Đồ án công trình thuỷ công trong nhà máy đóng và sửa chữa tàu thuỷ kèm bản vẽ

Thiết kế môn học: Công Trình Thuỷ Công
Công trình thuỷ công trong
nhà máy đóng và sửa chữa tàu
thuỷ
I - số liệu xuất phát.
1/ Số liệu về tàu:
a/ Tàu loại III có trọng lợng hạ thuỷ 300 T
- Chiều dài tàu: 50 m
- Chiều rộng tàu: 12 m
- Mớn nớc : 2,5 m
b/ Tàu loại II có trọng lợng hạ thuỷ 250 T
- Chiều dài tàu: 40 m
- Chiều rộng tàu: 10 m
- Mớn nớc : 2 m
c/ Tàu loại I có trọng lợng hạ thuỷ 200 T
- Chiều dài tàu: 30 m
- Chiều rộng tàu: 80 m
- Mớn nớc : 1,5 m
2/ Số liệu về mực nớc:
Khu vực xây dựng là ở Hải Phòng:
- Khu vực xây dựng là Hải Phòng có chế độ thuỷ triều thuần nhất với các đờng
biểu diễn mực nớc triều điển hình tại Hòn Dấu (Hình 1- đờng biểu diễn mực nớc triều
trong một tháng tại Hòn Dấu)
- Đờng mực nớc triều tại Hải Phòng trong một thời kỳ triều cờng ( Hình số 2 )
- Đờng tần suất mực nớc giờ, đỉnh triều, chân triều, và trung bình chiều ngày tại
Hòn Dấu cho trong hình 3
3/ Điều kiện địa hình:
Bình đồ khảo sát khu vực Xí nghiệp sửa chữa phơng tiện thuỷ.
4/Số liệu địa chất:
Gồm 3 lớp,với các chỉ tiêu cơ lý của đất nền đợc cho trong bảng
- Lớp1: Sét màu vàng nhạt, trạng thái dẻo cứng.

- Lớp2: Sét màu nâu nhạt, trạng thái dẻo mềm.
- Lớp3: Cát hạt mịn màu xám kết chặt vừa.
Bảng các chỉ tiêu cơ lý của đất
Giáo viên hớng dẫn: TS Phạm Văn Thứ - 1 -
Sinh viên: Bùi Quang Hng .Lớp CTT - 44 - ĐH
1

Thiết kế môn học: Công Trình Thuỷ Công
TT Các chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3
1 Độ ẩm tự nhiên W % 20 24.0 22.7
2 Khối lợng thể tích

w
g/cm
3
2.08 2.0 1.97
3 Khối lợng thể tích khô

c
g/cm
3
1.73 1.61 1.61
4 Khối lợng riêng

g/cm
3
2.68 2.68 2.67
5 Hệ số rỗng E 0.456 0.658 0.662
6 Độ rỗng N % 35.3 39.7 39.8
7 Độ bão hòa G % 98 97 91

8 Giới hạn chảy WL % 24.3 22.0
9 Giới hạn dẻo WP % 12.4 15.7
10 Chỉ số dẻo Ip % 11.9 6.3
11 Độ sệt Is 0.64 1.31
12 Lực dính C KG/cm
2
0.18 0.12
13 Góc nội ma sát

độ 7
o
35 18
o

w
= 22
o
14 Hệ số nén lún a
1-2
Cm
2
/KG 0.023 0.022
15 áp lực tính toán quy ớc R
o
KG/cm
2
0.56 0.82
16 Mô đun biến dạng tổng quát E
o
KG/cm

2
13.02 18.29
17 Chiều dầy trung bình lớp H m
0.5
1
2 - 5 > 15
II - Nội dung tính toán
1/ Phần quy hoạch chung.
- Lựa chọn, tính toán nhu cầu kế hoạch sửa chữa, đóng mới hàng năm.
- Xác định số lợng bệ tầu cần thiết cho các loại tầu điển hình .
- Xác định số lợng bến cần thiết cho các loại tầu điển hình .
- Xác định các kích thớc cơ bản cho các loại bệ tầu và bến tầu.
- Lựa chọn loại đờng triền (ngang, dọc) và hình thức chuyển tầu tơng ứng.
- Xác định các kích thớc và thông số cơ bản của các bộ phận triền tầu, bến trang trí.
- Dự kiến bố trí mặt bằng tổng thể và ớm thử lên bình đồ theo tỷ lệ phù hợp và điều
chỉnh cho thích hợp với mặt bằng tự nhiên tại nơi xây dựng.
2/ Thiết kế kết cấu công trình.
- Lựa chọn và tính toán sơ bộ các kích thớc kết cấu của các bộ phận triền tầu.
Giáo viên hớng dẫn: TS Phạm Văn Thứ - 2 -
Sinh viên: Bùi Quang Hng .Lớp CTT - 44 - ĐH
1

Thiết kế môn học: Công Trình Thuỷ Công
- Lập bản vẽ mặt bằng tổng thể, mặt cắt dọc ngang và một số mặt cắt điển hình thể
hiện đợc ý đồ thiết kế các bộ phận kết cấu.
- Sơ bộ xác định kích thớc xe các loại, số lợng bánh xe, số tầng, xác định áp lực
bánh xe và thành lập đoàn tải trọng tác động lên các bộ phận khác nhau của triền tầu.
- Tiến hành tính toán các bộ phận kết cấu về độ bền và biến dạng theo các yêu cầu
của các trạng thái giới hạn 1 và 2. Hiệu đính kích thớc của chúng khi không bảo đảm
các yêu cầu của trạng thái giới hạn.

