ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẾN TƯỜNG CỪ
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.25 MB, 71 trang )
NỘI DUNG BÁO CÁO
PHẦN 1: SỐ LIỆU THIẾT KẾ ...................................................................................................... 2
1, Địa hình khu vực xây dựng ..................................................................................................... 2
2, Địa chất công trình .................................................................................................................. 2
3, Khí tượng ................................................................................................................................ 3
4, Thủy văn .................................................................................................................................. 3
5, Dòng chảy ............................................................................................................................... 3
6, Sóng......................................................................................................................................... 3
7, Tàu thiết kế .............................................................................................................................. 4
8, Công nghệ bốc xếp hàng trên bến ........................................................................................... 4
9, Chiều rộng bố trí công nghệ bốc xếp trước bến và hoạt tải phân bố trong từng khu vực ....... 4
10, Các thông số cơ bản của bến ................................................................................................. 4
PHẤN 2: NỘI DUNG THIẾT KẾ .................................................................................................. 5
1, Các thông số cơ bản của bến ................................................................................................... 5
2, Lựa chọn kết cấu bến .............................................................................................................. 5
3, Tải trọng tác dụng lên kết cấu bến .......................................................................................... 7
4, Tính toán nội lực bằng phương pháp đồ giải ........................................................................ 20
5, Tính toán lại áp lực đất do hàng hóa, thiết bị trên mặt bến và do trọng lượng bản thân đất
theo phương án 2 ....................................................................................................................... 25
6, Tính toán nôi lực bằng phương pháp đồ giải (PA 2)............................................................. 29
7, Tính toán và thiết kế các cấu kiện của bến tường cừ ............................................................ 33
8, Tính toán ổn định công trình ................................................................................................. 66
1
PHẦN 1: SỐ LIỆU THIẾT KẾ
1, Địa hình khu vực xây dựng
Giả thiết khu vực xây dựng bến nằm sâu trong sông, có địa hình không thay đổi
dọc theo bờ (mặt cắt ngang địa hình không thay đổi dọc theo bờ).
Các số liệu cao độ: Sử dụng hệ cao độ Quốc gia (Hòn Dấu).
2, Địa chất công trình
2
Thông số các lớp đất
Lớp LOẠI
đất ĐẤT
Trạng thái
Độ ẩm
tự nhiên
W
(%)
1
cd1
Cát 2
-18
TL thể
tích
tự
nhiên
γw
(kN/m3)
TL thể
tích
khô
γk
Tỷ
trọng
D
Hệ số
rỗng
tự
nhiên
e
(kN/m3)
Độ
bão
hòa
G
Độ
sệt
B
(%)
Góc
nội Lực dính
ma
đơn vị
sát
c
φ
Hệ số
nén lún
a1-2
Mô đun
biến
SPT
dạng
Eo
(độ)
(kN/m2)
(10-3
m2/kN)
(kN/m2)
N30
0.11
11420
35
Chặt vừa
17.72
19.6
16.6
2.65
0.596
78.8
-
28o44'
3.3
2 Á sét 1
cd2
-22
Dẻo mềm
55.63
16.6
10.7
2.71
1.545
97.7
0.6
12o24'
12
3
cd3
Sét 2
-25
Nửa cứng
38.8
18.3
13.2
2.7
1.049
99.9
0.17
31o
76
0.17
21780
23
4
cd4
Cát 2
-29
Chặt vừa
17.72
19.6
16.6
2.65
0.596
78.8
-
28o44'
3.3
0.11
11420
35
5
Đá gốc
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
4
3, Khí tượng
Vận tốc gió tối đa cho phép bến khai thác (hoạt động): v = 20 m/s (giả thiết gió
thiết kế có hướng bất kỳ)
4, Thủy văn
- MNCTK ứng với tần suất 1%: +1,82 m
- MNTTK ứng với tần suất 98,4%: -1,3 m
- MNTB ứng với tần suất 50%: +0,4 m
5, Dòng chảy
- Vận tốc dòng chảy thiết kế theo phương dọc sông: vd = 1,8 m/s
- Vận tốc dòng chảy thiết kế theo phương ngang sông: vn = 0,5 m/s
6, Sóng
- Chiều cao sóng trong khu vực không đáng kể (hs = 0)
3
7, Tàu thiết kế
- Tàu hàng tổng hợp (tàu hàng khô)
Lượng dãn
nước D
(1000T)
50
Trọng tải G
(1000T)
Chiều dài L
(m)
Chiều rộng B
(m)
40
212
27,5
Mớn nước
đầy hàng
Tmax (m)
12,0
Mớn nước
không hàng
Tmin (m)
5,0
8, Công nghệ bốc xếp hàng trên bến
Mỗi bến có 1 tuyến bốc xếp gồm
- 1 cần trục cổng C35, khẩu độ cần trục 15,3 m
- Các xe nâng hàng HK70 và ô tô H30
9, Chiều rộng bố trí công nghệ bốc xếp trước bến và hoạt tải phân bố trong
từng khu vực
B = A + CT + OTO + SB, trong đó:
A = 2,75m (chiều rộng an toàn trước bến cho cần trục, bố trí hành lang kỹ thuật
và vỉa hè đi bộ trước bến); q1 = 10kN/m2.
