Công trình thủy công trong nhà máy đóng tàu ppt

mục lục.
Lời nói đầu.
Chơng 1. Những khái niệm chung về nh máy đóng mới
v sửa chữa tu thuỷ.


1. Những nhiệm vụ cơ bản của xởng đóng mới v sửa chữa tu thuỷ. 3


2. Các bộ phận chủ yếu của nh máy đóng mới v sửa chữa tu thuỷ. 4


3. Các dạng công trình thuỷ công chủ yếu trong nh máy đóng mới v 5
sửa chữa tu thuỷ.


4. Sơ lợc lịch sử phát triển của công trình thuỷ công. 10
Chơng 2. Vấn đề qui hoạch nh máy đóng mới v sửa chữa tu thủy.


1. Cơ sở để chọn địa điểm xây dựng nh máy. 13


2. Nguyên tắc bố trí công trình nâng, hạ tu. 14


3. Mặt bằng tổng thể của nh máy đóng tu. 14


4. Bố trí mặt bằng tổng thể của nh máy sửa chữa tu thuỷ. 23
Chơng 3. Bệ tu, bến trang trí v thiết bị vận chuyển trong phạm vi nh máy.

1. Bệ tu. 27


2. Bến trang trí. 33


3. Thiết bị vận chuyển trong phạm vi nh máy. 35
Chơng 4.Đ tu.


1. Khái niệm v phân loại. 42


2. Các bộ phận chủ yếu của đ. 45


3. Những kích thớc cơ bản của đ tu. 46


4.Các hình thức kết cấu đ tu 50.


5. Quá trình hạ thuỷ tu. 52


6. Tính toán đ tu. 54
Chơng 5. Triền tu.
Đ1. Khái niệm v công dụng: 60

Đ2. Các bộ phận của triền 62
Đ3. Các hình thức chuyển tu. 67
Đ4. Các kích thớc chủ yếu của triền tu. 76
Đ5. Kết cấu đờng triền. 81
Đ6- Tính toán các bộ phận của triền tu. 90
Chơng 6. ụ Tu.
A. ụ khô.


1. Khái niệm v công dụng. 112


2 Nguyên tắc thiết kế v cấu tạo ụ khô. 118


3. Kết cấu buồng ụ. 126

Đ
4. Kết cấu đầu ụ khô. 137

Đ
5. Trạm bơm, hệ thống cấp, thoát v tiêu nớc. 139

Đ
6.Kết cấu cửa ụ. 142

Đ
7. Hệ thống cấp thoát nớc. 144

Đ

8. Nội dung tính toán khi thiết kế ụ khô. 146

Đ
9. Tải trọng tác dụng lên ụ khô. 146

Đ
10.Tóm tắt việc tính toán các bộ phận kết cấu trên nền đn hồi v việc
chọn sơ đồ tính. 149


11. Các phơng pháp tính toán kết cấu buồng ụ. 152

Đ
12.Tính toán đầu ụ v trạm bơm. 171

Đ
13. Tính toán hệ thống cấp thoát nớc của ụ. 173
B - ụ khô lấy nớc.

Đ
14.Đặc điểm chung của ụ khô lấy nớc 175.

Đ
15. Kết cấu các bộ phận chính của tổ hợp công trình của ụ khô lấy nớc. 177
C. ụ nớc.

Đ
16. Khái niệm v các kích thớc của ụ nớc. 178

Đ

17. Kết cấu ụ nớc. 180
D. ụ nôi.

Đ
18. Sự phát triển của ụ nổi. 181

Đ
19. Ưu nhựợc điểm của ụ nổi. 182

Đ
20. Các dạng cấu tạo của ụ nổi. 183

Đ
21. Tính toán một số tiết bị của ụ nổi. 186
Chơng 7. Máy nâng tu theo phơng thẳng đứng.

Đ
1.Đặc điểm chung của máy nâng tu. 188

Đ
2.Kết cấu của máy nâng thuỷ lực. 189

Đ
3.Kết cấu của máy nâng cơ khí. 191
Chơng 8. Các chỉ tiêu KT-KT của công trình thuỷ công.

Đ
1.Các chỉ tiêu chất lợng. 191

Đ

2.Vấn đề gía thnh của các công trình thuỷ công. 196

Đ
3.Xác định hiệu quả kinh tế của các công trình thuỷ công 199.

Tài liệu tham khảo.



3
Chơng 1
Những khái niệm chung về nh máy
đóng mới v sửa chữa tu thuỷ

Đ1. Những nhiệm vụ cơ bản của xởng đóng mới v sửa chữa tu thuỷ.

I. Công tác sửa chữa tu thuỷ.
Nh chúng ta đã biết, hiện nay số lợng tàu thuỷ trên thế giới rất lớn. Trong quá trình khai
thác, do nhiều nguyên nhân làm cho các con tàu bị hao mòn, h hỏng cục bộ và xuống cấp. Để tăng
tuổi thọ của những con tàu, một vấn đề lớn đặt ra là cần phải sửa chữa. Công tác sửa chữa phải
đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cao và đảm bảo thời gian sửa chữa ít nhất, vì đây là một vấn đề có ý nghĩa
kinh tế và quốc phòng lớn.
Những nhiệm vụ cơ bản của công tác sửa chữa là: Bảo đảm sự hoạt động bình thờng của
tàu trong suốt thời gian khai thác, ngăn ngừa h hại thiết bị và vỏ tàu; Bảo đảm thời gian sửa chữa
nhanh chóng; Trang bị lại và cải tiến tính năng khai thác của tàu, kéo dài tuổi thọ của chúng.
Trên cơ sở các nhiệm vụ đặt ra, công tác sửa chữa có thể phân thành 4 hình thức sau: Bảo
dỡng; Tiểu tu (sửa chữa nhỏ); Trung tu (sửa chữa vừa); Đại tu (sửa chữa lớn). Các hình thức sửa
chữa trên mang tính định kỳ. Ngoài ra còn có những hình thức sửa chữa không định kỳ, đó là sửa
chữa những con tàu bị nạn.
1/- Bảo dỡng: là hình thức sửa chữa thấp nhất, đợc tiến hành một phần trong lúc vận

hành, một phần ở cảng. Công việc chủ yếu là lau chùi, kiểm tra các thiết bị máy móc và sơn phần vỏ
tàu trên mặt nớc.
2/- Tiểu tu: công tác này đợc tiến hành theo định kỳ hàng năm. Nhiệm vụ chủ yếu là sửa
chữa những h hỏng đợc phát hiện trong lúc bảo dỡng mà do thiếu thiết bị nên cha sửa chữa
đợc, cạo gỉ và quét sơn phần dới nớc của thân tàu.
3/- Trung tu: là hình thức sửa chữa vừa, đợc tiến hành từ 2 - 3 lần giữa 2 kỳ đại tu. Các
công việc bao gồm phần việc của công tác tiểu tu năm đó và còn tiến hành sửa chữa hoặc thay thế
một số cá biệt các thiết bị không còn khả năng làm việc bình thờng, đồng thời tiến hành sửa chữa,
thay thế một số cấu kiện vỏ tàu. Mục đích là duy trì sự khai thác bình thờng của con tàu trong
khoảng thời gian giữa hai kì trung tu, đại tu.
4/- Đại tu: nhiệm vụ của công tác này là sửa chữa thân tàu, thiết bị và máy móc một cách
triệt để, nhằm khôi phục lại trạng thái kỹ thuật ban đầu. Thời gian giữa 2 kì đại tu th
ờng là 9 - 12
năm. Bốn hình thức sửa chữa đã nêu trên, trừ hình thức bảo dỡng, đều đợc tiến hành tại nhà
máy.

