ trợ: bến trang trí, cần trục, kho chứa

Sơ đồ công nghệ sửa chữa tàu thủy

Đánh giá mức độ hư hỏng, lập kế hoạch sửa chữa.

Sửa chữa thiết bị

Tháo máy tàu để sửa chữa (Xưởng sửa chữa máy)

Bến trang trí Sửa chữa thiết bị

Tháo thiết bị để sửa chữa (Xưởng sửa chữa thiết bị)

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

Xe đường triền dọc là xe giá bằng được di chuyển trên mặt nằm nghiêng và dùng để chở tàu. Ở giai đoạn 1, khi xe giá bằng chuyển tàu đi qua đoạn cong quá độ có bán kính 1000 m nối 2 đoạn nằm nghiêng và nằm ngang của đường triền đến vị trí xe đường hào thì dừng lại. Tại đây, ray trên mặt xe đường hào có cao trình bằng với ray trên mặt bằng nhà máy. Giai đoạn 2, xe đường hào chở xe giá bằng được kéo theo phương vng góc với đường triền dọc và tàu được chuyển qua các bệ. Lúc này, xe đường hào sẽ dừng tại vị trí bệ tàu và hệ thống tời – puli giúp kéo xe chở tàu vào đúng bệ để tiến hành sửa chữa con tàu.

Hình 2.1: Mặt cắt dọc kéo tàu lên bờ

Hình 2.2: Mặt bằng sơ đồ kéo tàu lên bờ

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

bằng nhà máy GVHD: ThS. Trịnh Thanh Kiên

CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA CÁC BỘ PHẬN CƠNG TRÌNH, LẬP TỔNG MẶT BẰNG NHÀ MÁY

Bệ tàu

Bệ tàu là một bộ phận của các cơng trình nâng hạ tàu thủy dùng để đặt tàu trực tiếp lên đó trong thời gian tiến hành sữa chữa.

Tính tốn số lượng bệ

Trong đó: Tn: Thời gian có thể khai thác bệ tàu trong năm; Tn = 300 (ngày) kb: Hệ số không đều về công việc trong năm, kb = 1.2

− Dự kiến công suất của nhà máy như sau: ▪ Tàu sửa chữa: 900 T, số lượng 15 tàu/ năm

▪ Thời gian sửa chữa trên bệ cho 1 con tàu trung bình 65 ngày Tb: Tổng thời gian cần sử dụng bệ tàu trong năm (ngày);

T = 15 65 975= (ngày) Số lượng: nb =975×1.2

Ldutru: Đoạn dự trữ ở hai đầu, lấy từ 310 m tùy cỡ tàu; Ldutru = 3.0 m Ta có: 𝐿𝑏 = 71 + 2 × 3.0 = 77(m)

3.3.2. Chiều rộng bệ tàu

B =B + 2 B

Trong đó: Bt: Bề rộng tàu tính tốn; Bt = 14 (m)

Bdu tru: Bề rộng dự trữ hai bên cho các công tác sửa chữa, lấy từ 23 m;

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

Ta có: 𝐵𝑏 = 14 + 2 × 2 = 18(m)

3.3.3. Khoảng cách giữa các bệ

Khoảng cách ngang giữa các bệ phụ thuộc vào khẩu độ của cần trục làm việc tại vị trí bệ tàu và tăng thêm một khoảng dự trữ. Sử dụng cần trục 20T di chuyển trên ray với khẩu độ 10.0m.

Kết luận: Khoảng cách giữa các bệ là 10 (m) 3.3.4. Cao trình mặt bệ

Cao trình mặt bệ thường lấy bằng cao trình mặt xưởng, xác định theo “mục 4.6 TCVN 11820-5:2021: Công trình cảng biển”

− Theo tiêu chuẩn cơ bản (đảm bảo điều kiện nhà máy hoạt động bình thường) CĐMB = H50% + a

Trong đó: H50%: Mực nước quan trắc ứng với tần suất P = 50% theo đường cong tần suất mực nước đỉnh triều; H50% = + 2.59 m

a: Độ vượt gia cao an tồn; a = 2.0 (m) Ta có: CĐMB = + 2.59 + 2.0 = + 4.59 (m)

− Theo tiêu chuẩn kiểm tra (đảm bảo bến không bị ngập) CĐMB = H1% + a

Trong đó: H1%: Mực nước quan trắc ứng với tần suất P = 1% theo đường cong tần suất mực nước đỉnh triều; H1% = + 4.04 m

a: Độ vượt gia cao an toàn; a = 1.5 (m) Ta có: CĐMB = + 4.04 + 1.5 = + 5.54 (m)

▪ Cao trình mặt bằng nhà máy sửa chữa là: max(+4.59m; +5.54m) = +5.54 (m)

− Nhằm bố trí đường hào cho xe đường hào di chuyển thuận tiện qua lại giữa các bệ, ta chọn cao trình mặt bệ cao bằng cao trình mặt bằng nhà máy và đào sâu đường hào xuống một khoảng bằng chiều cao xe đường hào hxe = 1m có cao trình +4.54 (m)

Kết luận: Cao trình mặt bệ lấy bằng cao trình mặt bằng nhà máy = +5.54 (m)

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

bằng nhà máy GVHD: ThS. Trịnh Thanh Kiên Bến trang trí

Trong sơ đồ cơng nghệ sửa chữa tàu, bến trang trí là điểm đầu và cũng là điểm cuối của q trình cơng nghệ sửa chữa một con tàu, Khi tàu vào sửa chữa, con tàu phải cập vào bến để được khảo sát và lên kế hoạch sửa chữa. Tại đây, máy tàu hoặc một số bộ phận con tàu có thể được tháo ra để đưa vào khu vực sửa chữa. Phần vỏ tàu sẽ được kéo lên bờ sửa chữa.