- Tính toán lực cản kéo, chọn tời, cáp và tính toán puly.
III - thuyết minh và bản vẽ.
1/Thuyết minh:
- Nội dung:
+ Nêu nhiệm vụ đợc giao.
+ Các tài liệu đợc cung cấp.
+ Nội dung phần tính toán quy hoạch mặt bằng tổng thể khu vực triền tàu.
+ Nội dung tính toán thiết kế các bộ phận kết cấu triền tàu.
- Hinh thức: Theo quy định chung.
2/ Bản vẽ:
Thể hiện mặt bằng tổng thể, các mặt cắt dọc và ngang, một số mặt cắt cần thiết
khác; Thể hiện công nghệ kéo tàu: Gồm tời, puly, cápvà bố trí tổng thể công trình
trên bình đồ cụ thể.
Bản vẽ phải đảm bảo yêu cầu của bản vẽ kỹ thuật.
Phần A - phần quy hoạch chung
I - Lựa chọn, tính toán nhu cầu kế hoạch
sửa chữa, đóng mới hàng năm.
- Tổng số lợng bệ : 8
- Để quy hoạch ta gộp bệ loại I và II thành 1 nhóm:
+ Bệ loại I, II (sau đây gọi chung là bệ loại I): 5
+ Bệ loại III: 3
- Số ngày làm việc trong 1 năm : 300 ngày.
- Tính toán số ngày trên bệ và lập thành bảng sau:
Loại tàu
Hình thức đóng
mới sửa chữa
Số lợng
tàu
Số ngày
trên bệ

Tổng
thời gian
Loại I
200 (T)
Tiểu tu 19 10 190
Trung tu 14 15 210
Đại tu 8 28 224
Đóng mới 3 60 180
=
804 ngày
Loại II
250 (T)
Tiểu tu 16 12 192
Trung tu 12 18 216
Giáo viên hớng dẫn: TS Phạm Văn Thứ - 3 -
Sinh viên: Bùi Quang Hng .Lớp CTT - 44 - ĐH
1

Thiết kế môn học: Công Trình Thuỷ Công
Đại tu 5 30 150
Đóng mới 2 65 130
=
688 ngày
Loại III
300 (T)
Tiểu tu 14 17 238
Trung tu 12 26 312
Đại tu 6 45 270
Đóng mới 1 75 75
=

895 ngày
Tổng số ngày tàu trên bệ
cho từng loại bệ theo nhóm:
I 1492 ngày
III 895 ngày
Chung 2387 ngày
Trung bình số ngày tàu ở trên bệ là:
- Bệ loại I:
5
1492
= 298,4 (ngày)
- Bệ loại III:
3
895
= 298,3 (ngày)
II - Xác định kích thớc cơ bản của bệ.
1/ Chiều dài bệ:
Chiều dài bệ đợc xác định theo công thức :
L
b
= L
t
+ 2l
Trong đó
L
t
- Chiều dài tàu tính toán.
l - Khoảng cách dự trữ hai đầu của bệ , chọn l = 5m
- Với tàu loại III : L
b

= 50 + 2.5 = 60(m)
- Với tàu loại I, II : L
b
= 40 + 2.5 = 50(m)
2/ Chiều rộng bệ:
Chiều rộng bệ đợc xác định theo công thức :
B
b
= B
t
+ 2b
Trong đó
B
t
- Chiều rộng tàu tính toán lớn nhất.
b - Chiều rộng dự trữ hai bên mạn tàu để dựng dàn giáo khi sửa chữa
- Với tầu loại III : B
b
= 12 + 2. 2 = 16(m)
- Với tầu loại I : B
b
= 10 + 2. 2 = 14(m)
3/ Khoảng cách giữa các bệ:
Khoảng cách giữa các bệ (kể từ mép) đợc xác định theo nguyên tắc phụ thuộc
thiết bị cần trục ở hai bên. Trong các nhà máy nhỏ thờng trang bị cần trục bánh lốp với
Giáo viên hớng dẫn: TS Phạm Văn Thứ - 4 -
Sinh viên: Bùi Quang Hng .Lớp CTT - 44 - ĐH
1

Thiết kế môn học: Công Trình Thuỷ Công

khoảng cách giữa các bệ là 6 ữ 10 m. Chọn khoảng cách trung bình giữa các mép bệ 6
m, hay lấy khoảng cách giữa các tim bệ là 24 m.
4/ Cao trình mặt bệ :
Để việc vận chuyển và liên hệ giữa các bộ phận trong xởng đợc thuận tiện, cao
trình mặt bệ đợc chọn bằng cao trình mặt xởng.
Theo tiêu chuẩn thiết kế công trình bến cảng biển, cao trình mặt xởng đợc xác
định theo hai tiêu chuẩn sau :
a/ Tiêu chuẩn chính:
Đỉnh = H
P50%
+ a
Trong đó
H
P50%
- Mực nớc ứng với tần suất P = 50% của đờng tần suất luỹ tích trung
bình giờ quan sát trong nhiều năm, theo tài liệu ta có H
P50%
= 1,95 m
a - Độ vợt cao của bệ. Chọn a = 2 m
Thay số: Đỉnh = H
P50%
+ a = 1,95 + 2 = 3,95 (m)
b/ Tiêu chuẩn kiểm tra:
Đỉnh = H
P5%
+ a
Trong đó:
H
P5%
- Mực nớc ứng với tần suất P = 5% của đờng tần suất luỹ tích trung bình

ngày quan sát trong nhiều năm H
5%
= 3,3 m
a - Độ vợt cao của bệ. Chọn a = 1 m
Thay số: Đỉnh = 3,3 + 1 = 4,3
Chọn cao trình mặt bệ = + 4,3
5/ Kết cấu bệ:
- Chọn kết cấu bệ dạng tà vẹt trên nền đá dăm. Kết cấu sàn phía trên lát bản
bêtông cốt thép (thi công khô).
- Tờng chắn của bệ có kết cấu tơng tự nh kết cấu của đờng hào sẽ đợc tính ở phần
dới.
III - Xác định số lợng và kích thớc
của bến trang trí.
Bến trang trí là vị trí cuối cùng để hoàn thành nốt những phần việc của một dây
chuyền công nghệ đóng tàu sau khi đã hạ thuỷ (trang trí phần trên boong và lắp ráp
một số máy móc thiết bị), hoặc là nơi tháo dỡ máy móc thiết bị trớc khi đa tàu lên cạn
để sửa chữa và trang trí, lắp ráp sau khi sửa chữa xong một con tàu.
Chiều dài bến trang trí phải đảm bảo đủ yêu cầu sản xuất. Tránh tình trạng tàu
đóng xong không có bến để tiếp tục công việc hạ thuỷ hoặc không có chỗ cập bến để
sửa chữa. Số lợng bến cũng đợc tính theo kế hoạch sửa chữa hàng năm giống nh bệ:
Khối lợng công việc tính theo công thức:
Giáo viên hớng dẫn: TS Phạm Văn Thứ - 5 -
Sinh viên: Bùi Quang Hng .Lớp CTT - 44 - ĐH
1