II. Nguyên tắc đóng tu hiện đại.
Sự tăng trởng về số lợng và kích thớc tàu thuỷ thể hiện sự phát triển của công nghiệp
đóng tàu. Để minh hoạ điều này chúng ta có thể xem bảng (I-1) dới đây. Số lợng và kích thớc tàu
tăng nhanh là động lực thúc đẩy kỹ thuật đóng tàu và công tác tổ chức sản xuất ngày càng hoàn
thiện hơn. Công tác đóng tàu trong những năm gần đây đã đợc tiêu chuẩn hoá và chuyên môn hoá
rất cao. Kể từ khi hàn điện ra đời và thay thế hình



4

Hình ( I - 1 ). Sơ đồ phân chia tàu thành các phân đoạn.
Bảng (I-1). Bảng phân phối số lợng tàu của đội tàu thế giới.

Năm Tàu dầu có trọng tải
(1000 tấn )
Tàu hàng có trọng tải ( 1000 tấn)
Hàn
g
rời Hàng bách hoá
20 100 200 20 50 100 20 50 100
1970 50 15 4 33 7 2 19 2 -
1975 50 23 10 40 12 3 24 3 -
1980 45 27 10 46 16 7 28 7 3

thức tán rivê, thì việc đóng tàu đợc tiến hành theo phơng pháp phân đoạn. Quá trình công nghệ
đóng mới theo phơng pháp phân đoạn đợc chia thành 3 giai đoạn:
1/- Gia công cấu kiện v lắp ghép phân đoạn: Dựa vào tính chất và kích thớc của tàu cần
đóng, dựa vào thiết bị nâng và vận chuyển của nhà máy, ngời ta chia thân tàu thành nhiều đoạn.
Trọng lợng và kích thớc của các đoạn phải tơng đối đồng đều và có thể tới 300T (Xem H.I-1).
Các cấu kiện đợc gia công trong phân xởng gia công, sau đó chuyển sang phân xởng hàn để
hàn chúng thành các phân đoạn.
2/- Lắp ghép thân tu: Sau khi các phân đoạn đã đợc hoàn thành, chúng đợc chuyển đến
vị trí lắp ghép thành thân tàu. Vị trí lắp ghép là các công trình thuỷ công nh: bệ tàu, ụ tàu, triền tàu
hoặc đà tàu. Sau khi hoàn thành giai đoạn này, ngời ta tiến hành thử các mối hàn kín nớc, sau đó
sơn phần dới nớc của thân tàu, rồi tiến hành hạ thuỷ.
3/- Trang trí thiết bị v thử nghiệm: Tàu đợc hạ thuỷ và đa tới bến trang trí để lắp máy,
trang bị các thiết bị điện, hệ thống đờng ống, kiến trúc phần trên boong và quét sơn. Sau khi trang
trí xong, ngời ta tiến hành thử máy, cho chạy thử để phát hiện và bổ sung những thiếu xót có thể
xảy ra, rồi tiến hành bàn giao cho đơn vị đặt hàng.

Đ2. Các bộ phận chủ yếu của nh máy đóng mới v sửa chữa tu thuỷ.

Mặt bằng bố trí các bộ phận sản xuất trong 1 nhà máy đóng mới hoặc sửa chữa tàu thuỷ

phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ sản xuất nh: phơng pháp đóng tàu, dây chuyền sản xuất,
nhiệm vụ sản xuất của nhà máy, loại công trình nâng, hạ Tuy thế, một cách tổng quan ta có thể
phân thành những bộ phận chủ yếu sau đây:
1/- Bộ phận sản xuất chính: Đây là bộ phận chủ yếu nhất trong nhà máy, thờng nó bao
gồm 3 phân xởng thành phần: phân xởng vỏ tàu, phân xởng mộc, phân xởng cơ khí.
Phân xởng thân tàu: Bao gồm xởng gia công cấu kiện thân tàu, xởng lắp ghép phân
đoạn, xởng gia công, lắp, nối đờng ống, tổ sơn, tổ lắp ghép thân tàu tại bệ và tổ trang trí thiết bị
trên tàu.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11



5
Phân xởng mộc: Bao gồm xởng ca, xởng mộc, kho gỗ, xởng gia công các dụng cụ và
ván lót khoang tàu.
Phân xởng cơ khí: Bao gồm xởng đúc (gang và thép), xởng rèn, xởng lắp ráp (chế tạo,
lắp ráp và sửa chữa).
2/- Xởng máy phụ: Là phân xởng phục vụ cho các bộ phận sản xuất chính, gồm có xởng
sửa chữa máy móc thiết bị, xởng chế tạo dụng cụ, xởng sửa chữa công trình
3/- Khu nớc v công trình thuỷ công: Bao gồm bệ tàu, công trình nâng hoặc hạ , bến
tàu,khu nớc và đê chắn sóng nếu cần.
4/- Thiết bị công cộng: Bao gồm trạm phân phối điện, trạm biến thế, lò hơi, trạm khí nén,
đờng dẫn khí, trạm khí axêtylen (C2H4), thiết bị thông tin, thiết bị cấp thoát nớc, mạng điện và
đờng ống động lực
5/- Kho bãi: Kho chứa nguyên vật liệu và bán thành phẩm.
6/- Thiết bị vận tải: Gồm hệ thống đờng thuỷ, đờng sắt, đờng ôtô
7/- Bộ phận phục vụ: Bao gồm nhà hành chính, câu lạc bộ, nhà ăn
Trong các bộ phận kể trên, công trình thuỷ công là quan trọng nhất vì nó chiếm vị trí trung
tâm của nhà máy, giá đắt nhất lại khó thi công. Vì vậy vị trí của công trình thuỷ công có ảnh hởng
lớn tới toàn bộ dây chuyền sản xuất của nhà máy.

Đ3. Các dạng công trình thuỷ công chủ yếu trong nh máy đóng mới v sửa chữa tu
thuỷ

Nh trên chúng ta đã khẳng định rằng các công trình thuỷ công trong xởng đóng mới và sửa
chữa tàu thuỷ là những bộ phận quan trọng nhất. Đối với các nhà máy đóng mới chúng đợc dùng
để hạ tàu xuống nớc, còn đối với nhà máy sửa chữa chúng đợc dùng để nâng tàu lên bờ để sửa
chữa, cạo gỉ, hàn và sơn lại, đồng thời hạ tàu xuống nớc sau khi đã sửa xong phần dới nớc của
thân tàu.
Theo nguyên tắc làm việc, các công trình thuỷ công đợc phân thành một số loại sau đây:

I. Các công trình dùng đờng trợt nghiêng.

1/- Đ tu: là loại công trình mái nghiêng, chỉ dùng để hạ thuỷ tàu, nên chỉ đợc xây dựng ở
nhà máy đóng mới. Đà tàu bao gồm 2 đoạn: Đoạn trên khô, đồng thời là bệ đóng mới; Đoạn dới
nớc là đờng trợt (xem hình I-2).
Sau khi đóng xong, tàu tự trợt xuống nớc theo mái nghiêng, nhờ trọng lợng bản thân của
nó. Khi hớng trợt trùng với hớng trục dọc của thân tàu, thì đà đó đợc gọi là đà dọc, còn khi
hớng trợt vuông góc với trục dọc của thân tàu thì đà đó đợc gọi là đà ngang. Đặc điểm chung của
đà tàu là giá thành xây dựng hạ, kết cấu đơn giản, có thể dùng để đóng mới loại tàu có trọng tải dới
20000T. Nhợc điểm lớn là yêu cầu khu nớc phải có kích thớc lớn.
2/- Triền tu: Đây cũng là công trình mái nghiêng, song trên đờng trợt có thiết bị kéo tàu
và chở tàu để đa tàu lên bờ và ngợc lại. Thiết bị kéo và chở tàu bao gồm đờng ray, xe chở tàu, tời
kéo và hệ thống dây cáp và puly vv
Do triền tàu vừa có thể nâng và hạ thuỷ tàu nên có thể trang bị cho nhà máy đóng mới và
sửa chữa tàu thuỷ. Cũng nh đà tàu, triền tàu cũng có hình thức triền dọc và triền ngang. Tuy nhiên,
so với đà tàu, giá thành xây dựng triền tàu cao hơn nhiều, vì vậy để tăng hiệu quả khai thác triền tàu


6

trong thực tế ngời ta bố trí một hệ thống các bệ tàu ở hai bên đờng triền, cho phép có thể đóng
mới hoặc sửa chữa nhiều chiếc tàu đồng thời.