Bến phải được đặt nơi có khu nước yên tĩnh để đảm bảo sản xuất bình thường trong điều kiện có gió cấp 5 trở xuống.

3.4.1. Số lượng bến trang trí

Trong đó: Tn: Số ngày khai thác trong 1 năm của bến; Tn = 300 (ngày) kb: Hệ số không đều theo thời gian; kb = 1.2

Tb: Thời gian cần thiết để tiến hành trang trí tàu trên bến

▪ Dự kiến thời gian tàu đậu trên bến trang trí chờ sửa chữa: 10 Đêm/Tàu)

(Ngày-▪ Số lượng tàu thường xuyên sửa chữa: 18 (Tàu) Tb = 10  18 = 180 (ngày)

Thiết kế cho một bến độc lập do vậy chiều dài bến giảm so với chiều dài tàu tính

tốn, tham khảo sách cơng trình thủy cơng Ts. Phạm Văn Thứ

Lb = (0.60.8)Lt

Ta có: Lb = 0.71  Lt = 0.71  71 = 50.41 (m)

Kết luận: Vậy chiều dài bến trang trí là 50.41 (m)

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

Hiệu số của H50% - Hmin = +1.87 – (-0.47) = 2.34 (m) = 234 (cm). Trang bảng 8, ta được giá trị tần suất mực nước 99.5%. Nội suy bảng số liệu thủy văn tìm được giá trị mực nước thấp thiết kế theo đường chân triều: MNTTK = H99.5% = - 0.4 m

a. Chức năng sửa chữa tàu không hàng

ĐSTB: Độ sâu trước bến được xác định theo công thức

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

bằng nhà máy GVHD: ThS. Trịnh Thanh Kiên

Z4: Dự phòng do vấn đề sa bồi; Z4 = 0.5 m

Z5: Dự phòng tàu nghiêng lệch do chất tải không đều; Z5 = 0 (tàu cập bến ở trạng thái khơng hàng)

Ta có: ĐSTB = 2.45 + (0.105 + 0 + 0 + 0.5 + 0) = 3.055 (m)

Cao trình đáy bến đối với tàu sửa chữa: CĐĐB = - 0.4 – 3.055 = - 3.455 (m)

b. Chức năng nhập vật liệu vào đối với tàu đầy tải

Tàu lớn cần sửa chữa cập bến trang trí là tàu 1500 T. Vậy tàu nhỏ đầy tải chở 10% vật liệu thép cung cấp cho nhà máy sửa chữa có trọng tải là 150 T

ĐSTB: Độ sâu trước bến được xác định theo công thức ĐSTB = T + 5 i

i 1

Với: T: Mớn nước đầy tải của tàu chở vật liệu; T= 3.5 (m)

Z1: Độ sâu dự trữ tối thiểu (đảm bảo việc tàu quay trở an toàn); Z1 = 0.03  T =0.03  3.5 = 0.105 (m)

Z2: Dự phòng do sóng (trong khu vực bể cảng khơng có sóng); Z2 = 0 Z3: Độ sâu dự trữ do tăng lượng mớn nước khi tàu chạy; Z3 = 0 (Th sử dụng tàu lai dắt)

Z4: Dự phòng do vấn đề sa bồi; Z4 = 0.5 m

Z5: Dự phòng tàu nghiêng lệch do chất tải không đều; Z5 = 0 (tàu cập bến ở trạng thái khơng hàng)

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

Ta có: ĐSTB = 3.5 + (0.105 + 0 + 0 + 0.5 + 0) = 4.105 (m)

Cao trình đáy bến đối với tàu chở vật liệu: CĐĐB = -0.4 – 4.105 = -4.505 (m)

Kết luận: Vậy cao độ đáy của bến trang trí: min (-3.455; -4.505) m = -4.505 m

3.4.2.5. Chiều cao bến

Chiều cao tự do của bến được xác định

H = CĐMB - CĐĐB

Kết luận: Chiều cao bến: H = + 5.45 – (- 4.505) = 9.955 (m) < 20 (m). Theo

“mục 5.1 TCVN 11820-1:2017: Ngun tắc chung” cơng trình nhà máy sửa chữa tàu

thì cấp cơng trình là cấp IV.

Xe chở tàu ( xe đường triền )

Xe chở tàu là xe phân đoạn cho phép đặt con tàu trực tiếp lên nó và chạy trên ray.