Thiết kế môn học: Công Trình Thuỷ Công
T
t
= Ti
67,795

3
8951492
=
+
=
(ngày)
Số lợng bến :
67,2
300
67,795
T
T
N
ot
t
t
===
(bến)
Số bến trang trí là 3 bến
Kích thớc bến trang trí tính theo công trình bến cảng TCTK (22TCN207-92)
1/ Chiều dài bến.
L
B
= L
t
+ d
Trong đó:
L
t
- Chiều dài lớn nhất của tàu tính toán. L

t
= 50 m
d - Khoảng cách dự phòng cho 1 bến, là khoảng cách giữa các tàu. Lấy d =10m
Theo công thức kinh nghiệm đối với hình thức neo đậu tầu độc lập ta lấy
L
b
= (0,6 ữ 0,8) L
t
Vậy ta lấy L
b
= 0,8 . L
t
=0,8 . 50 = 40 m
2/ Chiều rộng bến.
Chiều rộng bến nhằm phục vụ thao tác phần còn lại của công đoạn trang trí cuối
cùng của công tác hạ thuỷ với yêu cầu nh đã nêu ở trên ta chọn bề rộng bến trang trí là
10(m)
3/ Cao trình mặt bến.
Để tiện liên hệ việc giao thông trong nhà máy lấy cao trình mặt bến bằng cao
trình mặt xởng là + 4,3 m.
4/ Độ sâu trớc bến:
Đáy bến = H
P95%
+ H
b
Trong đó:
H
b
- Độ sâu khu nớc trớc bến.
H

b
= T + Z
1
+ Z
4
+ Z
5
Z
1
- Độ dự phòng chạy tàu tối thiểu tính với an toàn lái tàu. Tra 3/10 TCN
207 - 92. Trờng hợp đất đáy là bùn Z
1
= - 0,04.2,5 = - 0,1 (m)
Z
4
- Dự trữ độ dâu do phù sa bồi lấp.
Chọn Z
4
= - 0,5(m)
Z
5
- Dự trữ độ sâu kể đến việc nạo vét không đều Z
5
= - 0,5(m)
T Mớn nớc tàu lớn nhất. T = - 2,5 m
H
P95%
= 0,50 m
Đáy bến = 0,50 - (2,5 + 0,1 + 0,5 + 0,5) = -3,10 (m)
5/ Mực nớc thấp thiết kế (Mực nớc hạ thuỷ):

MNTTK ở các công trình thuỷ công có cách lấy tơng tự nh cách lấy của công
trình bến là H
P=95
ữ
98%
của ĐTSMN trung bình ngày trong nhiều quan trắc. Tuy nhiên,
Giáo viên hớng dẫn: TS Phạm Văn Thứ - 6 -
Sinh viên: Bùi Quang Hng .Lớp CTT - 44 - ĐH
1

Thiết kế môn học: Công Trình Thuỷ Công
khi lấy mực nớc thấp nh vậy thì số ngày có nớc nhiều, công việc sẽ ổn định nhng sẽ
gây lãng phí lớn do chọn cao độ khá thấp gây khó khăn cúng nh tốn kém trong thi
công. Vì vậy chọn MNTTK bằng MNHT.
Dựa vào kế hoạch sửa chữa và đóng mới của xởng hàng năm:
- Số tàu tiểu tu là: 49
- Số tàu trung tu là: 38
- Số tàu đại tu là: 19
- Số tàu đóng mới là: 6
Với các tàu tiểu tu, trung tu, đại tu thì số lần sử dụng đờng triền sẽ là:
(49 + 38 + 19).2 = 212 (lần)
Với các tàu đóng mới số lần sử dụng đờng triền là: 6 (lần)
Tổng số lần đờng triền đợc sử dụng là: 212 + 6 =218 (lần). Trung bình 1 ngày số
lần sử dụng đờng triền là:
727,0
300
218
=
(lần/ngày). Coi nh mỗi lần sử dụng đờng triền
hết 4 h thì tần suất sử dụng sẽ là: P

%
=
%100.
24
4727,0 ì
=12,12 %
Tra đờng tần suất trung bình ngày thì ứng với P = 12,12 % thì mực nớc là 3,05 m.
Điều này không thực tế bởi theo tài liệu về mực nớc thuỷ triều 1 tháng điển hình tại
Hòn Dấu thì mực nớc cao nhất chỉ là 3 m. Hơn nữa, vào các tháng trong mùa kiệt thì
số ngày có nơc sẽ không nhiều, tàu không hạ thuỷ đợc. Vì vậy để hợp lí ta chọn
MNHT = +2,3
IV - Dự kiến bố trí mặt bằng tổng thể.
Dự kiến sẽ bố trí 2 bên của đờng triền chính, mỗi bên sẽ bố trí 4 bệ đối xứng để
tiện cho việc đa tàu vào bệ. Do sử dụng đờng triền ngang nên các bệ ta bố trí có xu h-
ớng song song với khu nớc. Mọi điều chỉnh chỉ xảy ra khi khu đất không đủ điều kiện
bố trí hợp lí.
Giáo viên hớng dẫn: TS Phạm Văn Thứ - 7 -
Sinh viên: Bùi Quang Hng .Lớp CTT - 44 - ĐH
1

Thiết kế môn học: Công Trình Thuỷ Công
H
Ư
ớ
N
G

tàu
V
à

O
Cảng Ninh Phúc
Ninh Bình
Công ty vận tải sông biển
NInh Bình
Sơ bộ bố trí triền trên bình đồ
Phần B - Tính toán kết cấu các bộ
phận của triền tàu:
I - Lựa chọn và tính toán sơ bộ kích thớc kết cấu
các bộ phận của triền tàu.
- Loại triền: Ngang.
- Chọn hình thức xe đờng triền: Với triền ngang ta lựa chọn xe giá nghiêng 2 tầng
xe. Các kích thớc mặt đứng đợc xác định nh sau.
1/ Chiều sâu mút đờng triền:
Giáo viên hớng dẫn: TS Phạm Văn Thứ - 8 -
Sinh viên: Bùi Quang Hng .Lớp CTT - 44 - ĐH
1