CT: khẩu độ cần trục cổng theo phương ngang bến, bên dưới cổng dùng để đặt
hàng tạm và dành cho xe nâng đưa/lấy hàng lên/từ ô tô; q2 = 40 kN/m2.
OTO: chiều rộng dành cho 2 làn ô tô phía sau cổng trục, giả định là 9m (tính từ
tim ray cần trục phía bờ); q3 = 20 kN/m2.
SB: phần bố trí kho bãi sau bến, có chiều rộng giả định vô hạn; q4 = 40 kN/m2.
10, Các thông số cơ bản của bến
- Chiều dài bến: giả định Lb = 1,1 LOA (LOA là chiều dài lớn nhất của tàu thiết kế)
- Chiều sâu nước trước bến: giả định Hct = 1,2 T (T là mớn nước đầy hàng của tàu
thiết kế).
- Độ sâu dự phòng do sa bồi: Z4 = 1m
- Cao độ đỉnh bến: giả định CĐĐinh = MNp% (đường tần suất MN cao nhất hàng
năm) + 1m
4
PHẤN 2: NỘI DUNG THIẾT KẾ
1, Các thông số cơ bản của bến
- Cao trình mặt bến
CTMB = MNCTK + 1m = 1,82 + 1 = 2,82 m
- Cao trình đáy bến
CTĐB = MNTTK - Ho
với Hct = 1,2T = 1,2x12 = 14,4 m
Z4 = 1m
Ho = Hct + Z4 = 14,4 + 1 = 15,4 m
=> CTĐB = -1,3 - 15,4 = -16,7 m
- Chiều cao bến
Hb = CTMB - CTĐB = 2,82 - (-16,7) = 19,52 m
- Chiều dài bến
Lb = 1,1 L = 1,1x212 = 233,2 m
→ Chọn Lb = 240 m
2, Lựa chọn kết cấu bến
- Chiều cao trước bến Hb = 19,52 m < 20 m. Theo điều 2.3 Tiêu chuẩn 22 TCN
207-92, công trình bến có cấp III.
- Dựa vào điều kiện địa chất: địa chất khu vực bến tương đối tốt, trang thái đất cho
phép đóng cọc hoặc cừ. Ngoài ra, có thể sử dụng các biện pháp gia cố nền để sử
dụng bến trọng lực.
- Dựa vào tải trọng tác dụng trên bến, loại tàu thiết kế, chiều cao bến và Bảng I-2.
Phạm vi ứng dụng các kết cấu bến (Sách Công trình bến cảng - Phạm Văn Giáp), ta
sử dụng kết cấu bến tường cừ 1 neo, có sử dụng lăng thể đá giảm tải trước và sau
bến.