Tham khảo sách “cơng trình thủy công Ts. Phạm Văn Thứ trang 95”để xác định các

Chiều cao xe chở tàu được lấy từ 0.8  1.5 m

Kết luận: Chiều cao xe chở tàu được chọn Hxe = 1.5 (m)

Xe đường hào

Xe đường hào là xe liên tục dùng chở tàu và xe chở tàu, kích thước lấy tham khảo theo xe chở tàu, để đảm bảo việc di chuyển dễ dàng qua các bệ cần điều chỉnh chiều cao xe sao cho cao trình mặt xe đường hào bằng cao trình mặt bệ. Có tổng cộng 1 tổ ray, mỗi xe phân đoạn chạy trên 1 tổ ray. Khoảng cách tim giữa các phân xe đoạn là 40 (m),

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

bằng nhà máy GVHD: ThS. Trịnh Thanh Kiên Kết luận: Kích thước xe đường hào Bxh  Lxh  Hxh = (8.0  51.2  1.0) m

Hình 3.1:Kích thước xe đường hào 3.6.1. Độ dốc đường triền

Độ dốc đường triền có ảnh hưởng rất lớn đối với chiều dài đường triền và phạm vi giao thông thủy, tham khảo “trang 107 sách cơng trình thuỷ cơng Ts. Phạm Văn Thứ”

− Đối vối tàu nhỏ và vừa (Lt = 71.0 m < 150 m): 1 1i

− Góc nghiêng của đường triền: arctan 1 5.7110

n t

Trong đó: n: Số lần kéo tàu trên đường triền trong một ngày; giả sử công suát sửa chữa hàng năm là 15 tàu/ năm và số ngày làm việc là 300 ngày. Vậy tổng số lần kéo tàu trong 1 ngày

2 15

t: Thời gian cần thiết để kéo tàu trên đường triền; giả thuyết t = 6 h

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

Ta có: 0.1 6

Vậy chọn P = 10% ứng với 10 năm xuất hiện mực nước cao để đảm bảo duy trì mỗi tháng sẽ có ít nhất 1 lần hạ thủy. Dùng phương pháp nội suy bảng số liệu thủy văn để tìm mực nước cao ứng với đường tần suất mực nước giờ, MNHT = H10% = + 3.01 (m)

3.6.3. Xác định chiều sâu mút đường trượt

Chiều sâu mút đường trượt được tính tốn từ MNHT, xác định theo “cơng thức 5.3 trang 109 sách cơng trình thuỷ công Ts. Phạm Văn Thứ”

𝐻𝑚 = 𝑇 + 𝑘 + 𝐻𝑘+ 𝑎𝑘 + 𝐿𝑥.sin ∝

Trong đó: T:Mớn nước sửa chữa của con tàu, T = 70%  T0 = 0.7  2.4 = 1.68 (m) k:Độ sâu dự trữ dưới đáy tàu trên đệm sống tàu 0.2  0.3 m; chọn 0.3 m Hk: Chiều cao đệm sống tàu; tính vào chiều cao xe Hk = 0

a: Chiều cao của xe chở tàu; a = 0.8 (m) lx: chiều dài xe chở tàu,Lx= 50.0 (m) i: Độ dốc đường trượt, i = 1/10 => 5.71°

Với: C: Cao trình mực nước cao thiết kế, C = MNCTK = + 4.04 (m)

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

bằng nhà máy GVHD: ThS. Trịnh Thanh Kiên

M: Cao trình mút đường trượt M = mút = – 4.79 (m)

Kết luận: Chiều dài hình chiếu đường trượt L = 190.0 (m). Vì cần phải dự phòng

thêm 1 đoạn bằng chiều dài 1 xe phân đoạn 10m tính từ mép đường cong quá độ đến ray xe đường hào.

Hình 3.2: Kích thước đường trượt Đường hào

Đường hào là đường giúp xe đường hào vận chuyển xe chở tàu và hệ tàu trên mặt nằm ngang theo phương vng góc với trục dọc dường triền, chuyển tàu vào bệ. Độ sâu đường hào phụ thuộc vào chiều cao xe đường hào hhào = hxe = 1.0 m và có cao trình +4.54 m thấp hơn cao trình mặt bệ. Kết cấu đường hào gồm có ray, tà vẹt đặt trên nền đá dăm.

Quá trình chuyển tàu

Quá trình kéo tàu sẽ được chia thành hai giai đoạn (xem hình 2.2 kết hợp bảng sau):

▪ Giai đoạn 1: Kéo tàu từ dưới nước lên đoạn cong q độ có bán kính 1000 m giao giữa đoạn nghiêng đường triền và mặt bằng nhà máy

▪ Giai đoạn 2: Kéo xe chở tàu vào vị trí xe đường hào, đưa xe chở tàu vào vị trí bệ

Bảng 3.1: Giai đoạn chuyển tàu từ dưới nước lên bệ sửa chữa

1 - Tại vị trí cao trình mút triền –4.79 (m). Đưa - Xe chở tàu phân đoạn

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

Bước Thao tác làm Xe sử dụng tàu vào vị trí đặt lên xe chở tàu, định vị và

sắp xếp đệm kê sao cho tàu được đặt cân bằng trên xe

- Kéo tàu lên (theo hướng AB): dùng bàn tời 1 kết hợp với các puli 13 mốc cáp vào puli di động mắc trực tiếp vào xe chở tàu kéo xe lên đến vị trí xe đường hào thì dừng tại đây sao cho cao trình mặt ray trên xe đường hào bằng cao trình ray mặt bằng nhà máy.

- Xe đường hào liên tục - Xe chở tàu phân đoạn

- Kéo tàu ngang theo đường hào (hướng CD): dùng bàn tời 2, 3 kết hợp với các puli 11, 12 và mốc 1 đầu dây cáp cố định vào xe đường hào để tiến hành kéo xe đường hào theo phương ngang đến vị trí đặt bệ.