Thiết kế môn học: Công Trình Thuỷ Công
a
a"
a
MNC
MNT
l
T
H
H
O
P

Chiều sâu mút triền là chiều sâu tính từ mực nớc hạ thuỷ tới vị trí thấp nhất của
đờng triền. áp dụng công thức tính cho xe giá bằng:
H
m
= T + k + H
k
+ a + a+ l
x
.sin
Trong đó:
T Mớn nớc hạ thuỷ của tàu. T = 2,5 m.
k - Độ sâu dự trữ đệm tàu và đáy tàu. Chọn k = 0,2 m
H
k
Chiều cao đệm sống tàu, kích thớc này thờng tính gộp vào xe chở tàu
nên H
k
= 0.
a Chiều cao đầu trên của xe giá nghiêng. a = 0,8 m.
a Chiều cao của tầng xe trên. a = 0,5 m
l
x
Chiều dài xe chở tàu. l
x
= 0,7.B
t
= 0,7.12 = 8,4 m
i - Độ dốc đờng trợt. i =
10
1

Thay số ta đợc:
H
m
= 2,5 + 0,2 + 0,8 + 0,5 + 9,6.
10
1
= 4,96 (m)
2/ Chiều dài hình chiếu đờng trợt:
+4.3
MNC
MNT
a
H
m
L
L =
i
HH
)a
H(
mP
o
++
H
o
Chênh lệch giữa mặt nớc cao nhất và mặt xởng.
Giáo viên hớng dẫn: TS Phạm Văn Thứ - 9 -
Sinh viên: Bùi Quang Hng .Lớp CTT - 44 - ĐH
1

Thiết kế môn học: Công Trình Thuỷ Công
MNC = +3,3 nên H
o
= 4,3 3,3 = 1 m
H
P
Chênh lệch mực nớc cao và mực nớc thấp thiết kế.
H
P
= 3,3 2,3 = 1(m)
Thay số:
L =
10
1
96,41)8,01( ++
= 61,6 (m)
3/ Chiều rộng đờng triền.
Do kết cấu là triền ngang nên dự kiến có 4 tổ hợp ray:
- Chiều rộng đờng triền: B
tr
=(0,7 ữ 0.9)L
t
= 35 ữ 54 (m)
- Khoảng cách giữa tim 2 ray của xe (là khoảng cách giữa 2 bánh xe) : a = 2,4 (m)
4/ Kết cấu đờng triền.
Theo yêu cầu thiết kế công trình phục vụ tàu nhỏ và vừa. Mặt khác để hạ giá
thành xây dựng, tận dụng vật liệu địa phơng và rút ngắn thời gian xây dựng ta chọn kết
cấu đờng triền là kết cấu tà vẹt trên nền đá dăm gồm tà vẹt BTCT M300, tiết diện
bìhìl = 25ì20ì100 cm, khoảng cách giữa các tà vẹt là 50 cm. Với kết cấu dới nớc

chọn là kết cấu dầm trên móng cọc, chọn cọc BTCT M300 tiết diện 0,4 ì 0,4 m
II - Các tính toán về xe.
1/ Xe đờng triền.
a/ Sơ bộ chọn kích thớc xe đờng triền.
Chọn xe giá bằng có các kích thớc nh sau:
- Chiều cao là a = 0,8 m.
- Chiều dài xe l
x
= 8,4 m
- Các mút thừa là 0,7 (m)
Các kích thớc của xe nh sau:
Giáo viên hớng dẫn: TS Phạm Văn Thứ - 10 -
Sinh viên: Bùi Quang Hng .Lớp CTT - 44 - ĐH
1

Thiết kế môn học: Công Trình Thuỷ Công
0,8
2,4
0,6
0,6
Bánh xe
0,7
7 m
0,7
8,4 m
b/ Xác định số tổ hợp ray:
- Coi tải trọng dọc theo chiều dài tàu là nh và đợc nhau xác định theo công
thức:
2,7
50

300.2,1
l
Q.2,1
m
t
===
(T/m)
- Nếu tính đến tải trọng của xe cũng nh sự phân bố không đều tải trọng giữa
các xe thì tải trọng tính toán trên 1 m chiều dài là:
m
o
= K.m + (
K
'
m
+
K
"
m
+
K
'''
m
).m
Trong đó:
K - Hệ số phân bố tải trọng không đều giữa các xe. K =1,5.
K
'
m
- Tỷ số của trọng lợng trên 1 mét dài giữa tầng xe trên cùng so với

tàu.
K
'
m
= 0,08
K
"
m
- Là tỷ số của trọng lợng trên 1 mét dài giữa tầng xe giữa so với tàu,
do dùng 2 tầng xe nên
K
"
m
= 0
K
'''
m
- Là tỷ số của trọng lợng trên một m dài giữa tầng xe dới cùng so với
tàu,
K
'''
m
= 0,07
Thay số ta đợc:
m
o
= 1,5.7,2 +(0,07 + 0,08).7,2 = 11,88 (m)
- Chiều dài của một xe phân đoạn là:
l
1

=
[ ]
m
".K
r.n.P
o
Trong đó:
[P] Tải trọng cho phép trên 1 bánh xe. Lấy [P] = 25 T
Giáo viên hớng dẫn: TS Phạm Văn Thứ - 11 -
Sinh viên: Bùi Quang Hng .Lớp CTT - 44 - ĐH
1

Thiết kế môn học: Công Trình Thuỷ Công
n Số bánh của 1 xe tì trên 1 ray. n = 8
r Số ray trong 1 tổ hợp ray. r = 2
K Hệ số phân bố tải trọng không đều giữa các bánh xe. Tra bảng V-5 giáo
trình CTTC, K= 1,3
Thay số: l
1
=
88,11.3,1
2.8.25
= 25,9 (m)
Số tổ hợp ray: n
r
=
35,1
9,25
35
l