5
Mô tả kết cấu bến phương án 1
6
3, Tải trọng tác dụng lên kết cấu bến
3.1, Tải trọng và tác động do tàu
3.1.1, Số liệu về tàu
Tàu chở hàng khô có D = 50000 (T) với kích thước: LxBxT = 212x27,5x12
3.1.2, Số liệu về dòng chảy
Vận tốc dòng chảy theo phương dọc tàu vl = 1,8 m/s
Vận tốc dòng chảy theo phương ngang tàu vt = 0,5 m/s
- Diện tích cản nước theo phương dọc của tàu: Al = TB (m2)
+ Khi đầy hàng: Al = 12.27,5 = 330 (m2)
+ Khi không hàng: Al = 5.27,5 = 137,5 (m2)
- Diện tích cản nước theo phương ngang của tàu: At = TL (m2)
+ Khi đầy hàng: At = 12.212 = 2544 (m2)
+ Khi không hàng: At = 5.212 = 1060 (m2)
3.1.3, Số liệu về gió
Vận tốc gió theo phương ngang tàu: vq = 20 m/s
Vận tốc gió theo phương dọc tàu: vn = 0 m/s
Theo điều 5.2 Tiêu chuẩn 22 TCN 222-95, diện tích cản gió phải xác định có xét
đến diện tích các vật cản nằm ở phía đầu gió theo hướng dẫn ở Phụ lục (PL) 5
- Khi tàu neo đậu dọc bến, diện tích chắn gió Act,q (m2) của bến và các công trình
trên bến có thể xác định theo công thức
𝐴𝑐𝑡,𝑞 = (ℎℎ + 𝛼𝑐𝑔,𝑞 𝐻𝑐𝑔 )𝑆𝑞
trong đó:
hh (m): độ cao mép bến so với mực nước cao nhất
Hcg (m): chiều cao trung bình của các vật chắn góp trên bến
7
αcg,q: hệ số mức độ chắn gió của các vật chắn gió khi tàu neo đậu dọc bến
αcg,q = 0,5
𝐻𝑐𝑔 𝐿𝑐𝑔
𝑙𝑐𝑔 𝐿𝑡,𝑚𝑎𝑥
lcg (m): khoảng cách trung bình từ các vật chắn gió đến mép bến
Lcg (m): tổng chiều dài của các vật chắn gió trên bến, tính trong phạm vi chiều dài
Lt,max của tàu
Sq (m): chiều dài vùng chắn gió, được lây như sau:
Sq = Lt,max khi Lt,max Lb
Sq = Lh khi Lt,max > Lb
Lb (m): chiều dài bến
Giả sử rằng trên bến không có công trình chắn gió tại vị trí tàu neo đậu thì Hcg = 0,
và α = 0. Vậy diện tích chắn gió của bến Act,q (m2) là
𝐴𝑐𝑡,𝑞 = ℎℎ 𝑆𝑞 = 1.212 = 212 (𝑚2)
Theo PL 4 Tiêu chuẩn 22 TCN 222-95, ta tìm được diện tích cản gió của tàu
- Diện tích cản gió theo phương ngang của tàu
+ Khi đầy hàng Aq = At,q - Act,q = 3230 - 212 = 3018 (m2)
+ Khi không hàng Aq = At,q - Act,q = 4210 - 212 = 3998 (m2)
- Diện tích cản gió theo phương dọc tàu
+ Khi đầy hàng An = 720 (m2)
+ Khi không hàng An = 910 (m2)
8
3.1.4, Chọn đệm tàu
Theo catalogue của hãng Nguyễn Tài Rubber, ta chọn thiết bị đệm tàu như sau:
- Chọn loại đệm HA-1000H, sử dụng hợp chất CV4(0.60)
- Vật liệu là cao su hình thang rỗng
- Phương pháp treo: liên kết cứng bằng bu lông được vít với đầm mũ BTCT
- Khoảng cách giữa các đệm theo chiều dọc bến là 4m
- Kích thước: L = 3 m; LL = 3,5 m; H = 1 m; W = 1,8 m; Wp = 1,55 m; V = 0,65 m
- Dung năng biến dạng Ee = 159 kJ