- Cao trình đỉnh xe đường hào bằng cao trình đỉnh mặt bệ + 5.54 (m)

- Xe đường hào liên tục - Xe chở tàu phân đoạn

- Kéo tàu vào bệ (theo hướng AB vào bệ 4): mở khóa chốt ray an tồn trên mặt xe đường hào, dùng bàn tời 1 kết hợp puli 13, 3, 4 thực hiện thao tác kéo tàu bệ thông qua hệ thống ray bệ

- Xe chở tàu phân đoạn

- Sau khi xe chở tàu và hệ tàu vào đúng vị trí bệ, tiến hành đặt các đệm kê tàu ở các vị trí xung quanh lườn tàu kết hợp thao tác rút xe chở tàu ra ngồi. Sau đó, tiếp tục lót đệm kê tàu ở vị trí sống tàu.

- Tháo các chốt cố định ray, thả dây cáp để di chuyển xe chở tàu vào vị trí xe đường hào và di chuyển theo hướng CD về phía xe đường triền để tiếp tục đưa tàu khác lên bệ.

Tổng mặt bằng nhà máy sửa chữa tàu

Nhà máy sửa chữa với dây truyền công nghệ thực hiện theo hai chiều. Tàu cập tại bến trang trí, các máy móc thiết bị cần sửa chữa được tháo dỡ ra đưa vào phân xưởng sửa chữa máy, còn tàu được đưa lên bệ để tiến hành sửa chữa phần vỏ (sơn, khử các sinh vật hà bám vào đáy tàu, bảo dưỡng). Sau khi sửa chữa xong, tàu được hạ thủy và kéo tới vị trí bến trang trí để lắp ráp máy móc đã sửa chữa xong.

Nhà máy sửa chữa tàu thủy cho tàu có trọng tải 900 DWT dùng cơng trình thủy cơng là triền ngang, với các kích thước sau đây:

− Góc nghiêng đường triền: i = 1/10

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

bằng nhà máy GVHD: ThS. Trịnh Thanh Kiên

− Khoảng cách giữa 2 xe phân đoạn là 40 (m)

− Quá trình vận chuyển trên đường trượt nghiêng dùng xe chở tàu theo phân đoạn. Các kích thước xe đã tính tốn như trên

▪ Q trình vận chuyển trên mặt bằng theo phương vng góc với đường triền: dùng xe đường hào

▪ Khi xe tới các vị trí bệ, sử dụng ray chuyển tiếp giữa xe đường hào và mặt bằng bệ để đưa xe chở tàu vào trong bệ

Bảng 3.2: Mặt bằng khu đất nhà máy bố trí các hạng mục cơng trình

7 Trạm điện, trạm nước, trậm cứu hỏa m 2020

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT VÀ ĐIỀU KIỆN KHAI THÁC, LỰA CHỌN KẾT CẤU ĐƯỜNG TRIỀN

Phân tích điều kiện địa chất

Địa chất số 6

− Lớp số 1: bùn sét màu xám xanh, chất hữu cơ, xen kẹp các lớp cát mỏng, trạng thái dẻo chảy đến chảy. Chiều dày trung bình là 4,5m và hiện diện ở tất cả các hố khoan trong khu vực khảo sát

− Lớp số 2: Lớp sét màu xám nâu vàng, trạng thái dẻo mềm, chiều dày trung bình là 8,2m

− Lớp số 3: Lớp cát pha hạt bụi mịn màu nâu vàng, kết cấu chặt vừa, hiện diện ở tất cả các hố khoan, chiều dày trung bình là 11,83m

− Lớp số 4: Lớp sét màu nâu vàng xanh, trạng thái dẻo cứng, hiện diện ở các lỗ khoan, chiều dày chưa xác định.

Với điều kiện địa chất như trên ta thấy:

− Lớp 1: bùn sét dày 4,5m có độ sệt B=0.98, với độ dày lớp đất tốt như vậy thì sức chịu tải huy động tăng nên không cần sử dụng kết cấu tà vẹt trên nền đá dăm. Vì đây là kết cấu sử dụng cốt liệu đá dăm là chính nên sẽ gây ra việc ảnh hưởng của độ lún không đều, chỗ phân đoạn ngập trong nước dễ bị xói lở do tác động của dịng chảy nên phải thường xuyên duy tu tốn nhiều chi phí.

− Càng xuống sâu hơn là các lớp đất càng tốt nên sức chịu tải tăng dần, muốn đạt đến vị trí lớp đất tốt phía dưới chỉ có thể dung kết cấu dầm btct trên nền cọc đứng. Việc thi cơng cọc dưới nước địi hỏi u cầu cao về kinh nghiệm kĩ thuật thi công và các thiết bị

− Cọc đứng được sử dụng nhiều cho kết cấu đường triền nghiêng để chịu tải trọng theo phương đứng. Ngồi ra, cịn chịu tải trọng theo hình chiếu phương ngang trong trường hợp kéo tàu lên bờ.

