Thiết kế kỹ thuật công trình đà bán ụ trọng tải 5.000 tấn, chương 15 doc

Chương 15:
Tính tốn các yếu tố đường hình lý
thuy
ết Phao
Công thức tính diện tích MĐN.





















2
2
2
2.2
0

0
0
110
2
2
m
m
i
i
m
mm
L
L
m
yy
yL
yy
yyyyLdxyS
Tính hoành độ trọng tâm MĐN, X
f
.

























2
).(
2
).(
.
.

0
0
0
0
2
2
2
2

m
m
i
md
m
i
m
L
L
L
L
Soy
f
yy
yi
yy
j
yyj
L
dxy
dxyx
S
M
x
ii
Với: j = 0 ÷5
m = 0 ÷ 10
Tính mômen tónh theo mặt đường nước:



l
y
ydxLM
0
.
M
Soy
=2

xm
xd
xydx
Từ các công thức trên ta tính được S, Xf, My trong bảng sau:

Bảng tính khối lượng và trọng tâm
Phao cửa ụ ở chế độ nổi tự do t = 1,8 m
Các trọng lượng Pi (tấn) Xgi (m) MX (tm) Zi (m) MZ (tm)
Phao không 70 1,2 84 1,4 98
Nước dằn 0 0 0 0 0
Tổng 70 1,2 84 1,4 98
Phao cửa ụ ở chế độ chìm, tựa lên 2 mố kê.
Các tr
ọng lượng Pi (tấn) Xgi (m) MX (tm) Zi (m) MZ (tm)
Phao không 70 1,2 84 1,4 98
Nước dằn 70 1,2 84 3 210
Tổng 140 1,2 168 2,2 308
Bảng tính diện tích các mặt đường nước
DN0
NỬA CHIỀU RỘNG
STT

T ĐÒN
SÖÔØN
Ym Yd
Ym-Yd
i(Ym-Yd)
0 0 5 0.35 0 0
1 1 6_4 0.35 0.35 0 0
2 2 7_3 0.35 0.35 0 0
3 3 8_2 0.35 0.35 0 0
4 4 9_1 0.35 0.35 0 0
5 5 10_0 0.35 0.35 0 0














2

3
2
3

3
2
3
0
3
10
3
10
3
2
3
1
3
0
2/
2/
yy
yyyyx
L
dxy
l
l
x
     










010
2
010
2
46
2
5
3
2/
2/
2
2
5
5 1022
yyyyxyyxxyLydxX
l
l
y
11 I 3.85 I' 0.00
12 II 0.35 II' 0
13 III 3.50 III' 0.00
14 IV 14.98 IV' 0.00
15 V 0.00
DN1
NỬA CHIỀU RỘNG
STT
TAY ĐÒN

SÖÔØN
Ym Yd
Ym-Yd
i(Ym-Yd)
0 0 5 0.35 0 0
1 1 6_4 0.35 0.35 0 0
2 2 7_3 0.35 0.35 0 0
3 3 8_2 0.35 0.35 0 0
4 4 9_1 0.35 0.35 0 0
5 5 10_0 0.35 0.35 0 0
11 I 3.85 I' 0.00
12 II 0.35 II' 0
13 III 3.50 III' 0.00
14 IV 14.98 IV' 0.00
15 V 0.00
DN2
NỬA CHIỀU RỘNG
STT
TAY ĐÒN
SÖÔØN
Ym Yd
Ym-Yd
i(Ym-Yd)
0 0 5 0.95 0 0
1 1 6_4 0.95 0.95 0 0
2 2 7_3 0.95 0.95 0 0
3 3 8_2 0.95 0.9 0.05 0.15
4 4 9_1 0.67 0.67 0 0
5 5 10_0 0.35 0.35 0 0
11 I 7.69 I' 0.15

12 II 0.35 II' 0
13 III 7.34 III' 0.15
14 IV 31.42 IV' 0.04
15 V 0.40
DN3
NỬA CHIỀU RỘNG
STT
TAY ĐÒN
SÖÔØN
Ym Yd
Ym-Yd
i(Ym-Yd)
0 0 5 1.1 0 0
1 1 6_4 1.1 1.1 0 0
2 2 7_3 1.1 1.1 0 0
3 3 8_2 1.1 0.9 0.2 0.6
4 4 9_1 0.67 0.67 0 0
5 5 10_0 0.35 0.35 0 0
11 I 9.54 I' 0.60
12 II 0.35 II' 0
13 III 9.19 III' 0.60
14 IV 39.33 IV' 0.14
15 V 1.28
DN4
NỬA CHIỀU RỘNG
STT
TAY ĐÒN
SÖÔØN
Ym Yd
Ym-Yd