9
ĐẶC TRƯNG CƠ HỌC CỦA THIẾT BỊ ĐỆM
10
Kết quả xử lý số liệu
Yếu tố
Vận tốc dòng chảy theo phương dọc tàu (m/s)
Vận tốc dòng chảy theo phương ngang tàu (m/s)
Diện tích cản nước theo phương dọc tàu khi đầy hàng (m2)
Diện tích cản nước theo phương dọc tàu khi không hàng (m2)
Diện tích cản nước theo phương ngang tàu khi đầy hàng (m2)
Diện tích cản nước theo phương ngang tàu khi không hàng (m2)
Vận tốc gió theo phương dọc tàu (m/s)
Vận tốc gió theo phương ngang tàu (m/s)
Diện tích cản gió theo phương dọc tàu khi đầy hàng (m2)
Diện tích cản gió theo phương dọc tàu khi không hàng (m2)
Diện tích cản gió theo phương ngang tàu khi đầy hàng (m2)
Diện tích cản gió theo phương ngang tàu khi không hàng (m2)
Giá trị
1,8
0,5
330
137,5
2544
1060
0
20
720
910
3018
3998
3.2, Tải trọng do tàu
3.2.1, Tải trọng do gió tác dụng lên tàu
Theo điều 5.2 Tiêu chuẩn 22 TCN 222-95, tải trọng do gió tác dụng lên tàu, hướng
gió tác dụng theo hướng vuông góc với mép bến được tính theo công thức
𝑊𝑞 = 73,6. 10−5 𝐴𝑞 𝑣𝑞2 𝜉
𝑊𝑛 = 49,0. 10−5 𝐴𝑞 𝑣𝑛2 𝜉
trong đó:
vq = 20 m/s
vn = 0 m/s
ξ = 0,5 là hệ số lấy theo bảng 26 tiêu chuẩn 22 TCN 222-95
Ta có
Wn = 0
- Khi đầy hàng: Wq = 73,6.10-5.3018.202.0,5 = 444 (kN)
- Khi không hàng: Wq = 73,6.10-5.3998.202.0,5 = 589 (kN)
11
3.2.2, Tải trọng do dòng chảy tác dụng lên tàu
Theo điều 5.3 Tiêu chuẩn 22 TCN 222-95, tải trọng do dòng chảy tác dụng lên tàu,
hướng dòng chảy theo phương dọc tàu được tính theo công thức
Qω = 0,59Alvl2
Nω = 0,59Atvt2
trong đó:
Al và At (m2): diện tích chắn nước theo phương ngang và dọc tàu
vl và vt (m/s): vận tốc dòng chảy theo phương ngang và dọc tàu
- Khi đầy hàng: Qω = 0,59. 2544.0,52 = 375 (kN)
Nω = 0,59.330.1,82 = 631 (kN)
- Khi không hàng: Qω = 0,59. 1060.0,52 = 156 (kN)
Nω = 0,59.137,5.1,82 = 263 (kN)
3.2.3, Lực ngang do tác động tổng hợp của gió và dòng chảy
- Khi đầy hàng: Qtot = Wq + Qω = 444 + 375 = 819 (kN)
- Khi không hàng: Qtot = Wq + Qω = 589 +156 = 745 (kN)
Ta lấy giá trị lực ngang lớn nhất Qtot = 819 (kN) làm giá trị tính toán tải trọng tựa
tàu và neo tàu, tương ứng với trường hợp khi tàu đầy hàng.
3.2.4, Tải trọng va tàu
- Theo điều 5.8 Tiêu chuẩn 22 TCN 222-95, khi tàu cập vào công trình bến thì
động năng va tàu Eq (kJ) phải xác định theo
𝐷𝑣 2
𝐸𝑞 = 𝜓
2
trong đó:
D = 50000 (T) : lượng dãn nước
12
v = 0,098 (m/s): thành phần vuông góc của tốc độ cập tàu, có được từ bảng 29
Tiêu chuẩn 22 TCN 222-95
ψ = 0,5: hệ số lấy theo bảng 30 Tiêu chuẩn 22 TCN 222-95
50000. 0,0982
𝐸𝑞 = 0,5.
= 120,1 𝑘𝐽
2
Ta có
𝐸𝑞 120,1
=
. 100 = 75,5 %
𝐸𝑒
159
Tra trên đồ thị đặc trưng cơ học của thiết bị đệm, ta có phần trăm độ biến dạng %f
= 37,5 %. Từ đó, ta có phần trăm phản lực %Fq = 97%. Vậy thành phần lực va tàu
vuông góc với mép bến Fq (kN) là:
Fq = 0,97.R = 0,97.507 = 492 (kN)
Thành phần lực va tàu song song với mép bến Fn (kN)
Fn = μFq = 0,5.492 = 246 (kN)
với μ = 0,5 là hệ số ma sát, lấy theo điều 5.9 Tiêu chuẩn 22 TCN 222-95
3.2.5, Tải trọng tựa tàu
Tải trọng phân bố q (kN/m) do tàu đang neo đậu ở bến tựa lên công trình dưới tác
động của gió, dòng chảy được xác định theo công thức ở điều 5.7 Tiêu chuẩn 22
TCN 222-95
𝑞 = 1,1
𝑄𝑡𝑜𝑡
819
𝑘𝑁
= 1,1
= 10,5 ( )
𝑙𝑑
86
𝑚
với :
ld (m): chiều dài đoạn tiếp xúc giữa tàu và công trình. Tùy thuộc vào quan hệ giữa
chiều dài bến Lb và chiều dài đoạn thẳng của thành tàu ltt, trị số ld được lấy bằng:
Khi Lb ≥ ltt, ld = ltt
Khi Lb < ltt, ld = Lb
13
3.2.6, Tải trọng neo tàu
Theo điều 5.11 Tiêu chuẩn 22 TCN 222-95, lực neo S (kN) tác động lên một bích
neo tính theo
𝑆=
𝑄𝑡𝑜𝑡
819
=
= 436 (𝑘𝑁)
𝑛𝑠𝑖𝑛𝛼𝑐𝑜𝑠𝛽 4. 𝑠𝑖𝑛30. 𝑐𝑜𝑠20
trong đó:
n = 4: số lượng bích neo chịu lực, lấy theo bảng 31
α, β: góc nghiêng của dây neo lấy theo bảng 32
Lực neo theo phương vuông góc với mép bến Sq
𝑆𝑞 =
𝑄𝑡𝑜𝑡 819
=
= 205 (𝑘𝑁)
𝑛
4
Lực neo theo phương song song với mép bến Sn
𝑆𝑛 = 𝑆𝑐𝑜𝑠𝛼𝑐𝑜𝑠𝛽 = 819. 𝑐𝑜𝑠30. 𝑐𝑜𝑠20 = 667 (𝑘𝑁)
Lực neo theo phương thẳng đứng Sv
𝑆𝑣 = 𝑆𝑠𝑖𝑛𝛽 = 819. 𝑠𝑖𝑛20 = 280 (𝑘𝑁)
3.3, Áp lực đất do thiết bị, hàng hóa trên mặt bến và trọng lượng bản thân của đất
3.3.1, Sơ đồ tải
14
3.3.2, Áp lực đất chủ động
Trọng
lượng
riêng
γ'
(kN/m3)
Ứng suất
bản thân
σbt,i
(kN/m2)
ÁP LỰC ĐẤT CHỦ ĐỘNG
Độ
Tải
chênh
Ứng suất
trọng
Gradient
mực
tổng σbt
ngoài
thủy lực
nước
2
(kN/m )
q
i
ΔH
(kN/m2)
(m)
(6)
(7)
(8)
(9)
Lực
dính c
(kN/m2)
Góc
nội
ma
sát φ
Hệ số
áp lực
ngang
Ka
Áp lực
chủ động
Ea
(kN/m2)
(10)
(11)
(12)
(13)
Cao
độ
Loại
đất
Chiều
dày h
(m)
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
+2.82
Đá hộc
0.00
22
0.00
0.00
10
0
0
0
50
0.1325
1.3247
+0.40
Đá hộc
2.42
22
53.24
53.24
10
0
0
0
50
0.1325
8.3777
-4.74
Đá hộc
5.14
12
61.68
114.92
10
1.7
0.0863
0
50
0.1325
17.1363
-16.70 Đá hộc
11.96
12
143.52
258.44
40
1.7
0.0863
0
50
0.1325
40.9029
-16.70
Cát 2
0.00
10.34
0.00
258.44
40
1.7
0.0863
3.30
28.44
0.3548
101.9537
-18.00
Cát 2
1.30
10.34
13.44
271.88
40
1.7
0.0863
3.30
28.44
0.3548
107.1201
-18.00 Á sét 1
0.00
6.72
0.00
271.88
40
1.7
0.0863
12.00
12.24
0.6502
183.4186
-22.00 Á sét 1
4.00
6.72
26.88
298.76
40
1.7
0.0863
12.00
12.24
0.6502
203.1365
-22.00
Sét 2
0.00
8.30
0.00
298.76
40
1.7
0.0863
76.00
31
0.3201
22.4380
-25.00
Sét 2
3.00
8.30
24.89
323.65
40
1.7
0.0863
76.00
31
0.3201
31.2340
-25.00
Cát 2
0.00
10.34
0.00
323.65
40
1.7
0.0863
3.30
28.44
0.3548
125.0886
-29.00
Cát 2
4.00
10.34
41.35
365.00
40
1.7
0.0863
3.30
28.44
0.3548
140.9852
15
Diễn toán
Cột (1): Cao độ
+2,82 - Cao trình mặt bến;
+0,4 - Cao trình mực nước ngầm;
-4,74 - Cao độ tại đó tải trọng q1 = 10 kN/m không còn tác động lên tường cừ nữa;
-16,7 - Cao trình đáy bến và là cao độ tại đó là phân cách hai lớp đất (đá hộc và cát
2);
-18 , -22 , -25 - Cao độ phân cách hai lớp đất;
-29 - Cao độ đáy lớp cát 2.
Cột (2): Loại đất
Cột (3): Chiều dày h (m) là chiều dày lớp đất giữa hai cao độ liên tiếp nhau
Cột (4): Trong lượng riêng γ' (kN/m3). Đối với lớp đất trên mực nước ngầm γ' = γtn,
nếu dưới mực nước ngầm, γ' = γđn
Cột (5): Ứng suất bản thân σbt,i (kN/m2). Ứng suất do trọng lượng bản thân từng
lớp đất tương ứng với chiều dày h. σbt,i = γ'xh
Cột (6): Ứng suất tổng σbt (kN/m2). Ứng suất do trọng lượng bản thân cộng dồn.
Cột (7): Tải trọng ngoài q (kN/m2). Tải trọng do thiết bị, hàng hóa đặt trên bến.
Cột (8): Độ chênh mực nước ΔH (m). Là độ chênh lệch mực nước ngầm sau bến và
mực nước trước bến (ứng với mực nước thấp thiết kế bằng -1,3 m).
Cột (9): Gradient thủy lực i = ΔH/L. Với L là chiều dài đường thấm L = 19,7 m
Cột (10): Lực dính c (kN/m2)
Cột (11): Góc nội ma sát của đất φ
Cột (12): Hệ số áp lực ngang Ka = tan2(45-φ/2)
Cột (13): Áp lực đất chủ động Ea (kN/m2).
(13) = (12)*[(7)+(6)+γw*(9)*(3)]-2*(10)*(12)^0.5
với γw = 10 (kN/m3): trọng lượng riêng của nước
16
3.3.3, Áp lực đất bị động
ÁP LỰC ĐẤT BỊ ĐỘNG
Cao
độ
Loại
đất
Chiều
dày h
(m)
Trọng lượng
riêng
γ' (kN/m3)
(1)
(2)
(3)
(4)
Ứng suất
bản thân
σbt,i
(kN/m2)
(5)
-16.70
Cát 2
0.00
10.34
-18.00
Cát 2
1.30
-18.00 Á sét 1
Hệ số
áp lực
ngang
Kp
(11)
Ứng suất
tổng σbt
(kN/m2)
Độ chênh
mực nước
ΔH (m)
(6)
(7)
(8)
(9)
Góc
nội
ma
sát φ
(10)
0.00
0.00
1.7
0.0863
3.30
28.44 2.8185
11.0804
10.34
13.44
13.44
1.7
0.0863
3.30
28.44 2.8185
45.8052
0.00
6.72
0.00
13.44
1.7
0.0863
12.00
12.24 1.5381
50.4398
-22.00 Á sét 1
4.00
6.72
26.88
40.32
1.7
0.0863
12.00
12.24 1.5381
86.4688
-22.00
Sét 2
0.00
8.30
0.00
40.32
1.7
0.0863
76.00
31
3.1240
394.6146
-25.00
Sét 2
3.00
8.30
24.89
65.21
1.7
0.0863
76.00
31
3.1240
464.2849
-25.00
Cát 2
0.00
10.34
0.00
65.21
1.7
0.0863
3.30
28.44 2.8185
194.8723
-29.00
Cát 2
4.00
10.34
41.36
106.57
1.7
0.0863
3.30
28.44 2.8185
301.7177
Diễn toán
Cột (11): Hệ số áp lực đất bị động Kp = tan2(45+φ/2)
Cột (12): Áp lực bị động Ep (kN/m2)
(12) = (11)*[(6)+γw*(8)*(3)]+2*(9)*(11)^0.5
với γw = 10 (kN/m3): trọng lượng riêng của nước
17
Gradient
Lực
thủy lực dính c
i
(kN/m2)
Áp lực bị
động Ep
(kN/m2)
(12)
3.3.4, Áp lực đất tổng
ÁP LỰC ĐẤT TỔNG
Áp lực chủ động Ea
Áp lực bị động Ep
(kN/m2)
(kN/m2)
1.3247
0
+2.82
Chiều
dày h (m)
0.00
Loại
đất
Đá hộc
+0.40
2.42
Đá hộc
8.3777
0
8.3777
-4.74
5.14
Đá hộc
17.1363
0
17.1363
-16.70
11.96
Đá hộc
40.9029
0
40.9029
-16.70
0.00
Cát 2
101.9537
11.0804
90.8733
-18.00
1.30
Cát 2
107.1201
45.8052
61.3150
-18.00
0.00
Á sét 1
183.4186
50.4398
132.9788
-22.00
4.00
Á sét 1
203.1365
86.4688
116.6677
-22.00
0.00
Sét 2
22.4380
394.6146
-372.1767
-25.00
3.00
Sét 2
31.2340
464.2849
-433.0509
-25.00
0.00
Cát 2
125.0886
194.8723
-69.7837
-29.00
4.00
Cát 2
140.9852
301.7177
-160.7325
Cao độ
Áp lực đất tổng Ev = Ea - Ep (kN/m2)
BIỂU ĐỒ ÁP LỰC ĐẤT TẠI CÁC CAO ĐỘ
18
Áp lực tổng Ev
(kN/m2)
1.3247
BIỂU ĐỒ ÁP LỰC ĐẤT TỔNG
19
4, Tính toán nội lực bằng phương pháp đồ giải
4.1, Tổng hợp áp lực đất thành các lực tập trung
ÁP LỰC ĐẤT TỔNG
STT
Độ lớn lực tập trung P
(kN/m)
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
11.740
20.163
26.979
18.428
38.247
46.196
54.144
62.093
70.042
76.353
98.922
257.802
241.491
-581.093
-626.749
-185.042
-275.991
Với lực thứ nhất là lực neo tàu trên 1 m chiều dài bến có giá trị bẳng
𝐹1 =
𝑆𝑞 205
=
= 8.2 (𝑘𝑁/𝑚)
𝑙𝑠
25
trong đó:
Sq (kN): lực neo tàu theo phương vuông góc với mép bến
ls (m): khoảng cách tối thiểu giữa các bích neo, lấy theo bảng 31 Tiêu chuẩn 22
TCN 222-95
20
Ta chia biểu đồ áp lực đất tổng thành nhiều phần có chiều cao tự chọn (h ~ 2 m).
Sau đó, tổng hợp lại thành lực tập trung với độ lớn bằng diện tích biểu đồ áp lực
đất (tam giác hoặc hình thang) với chiều cao h đã chọn.
Diện tích hình thang: P = 0,5(b+c)h (c,b là giá trị áp lực đất, với c là giá trị ở cao
độ lớn hơn)
Điểm đặt lực P: 𝑦𝑃 = (
𝑏+2𝑐
𝑏+𝑐
)×
ℎ
3
( lực P sẽ cách giá trị b một đoạn là yP )
4.2, Giải tường cừ bằng phương pháp đồ giải
21
Bến sử dụng cọc ván bằng thép nên theo điều 20.8 tiêu chuẩn 22 TCN 207-92, ta
tính toán theo sơ đồ tường mềm.
22
Sau khi giải đồ giải, ta có:
- Chiều sâu chôn cừ to = 10,57 (m)
- Tổng phản lực đất tại chân cừ E’p = 645,28 (kN/m)
- Phản lực thanh neo trên 1m dài bến Ra = 282,93 (kN/m)
- Moment uốn Mmax = η.y1 = 1000.1,778 = 1778 (kNm/m)
Từ biểu đồ áp lực đất, ta có
σp = 255,59 kN/m2 ; σa = 134,12 kN/m2
𝑡𝑚𝑎𝑥
𝐸𝑝′
645,28
= 𝑡𝑜 +
= 10,57 +
= 13,23 (𝑚)
2(𝜎𝑝 − 𝜎𝑎 )
2(255,59 − 134,12)
Nhận xét:
Cao trình đáy bến = -16,7 m
Cao độ chôn cừ = -16,7-13,23 = -29,93 m
Như vậy, để phương án này khả thi thì cần hạ cừ xuống cao độ -29,93 m. Tuy
nhiên, tại cao độ -29 m là tầng đá gốc nên không thể hạ cừ.
Do đó, nhóm em đề nghị phương án 2: vẫn sử dụng kết cấu bến tường cừ 1 neo và
nạo vét hết tầng đất yếu (lớp á sét 1), sử dụng lăng thể đá giảm tải sau tường và
lăng thể đá tăng tải trước bến.
23
Mô tả kết cấu bến phương án 2
24
5, Tính toán lại áp lực đất do hàng hóa, thiết bị trên mặt bến và do trọng lượng bản thân đất theo phương
án 2
5.1, Áp lực đất chủ động
ÁP LỰC ĐẤT CHỦ ĐỘNG
Cao
độ
Loại
đất
Chiều
dày h
(m)
+2.82
Đá hộc
0.00
Trọng
lượng
riêng
γ'
(kN/m3)
22.00
+0.40
Đá hộc
2.42
-4.74
Đá hộc
Ứng suất
bản thân
σbt,i
(kN/m2)
Ứng
Tải
suất
trọng
tổng σbt ngoài q
(kN/m2) (kN/m2)
Độ chênh
mực nước
ΔH (m)
Gradient
Lực
thủy lực dính c
i
(kN/m2)
Góc
nội
ma
sát φ
Hệ số
áp lực
ngang
Ka
Áp lực
chủ động
Ea
(kN/m2)
0.00
0.00
10
0
0
0
50
0.1325
1.3247
22.00
53.24
53.24
10
0
0
0
50
0.1325
8.3777
5.14
12.00
61.68
114.92
10
1.7
0.0863
0
50
0.1325
17.1363
-16.70 Đá hộc 11.96
12.00
143.52
258.44
40
1.7
0.0863
0
50
0.1325
40.9029
-22.00 Đá hộc
5.3
12.00
63.60
322.04
40
1.7
0.0863
0
50
0.1325
48.5669
-22.00
Sét 2
0.00
8.30
0.00
322.04
40
1.7
0.0863
76.00
31
0.3201
29.8911
-25.00
Sét 2
3.00
8.30
24.89
346 .93
40
1.7
0.0863
76.00
31
0.3201
38.6871
-25.00
Cát 2
0.00
10.34
0.00
346.93
40
1.7
0.0863
3.30
28.44 0.3548
133.3496
-29.00
Cát 2
4.00
10.34
41.35
388.28
40
1.7
0.0863
3.30
28.44 0.3548
149.2462
25