Kết luận: Đề xuất phương án kết cấu dầm btct trên nền cọc đứng với 2 phân đoạn

thi công tại chỗ và phân đoạn lắp ghép

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

nằm nghiêng GVHD: ThS. Trịnh Thanh Kiên

CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN TẢI TRỌNG DO TÀU TÁC DỤNG

LÊN ĐOẠN ĐƯỜNG TRIỀN NẰM NGHIÊNG

Tính tốn tải trọng do tàu tác dụng lên xe

Dùng các lý luận của lý thuyết đàn hồi để tính tốn chính xác cho hệ kết cấu truyền lực từ tàu xuống xe hết sức phức tạp. Hơn nữa, số liệu về trọng lượng tàu và xe ban đầu đã có sự sai lệch. Vì vậy, để đơn giản hóa bài tốn mà vẫn đảm bảo mức độ chính xác khi thiết kế, ta coi sự phân bố tải trọng tàu gần đúng theo các sơ đồ được điều chỉnh bằng các hệ số thiên về an toàn.

5.1.1. Sự phân bố của trọng lượng bản thân tàu theo chiều dọc

m: Cường độ lớn nhất của tải trọng phân bố theo phương dọc tàu

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

5.1.2. Theo chiều ngang

Trường hợp xe chở tàu (xe phân đoạn) đặt trên 4 ray nhưng 2 đường ray ở giữa gần sát nhau thì có thể coi như là 1 ray. Sơ đồ tải trọng do trọng lượng bản thân con tàu lúc này sẽ được truyền xuống các đệm kê ở vị trí lườn, sống tàu.

Ta có: {𝑅1 = 0.25 × 450 = 112.5(𝑇)𝑅2 = 0.65 × 450 = 292.5(𝑇)

Tính tốn áp lực bánh xe do trọng lượng bản thân tàu tác dụng

Để tính tải trọng bản thân tàu tác dụng lên các xe chở tàu, có thể xem tàu như 1 dầm kê trên các gối tựa.

Phương án chuyển tàu : dùng xe đường triền là xe giá bằng (2 xe phân đoạn) với đoạn nằm ngang và nằm nghiêng của đường triền được nối với nhau bằng đường cong quá độ với bán kính 1000m.

Số lượng xe chở tàu phân bố theo chiều dọc là 2 xe. Số lượng xe chở tàu phân bố theo chiều ngang là 1 xe.

+ Kích thước xe:

+ Chiều dài xe Lxe = 10 m

+ Chiều rộng xe chở tàu B=0.6× 𝐵𝑡 = 0.6 × 13 = 7.8 chọn B = 8m + Đường kính bánh xe R = 0.5m

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

nằm nghiêng GVHD: ThS. Trịnh Thanh Kiên

5.2.1. Sống tàu

Ta giải kết cấu dầm liên tục trên 2 gối để tìm phản lực trên gối đó, các phản lực này chính là tải trọng mà mỗi xe phải chịu.

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

Để đơn giản hóa trong việc giải bài tốn theo sơ đồ ta chuyển biểu phân bố tải trọng hình thang về dạng phân bố đều với qqđ =

(

12

)

2

∑ 𝑀/𝐴 = 0

<=> 𝑅𝐵× 40 + 93.44 × 𝑚 − 65.25 × 𝑚 − 8.7 × 𝑚 × 40 − 0.93 × 𝑚7.82

2 − 𝑚 × 23.6 × (23.6

2 + 7.8) − 0.83 × 𝑚 × 8.6 × (8.6

2 + 23.6 + 7.8) = 0

=> 𝑅𝐵 = 26.64 × 𝑚 ∑ 𝑌 = 0

<=> 𝑅𝐴+ 𝑅𝐵 − 11.68 × 𝑚 − 8.7 × 𝑚 − 0.93 × 𝑚 × 7.8 − 𝑚 × 23.6− 0.83 × 𝑚 × 8.6 = 0

=> 𝑅𝐴 = 31.73 × 𝑚

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

nằm nghiêng GVHD: ThS. Trịnh Thanh Kiên

Với m = 1.2𝑅2

𝐿𝑡 = 1.2×292.5

71 = 4.94 (T/m)

Ta có : 𝑅𝐴 = 31.73 × 𝑚 = 31.73 × 4.94 = 156.74 (T) 𝑅𝐵 = 26.64 × 𝑚 = 26.64× 4.94 = 131.60 (T) Vậy max(RA;RB) = RA = 156.74 (T)

5.2.3. Tính tốn áp lực bánh xe trên cạn

Phản lực tại gối tựa sau khi giải kết cấu dầm là RA. Về lí thuyết thì phản lực này chính là tải trọng tại vị trí sóng tàu mà mỗi xe phải chịu. Tuy nhiên do điều kiện tiếp xúc tàu với xe không đồng đều nên phản lực này phải nhân thêm 1 hệ số gọi là hệ số phân bố tải trọng không đều giữa các xe. Hệ số này phụ thuộc vào hình thức kết cấu đường triền và cấu tạo xe.