i(Ym-Yd)
0 0 5 1.1 0 0
1 1 6_4 1.1 1.1 0 0
2 2 7_3 1.1 1.1 0 0
3 3 8_2 1.1 0.9 0.2 0.6
4 4 9_1 0.67 0.67 0 0
5 5 10_0 0.35 0.35 0 0
11 I 9.54 I' 0.60
12 II 0.35 II' 0
13 III 9.19 III' 0.60
14 IV 39.33 IV' 0.14
15 V 1.28
DN5
NỬA CHIỀU RỘNG
STT
TAY ĐÒN
SÖÔØN
Ym Yd
Ym-Yd
i(Ym-Yd)
0 0 5 1.1 0 0
1 1 6_4 1.1 1.1 0 0
2 2 7_3 1.1 1.1 0 0
3 3 8_2 1.1 0.9 0.2 0.6
4 4 9_1 0.67 0.67 0 0
5 5 10_0 0.35 0.35 0 0
11 I 9.54 I' 0.60
12 II 0.35 II' 0
13 III 9.19 III' 0.60
14 IV 39.33 IV' 0.14

15 V 1.28
DN6
NỬA CHIỀU RỘNG
STT
TAY ĐÒN
SÖÔØN
Ym Yd
Ym-Yd
i(Ym-Yd)
0 0 5 1.1 0 0
1 1 6_4 1.1 1.1 0 0
2 2 7_3 1.1 1.1 0 0
3 3 8_2 1.1 0.9 0.2 0.6
4 4 9_1 0.67 0.67 0 0
5 5 10_0 0.35 0.35 0 0
11 I 9.54 I' 0.60
12 II 0.35 II' 0
13 III 9.19 III' 0.60
14 IV 39.33 IV' 0.14
15 V 1.28
MB
NỬA CHIỀU RỘNG
STT
TAY ĐÒN
SÖÔØN
Ym Yd
Ym-Yd
i(Ym-Yd)
0 0 5 1.1 0 0
1 1 6_4 1.1 1.1 0 0

2 2 7_3 1.1 1.1 0 0
3 3 8_2 1.1 0.9 0.2 0.6
4 4 9_1 0.67 0.67 0 0
5 5 10_0 0.35 0.35 0 0
11 I 9.54 I' 0.60
12 II 0.35 II' 0
13 III 9.19 III' 0.60
14 IV 39.33 IV' 0.14
15 V 1.28
Bảng diện tích của các mặt đường nước tính được.
ÑN 0 1 2 3 4 5 6
MB
S 14.98 14.98 31.42 39.33 39.33 39.33 39.33 39.33
Bảng tính toạ độ trọng tâm
DN j
Sj
m
2
SjI
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]
0 0 14.98 14.98 0.00 0.00 0.00 0.00
1 1 14.98 44.94 9.74 14.98 14.98 0.22
2 2 31.42 91.34 24.82 62.84 92.80 0.66

HHT
Sj
 
3
2
T

Vj


JS
HHT
J



 
3
6
TZ
cj

3 3 39.33 162.09 29.42 117.99 273.63 1.10
4 4 39.33 240.75 73.38 157.32 548.94 1.48
5 5 39.33 319.41 98.94 196.65 902.91 1.84
6 6 39.33 398.07 124.50 235.98 1335.54 2.18
MB
7
39.33 476.73 150.0688 275.31 1846.83 2.5181
3.2.4.2. Tính và vẽ đồ thị Bonjean.
Sườn 0,
10:
Ñ
N
Yi(m)
Toån
g [2]

=Tx[3
]

Tay
ñoøn
[2]x[5
]
Toång
[6]
M=
T
2
x[
7]
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]
0 0.35 0.35 0.23 0 0.00 0.00 0.00
1 0.35 1.05 0.68 1 0.35 0.35 0.15
2 0.35 1.75 1.14 2 0.70 1.40 0.59
3 0.35 2.45 1.59 3 1.05 3.15 1.33
4 0.35 3.15 2.05 4 1.40 5.60 2.37
5 0.35 3.85 2.50 5 1.75 8.75 3.70
6 0.35 4.55 2.96 6 2.10 12.60 5.32
B 0.35 5.25 3.41 7 2.45 17.15 7.25
Sườn 1,
9:
Ñ
N
Yi(m
)
Toång