II. Các công trình dùng biện pháp khống chế mực nớc (ụ tu).
1/- ụ tu khô.
Về hình dáng ụ khô giống nh một chiếc bể có đáy và ba mặt kín nớc, còn mặt thứ t gọi là
đầu ụ, có cửa chắn nớc. Đầu ụ hớng ra khu nớc để tạo điều kiện thuận lợi cho việc đa tàu vào
hoặc ra khỏi ụ. Quá trình đóng mới và sửa chữa tàu trong ụ đợc tiến hành trong trạng thái ụ khô
nớc. Vì vậy, bắt buộc phải có thiết bị cấp và tháo nớc. Hệ thống cấp nớc chủ yếu là hệ thống
đờng hầm và van, còn để tháo nớc ngời ta dùng trạm bơm.
3
2
1
Hình ( I -2 ). Sơ đồ đà dọc. 1 - Bệ đóng mới; 2 - đờng trợt; 3 - tàu.



7

Nguyên tắc đa tàu vào hoặc ra khỏi ụ đợc tiến hành nh sau:
a) Đa tu ra khỏi ụ. Gồm các thao tác cơ bản sau:
- Mở van cấp nớc, nớc tự chảy vào đầy buồng ụ, ngang bằng với mực nớc bên ngoài;
- Mở cửa ụ;
- Kéo tàu ra khỏi ụ.
b) Đa tu vo ụ. Thao tác theo chiều ngợc lại.
- Mở cửa ụ;
- Đa tàu vào ụ;
- Đóng cửa ụ và bơm khô nớc.
Đặc điểm chung của ụ khô:
- Có thể nâng và hạ tàu đợc;

- Quá trình nâng, hạ tàu đảm bảo an toàn cao không gây biến dạng thân tàu;
- Có thể trang bị cho nhà máy đóng mới hay sửa chữa;
- Giá thành xây dựng đắt, kết cấu phức tạp.
Xe kéo
Tàu
Đờng triền
Cáp kéo tàu
Nhà tời
Hình (I-3): Sơ đồ cắt ngang triền ngang.
Cửa ụ
Khu
vực
phía
sau
Phía
khu
nớc
Tàu đang sửa trong ụ
Bản đáy ụ
Tờng
thân ụ
Hình (I-4): Sơ đồ cắt dọc ụ khô.


8
2/- ụ tu có buồng nớc:
Loại này đợc cải tiến từ ụ khô ra, chỉ khác ụ khô ở một điểm là ngời ta bố trí thêm 1 hoặc 2
bệ phẳng ở một hoặc hai bên buồng ụ nớc để tiến hành các thao tác đóng mới hoặc sửa chữa tàu
thuỷ (xem hình I-5). Thao tác nâng, hạ tàu đợc tiến hành theo nguyên tắc sau đây:
a) Thao tác nâng tu:

- Mở cửa buồng ụ nớc;
- Đa tàu vào buồng ụ nớc;
- Đóng cửa buồng ụ nớc;
- Bơm nớc vào buồng ụ cho đến cao trình có thể đa tàu lên buồng khô ở trên;
- Đa tàu lên buồng trên đặt lên trên đệm tàu.
- Tháo nớc ra (tự chảy) cho đến khi ngang với mực nớc của khu nớc bên ngoài.
b) Thao tác hạ tu: Tiến hành ngợc lại.
- Đóng cửa ụ;
- Bơm nớc vào buồng ụ;
- Đa tàu ra buồng nớc;
- Tháo nớc ra cho đến khi bằng cao trình mực nớc của khu nớc;
- Mở cửa ụ;
- Kéo tàu ra ngoài.
Để nâng cao hiệu quả khai thác loại ụ này và giảm giá thành xây dựng, ngời ta bố trí một
số bệ tàu kết hợp với ụ. Khi đó ở buồng khô cần phải bố trí đờng ray, xe chở tàu và bố trí 1 cửa phía
sau buồng khô để liên hệ với hệ thống bệ phẳng trên khu bãi. Loại ụ này thích hợp với việc đóng mới
và sửa chữa hàng loạt tàu vừa và nhỏ.
III. ụ nổi.
Về hình dạng ụ nổi nh một con tàu có đáy bằng, hai đầu hở. Trên đó có trang bị đầy đủ các
trang thiết bị phục vụ các thao tác nâng, hạ và sửa chữa tàu.
Quá trình nâng, hạ tàu đợc tiến hành theo nguyên tắc sau:
1. Nâng tu.
- Đánh chìm ụ bằng cách cho nớc chảy vào đầy các khoang đáy của ụ qua hệ thống van;
1
2
Hình (I-5): ụ tàu có buồng nớc (ụ nớc).
1-Buồng nớc; 2-Buồng khô;

9
- Đa tàu vào ụ;
- Bơm nớc ở đáy ụ ra cho ụ nổi lên, khi đó cả con tàu đợc nổi lên, buồng ụ khô nớc, cho
phép tiến hành mọi thao tác sửa chữa tàu.
2. Hạ tu.
- Đánh chìm ụ;
- Kéo tàu ra khỏi ụ;
- Bơm nớc ra khỏi khoang đáy cho ụ nổi lên (Xem hình I-6).

Để tăng hiệu suất làm việc của ụ nổi, ngời ta bố trí một số bệ tàu kết hợp với ụ nổi, khi đó ụ
nổi đóng vai trò nh là một công trình nâng hoặc hạ tàu đơn thuần, còn mọi công việc sửa chữa hoặc
đóng mới đợc tiến hành trên bệ.

IV. Máy nâng tu.
Bao gồm những công trình nâng hoặc hạ tàu theo phơng thẳng đứng, thờng công trình
loại này đợc kết hợp với nhiều bệ để tăng hiệu quả khai thác.
Quá trình nâng, hạ tàu đợc tiến hành theo nguyên tắc sau:
1. Nâng tu:- Hạ dàn nâng;- Đặt tàu lên dàn nâng;- Đặt tàu lên xe trên dàn nâng;- Chuyển
tàu vào bệ.
2/- Hạ tu:- Chuyển tàu từ bệ ra và đặt lên dàn nâng;- Hạ dàn nâng xuống cho đến khi tàu
nổi đợc;- Chuyển tàu ra ngoài;- Kéo dàn nâng lên. (Xem hình I-7)
Đặc điểm chung của loại công trình này là: thao tác nhanh, có thể cơ khí hoá và tự động hoá
cao, thích hợp cho vùng có dao động mực nớc lớn. Tuy nhiên, kết cấu và thiết bị phức tạp nên cha
đợc dùng phổ biến.

a) b)
c)
Hình (I-6): Sơ đồ thao tác nâng tàu.
a-Đánh chìm ụ; b-Kéo tàu vào ụ; c-Cho ụ nổi lên.

10

Đ4. Sơ lợc lịch sử phát triển của công trình thuỷ công

Vào năm 1500 trớc công nguyên ngời ta đã có thể đóng đợc loại thuyền buồm lớn, có
lợng dãn nớc gần 100T. Cùng thời kỳ đó hình thức đơn giản nhất của công trình thuỷ công cũng
xuất hiện để nâng và hạ thuyền. Đó là loại mái nghiêng và loại hố thuyền.
Loại công trình mái nghiêng xuất hiện đầu tiên ở bờ Địa Trung Hải, ở đây là vùng biển không
có thuỷ triều. Kết cấu đờng trợt rất thô sơ bằng gỗ. Loại công trình dạng "hố thuyền" xuất hiện rất
sớm dọc theo bờ Đại Tây Dơng, Bạch Hải , ở những vùng biển này độ chênh mực nớc thuỷ triều
rất lớn, do đó ngời ta lợi dụng mực nớc để đa tàu lên cạn hoặc xuống nớc. Khi triều lên, ngời ta
cho thuyền vào một cái hố kín ba mặt, khi triều rút thuyền đợc đặt lên trên những bệ đá kê sẵn, sau
đó dùng đất đắp mặt còn lại để sửa chữa tàu trong đó. Khi sửa chữa xong, cần đa xuống nớc thì
ta đào bỏ mặt đã đợc đắp, chờ nớc lên rồi kéo tàu ra ngoài.
Đầu thế kỉ 18 bắt đầu xuất hiện ụ tàu có kết cấu bằng đá xây và dùng máy bơm để hút nớc,
nên nó đã đợc xây dựng ở cả những nơi không có thuỷ triều. ụ tàu Xalaman là một trong những ụ
khô đầu tiên đợc xây dựng ở nớc Nga vào thời kì Pie đệ nhất (1702). Vào thời kì này cũng bắt đầu
xuất hiện ụ tàu nổi. Năm 1705 ngời ta đã dùng sà lan nâng thuyền để sửa chữa tàu.
Đầu thế kỉ 19, công trình nâng tàu đã phát triển một bớc đáng kể về kết cấu, kỹ thuật xây
dựng và thiết bị sản xuất. Các công trình bằng bê tông và bê tông cốt thép đã xuất hiện nhiều và
thay thế các công trình bằng gỗ và đá xây.
Để phục vụ đóng mới, ngời ta dùng đà dọc là phổ biến nhất, còn đà ngang chủ yếu đợc
dùng cho đóng tàu nhỏ vì việc hạ thuỷ bằng đà ngang kém an toàn. Tuy nhiên, năm 1859, con tàu
lớn nhất của Anh khi đó là "Gretuster" có trọng tải 20.000T, đã đợc đóng trên đà ngang.
Trong sửa chữa, chủ yếu ngời ta dùng ụ khô. Số lợng tàu thuyền ngày càng nhiều, yêu
cầu sửa chữa ngày càng tăng, do đó các công trình nâng hạ tàu cũng ngày càng đợc cải tiến và
phát triển nhanh chóng.
Năm 1819 Tômát Mooctôn (ngời Anh) đã đợc cấp bằng phát minh do công lao nghiên cứu
và xây dựng thành công 1 loại công trình mái nghiêng đợc gọi là "Triền-mooctôn" (hình I-8). Triền

A-A
A
A
Hình (I-7): Sơ đồ máy nâng tàu.


11
này đợc dùng rộng rãi ở nhiều nớc và có sức nâng lớn nhất tới 4000T. ở Nga "Triền-mooctôn"
đợc xây dựng ở hầu hết các cảng lớn nh: Xêvátstôpôn, Krôngstat, Pêtecbua
Sang thế kỉ 20, loại triền mooctôn chỉ đợc tiếp tục xây dựng ở Anh và các nớc thuộc địa
của Anh. Đây là loại triền cơ giới hoá đầu tiên. Ơ Mỹ và Nam Mỹ thì phát triển rất phổ biến một loại
công trình gọi là "ụ đờng ray". Nó cũng là loại công trình mái nghiêng, trên đờng trợt có bố trí ray
và xe chở tàu. So với "Triền mooctôn" thì "ụ đờng ray" có sự tiến bộ là xe chở tàu có cao độ hai đầu
khác nhau để giảm độ nghiêng của tàu khi thao tác nâng, hạ. "ụ đờng ray" đợc phát triển mạnh ở
Liên Xô và các nớc khác ở châu Âu. ở Liên Xô nó đợc dùng rất phổ biến và chỉ phục vụ cho
nâng, hạ tàu chứ không sửa chữa trên đó.
Từ giữa thế kỉ 19, ngành luyện kim phát triển rất mạnh, ngời ta đã dùng kim loại để đóng ụ
nổi và làm cửa ụ khô. ụ nổi hiện đại đã đợc đóng lần đầu tiên vào năm 1859 ở cảng Các-ta-ghen
(Tây Ban Nha), ụ này có chiều dài 105 m, rộng trong lòng 22,0 m, dùng sửa chữa tàu có trọng tải
11.500 T và trọng lợng sửa chữa là 6.000 T.
Đặc biệt từ đầu thế kỉ 20, khi hàn điện thay thế cho tán rivê, thì công nghiệp đóng tàu đã
phát triển một bớc nhảy vọt về đóng mới . Từ đóng đơn chiếc, chuyển sang đóng hàng loạt theo
những dây chuyền nhịp nhàng. Trong điều kiện đó, các công trình nâng, hạ tàu cũng tiến bộ đáng
kể, chúng đợc trang bị thêm các phơng tiện vận chuyển và bố trí kết hợp với bệ tàu tạo thành dây
chuyền sản xuất có mức độ cơ giới hoá cao.

Ngày nay, công nghiệp đóng tàu của nhiều nớc trên thế giới đã có khả năng đóng mới và
sửa chữa những con tàu có trọng tải (20 ữ 40) vạn tấn, cá biệt đã đóng con tàu có trọng tải 500
nghìn tấn để chở dầu. Điều đó, một phần đáng kể nói lên sự phát triển về qui mô, kết cấu của các
công trình nâng, hạ tàu.
ở nớc ta, trớc cách mạng tháng Tám, công nghiệp đóng tàu hầu nh cha có gì. Cả nớc
chỉ có xởng Bason và vài cơ sở đóng và sửa chữa ca nô. Sau khi kháng chiến chống Pháp thắng
lợi, hơn 10 năm xây dựng trong hoà bình chúng ta đã xây dựng đợc một số triền, đà, ụ nh: nhà
Hình (I-8) Sơ đồ triền tàu Mooctôn.
1-Xe chở tàu; 2-Gối đỡ cửa;3-Đệm tàu; 4-Tháp gỗ;
5-Tời kéo tàu; 6-Đờng trợt;7-Tàu;


12
máy đóng tàu Bạch Đằng có đà 1.000 T, triền Ninh Bình, triền Cửa Hội, ụ của xởng cơ khí Hải
Phòng phục vụ lắp ráp tàu Cuốc
Giai đoạn sau này, công nghiệp đóng tàu của ta cũng đợc phát triển mạnh, một loạt nhà
máy ra đời và phát triển: nhà máy đóng tàu Hạ Long (T-3), nhà máy đóng tàu Hải Phòng, Sông Cấm,
A-173 của quân đội, CK-67, CK-82, Phà Rừng, Nam triệu Nhà máy đóng tàu Bạch Đằng và Bason
cũng đợc trang bị thêm. Khả năng của các nhà máy của ta có thể đóng mới tàu 5.000 T, sửa chữa
tàu hàng vạn tấn. Các công trình thuỷ công lớn đã đợc trang bị: ụ 10.000 T ở nhà máy Phà Rừng (ụ
khô), ụ nổi 3.500T tại nhà máy Bạch Đằng, đang xây dựng ụ 3.000T ở nhà máy Nam-triệu, các nhà
máy khác đều có triền nâng, hạ, phần lớn trong số đó là do ta thiết kế và xây dựng. Thầy trò khoa
Công trình-Bảo đảm ATĐT, trờng ĐHHH, Hải Phòng đã đóng góp một phần không nhỏ vào việc
thiết kế và xây dựng các triền tàu đang sử dụng tại một số nhà máy đóng tàu của nớc ta nh: triền
tàu ray lệch của xí nghiệp sửa chữa thuỷ Hải Phòng, triền tàu của công ty vận tải xăng dầu vv,
Giới hạn áp dụng các công thức xác định các phần tử của ma trận M thay đổi tuỳ
theo phơng pháp tính toán và sơ đồ tính. Chẳng hạn đối với buồng ụ không có cônxôn đáy
thì hệ số qui đổi ri đợc xác định theo công thức sau:

()
()()
r
D
D
im
n
D
D
in.
i
c
i
c
i
=









khi k + 1
khi 1 i k m + 1
,
.,

1
(VI-29)

Các công thức xác định các phần tử của ma trận đối xứng A khi công trình đối xứng
đặt trên lớp đần hồi chịu nén có cônxôn đáy sẽ có dạng:


()
[]
()
() ( )
[]
()
[]
() ( )
[]
[]
()
()






ij
ii ni
ppkk
mk
kk

pk pkk mk kk
ii
ii
rr i
n
rAnKK AnK
r r An K K AnK
r
rA

k
'
''
, 1 i k -1 , k + 1 ;
2r , i=k
, i = k ;
r i =
n
2
;
2r
=
++






++ +

+
++
++
+
+
+
++
+

+
2
2
1
2
0,5 0
10 2
100
2
1
0
2
11 00
2
0
2
10
10


;

,,
()
() ()
()( )
[]
[]
nK K K i p
rr AnK KK AnK
iii
p p p p kk kk
2
11
10
2
10
2
41
24
+
+
++
++ ++

n+2
, i = p ;
j=i
,;

[]
()()
()
[]
[]
()
[]
[]







ij
ini
kmk
pnk
pmkmk
k
i
ri
n
r
rAnK
r
r
rAnK

'
''
, 1 i k - 2 , k + 1 ;
, i = k -1 ;
-2 , i = k ;
, i = k
, i =
n
2
-1;

=
+






+
+
+
+


+
+
+
+

121
01 2
110
2
101 1
1
10
2
2
2
2


;
()
() ()
ii
Kip+

+1
1 , n + 2
j = i + 1
;


()( )
[][ ]
[][ ]
[][ ]
[][ ]
()

ij
ni
mk mk
mk mk
mk mk
mk mk
i
AnK

2
2
'
''
, 1 i k-3, k+1 i
n
2
, i = k - 2;
, i = k -1;
, i = k
, i = k
, i =
n
2
, n + 2
=

+ +
+



+
222
12 3 2
11
121
12 1 2
2
0
2
1
3
02;
;
;

;
;




()

ip2.
j = i + 2



()( )
[][ ]
[][ ]
()


ij
NniN
NN mkN mkN
NNmkNmkN
i
n
n
N
jkjk
=

<
>

++

2
121
11
2
4
2
2;
, 1 i k -1 , k + 1
, i = k
, i = k

j= i+N
'
''
;
;
;
,
,.
'''

()( )


ij
Nji
NN
NN
ki
n
=
+

,,;
,;
,, ;
1 i k -1
, 0 i = k
0 i = k
j =
n
2
'
''
1
2
3

1
1




()
[]
()
[]
()
()
[]
()
[]
()
()
[]
[]
()
[]



ij
ki
ki
mi
mi
ki

ki
mi
mi
p
p
pkk kk
ppkk
jk
jk
AnK
AnK
An K K AnK i k
rAnKK A
=
=
=






++ =
+
+

+

+

+


11
11
0
2
0
2
0
2
0
2
10
2
0
2
2
,,;
,,;
,;
,
,;
'
''
'
1i k+3
1i k-2

i = k
i = k ;
j = p -1
- r

'
''
p+1
[]
nK i k
kk
2
,.
''
=

j = p


Các dấu `+` và `` dùng cho tính toán các sơ đồ tải trọng đối xứng, còn `` cho tải
trọng phản xứng. Những trờng hợp khác ngoài những trờng hợp chỉ ra trong các công
thức trên ịj =0.
Các công thức để xác định các phần tử của ma trận P khi công trình đối xứng đặt
trên lớp đàn hồi chịu nén và có côn xôn đáy thì đợc xác định theo công thức sau:


()
()( )
()
()( )
()
()( )




ip
xijj
j
jn
xi i
x
jk k

j
j
jn
xk p xk p
x
jk k
j
j
jn
xp k xk p
xijj
j
j
cPAc i
n
cFPAncXXAc
cFPAcnXXAc
cP
=
+ +






++
+++
=
=

+

=
=
+
+
=
=
++
=







0
0
0
20
1
1
0
0
0
00
0
20
1

0
1
0
0
0
00
0
2
1
0
1
0
0
0
2
1
05
,;
;
,;
,
1 i k -1 , k + 1
, i = k
i = k
'
''
()
()()
()
=

+
+ +

++






+ + +
=

















n

xi i
xi i i xi i
k
Ac
nc X X X A c i p
X
0
20
1
0
1
00
1
0
0
20
1
0
2


, i = n / 2;
A , n+2 ;
X , i = p.
0
i+1
0
(VI-30)

Đối với buồng ụ không có cônxôn thì việc tính toán sẽ đơn giản hơn nhiều. Để tính

ta có thể sử dụng các công thức ở trên hoặc có thể lập các công thức khác. Việc tính toán sẽ
đơn giản đi nhiều khi sử dụng tính chất đối xứng của kết cấu, bởi vì số ẩn giảm đi gần một
nửa. Phơng pháp này cũng có thể áp dụng cho trờng hợp tính đáy theo sơ đồ dầm.
Khi đó
kj = k'j+k''j , ik = ik'+ik'' , kp= k'p +k''p. (VI-31)


















Khi tính toán buồng ụ trên nền đàn hồi wincler, sơ đồ tính toán vẫn nh trong trờng
hợp tính trên lớp đàn hồi chịu nén, nhng bớc của các gối có thể là khác nhau đối với mỗi
phần tử (cônxôn đáy, đáy và tờng) c
1
c
2
c

3
. Giả sử mômen quán tính vẫn thay đổi theo
dạng bậc. Trong các phơng trình để tính toán ụ trên nền wincler sẽ tiếp nhận các đại lợng
sau:
Ki - hệ số độ mềm của gối thứ i, khi đó với nút k và m sẽ có hai thành phần theo hai
trục x, y;
K
k
x
- hệ số độ mềm của gối k trên hớng ngang;

K
k
y
- hệ số độ mềm của gối k theo hớng đứng;
c
1
, c
2
, c
3
- khoảng cách các gối tơng ứng trong phần côn xôn, đáy và tờng;
n - đặc trng không thứ nguyên của nhịp n
1
= c/c
1
; n
2
= c/c
2

; n
3
= c/c
3
.
c - đợc chọn tuỳ ý trong số các c
i
của nhịp;
r
i
- đặc trng không thứ nguyên của độ cứng của nhịp thứ i ( độ cứng qui đổi );
r
n
D
D
i
c
i
=
1
, (VI - 32)
giá trị n đợc lấy tuỳ theo vị trí của nhịp đang xét; Dc , Di vẫn lấy nh trớc:
Dc - độ cứng trụ để so sánh;
Di - độ cứng trụ của nhịp thứ i ;
G - đặc trng tơng đối của hệ G
c
D
c
=
3

6
, (VI - 33)

()

iii
XY
000
, - chuyển vị ban đầu của gối i theo hớng trục x hoặc y tuỳ thuộc gối i
nằm ở phần nào
()

i
i
X
VI
0
0
34=








khi n +1 i p -1 ,
Y khi 0 i k -1 ; k + 1 i m -1.
i

0

Chuyển vị ban đầu đợc xác định theo công thức

()

iii
RK
00
= . VI - 35
Các ký hiệu khác vẫn nh trong trờng hợp trên (
MR
iiki
,,,
0
1
0

+
).
Hệ phơng trình chính tắc đối với nền wincler cũng có thể viết dới dạng ma trận,
cấu trúc ma trận A cho trong hình VI-42. Để tính toán buồng không có cônxôn đáy, thì giá
trị của n và r
i
đợc xác định theo công thức sau:

()
()
()
n

c
c
r
D
D
D
D
y
x
i
c
i
c
i
=
=









, VI - 36
, 1 i k; m +1 i n ,
1
n
, k + 1 i m.

VI - 37


Phơng pháp tính toán theo sơ đồ nền tổ hợp và nền wincler đợc xây dựng cho các sơ
đồ kết cấu khác nhau của buồng ụ : tờng liền, có khớp, đối xứng, bất đối xứng, có cônxôn
đáy hoặc không có. Dới đây dẫn ra các công thức xác định các phần tử của ma trận đối
với công trình đối xứng trên nền wincler có cônxôn đáy.
Trong các công thức dới đây dấu '+' và '' để tính toán tải trọng đối xứng, còn dấu
'-' và '' để tính tải trọng bất đối xứng.
Khi tính toán tải trọng không gây ép tờng về phía đất lấp thì sơ đồ tính đợc lấy
theo sơ đồ dầm nh trên hình VI-43.
Các công thức xác định các phần tử của ma trận A và P với công trình đối xứng trên
nền wincler có côn xôn đáy (trục đối xứng trùng với thanh gối):


()
()
()
[]
()
()
()()
[]
()
()( )
[]
()
() ( )

ij
kp k k
y
k
x
kp k
x
k
pk k k
y
k
x
kk
x
k
ii i i i i
ii i i i
Gr r n K K n K K nK
Gr r n K K n K nK
Gr r n K K K nK
Gr r n K K K
=
++ ++ +
++ ++
++ ++
++ ++
+
++ +
+ ++

++


2
2
24 21
05 4 0
11
2
13
2
3
2
112
2
13
2
3
2
12
2
112
2
1
12
2
11
,;
,;
,/;

,,
i = k
i = k
i = m + k
'
''
()
()( )
[]
()
()( )
()
()( )
()
()( )
() ()

+
+ +
+ +
+ +
++ ++
++ ++
++ ++
++ ++



,/;
,

,;
,;
,.
i = m + 2
i = p;
2G r 1 i k -1
k + 1 i
m+k
2
n + 2
i
2
24
4
24 2
24 1
13
2
13
2
11
2
11
12
2
11
13
2
11
Gr r n K K K nK

rnK KK
Gr r n K K K
Gr r n K K K i p
pp p p k
x
kk
x
k
iiii
ii i i i
ii i i i

j = i



()
[]
()
()
()
()
()


ij
pk
y
k

x
kp k
x
k
iii
ii
kkk
y
kk
y
Gr n n K n K K n K
Gr n K K
nK K i
mk
Gr n K K
nK K
n
=
+ +
+
+
+

+
+

+
++
+

+
2
2
2
2
1
2
2
2
112 3
2
3
2
11
2
1
2
2
1
1
2
1
2
2
1
3
2
,;
,
,;

,
,
i = k
1 i k - 2;
Gr k + 1
i = k -1;
Gr i = k ;
Gr
'
i+1
k+1
''
i+1
()
() ()
KK ip
ii
+

+1
1,; n + 2
j = i +1




()()
[]
()
()()
()
()()
()

ip
iii ii
iii ii
iii ii
cn Y Y Y c
cn Y Y Y c
YYYc i
mk
=
+ + +
+ + +
+ + +
+










+
+ +
+ +
05 2 2
2

2
2
1
21
00
1
0200
11
00
1
020
1
0
1
00
1
020
1
0
,,/;
,
,;
i = m + k
1 i k -1 ;
cn k + 1
2


()
()

()
() ()

ij
i
i
k
y
i
i
y
p
p
nK
Kik
nnK i m k i k
nK i p
nK
K
nK
=


+ =

+
+
+
+
1
2
1
1
12
3
2
1
21
3
2
22
2
,
,;
,/,;
,;
,
,
,
''
'
1 i k + 2 ;
n k + 1

k -1
n + 2
j=i+2
n i = k -1 ; j = i + 3
-n i = k
i
2
2
1
3
2'
[
()
]
()
()
[]
=k
j = p -1
- Gr i = k
i = k
j=p
''
p+1
'
''
;
,;
,;

++
+






















+
nK K nK

Gr n K K n K
k
x
kp k
x
k
pk
x
kp k
x
k
3
2
3
2
13
2
3
2
2
2




()()
()
()
()( )
()

()( )




i p
iii ii
kk kp kp
kk pk kp
cn X X X c i p
cn Y Y cn X X c
cn Y Y cn X X c
=
+ + +
+ +
+ + +







+ +
+
+++
31
00
1
020

1
0
11
00
3
0020
1
0
21
00
3
002
1
0
1
0
2 , n + 2
i = k
i = k
'
''
;
,;
,.

Hình VI-42. Cấu trúc ma trận A tính buồng ụ có côn xôn đáy trên nền wincler.
Phần gạch chéo ứng với sơ đồ không có cônxôn đáy; Phần viền đậm - sơ đồ dầm.

Hình VI-43. Sơ đồ tính đáy ụ không xét đến tơng tác của tờng với đất lấp.
a - sơ đồ tải trọng; b - sơ đồ tính toán.



Ví dụ.
Tính toán buồng ụ trọng lực không có côn xôn đáy đặt trên nền đợc đặc
trng bởi hệ số nền Kn = 500 T/m
3
; đối với đất lấp K
dl
= 1000 T/m
3
. Tải trọng tác dụng ta
chỉ xét tải trọng do cần trục tác dụng lên tờng P=50T/m và tác dụng của sự thay đổi của
nhiệt độ. Kết cấu ụ và sơ đồ tính cho trên hình VI-44, trên đó có vẽ biểu đồ thay đổi nhiệt
độ trong tờng, còn độ thay đổi trong phạm vi đáy là đều và bằng 11. Bớc gối cx =5,0m
và cy = 3,0m. Độ cứng của đáy không đổi JJ J J
67 1617
4
10=== = = m . Độ cứng của

tờng theo chiều cao thay đổi với qui luật dạng bậc thang.
JmJmJmJmJm
1
4
2
4
3
4
4
4
5
4
008 028 067 130 225=====,; ,; ,; ,; ,. Môđun đàn hồi
của vật liệu và hệ số Poat xông ETm==1810 015
62
,. / ; , .
Hệ số độ mềm của các gối theo công thức VI-14 sẽ bằng :

KKKKK mT
K K K K mTK K mT
yxx
01234
4
5 6 16 17
4
517
6
333 10
410 410
=====

=== = = = =


,/;
/; /.

Hệ số độ mềm của các gối góc trong tính toán lấy bằng không theo công thức VI-15.
Tỷ số n
c
c
y
x
===
3
5
06,.
Do vật liệu của công trình là nh nhau nên độ cứng trụ Di có thể thay bằng mômen
quán tính Ji. Ji tơng ứng với Dc trong công thức VI-29 ta lấy bằng mômen quán tính của
đáy Jc=10,0m
4
.
Các hệ số qui đổi r
i
sẽ bằng:

rr r r
rr rr
12 3 4
56 1617
10

008
12 5
10
028
35 7
10
067
14 9
10
13
77
10
225
45
10
06 10
17
== == == ==
== =

= = = =
,
,;
,
,;
,
,;
,
,;
,

,;
,
,

















Hình VI-44. U khô dạng trọng lực.
a - kết cấu buồng ụ; b - sơ đồ tính toán.


Độ cứng trụ đợc tính toán theo công thức VI-18 và bằng


DTm
c
=

=
1 8 10 10
1015
184 10
6
2
72
,
,
,/

Đặc tơng đối của hệ theo công thức VI-33 và bằng

G =

=

3
6 1 84 10
0 244 10
3
7
6
,
,

Nếu coi độ mềm của các gối góc theo phơng ngang bằng 0 thì không cần xác định
k . Khi sử dụng tính đối xứng của kết cấu và tải trọng thì việc tính toán công trình qui về

giải hệ phơng trình đại số cấp 11.
Các đại lợng cần thiết để xác định các số hạng tự do:
- tải trọng do cần trục : PP Tyy m
5
0
17 5
0
17
50 0 0004 50 0 02== == =;, ,;
- tác dụng của nhiệt độ đợc xác định dựa vào biểu đồ thay đổi nhiệt độ To (H.VI-44)
và công thức VI-27 và bằng



123
4617
16
10
16
32
15
213
48
15
24
64
25
256
11 0
5

22
== == = =
= = = = = =
,
,
,/;
,
,
,;
,
,
,/;
,
,
,/;
,
,/.
oo
oo
mm
mm

- các giá trị góc xoay đợc tính theo công thức VI-26 với hệ số dãn nở của bê tông
=0.00001:



1
6
22

6
33
6
44
6
6 6 17 17
6
24 10 32 10 36 10
38 4 10 55 10
= = = = =
= = = = = = =


,,,
,,

- sự thay đổi nhiệt độ ở bản đáy gây ra độ giãn dài về phía đát lấp:




L
LT
m
XL m
dt
d
=

ì

=ìì=
==



0
56
5
06
22
10
65
2
11
2
1815 10
1815 10
,

- thay các giá trị tìm đợc ở trên vào các công thức tính hệ số của phơng trình chính tắc
và lập hệ phơng trình chính tắc ta đợc hệ khi chịu tác dụng của nhiệt độ nh sau:


2078 5 1324 5 333 3 504 0 0
1324 5 2024 7 1329 6 333 3 612 0 0
333 3 1329 6 2011 0 1331 3 333 3 669 6 0
333 3 1331 3 1672 7 665 5 5099 4 0
333 3 665 5 624 1 431 6 144 0 5940 0 0
431 6 865 6 575 6
123

1234
12345
23 45
3456 7
567
,,,,;
,, ,,,;
,,,,,,;
,,,,,;
,,,,, ,;
,,,
MMM
MMMM
MMMMM
MM MM
MMMMM
MMM
+=
+ +=
++=
+ +=
++=
++=
+ + =
++ =
+ =
+ =
+=
144 0 990 0 0
576 6 865 6 575 6 144 0 990 0 0

144 0 575 6 865 6 575 6 144 0 990 0 0
144 0 575 6 865 6 575 6 144 0 990 0 0
144 0 575 6 1009 6 575 6 990 0 0
144 0 576 6 432 8 495 0 0
8
6789
678910
7891011
8 9 10 11
91011
,,;
,,,,,;
,,,,, ,;
,,,, , ,;
,, , , ,;
,, , ,
M
MMMM
MMMMM
MMMM M
MM M M
MM M


Khi xét đến tải trọng do cần trục thì thành phần tự do trong các phơng trình chỉ có
ở gối 5 và 6 .
Với cả hai gối số hạng tự do bằng nhau và bằng
cnY
y5
0

3 0 0 6 20000 36000=ìì =,,

Trong các phơng trình các đại lợng sẽ đợc tăng lên
10
6
lần.
Việc giải hệ phơng trình trên với kỹ thuật tính toán hiện đại không khó khăn gì, do
vậy ở đây không trình bày.

Đ12.Tính toán đầu ụ và trạm bơm.

Khác với buồng ụ, đầu ụ luôn dợc chế tạo liền khối các mố của chúng có chiều dầy
lớn để bố trí hầm dẫn nớc, thiết bị thuỷ lực và có thể cả trạm bơm. Điều kiện làm việc của
đầu ụ cũng khác buồng vì đặc trng tác dụng của tải trọng khác trong buồng. Tải trọng tác
dụng lên đầu ụ thờng có hớng song song với trục buồng ụ, các lực này gây trợt đầu ụ về
phía buồng vì vậy sau khi tính toán độ bền đầu ụ cần phải kiểm tra ổn định. Phần lớn các
trờng hợp ngời ta bố trí phân đoạn buồng ụ tiếp giáp đầu ụ có kết cấu tờng liền đáy nên
hệ số dự trữ ổn định lấy bằng 1,05 là đủ. Hiện nay ở các nớc đã tiến hành tính toán ổn
định của đầu ụ có xét đến ảnh hởng của phân đoạn tiếp giáp đầu ụ. Khi đó vật liệu lấp đầy
khe nối giữa đầu và buồng phải đợc chọn xuất phát từ điều kiện chịu lực trợt toàn phần,
còn chiều dầy cần phải đảm bảo sao cho khi đầu ụ bị nghiêng không gây lực ép tờng
buồng ụ. Nếu chiều dầy khe lún quá lớn thì phải sử lý đặc biệt.
Để bảo đảm sự làm việc bình thờng của cửa ụ cần chú ý tới độ nghiêng dọc do ứng
suất và độ lún không đều gây ra. Hệ số không đều của ứng suất lấy bằng 4
ữ4,5 với đất cát,
3
ữ3,5 với đất sét.
Để kiểm tra điều kiện ổn định trợt phẳng theo nền đáy đầu ụ ta sử dụng công thức
sau:
()

()
K
PVf E E
HEE
t r
t r H t p
Ba aak
=
++
+ _
, VI - 38
trong đó: H
B
- áp lực thuỷ tĩnh của nớc; E
aa
- áp lực chủ động của đất từ phía khu nớc;
E
ak
-áp lực chủ động từ phía buồng .
Các lực giữ chủ yếu là :
- phản lực ma sát do khối lợng toàn phần của bê tông đầu ụ, của đất, nớc đè lên các bộ
phận kết cấu sau khi đã trừ đi phần áp lực đẩy nổi và áp lực thấm của nớc
V=Wđn - Wth .
- hệ số ma sát trợt của đất nền đợc xác định có xét đến áp lực trung bình dới đáy đầu ụ
ftr =tg + c/tb . (VI-39)
- đối với đáy đầu ụ có các răng sâu 1,0ữ2,0 m thì ổn định của đầu đợc kiểm tra theo mặt
phẳng đáy răng và có kể đến khối đất nằm trong vùng đó. áp lực bị động từ phía buồng sẽ
là lực giữ EH = Ebd - E
ak
.

- lực trợt còn có áp lực nớc tác dụng lên cửa và áp lực đất tác dụng lên hai bên tờng đầu
ụ;
- khi xét đến sự làm việc không gian của đầu ụ trong số các lực giữ còn có thêm lực ma sát
của đất tác dụng lên lng tờng đầu ụ
EkEtg
t p t p i
i
i
=

2
2

, (VI-40)
trong đó: Ei - áp lực của khối đất lấp sau lng tờng đầu ụ
i, tính phần nghiêng với
phơng thẳng đứng;
k
t p - hệ số xét đến các lực ma sát bằng 0,5.
Việc tính toán độ bền của tờng và đáy đầu ụ đợc tiến hành theo phơng pháp gần
đúng. Tờng đợc kiểm tra theo công thức nén lệch tâm
=



P
F
M
W
M

W
x
x
y
y
, (VI-41)
trong đó: - tổng các lực gây nén; x và y - mômen của tất cả các lực lấy đối với
trục x và trục y đi qua trọng tâm tiết diện; Wx và Wy - mômen kháng của tiết diện tính
toán của tờng đầu ụ lấy đối với trục x và y. Ngoài ra tờng đầu ụ còn chịu mô men xoắn,
song ảnh hởng của nó rất nhỏ nên bỏ qua.
Đáy đầu ụ làm việc theo điều kiện không gian đợc tính theo các vùng riêng rẽ (Hình
VI-45). Theo biểu đồ và kết cấu đáy mà ta ấn định các vùng khác nhau, khi đó tuỳ thuộc
vào vị trí dải tính toán mà tải trọng sẽ đợc cân bằng. Sự cân bằng đợc thể hiện ở chỗ
thêm vào hay bớt đi của tải trọng thẳng đứng của mỗi vùng những lực cân bằng bằng về trị
số với các lực cắt ngang phát sinh trong các tiết diện đứng Q
yp

P
yp
=
cp
-
y
, (VI - 42)
trong đó
cp
- là diện tích của biểu đồ phản lực của đất qui về đoạn đang xét có đợc từ
tính toán chung xét đến sự làm việc không gian;

y

- là diện tích biểu đồ phản lực của đất của đoạn đang xét khi chỉ tính tác dụng
của tải trọng thẳng đứng.
Các lực cân bằng có thể qui về lực tập trung đặt ở giữa tờng. Một dải đợc tách ra
từ mỗi đoạn đáy đầu ụ có chều rộng là 1 m dài đợc tính toán theo sơ đồ đã nêu trong tính
toán đáy buồng ụ và theo tải các tải trọng cân bằng. Từ các mômen tính đợc ta xác định
mômen trung bình đối với toàn đầu ụ Mcp, rồi xác định mômen tính toán cho từng vùng
theo công thức
M
MM
i p
ic p
=
+
2
, (VI-43)
trong đó Mi - mômen của vùng đang xét.
Nhà và các bộ phận của trạm bơm đợc tính toán theo độ bền chung và cục bộ. Khi
tính toán độ bền cục bộ thì các bộ phận đợc xem nh những dầm, tấm đơn giản kê hay
ngàm hoặc gối trên biên. Khi tính toán khung thì tiến hành nh đáy đầu ụ. Việc chọn vùng
tính toán, khung của vùng và tấm tuỳ thuộc vào kết cấu của trạm bơm.








Hình VI-45. Sơ đồ tính toán đáy đầu ụ.
a - phân chia đáy đầu thành các vùng; b - biểu đồ phản lực của đất nền.

Đ13. Tính toán hệ thống cấp thoát nớc của ụ.
Nh đã trình bày trớc đây, hệ thống cấp thoát nớc của ụ là một trong những bộ phận
quan trọng của ụ. Việc cấp nớc có thể tiến hành thông qua các lỗ trong cửa ụ có van đóng
mở, hoặc qua hệ thống đờng hầm ở đầu ụ có cửa đa nớc vào ụ thông qua hệ thống
đờng hầm có cửa xả. Những số liệu ban đầu để tính hệ cấp nớc là : kích thớc mặt bằng
của ụ, độ sâu cấp nớc tính từ mực nớc trung bình ở khu nớc H, các mực nớc đặc trng,
kiểu cửa của hầm và thời gian mở của nó, thời gian làm đầy. Khi làm đầy ụ qua các lỗ ở
cửa ụ thì diện tích lỗ với thời gian đã cho có thể tính gần đúng theo công thức:

=
2
2


H
g
,
(VI-44)
trong đó: - diện tích tiết diện lỗ, m
2
; - diện tích mặt nớc của ụ, m
2

; H - độ sâu nớc ở
buồng ụ, m; T - thời gian cấp nớc đầy ụ; - hê số tiêu hao bằng 0,7 - 0,8; g - gia tốc trọng
trờng, m/s
2
; K - hệ số xét đến thời gian mở cửa hầm.
Để tính toán hệ tháo nớc của ụ ngời ta xác định thời gian tháo và tuỳ thuộc vào
khối lợng nớc cần tháo mà ta chọn kiểu và số lợng máy bơm, sau đó xây dựng đồ thị
đặc tính thuỷ lực của hệ

= (Q), trong đó

- tổng tổn thất thuỷ lực


=+

h
v
g
il i
,
2
2
(VI-45)
trong đó: h
l i

- tổng tổn thất cột nớc trên chiều dài của các đoạn riêng biệt của hệ;

i

v
g
2
2

- tổng tổn thất cột nớc với vận tốc v tại tiết diện đang xét phù hợp với
lu lợng đã cho Q.
Tổng tổn thất cột nớc trong hệ Hc bằng Hc = Hg + H

, (VI-46)
trong đó: Hg - chiều cao đẩy của máy bơm đợc đo bằng độ chênh mực nớc ở trong
buồng ụ và khu nớc. Chia khối lợng nớc chung thành những khối lợng bộ phận Wi,
và trên đồ thị đờng đặc tính chung của hệ (Hình VI-46) có thể nhận giao điểm của các đồ
thị H = f(Q) của máy bơm và Hc = f(Q) của hệ tháo nớc đối với mực nớc tháo đang xét.
Khi hệ số tổn thất nh nhau thì các đờng cong Hc = f(Q) sẽ song song với đờng cong
có điểm đầu khi Q = 0. Khi đó thời gian tháo khối nớc bộ phận Wi giữa các mực nớc i
và i-1 sẽ là
()


i
i
ii
W
QQ
=
+

2
1

, (VI-47)
trong đó Qi và Qi-1 - lu lợng tơng ứng với các điểm làm việc của máy bơm đối với các
mực nớc i và i-1. Tổng thời gian tháo nớc sẽ là T=Ti . (VI-48)




















Q=f(H)
H×nh VI-46. §Æc tr−ng thuû lùc cña hÖ th¸o n−íc.
MNCN
Q
5
Q
4

Q
3
Q
2
Q
1
Q
0
H
0
H
1
H
2
H
3
H
4
H
5
H