Qxe = Ri × k’

Trong đó: k’ là hệ số phân bố tải trọng không đều giữa các xe lấy theo bảng 5,4/113 công trình thủy cơng của TS Phạm Văn Thứ, trường hợp dùng xe giá bằng nhiều trục trên dằm kết cấu btct thường k’ = 1.25

− Trọng lượng xe khi gánh đỡ tàu tại vị trí sống tàu

Qxe = RA × k’ = 156.74 × 1.25 = 195.925 (T) − Trọng lượng xe khi gánh đỡ tàu tại vị trí lườn tàu

Qxe = RA × k’ = 60.287 × 1.25 = 75.359 (T)

− Trọng lượng bản thân mỗi mét dài xe được tính theo tỉ lệ % vói trọng lượng hạ thủy trên mỗi mét dài của tàu. Đối với xe chở tàu, trọng lượng bản thân mỗi mét di xe l:

m1 = (0.07ữ0.1)ìm = 0.07ìm

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

− Trọng lượng bản thân mỗi xe là:

Qbtxe = Lxe × m1 = 10 × (0.07 × m) = 0.7 × m − Áp lực do trọng lượng bản thân tàu và xe

Pk = 𝑄𝑥𝑒+𝑄𝑏𝑡𝑥𝑒𝑛×𝑟 × k”

Trong đó: n: số bánh xe của 1 xe tuỳ trên 1 ray n = 8 bánh xe. r: số lượng ray trên 1 tổ ray r = 1 ray

k”: hệ số phân bố tải trọng không đều giữa các bánh xe lấy theo bảng 5.5/124 cơng trình thủy cơng của TS Phạm Văn Thứ. k” = 1

▪ Tại vị trí sống tàu

Pk = 𝑄𝑥𝑒+𝑄𝑏𝑡𝑥𝑒

𝑛×𝑟 × k” = 195.925+(0.7×4.94)

8×1 = 24.92 (T) ▪ Tại vị trí lườn tàu

br: chiều rộng bộ phận cơng tác của đỉnh ray, thông thường br= 0.06 m.

 

 : ứng suất cho phép của vật liệu làm cọc lấy theo bảng 5.6/125 cơng trình thủy công của TS Phạm Văn Thứ, với loại Thép CT5 lấy

 

 = 750T/m2 .

 

Pk =2Rbr

 

 = 2×0.5×0.06×750 = 45 T

5.2.5. Tính tốn áp lực bánh xe chịu áp lực đầu tàu khi tàu hạ thủy

5.2.5.1. Phạm vi chịu áp lực đầu tàu

Phạm vi chịu áp lực đầu tàu tính từ mực nước hạ thủy ( hoặc an toàn nhất nên lấy từ MNCTK ) thì bắt đầu xuất hiện áp lực đầu tàu, lực này tăng dần trong khoảng (1/5)L thì đạt giá trị lớn nhất , kí hiệu là Pmax. Pmax tồn tại trong đoạn dài bằng (2/5)L và giảm

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

nằm nghiêng GVHD: ThS. Trịnh Thanh Kiên

dần đến mút đường trượt còn khoảng 0,4 Pmax , trong đó L là đoạn tồn tại áp lực đầu tàu , xác định theo điều kiện hình học . Pmax lấy theo kinh nghiệm bằng khoảng 1/3 trọng lượng hạ thủy của tàu Pmax = (1/3)Q.

− Độ sâu mà tàu nổi hồn tồn tính từ mực nước hạ thủy :

− Đoạn dưới nước không chịu áp lực đầu tàu thi công lắp ghép được tính từ cao trình kết thúc áp lực đầu tàu kt= - 0.17 m đến cao trình mút triền mút = – 4.79 (m)

L = ∇𝑘𝑡−∇𝑀

𝑖 = −0.17−(−4.79)

1/10 = 46.2 (m) Chọn 46.5 m

5.2.5.2. Xác định áp lực bánh xe khi chịu áp lực đầu tàu

− Giá trị áp lực dầu tàu lớn nhất :

QP =

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

Trong đó:Q: Trọng lượng hạ thủy tàu => Pmax = 𝑄

𝑃𝑘 = 𝑃𝑘 + 𝑃𝑘Đ𝑇 = 9.34 + 10.4 = 19.74 (𝑇) < [Pk] = 45 T

Vậy thỏa mãn điều kiện chịu tải của bánh xe.

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

nằm nghiêng GVHD: ThS. Trịnh Thanh Kiên

CHƯƠNG 6: TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐƯỜNG TRIỀN ĐOẠN

ĐƯỜNG TRIỀN NẰM NGHIÊNG

− Chọn mực nước thi công tương ứng với tần suất P50% mực nước giờ, theo số liệu thủy văn đưa ra ta có H50% = +1.87 m

− Cao trình mặt đường hào dhao = + 4.54 m; cao trình MNHT MNHT = +3.01 m Kết cấu đường triền là bộ phận nằm nghiêng kéo dài từ trên bờ xuống dưới nước nên để dễ dàng tính tốn nên chia thành các phân đoạn sau:

▪ Phân đoạn 1(DC) – đoạn đường cong quá độ. Với L = 190m chiều dài hình chiều đường trượt:

Sử dụng kết cấu dầm trên nền cọc bê tông cốt thép

Kết cấu đường triền nghiêng thi công tại chỗ dài 56,5m; lựa chọn kích thước kết cấu:

Dầm dọc: bh = 6080 cm. Dầm ngang: bh = 4060 cm.