B
1
tr
==
Tính toán cho thấy khoảng cách giữa các tổ hợp ray không phù hợp với lựa chọn
ở phần B-I-3, vì vậy ta phải tính số tồ hợp ray lại trong phần sau.
c/ Tính áp lực bánh xe.
áp dụng công thức tính áp lực bánh xe khi đã có l
1
P
k
=
[ ]
P
r.n
lKm
k
1
"
o

Với [P
k
] = 2.R.b
r
.[]
Trong đó:
R Bán kính bánh xe. R = 0,2 m
b
r

Chiều rộng bộ phận công tác của đỉnh. b
r
= 0,06 m
[] = 750 (T/m
2
)
Vậy P
k
=
8.2
7,30.3,1.88,11
= 29,63 (T)
[P
k
] = 2.0,2.0,06.750 = 18 (T)
Nhận thấy áp lực bánh xe lớn hơn áp lực cho phép nên ta giảm khoảng cách giữa
các tổ hợp ray để đảm bảo an toàn cho ray. Chọn l
1
= 18 m P
k
= 17,37 (T).
Lúc này số tổ hợp ray sẽ là 3 với chiều rộng đờng triền là B
tr
= 36 m.

Sơ đồ bố trí bánh xe nh sau:
0,8 1,01,81,0 0,8 0,8 0,8
7 m

Sơ đồ bố trí đờng triền:

Giáo viên hớng dẫn: TS Phạm Văn Thứ - 12 -
Sinh viên: Bùi Quang Hng .Lớp CTT - 44 - ĐH
1

Thiết kế môn học: Công Trình Thuỷ Công
18 m18 m
2/ Lựa chọn ray cho đờng triền:
a/ Đoàn tải trọng tác dụng lên ray:
0,8
1.0
0,8 0,8
1.0
0,81,8
I
II
IV
III
VI
V VII
17,37 T 17,37 T 17,37 T 17,37 T 17,37 T17,37 T17,37 T17,37 T
b/ Lập biểu đồ mômen.
Coi đoàn tải trọng đang tác dụng lên dầm trên gối đàn hồi, ta đi xác định mômen
và độ lún cho dầm trên.
Chọn ray P33 có các đặc trng sau:
J
x
= 968 cm
4
E = 2100000 kg/cm
2

W
x
(trên) = 146,86 (cm
3
)
W
x
(dới) = 155,9 (cm
3
)
Tính hệ làm việc của ray (à): Kích thớc của dầm bìhìl=25ì20ì100 cm
à =
a.2
1.b.C
=
50.2
100.25.6
= 150 (kg/cm
2
)
Trong đó: a Khoảng cãh giữa 2 tim ray.
Giáo viên hớng dẫn: TS Phạm Văn Thứ - 13 -
Sinh viên: Bùi Quang Hng .Lớp CTT - 44 - ĐH
1

Thiết kế môn học: Công Trình Thuỷ Công
Tính hệ số K:
4
4
968.2100000.4

150
EJ4
K =
à
=
= 0,01165 (1/cm)
Tính độ lún Y và mômen uốn M theo các cong thức sau
Y
(x)
=-

à
.
P
.2
k
k
M
(x)
=
.
P
K.4
1
k
Ta chọn các mặt cắt có khoảng cách 0,2 m theo thứ tự nh trên hình vẽ. Kết quả
tính toán lập thành bảng nh sau:
Mặt cắt x K.x

Y M

I
40 0,466 0,802 0,2156
40 0,466 0,802 0,2156
140 1,631 0,184 -0,207
220 2,563 -0,02214 -0,107
1,76586 0,1172 -1,19113 43685,92
II
20 0,233 0,9524 0,59
60 0,699 0,1576 -0,0599
120 1,398 0,2911 -0,211
200 2,33 0,00392 -0,1376
1,40502 0,1815 -0,94774 67653,54
III
0 0 1 1
80 0,932 0,551 -0,08
100 1,165 0,41 -0,162
180 2,097 0,0485 -0,1685
2,0095 0,5895 -1,35548 219734,2
IV
20 0,233 0,9524 0,59
100 1,165 0,41 -0,162
80 0,932 0,551 -0,08
160 1,864 0,104 -0,193
2,0174 0,155 -1,36081 57775,75
V
40 0,466 0,802 0,2156
120 1,398 0,2911 -0,211
60 0,699 0,1576 -0,0599
140 1,631 0,184 -0,207
1,4347 -0,2623 -0,96776 -97771,5

VI
60 0,699 0,1576 -0,0599
140 1,631 0,184 -0,207
Giáo viên hớng dẫn: TS Phạm Văn Thứ - 14 -
Sinh viên: Bùi Quang Hng .Lớp CTT - 44 - ĐH
1

Thiết kế môn học: Công Trình Thuỷ Công
40 0,466 0,802 0,2156
120 1,398 0,2911 -0,211
300 3,495 -0,03897 -0,01799
1,39573 -0,28029 -0,94147 -104477
VII
80 0,932 0,551 -0,08
160 1,864 0,104 -0,193
20 0,233 0,9524 0,59
100 1,165 0,41 -0,162
280 3,262 -0,04256 -0,03353
1,97484 0,12147 -1,3321 45277,55
VIII
180 2,097 0,0485 -0,1685
100 1,165 0,41 -0,162
0 0 1 1
80 0,932 0,551 -0,08
260 3,029 -0,04251 -0,581
1,96699 0,0085 -1,3268 3168,348
IX
200 2,33 0,00392 -0,1376
120 1,398 0,2911 -0,211
20 0,233 0,9524 0,59