[2]
=Tx[3
]

Tay
ñoøn
[2]x[5
]
Toång
[6]
M=
T
2
x[
7]
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]
0 0.35 0.00 0.00 0 0.00 0.00 0.00
1 0.35 0.70 0.46 1 0.35 0.35 0.15
2 0.67 1.72 1.12 2 1.34 2.04 0.86
3 0.67 3.06 1.99 3 2.01 5.39 2.28
4 0.67 4.40 2.86 4 2.68 10.08 4.26
5 0.67 5.74 3.73 5 3.35 16.11 6.81
6 0.67 7.08 4.60 6 4.02 23.48 9.92
B 0.67 8.42 5.47 7 4.69 32.19 13.60
Sườn 2 :
Ñ
N
Yi(m
)
Toång

[2]
=Tx[3
]

Tay
ñoøn
[2]x[5
]
Toång
[6]
M=
T
2
x[
7]
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]
0 0.35 0.35 0.23 0 0.00 0.00 0.00
1 0.35 1.05 0.68 1 0.35 0.35 0.15
2 0.90 2.30 1.50 2 1.80 2.50 1.06
3 0.90 4.10 2.67 3 2.70 7.00 2.96
4 0.90 5.90 3.84 4 3.60 13.30 5.62
5 0.90 7.70 5.01 5 4.50 21.40 9.04
6 0.90 9.50 6.18 6 5.40 31.30 13.22
B 0.90
11.3
0
7.35 7 6.30 43.00 18.17
Sườn 3, 4, 5, 6, 7, 8:
ÑN Yi(m) Toång [2] =Tx[3]


Tay ñoøn [2]x[5] Toång [6] M=T
2
x[7]
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]
0 0.35 0.00 0.00 0 0.00 0.00 0.00
1 0.35 0.70 0.46 1 0.35 0.35 0.15
2 0.95 2.00 1.30 2 1.90 2.60 1.10
3 1.10 4.05 2.63 3 3.30 7.80 3.30
4 1.10 6.25 4.06 4 4.40 15.50 6.55
5 1.10 8.45 5.49 5 5.50 25.40 10.73
6 1.10 10.65 6.92 6 6.60 37.50 15.84
B 1.10 12.85 8.35 7 7.70 51.80 21.89
Ta xây dựng được đồ thị Bonjean như sau:
0
DN0
Ñoà thò Bonjean
MB
1 2 3 4
5
6
7 8 9 10
DN1
DN2
DN3
DN4
DN5
DN6
Tyû leä: 1m = 100mm
3.2.4.3. Tính các yếu tố hình dáng vỏ Phao.
3.2.4.4. Tính và vẽ đồ thị tĩnh thuỷ lực.

Xf
[2]x[11] Toång [12] [13]x
2
2
T
Xc=[13]/[4]

=[4]/LixBixTi
ro=Ix/Vi Ro=Iy/Vi

=ω/BiXTi
[11]
[12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19]
0.00
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.00
0.00
0.00
0.00 0.00 1.000 0.06 59.89 1.00
0.04
1.26
1.26
0.27 0.01 0.470 0.37 44.50 0.53
0.14
5.51
8.02
1.69 0.04 0.521 0.28 24.27 0.61
0.14
5.51
19.03

4.02 0.05 0.599 0.18 15.81 0.71
0.14
5.51
30.04
6.35 0.07 0.583 0.15 13.01 0.77
0.14
5.51
41.06
8.67 0.09 0.543 0.13 11.64 0.81
Bảng tính mô men quán tính
Ix Iy
0.61 583.12
0.61 583.12
ÑN Si(m) Toång[2] V(m^3) [1] x [2] Toång[5] [6]xT
2
/2 Zc=[7]/[4]

D
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9]
[10]
0
14.98
14.98 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.000
0.00
1 14.98 44.94 9.74 14.98 14.98 3.16 0.33 1.000
9.98
2 31.42 91.34 24.82 62.84 92.80 19.60 0.79 0.773
25.44
3 39.33 162.09 47.81 117.99 273.63 57.80 1.21 0.835
49.01

4 39.33 240.75 73.38 157.32 548.94 115.96 1.58 0.835
75.21
5 39.33 319.41 89.20 196.65 902.91 190.74 2.14 0.835
91.43
6 39.33 398.07 99.69 235.98 1335.54 282.13 2.83 0.835
102.18
9.3 1104.3
13.35 1160.16
13.35 1160.16
13.35 1160.16
13.35 1160.16
3.2.4.5. Tính và vẽ đồ thị ổn định.
Trường hợp y
c90
z
c90
z
c0
z
c90
-
z
c0
r
0
r
90
z
g
z

g
-
z
c0
h
o
1 2.195 1.243 1.142 0.1009 0.533 0.000 1.400 0.258 28.02
2 2.113 1.170 1.137 0.0328 0.263 0.000 2.200 1.063 56.64
TH1
θ (z
c90
-
z
c0
)
f
2
(θ)
r
0
f
3
(θ) r
90
f
4
(θ) (z
g
- z
c0

)
*sinθ
lθ=[2]+[3]+
[4]+[5]-[6]
∑[7]
lθd=[8]*P
*Δθ/360
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9]
10 0.06167 -
0.00153
0.08431 0.00000 0.04488 0.09958 0.09958 0.00869
20 0.44203 -
0.01068
0.12215 0.00000 0.08820 0.46530 0.66446 0.05796
30 1.23896 -
0.02796
0.09273 0.00000 0.12895 1.17478 2.30454 0.20101
40 2.18974 -
0.04446
0.01290 0.00000 0.16248 1.99571 5.47503 0.47754
50 3.30623 -
0.04693
-
0.07126
0.00000 0.19755 2.99049 10.46123 0.91245
60 2.85103 -
0.02186
-
0.11539
0.00000 0.22334 2.19045 15.64217 1.36434

70 2.05147 0.02534 -
0.09561
0.00000 0.24243 1.73876 19.57137 1.70706
80 0.84894 0.07651 -
0.03651
0.00000 0.25274 0.63620 21.94633 1.91421
90 0.00000 0.10095 0.00000 0.00000 0.25790 -0.15695 22.42557 1.85601
10 20 30 40
50 60
70 80 90-10-20 0
57
°
3
l

, ld (m)
I

l
ld
1
2
3
4
TH2
θ
y
c90
f
1

(θ)
(z
c90
-
z
c0
)
f
2
(θ)
r
0
f
3
(θ) r
90
f
4
(θ)
(z
g
- z
c0
)
*sinθ
lθ=[2]+[3]+
[4]+[5]-[6]
∑[7]
lθd=
[8]*P

*Δθ/360
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9]
10 0.05939 -
0.00050
0.04164 0.00000 0.18498 0.07555 0.07555
0.00659
20 0.42564 -
0.00347
0.06032 0.00000 0.36358 0.11892 0.27002
0.02355
30 1.19303 -
0.00909
0.04580 0.00000 0.53154 0.69819 1.08713
0.09482
40 2.10856 -
0.01445
0.00637 0.00000 0.66974 1.43073 3.21605
0.28051
50 3.18366 -
0.01526
-
0.03519
0.00000 0.81432 2.31889 6.96567
0.60756
60 2.74533 -
0.00710
-
0.05698
0.00000 0.92063 1.76061 11.04517
0.96338

70 1.97541 0.00824 -
0.04722
0.00000 0.99930 0.93713 13.74291
1.19869
80 0.81747 0.02487 -
0.01803
0.00000 1.04182 -0.21751 14.46253
1.26145
90 0.00000 0.03282 0.00000 0.00000 1.06309 -1.03027 13.21475
1.15262
-10-20 30100
57
°
3
20 40
6050
l

, l
d
(m)
II
70 80 90

l

l
d
1
2

3
4
Bảng các hệ số
f1 f2 f3 f4 Sin(q)
0.028 -0.0152 0.1582 0.0025 0.174
0.201 -0.1058 0.2292 0.0165 0.342
0.565 -0.277 0.174 0.0425 0.5
0.998 -0.4404 0.0242 0.0613 0.63
1.506 -0.4649 -0.1337 0.0502 0.766
1.299 -0.2165 -0.2165 0 0.866
0.935 0.251 -0.1794 -0.067 0.94
0.387 0.7579 -0.0685 -0.092 0.98
0 1 0 0 1
Các trường hợp
tải trọng
TT Đại lượng tính Ký hiệu
Đơn
vị
1 2
1 Lượng chiếm nước D T
70.000
140.000
2 Thể tích chiếm nước V m
3
68.293 136.585
3 Mớn nước T m
1.800 3.600
4 Hoành độ tâm nổi X
C
m

0.340 0.680
5 Hoành độ trộng tâm X
g
m
1.200 1.200
6 Cao độ trọng tâm Z
g
m
1.400 2.200
7 Cao độ tâm nổi Z
C
m
0.350 0.700
8 Hiệu X
g
-X
C
m
0.860 0.520
9 Bán kính ổn định dọc R
0
m
29.070
58.140
10 Chiều cao ổn định dọc H
0
m
28.020
56.640
11 Nghiêng dọc DT m

0.657 0.127
12 Hoành độ trọng tâm ĐN X
f
m
0.123 0.246
13 Nghiêng dọc mũi DTm m
0.325 0.062
14 Nghiêng dọc đuôi DT
d
m
0.332 0.065
15 Bán kính ổn định ngang r
0
m
0.623 0.125
16 Chiều chìm mũi T
m
m
2.125 3.662
17 Chiều chìm đuôi T
d
m
1.468 3.535
18 Mô men qtính hàng lỏng Mq tm
0 0
19 Hiệu chỉnh hàng lỏng dh = Mq/D m
0.000 0.000
20 Cao độ tâm nghiêng Zm = Zc + r0 m
29.420
58.840

21 Chiều cao ổn định h0 = Zm - Zg m
28.020
56.640
3.2.4.6. Tính diện tích hứng gió.
Tay đòn hứng
gió TT1 TT2
Z 2.74 0.4875
TT Bề mặt chịu gió Ai(m
2
) Z
ch
(m) A
i
.Z
ch
(m
3
)
1 Mạn khô 103.79 2.425 251.691
2 Be gió 103.79 6.65 690.204
3 Tổng 207.58 4.5375 941.894
TT Bề mặt chịu gió Ai(m
2
) Z
ch
(m) A
i
.Z
ch
(m

3
)
1 Mạn khô 65.27 1.525 99.5368
2 Be gió 65.27 6.65 434.046
3 Tổng 130.54 4.0875 533.582
3.2.4.7. Tính góc vào nước
No. Hạng mực tính toán TT1 TT2
1 Chiều chìm 1.80 m 3.60 m
2 Cao độ lỗ khoét 1.8 m 1.8 m
3 Hoành độ lỗ khoét 4 m 4 m
4 Góc mép boong nhúng nước 50.49 độ 37.33 độ
5 Góc vào nước 0.00 độ -24.23 độ
3.2.4.8. Tính biên độ chòng trành
STT Hạng mục tính toán T.T 1 T.T2
1 ho 28.02 56.64
2 D 70.00 140.00
3 Zg 1.40 2.29
4 B 2.20 2.20
5 T 1.80 3.60
6 Cb 0.76 0.69
7 B/T 1.22 0.61
8 ho
0,5
/B 2.41 3.42
9 Y 32.00 32.00
10 X1 0.90 0.90
11 X2 1.00 0.97
12 qr 28.80 27.94
13 Hệ số giảm trành 0.70 0.70
14 Biên độ lắc 20.00 20.00

3.2.4.9.Kiểm tra ổn định theo tiêu chuẩn cơ bản
STT Hạng mục tính nghiệm Đơn vị TT1 TT2
1 D tấn 70 140
2 Diện tích hứng gió m
2
207.58 130.54
3 Tay đòn hứng gió m 2.74 0.4875
4 Áp lực gió KG/m
2
21.514 16.801
5 Mô men nghiêng T-M 12.2365 1.069186
6 Góc vào nước độ 0 -24.23
7 Lcf m 0.18 0.47
8 Mcf T-M 12.6 65.8
9 Hệ số an toàn K 1.02971 61.54213
10 Ltmax m 3.349 0.372
11 Góc có Ltmax độ >30 >30
3.2.4.10. Kiểm tra ổn định khi kéo phao cửa ụ và chịu tác dụng của gió
STT Hạng mục tính nghiệm Đơn vị TT1 TT2
1 Lượng chiếm nước tấn 70 140
2 Chiều chìm m 1.8 3.6
3 Cao độ trọng tâm Zg m 1.4 2.2
4 Chiều dài đường nước m 21.4 21.4
5 Mô men nghiêng do gió T-M 12.2365 1.069186
6 Mô men nghiêng tổng cộng T-M 12.2365 1.069186
7 Góc mép boong nhúng nước(0.8) độ 40.3919 29.86262
8 Mcf1 T-M 12.6 65.8
9 Hệ số an toàn ổn định K1 1.02971 61.54215
Vậy Phao đảm bảo ổn định.