Cọc bê tông cốt thép D400- 240, bước cọc 3.7 m Chiều dài cọc tại vị trí sống tàu 38 m

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

Tính tốn sức chịu tải cọc

6.2.1. Tải trọng tác dụng lên đầu cọc

Từ sơ đồ kết cấu ta có tải trọng tác dụng lên cọc gồm: ▪ Dầm dọc:

qdd = 𝛾𝑏𝑡 × 𝑏 × ℎ = 2.5 × 0.6 × 0.8 = 1.2 (𝑇/𝑚) ▪ Dầm ngang:

qdn =bt  =b h 2,5 0, 4 0, 6  =0, 6

(

T m/

)

▪ Áp lực bánh xe: Pk = 35.32 (T)

− Tĩnh tải tác dụng lên đầu cọc:

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

nằm nghiêng GVHD: ThS. Trịnh Thanh Kiên

Tính toán tải trọng bánh xe tác dụng lên đầu cọc trong trường hợp 1: Qk1 = 35.32 × ( 0.285 + 0.523 + 0.762 + 1 + 0.762 + 0.523) = 136.16 (T)

▪ Trường hợp 2:

Tính tốn tải trọng tác dụng lên đầu cọc trong trường hợp 2: Qk2 = 35.32 ×2 × (0.135 + 0.460 + 0.784) = 97.41 (T)

=> Qk = max (Qk1;Qk2) = 136.16 (T) Vậy tổng tải trọng tác dụng lên đầu cọc P = Ptt + Qk = 6.54 + 136.16 = 142.7 (T)

6.2.2. Xác định sức chịu tải cọc theo tính chất cơ lý đất nền

Theo TCVN 10304-2014 mục 7.2.2 công thức 10 trang 22, sức chịu tải trọng nén cực hạn của cọc: Rc,d =

𝛾𝑘

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

Với: Trong đó: c: Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, c = 1.0

cq, cf: Hệ số điều kiện làm việc của đất tại mũi cọc và mặt bên hơng cọc, có kể đến phương pháp hạ cọc (bằng búa diezen), đến sức chống

tính toán của đất (bảng 4 trang 26); cq = 1.0; cf = 1.0

qb: Cường độ sức kháng của đất với mũi cọc (bảng 2 trang 23 tại mỗi

u: Chu vi tiết diện ngang thân cọc; u=  =  D  0, 4=1, 2566

( )

m

fi: Cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ “i” trên thân cọc

(bảng 3 trang 25) (KN/m2)

li: Chiều dài doạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i” (m)

k: Hệ số tin cậy tùy thuộc kết cấu móng, số lượng cọc trong móng; với số lượng cọc lớn hơn 20 cọc, lấy k = 1.4

Lớp đất mũi cọc Cao độ (m)

Độ sâu mũi cọc

(m)

Chiều dày lớp đất Li

(m)

Độ sâu TB lớp "i" (m)

Ma sát hông fi

(Kpa)

(KN/m)

Chiều dài thật của cọc (m)

Lớp 1: Bùn sét, IL = 0.98

-2.00 2.00 2.00 1.00 0.00 0.00 2.00 -4.00 4.00 2.00 3.00 0.00 0.00 4.00 -4.50 4.50 0.50 4.25 0.00 0.00 4.50

Lớp 2, sét, IL = 0.6

-6.35 6.35 1.85 5.43 9.55 17.67 6.35 -8.25 8.25 1.90 7.30 10.76 20.44 8.25 -9.40 9.40 1.15 8.83 11.80 13.57 9.40 -10.50 10.50 1.10 9.95 13.51 14.86 10.50 -11.65 11.65 1.15 11.08 15.23 17.51 11.65 -12.00 12.00 0.35 11.83 16.11 5.64 12.00 -13.55 13.55 1.55 12.78 18.04 27.96 13.55 -14.00 14.00 0.45 13.78 24.50 11.03 14.00

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

nằm nghiêng GVHD: ThS. Trịnh Thanh Kiên

Lớp 3, cát hạt bụi,

IL = 0.61

-15.00 15.00 1.00 14.50 25.12 25.12 15.00 -16.50 16.50 1.50 15.75 26.88 40.32 16.50 -18.40 18.40 1.90 17.45 28.31 53.79 18.40 -20.00 20.00 1.60 19.20 30.15 48.24 20.00 -22.00 22.00 2.00 21.00 32.11 64.22 22.00 -24.00 24.00 2.00 23.00 34.76 69.52 24.00 -25.70 25.70 1.70 24.85 36.90 62.73 25.70 -26.70 26.70 1.00 26.20 38.14 38.14 26.70 Lớp 4,

sét

IL = 0.3

-28.55 28.55 1.85 27.63 40.76 75.41 28.55 -29.50 29.50 0.95 29.03 44.86 42.62 29.50 -31.11 31.11 1.61 30.31 46.70 75.19 31.11

Vậy chiều dài cọc 31.11 m

6.2.3. Lập sơ đồ tính tốn kết cấu

Dầm trên móng cọc được tính theo sơ đồ dầm trên gối đàn hồi hoặc dầm trên nền đàn hồi, phụ thuộc vào điều kiện sau:

▪ Nếu bước cọc ac < 3S thì tính tốn như dầm trên nền đàn hồi ▪ Nếu bước cọc ac > 3S thì tính tốn như dầm trên gối đàn hồi

Trong đó: b: Bề rộng dầm; b = 0.6 (m)

B0: Độ cứng quy đổi của dầm; B0 = Kpl × E × Jtd

Kpl: Hệ số xét đến biến dạng từ biến và biến dạng dẻo của bê tông; Kpl=0.7

E: Modul đàn hồi của bê tơng; M300 có E = 2.9 × 106(T/m2) J = J : Momen quán tính tương đương của dầm;