60 0,699 0,1576 -0,0599
240 2,796 -0,036 -0,0789
1,36902 0,1026 -0,92345 38243,82
X
220 2,563 0,00392 -0,1376
140 1,631 0,184 -0,207
40 0,466 0,802 0,2156
40 0,466 0,802 0,2156
220 2,563 0,00392 -0,1376
1,79584 -0,051 -1,21136 -19010,1
XI
240 2,796 -0,036 -0,0789
160 1,864 0,104 -0,193
60 0,699 0,1576 -0,0599
20 0,233 0,9524 0,59
100 1,165 0,41 -0,162
1,588 0,0962 -1,07116 35858,24
XII
260 3,029 -0,04251 -0,581
180 2,097 0,0485 -0,1685
80 0,932 0,551 -0,08
0 0 1 1
180 2,097 0,0485 -0,1685
1,60549 0,002 -1,08296 745,4936
XIII
280 3,262 -0,04256 -0,03353
200 2,33 0,00392 -0,1376
100 1,165 0,41 -0,162
20 0,233 0,9524 0,59
Giáo viên hớng dẫn: TS Phạm Văn Thứ - 15 -

Sinh viên: Bùi Quang Hng .Lớp CTT - 44 - ĐH
1

Thiết kế môn học: Công Trình Thuỷ Công
160 1,864 0,104 -0,193
1,42776 0,06387 -0,96307 23807,34
XIV
300 3,495 -0,03887 -0,01769
220 2,563 -0,02214 -0,1067
120 1,398 0,2911 -0,211
40 0,466 0,802 0,2156
140 1,631 0,184 -0,207
1,21609 -0,32679 -0,8203 -121810
XV
240 2,796 -0,036 -0,0789
140 1,631 0,184 -0,207
60 0,699 0,1576 -0,0599
120 1,398 0,2911 -0,211
0,5967 -0,5568 -0,4025 -207545
XVI
260 3,029 -0,04251 -0,581
160 1,864 0,104 -0,193
80 0,932 0,551 -0,08
100 1,165 0,41 -0,162
1,02249 -1,016 -0,68971 -378711
Biểu đồ mômen:
-378711
219734
219734
-378711

Biểu đồ độ võng:
Giáo viên hớng dẫn: TS Phạm Văn Thứ - 16 -
Sinh viên: Bùi Quang Hng .Lớp CTT - 44 - ĐH
1

Thiết kế môn học: Công Trình Thuỷ Công
0,64
1,36
1,36
c/ Tính toán độ bền của ray.
W
M
x
=
=
86,146
378711
= 2579 (kg/cm
2
)
Ray có [] = 2850 (kg/cm
2
)
[] nên ray đủ bền.
III - Tính toán cho tà vẹt và nền balat.
1/ ứng suất cục bộ tác dụng lên tà vẹt.
[ ]

=
cb
P
Trong đó:
P Lực tác dụng lên tà vẹt. (d khoảng cách giữa các tà vẹt)
P = d.à.y
max
= 50.150.1,36 = 10200 (kg)
- Diện tích tấm đệm dới ray. = 25.10 = 250 (cm
2
)
Thay số ta đợc:
250
10200
=
= 40,8 (kg/cm
2
) < [
cb
] = 80,5 kg/cm
2
Vậy tà vẹt đủ sức chịu tải.
2/ ứng suất tác dụng lên nền balat.
[ ]



=
bl
l.b.

P
Trong đó:
- Hệ số xét đến độ lún không đều của các tà vẹt.
Tra bảng V - 10 thì = 0,866
[
bl
] ứng suất cho phép của nền balat. Tra bảng V 7 có [
bl
] = 6
(kg/cm
3
)
Giáo viên hớng dẫn: TS Phạm Văn Thứ - 17 -
Sinh viên: Bùi Quang Hng .Lớp CTT - 44 - ĐH
1

Thiết kế môn học: Công Trình Thuỷ Công
Thay số ta đợc:
71,4
100.25.866,0
10200
==
(kg/cm
2
) < [
bl
]
Vậy nền balat đủ khả năng chịu ứng suất.
3/ Kiểm tra chiều dày lớp balat.
Kiểm tra theo điều kiện thứ nhất:

25,1
N
87,53
h =
với N =
[ ]


Trong đó:
[] ứng suất cho phép của đất nền dới lớp đá dăm. [] = 0,56 (kg/cm
2
)
- ứng suất thực tế tại cao trình mặt đáy lớp đá dăm. = 6 (kg/cm
2
)
Vậy N =
6
56,0
=0,093
25,1
093,0
87,53
h =
= 30 (cm)
Kiểm tra theo điều kiện thứ 2:
25,1
a
l
87,53h =
Trong đó:

l Khoảng cách giữa 2 tim tà vẹt. Tà vẹt ngắn l
1
= 50 cm, dài l
2
= 200 cm
a Chiều rộng tà vẹt. a = 25 cm
Thay số:
25,1
1
25
50
.87,53
h
=
=42,26 (cm)

25,1
2
25
200
.87,53
h
=
=128,1 (cm) 1,3 (m)
Vậy ta chọn chiều dày lớp balat h = 1,3 m.
4/ Kiểm tra ứng suất nền:
[ ] [ ]

++
+=

)
30tg.h.2b)(30tg.h.2a(
P2
h
oo
tb
Trong đó: - Dung trọng tầng đệm. = 2 g/cm
3
= 0,002 kg/cm
3
Thay số ta đợc:
[ ]
)
30tg.130.225)(30tg.130.220(
9600
130.002,0
oo
tb
++
+=

= 0,58 (kg/cm
2
)
[] = 6 kg/cm
2
.
< [] nên chiều dày tầng đệm thoả mãn.
Giáo viên hớng dẫn: TS Phạm Văn Thứ - 18 -

Sinh viên: Bùi Quang Hng .Lớp CTT - 44 - ĐH
1

Thiết kế môn học: Công Trình Thuỷ Công
5/ Tính toán nội lực và độ võng của tà vẹt.
a/ Tính toán tà vẹt ngắn:
Nhận thấy tà vẹt là kết cấu có độ cứng lớn và chiều dài nhỏ nên việc tính toán tà
vẹt phải tiến hành nh với dầm có chiều dài hữu hạn. Để tính toán tà vẹt ta dùng phơng
pháp thông số ban đầu của Crnốp, trờng hợp này dầm ngắn gồm 2 đoạn OA, OB
Sơ đồ tính của một tà vẹt đợc biểu diễn nh sau :
O
A B
Từ sơ đồ tính toán của tà vẹt ta tính đợc các đặc trng cơ học và sự tơng tác cơ học
giữa tà vẹt và nền đất nh sau:
4
33
1067,1
12
2,0.25,0
12
h.b
J

ì===
(cm
4
)
4
EJ4
b.C

a =
=
4
000167,0.210000.4
25.6
=1,02
k = C.b = 6.25 = 150
Trong đó:
b - Chiều rộng của tà vẹt
h - Chiều cao của tà vẹt
C - Hệ số nền của lớp đá dăm.C=6kG/cm
3
k=b.C=150kg/cm
2
=1500 (T/m
2
)
EJ - Độ cứng chống uốn của tà vẹt.
E - Môđun đàn hồi của bêtông E =210000 (kg/cm
2
)
Do tà vẹt là kết cấu đối xứng, tải trọng tác dụng lên nó cũng đối xứng nên ta chỉ
tính nội lực cho một nửa tà vẹt còn các giá trị M, Y của nửa dầm còn lại đợc lấy đối
xứng .
Tiến hành tính toán cho các mặt cắt trong một nửa tà vẹt ta có
Bảng tham số ban đầu.
x = 0 x = 50 (cm) x = 100(cm)
Giáo viên hớng dẫn: TS Phạm Văn Thứ - 19 -
Sinh viên: Bùi Quang Hng .Lớp CTT - 44 - ĐH
1

Thiết kế môn học: Công Trình Thuỷ Công
y
o
0

o
0
Q
o
= 0
M
o
= 0
y
A
= 0

A
0
Q
A
= - P
M
A
= 0
y
B
0

B
0
Q
B
= 0
M
B
= 0

- Tính toán với tà vẹt ngắn và lực tác dụng là đối xứng nên ta chỉ tính toán cho
một nửa dầm, phần còn lại tơng tự. Theo Crnốp thì tính toán cho từng đoạn dầm ta
phải tra bảng. Ta cho từng đoạn và lập thành bảng sau.
x (m) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
= a.x
0 0,102 0,204 0,306 0,408 0,51
Y
1
1 1 0,9997 0,9986 0,9954 0,9887
Y
2
0 0,1 0,2 0,295 0,4076 0,5089
Y
3
0 0,0052 0,02 0,465 0,0832 0,13
Y
4
0 0,002 0,0015 0,048 0,0113 0,0221
Từ phơng trình tổng quát theo phơng pháp Crlốp:

+

++=

+

++=
)x(Y.
a
y.kq
)x(Y.
a
y.kq
)x(Y.Q)x(Y.M.a4)x(Q
)x(Y.
a
y.kq
)x(Y.
a
y.kq
)x(Y.
a
Q
)x(Y.M)x(M

3
2
'
0
'
0
2
00
1o4o
4
3
'
o
'
o
3
2
oo
2
o
1o
- Do tại đầu dầm có các giá trị mômen, chuyển vị và Y bằng không nên ta có
tính toán cho đoạn OA nh hệ sau.

==
==
13,0
02,1
'y1500
5089,0
02,1
y1500
Y
a
'ky
Y
a
ky
Q
0221,0
02,1
'y1500
13,0
02,1
y1500
Y
a
'ky
Y
a
ky
M
2
oo

)x(3
2
o
)5,0(2
o
o
3
o
2
o
)5,0(4
3
o
)5,0(3
2
o
o
(1)

- Đoạn OB. Tại B thì M
B
và Q
B
bằng 0 nên:





====

====
)T(085,10
Q
09887,0.2,10
Q
0)5,01(Y.P
Q
Q
)m.T(089,5
M
0
02,1
5089,0.2,10
M
0)5,01(Y.
a
P
M
M
oo
1
o
B
oo
2
o
B
Thay M
o
, Q

o
vào hệ (1) giải ra ta đợc:





=
=
)rad(188,0
y
)m(0626,0
y
o
'
o
Giáo viên hớng dẫn: TS Phạm Văn Thứ - 20 -
Sinh viên: Bùi Quang Hng .Lớp CTT - 44 - ĐH
1

Thiết kế môn học: Công Trình Thuỷ Công
Chuyển vị:
1224,0
02,1
188,0
9887,0.0626.0
a
y
)5,0(
Y

yy
'
o
1
o1
=+=+=
Thay các giá trị M
o
, Q
o
,
y
'
o
,
y
o
vào hệ sau để xác định mômen, lực cắt, độ võng
của điểm trên dầm.









==
==

==
)5,0x(
Y
31,01224,0)ax(
Y
P
k
a4
yy
)5,0x(Y.2,1049,9)ax(Y.P
QQ
)5,0x(Y.
02,1
2,10
79,4)ax(Y.
a
P
MM
44
1)x(
11
o)x(
22
o)x(
Kết quả tính toán lập thành bảng nh sau:
Tiết diện x x - 0,5
Y
1
Y
2

Y
4
M(T.m) Q(T) y(m)
A,B 0,5 0 1 0 0 4,79 -0,11 0,1224
1 0,6 0,1 1 0,1 0,0002 3,638529 -0,11 0,122338
2 0,7 0,2 0,9997 0,2 0,0014 2,487059 -0,10712 0,121966
3 0,8 0,3 0,9987 0,29 0,045 1,450735 -0,09752 0,10845
4 0,9 0,4 0,9957 0,3997 0,0107 0,187572 -0,06872 0,119083
O 1 0,5 0,9895 0,499 0,0208 -0,95584 -0,0092 0,115952
Từ các kết quả trên ta lập đợc biểu đồ bao mômen, lực cát và độ võng của tà vẹt:
Giáo viên hớng dẫn: TS Phạm Văn Thứ - 21 -
Sinh viên: Bùi Quang Hng .Lớp CTT - 44 - ĐH
1

Thiết kế môn học: Công Trình Thuỷ Công
0,19
1,45
2,49
3,64
4,79
3,64
2,49
1,45
0,19
0
0,11
0
0,069
0,098
0,107

0,11
(M)
(Q)
0,122
0,119
0,108
0,115
0,112
0,122
(y)
b/ Tính toán tà vẹt dài
Với tà vẹt ngắn thì khoảng cách 50 cm ta bố trí 1 chiếc, tà vẹt dài thì khoảng 2 m
ta bố trí 1 chiếc.Trình tự tính toán tà vẹt dài cũng giống nh tính với tà vẹt ngắn. sơ đồ
tính toán nh sau. Tà vẹt có kết cấu đối xứng chịu tải đối xứng nên chỉ cần tính cho 1/2
hệ là OA.
BA
O
C D
0,6 m 2,4 m 0,6 m
Tại A (x= 0) Tại B(x = 0,5 m) Tại A ( x= 2 m )
y
A
= 0 y
B


0 Y
o

0
Giáo viên hớng dẫn: TS Phạm Văn Thứ - 22 -
Sinh viên: Bùi Quang Hng .Lớp CTT - 44 - ĐH
1

Thiết kế môn học: Công Trình Thuỷ Công

A
0

B


0

o
= 0
M
A
= 0
M
B
= 0 M
o
= 0
Q
A
= - P
Q
B

= -P Q
o
= 0
Phơng trình cho đoạn thứ nhất(AB)








=



=
+=+=
2
oo
3
2
0
2
o
1
o0104
o
1
02,1

1798,0.1500
02,1
y5974,0.1500
)6,0(Y.
a
.k
)6,0(Y.
a
y.k
Q
9784,0y469,1)6,0(Y.)6,0(Y.
y
.a4
Phơng trình cho đoạn cuối (BO)



====
====
)rad(0199,01500/7035,0.2,10.02,1.4k/)6,08,1(Y.P.a40
)T(69,6Q06561,0.2,10Q0)6,08,1(Y.PQQ
2
13
2
12
11112
Thay
1
,

Q
1
vào các phơng trình trên ta đợc hệ 2 phơng trình:





=

=




=
=+


)rad(
10.78,5
)m(
10.8,8
y
3,6227,259y53,878
0187,0.9784,0y469,1
3
0
3
o

00
00
Thay y
0
,
0
,
1
, Q
1
, vào phơng trình ban đàu của (3) ta đợc phơng trình nội lực
và biến dạng cho tiết diện bất kì nh sau :
-Với tiết diện nằm trớc lực P ( x < 0,6 m)
M(x) = -k.y
o
.Y
3
(x)/a
2
k.
o
.Y
4
(x)/a
3
= 12,69.Y
3
(x) 8,17.Y
4
(x)

Q(x) = -k.y
o
.Y
2
(x)/a k.
o
. Y
3
(x) /a
2
= 14,7 Y
2
(x) 10,236. Y
3
(x)
y (x) = y
o
.Y
1
(x) +
0
. Y
2
(x)/a = -0,01.Y
1
(x) + 6,96.10
-3
.Y
2
(x)

==
=+=
===

)T(94,6 79810,236.0,1-414,7.0,597
Q
(m)
10.626,5

6,96
0,5974.0,9784 . 0,01-
y
(T.m) 98,4 0,136 . 8,17 - 0,4798 . 12,69 (0,6)
Y
1,004 (0,6)
Y
14,42.
M
1
33-
1
431
-Với tiết diện có x > 0,5 m
M(x) = M
1

P.Y
2
(x-0,5)/a = 1,98 10.Y
2
(x- 0,5)
Q(x) = Q
1
- P.Y
1
(x-0,5) = 6,94 10,2. Y
1
(x-0,5)
y (x) = y
1
4a.P Y
4
(x-0,5)/k = 5,626.10
-3
2,72.10
-3
Y
4
(x-0,5)
Ta chia nhỏ dầm thành các đoạn dài 0,2 m nh sau:
0,6 m
DC
O
A B
0,2
0,2

0,2
0,2
0,2
Giáo viên hớng dẫn: TS Phạm Văn Thứ - 23 -
Sinh viên: Bùi Quang Hng .Lớp CTT - 44 - ĐH
1

Thiết kế môn học: Công Trình Thuỷ Công
Các kết quả tính toán lập thành bảng nh sau:
Tiết
diện
x a.x a(x - 0,5) Y
1
Y
2
Y
3
Y
4
M(T.m) Q(T) y(m)
0 0 0 1 0 0 0 -0,01707 0 -0,01
1 0,2 0,204 0,9996 0,215 0,021 0,0017 0,189368 2,945544 -0,00985
2 0,4 0,408 0,9954 0,4076 0,084 0,0113 0,831768
5,13189
6
-0,00937
3 0,6 0,612 0,9769 0,6072 0,1858 0,0378 2,632048 7,023991 -0,00848
4 0,8 0,306 0,9986 0,29 0,0465 0,0047 3,524 -4,78856 0,005592
5 1 0,51 0,9887 0,5089 0,13 0,0221 1,46634 -4,67228 0,005465
6 1,2 0,714 0,9564 0,7089 0,2545 0,0609 -0,41366 -4,29292 0,005183

7 1,4 0,918 0,88 0,8981 0,4199 0,1293 -2,19214 -3,3956 0,004686
8 1,6 1,122 0,633 1,1306 0,7259 0,2997 -4,37764 -0,49458 0,003447
9 1,8 1,326 0,49 1,189 0,845 0,3812 -4,9266 1,18495 0,002855
Biểu đồ mômen khi tính toán cho tà vẹt dài.
Giáo viên hớng dẫn: TS Phạm Văn Thứ - 24 -
Sinh viên: Bùi Quang Hng .Lớp CTT - 44 - ĐH
1

Thiết kế môn học: Công Trình Thuỷ Công
DC
O
A B
BA
O
C D
DC
O
A B
(M)
(Q)
(y)
6/ Xác định chiều dài cọc :
0,6
0,9
3 3 3
0,45
0,45
0,2
0,3
A

A
0,15
0,7
0,4
A -A
3,4
Giả thiết cọc dài 25 m
a/ Xác định lực thẳng đứng tác dụng xuống mỗi đầu cọc : Lực tác dụng xuống đầu
mỗi cọc gồm trọng lợng bản thân của kết cấu và tải trọng do xe chở tàu truyền xuống.
Giáo viên hớng dẫn: TS Phạm Văn Thứ - 25 -
Sinh viên: Bùi Quang Hng .Lớp CTT - 44 - ĐH
1