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

K0: Hệ số xác định từ thực nghiệm; K0 = ×u×Lc𝐹

: Hệ số tỷ lệ phụ thuộc đất nền. Khi khoảng cách giữa các cọc

ac = (46)d thì  = 5 MN/m3 = 500 (T/m3) trường hợp thân cọc nằm

trong lớp đất sét “theo CTTC Thầy Phạm Văn Thứ”

u: Chu vi cọc; u = d = 0.4 = 1.26 (m) Lc: Chiều dài cọc; Lc = 31.11 (m)

F: Diện tích của một dầm tì lên cọc bằng chính diện tích cọc; F= 𝜋×𝑑

4 = 𝜋×0.4

4 = 0.1256(m2) Ta có: K0 =500×1.26×31.11

0.1256 = 156045 (T/m3) Ta có: S = √4×𝐵0

√ 4×519680.6×156045

= 1.22(m) Xét: ac = 3.7 (m) > 3S = 31.22 = 3.66 (m)

Kết luận: Vậy dầm dọc tính theo sơ đồ dầm nhiều nhịp kê trên các gối đàn hồi

Ngoài ra, sử dụng thêm trường hợp sơ đồ tính là hệ khung dầm chịu tải tập trung di động để so sánh với kết quả dầm trên gối đàn hồi từ phần mềm SAP2000.

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

nằm nghiêng GVHD: ThS. Trịnh Thanh Kiên

6.2.3.1. Trường hợp dầm nhiều nhịp kê trên các gối đàn hồi

− Hệ số độ cứng của gối lò xo được tính như sau, đối với cọc treo (sức chống ma sát là chính bỏ qua uốn) trường hợp đối với đất dính

Trong đó: A: Diện tích tiết diện ngang của cọc, A= 𝜋×𝑑2

4 = 0.1256 (m2) E: Modul đàn hồi vật liệu làm cọc; E = 2.9106 T/m2

: Chiều dài tự do của cọc;  = 4.5 (m)

Lc: Chiều dài cọc trong đất; Lc = 31.11 – 4.5 = 26.61 (m) Ta có: k = 2×0.1256×2.9×10

2×4.5+26.61 = 20457.17(T/m)

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

− Trong phần mềm Sap2000 ta gán từng giá trị độ cứng k cho từng lò xò (springs) và xem sơ đồ làm việc dầm liên tục kê trên các gối đàn hồi.

Dầm Qmax = V2-2 (T) Mmax = M3-3 (T.m)

6.2.3.2. Trường hợp dầm trên nền cọc quy đổi tương đương

Coi cọc được liên kết với đất qua 2 liên kết: liên kết ngàm trượt tại vị trí chiều dài chịu uốn Lu và liên kết gối cố định tại mũi cọc.

− Chiều dài chịu uốn của cọc được xác định:

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

nằm nghiêng GVHD: ThS. Trịnh Thanh Kiên

bc: Chiều rộng quy ước của cọc;

▪ Khi d = 0.4 m < 0.8 m, thì bc = 1.5×d+0.5 = 1.5×0.4+0.5 = 1.1 (m) E: Modul đàn hồi của bê tông cọc; E = 2.9106 T/m2

I: Momen quán tính tiết diện ngang của cọc; I= 𝜋

64× (𝐷4− 𝑑4) = 𝜋

64× (0.44− 0.24) = 0.0017 (m4) Ta có: bd = √ 536×1.1

Trong đó: Qa: Sức chịu tải của cọc; Qa = Rc,d= 151.83 (T) F: Diện tích tiết diện ngang của cọc; F = 0.126 (m2) Ta có: Ln = 8.2 + 7×10−3×2.9×106×0.126

151.83 = 25.05 (m)

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

nằm nghiêng GVHD: ThS. Trịnh Thanh Kiên

Kiểm tra khả năng chịu lực của cọc

6.3.1. Điều kiện về nội lực của cọc theo TTGH cường độ (TTGH I)

Các cơng trình sau khi giải nội lực phải thỏa mãn các điều kiện SI<

Trong đó:  : Khả năng chịu tải tính tốn của cấu kiện, phụ thuộc vào vật liệu, tính chất của tải trọng (nén, kéo, uốn và kéo lệch tâm với các độ lệch tâm lớn hoặc bé) và hình dạng tiết diện của cấu kiện.

SI : Nội lực tính tốn trong cấu kiện (M,Q,N) xác định qua giải kết cấu

6.3.1.1. Kiểm tra khả năng chịu lực nén dọc trục của cọc

Điều kiện để kiểm tra sức chịu tải nén của cọc:

4 ×31.11×1.3 = 5.84 (T) n : Hệ số vươt tải do trọng lượng bản thân cấu kiện  : Hệ số tải trọng xung kích khi vận chuyển cọc

Loại cọc Lực dọc P(-) (T)

Lực dọc tính tốn Ptt (T)

Sức chịu tải theo đất nền

Rc,d(T)

Kết luận

Cọc BTDUL D400 147.21 153.05 154.21 Thỏa đk chịu nén

6.3.2. Kiểm tra khả năng chịu uốn của vật liệu

Kiểm tra điều kiện chịu uốn của cọc BT DƯL: