Công Trình Bến- Cảng - Tài Liệu Text - 123doc

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.pdf) (105 trang)

Trang chủ

Giáo án - Bài giảng

Cao đẳng - Đại học

Công trình bến- cảng

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.72 MB, 105 trang )

Chương 1. Những khái niệm chung. 1-1 Chương 1. NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG. 1.1. Khái niệm về cảng, bến tàu và công trình bến. 1.1.1.Cảng: Cảng là tập hợp các công trình và thiết bị cho phép tàu đỗ yên tĩnh, xếp dỡ hàng hóa, đưa hành khách xuống tàu và ngược lại nhanh chóng, tiện lợi tập trung, bảo quản, bao gói, và phân loại hàng hóa phục vụ những nhu cầu của tàu đỗ trong cảng. Vì vậy các Cảng trở thành những đầu mối giao thông quan trọng. Tính chất xung yếu và phức tạp của đầu mối giao thông này phụ thuộc vào vị trí địa lý, vai trò và nhiệm vụ của Cảng ví dụ cảng biển nằm trên các cửa sông (Hình 1.1) có thể là đầu mối phức tạp nhất, bao gồm vận tải đường biển, vận tải đường sông, vận tải đường sắt, vận tải đường ô tô và vận tải đường ống còn các cảng sông đơn giản nhất cũng là đầu mối không kém phức tạp của vận tải đường sông và vận tải đường ô tô. Tổ chức và điều hòa mọi hoạt động của đầu mối giao thông giữa vận tải đường thủy với các hình thức vận tải trên bộ để vận chuyển hàng hóa từ dưới nước lên bờ và ngược lại là chức năng chủ yếu của các cảng hiện đại. 1. VËn t¶i biÓn2. VËn t¶i ®−êng s¾t3. VËn t¶i ®−êng « t«4. VËn t¶i ®−êng s«ng5. VËn t¶i ®−êng èng11234523 Hình 1_ 1 Sơ đồ cảng là đầu mối giao thông. 1.1.2.Bến tàu. Chức năng chủ yếu của cảng là vận chuyển hàng hóa từ vận tải thủy lên bờ hay ngược lại. Quá trình này được mô tả trên hình 1.2. Hàng hóa có thể chuyển theo hai phương án - Phương án trực tiếp: Từ tàu thủy lên tàu hỏa (2) và ô tô (4) hoặc lên tàu sông (1). - Phương án gián tiếp: Từ tàu thủy lên bãi (3) và kho (5); phân loại, xếp đống (6); chuyển tiếp lên tàu hỏa (7) và ô tô (8). Hàng hóa trên bờ đưa xuống tàu theo chiều ngược lại. Chương 1. Những khái niệm chung. 1-2 13456782 Hình 1_ 2 Sơ đồ bốc xếp hàng qua bến. Toàn bộ các quá trình nói trên đều được thực hiện nhờ các dây chuyền bốc xếp hay là tuyến xếp dỡ bố trí trên bến. Bến không chỉ là phần công trình bến để cho tàu đỗ mà còn bao gồm các thiết bị xếp dỡ, kho bãi, hệ thống các công trình và trang bị kỹ thuật khác bảo đảm cho bến tàu thực hiện được chức năng xếp dỡ, vận chuyển hàng hóa. Vậy bến là tập hợp công trình và thiết bị kỹ thuật của cảng để tiến hành công tãc xếp dỡ hàng hóa cho tàu. 1.1.3.Công trình bến Là bộ phận quan trọng nhất trong số các công trình xây dựng của bến. Nó là gianh giới giữa khu đất và khu nước của cảng, tạo điều kiện tốt nhất cho tàu tiếp xúc với bờ, bảo đảm cho tàu neo đậu và bốc xếp hàng hóa đồng thời bảo đảm cho các thiết bị xếp dỡ và phương tiện vận chuyển trên bến làm việc an toàn, thuận tiện. 1.2.Phân loại công trình bến. Các công trình bến có thể được phân loại dựa vào các đặc điểm như: Hình dáng mặt cắt, vị trí đối với bờ, vật liệu xây dựng, kiểu kết cấu, thời hạn phục vụ, công dụng, vốn đầu tư. 1.2.1.Phân loại theo mặt cắt a) b) c)d) e) Hình 1_ 3 Hình dạng mặt cắt ngang của công trình bến. a _ Thẳng đứng; b _ mái nghiêng; c _ Nửa nghiêng; d _ Nửa đứng; e _ Hai tầng (bậc thang) Chương 1. Những khái niệm chung. 1-3 Trên hình 1.3 là những dạng mặt cắt ngang thường gặp của công trình bến. Kiểu thẳng đứng tuy khối lượng xây lắp lớn nhưng tiện lợi khi sử dụng (đặc biệt là các bến có độ sâu lớn) nên được dùng rộng rãi nhất. Công trình bến mái nghiêng là loại đơn giản và rẻ tiền nhưng không thuận tiện cho khai thác. Kiểu công trình bến này thường dùng trong các bến cảng sông hoặc kết hợp với các phao nổi hay các trụ độc lập. Các kiểu hỗn hợp nửa nghiêng, nửa đứng hay hai tầng được sử dụng trong trường hợp nơi xây dựng có mực nước thấp hay mực nước cao kéo dài trong năm hoặc theo mùa. 1.2.2. Phân loại theo vị trí công trình đối với bờ Tùy thuộc vào vị trí của công trình bến đối với bờ, có thể chia thành bến liền bờ, bến song song với bờ, bến nhô và bến vũng. Điều này đã được nêu trong phần quy hoạch cảng ở đây chỉ trình bày mang tính chất tóm lược. - Bến liền bờ (hình 1.4a) là công trình bến tiếp liền liên tục với bờ suốt cả tuyến bến, do đó tạo điều kiện thuận tiện cho việc xếp dỡ hàng giữa tàu với các phương tiện vận tải trên bờ cũng như với kho bãi. Bến liền bờ là hình thức khá phổ biến trong các cảng biển cũng như cảng sông. - Bến song song với bờ (hình 1.4b, 1.4c) gồm có đường dẫn vài chục mét, có khi hàng kilômet và cầu chính được đặt nơi có đủ độ sâu tự nhiên. Số lượng đường dẫn có thể là một, hai hay ba bố trí thẳng góc hay xiên một góc nào đó với bờ. Công trình bến song song với bờ thường dùng cho các bến chuyên dụng hay bến có lượng hàng nhỏ. a)b)c)12 Hình 1_ 4 Phân loại công trình bến theo vị trí của nó đối với bờ. a _Bến liền bờ; b _Bến song song với bờ; c _ Cắt ngang bến song song với bờ: 1 _ Cầu chính; 2 _ Cầu dẫn. 1.2.3- Phân loại theo vật liệu xây dựng Vật liệu xây dựng có thể dùng để làm công trình bến là gỗ, thép, bê tông, bê tông cốt thép và vật liệu hỗn hợp. Vật liệu gỗ chỉ được sử dụng nơi có nhiều gỗ để làm các công trình bến tạm hoặc cho phân công trình luôn ngập trong nước. Phổ biến nhất là các công trình bến bằng bê tông, bê tông cốt thép và bê tông cốt thép ứng suất trước. Để xây dựng các công trình bến có độ sâu lớn, gần đây ở một số nước tiên tiến đã dùng cọc ống thép đường kính từ 1-3mét và cừ thép có độ cứng chống uốn rất lớn. 1.2.4. Phân loại theo quy mô công trình Chương 1. Những khái niệm chung. 1-4 Tùy thuộc quy mô của công trình mà người ta chia thành các cấp: Bảng 1_ 1 Phân cấp công trình bến. Cấp công trình với công trình Công trình Chủ yếu Thứ yếu CẢNG BIỂN. Chiều cao của bến (m) > 25 10 ÷ 25 < 20 CẢNG SÔNG. Lượng hàng hóa tính đổi (triệu tấn/năm) > 3,0 0,15 ÷ 3,0 < 0,15 I II III II III IV - - IV III IV IV 1.2.5. Phân loại theo đặc điểm kết cấu Theo đặc điểm kết cấu và tính toán, các công trình bến được chia thành bốn nhóm chính: bến trọng lực, bến tường cừ, bến móng cọc và nhóm các công trình bến trên móng đặc biệt như giếng chìm, giếng chìm hơi ép Công trình bến mà tính ổn định chống trượt, lật do trọng lượng bản thân của nó sinh ra gọi là công trình bến trọng lực tường cừ là loại tường chắn gồm nhiều cây cừ riêng lẻ đóng sát nhau và tính ổn định của nó là nhờ gối neo (nếu có) và phần chân cừ, ngàm trong đất nền. Công trình bến kiểu móng cọc bao gồm bệ cọc đạt trên nền cọc và tính ổn định của nó là do phần cọc ngàm trong đất. Như thế theo đặc điểm làm việc của công trình bến thì tường cừ cũng là một dạng riêng của móng cọc. Phân loại công trình bến chi tiết hơn trình bày trong bảng 1.2. Bảng 1_ 2 Phân loại công trình bến. TT Sơ đồ kết cấu Tên gọi Đặc điểm kết cấu (1) (2) (3) (4) CÔNG TRÌNH BẾN TRỌNG LỰC 1. Bến trọng lực liền khối. Vật liệu bê tông, bê tông ít cốt thép, bê tông đá hộc, đá xây. Chương 1. Những khái niệm chung. 1-5 2. Tường trọng lực khối xếp. Vật liệu bê tông, bê tông ít cốt thép, bê tông đá hộc, đá xây. 3. Bến thùng chìm. Thùng nổi bê tông cốt thép chế tạo từ trên bờ, dùng tàu kéo đưa đến nơi xây dựng. 4. Thùng chìm với phần trên là tường có neo. Thùng chìm được ghép bằng các bản BTCT trên triền. Kết cấu phần trên là tường BTCT dây neo bằng thép tấm. 5. Tường góc neo trong. Bản đứng, bản đáy bằng BTCT lắp ghép, dây neo bằng thép lá. 6. Tường góc neo trong. Bản đứng được neo ra ngoài bản đáy. Chương 1. Những khái niệm chung. 1-6 7. Tường góc có bản chống. Bản đứng, bản đáy bằng BTCT lắp ghép, bộ phận neo là bản chống BTCT. Hình thức đa dạng. 8. Tường cọc ống đường kính lớn. Đường kính cọc ống BTCT từ 4÷6m. 9. Tường cọc ống đường kính lớn có bản giảm tải. Đường kính cọc ống BTCT từ 4÷6m. CÔNG TRÌNH BẾN KIỂU TƯỜNG GÓC. 10. Tường cừ không neo Tường mặt là cừ thép, BTCT kiểu tiết diện chữ nhật, chữ T, tròn hay bản BTCT rộng 3÷4m. 11. Tường cừ một tầng neo vào bản đứng. Như 10, dây neo thép tròn bản neo BTCT phẳng hay có sườn hoặc cắt ra từ cừ thép. 12. Tường cừ một tầng neo, neo vào gối cọc chéo. Dây neo thép tròn, cọc neo BTCT. Chương 1. Những khái niệm chung. 1-7 13. Tường cừ một tầng neo, gối neo là cọc thẳng đứng. Dây neo thép tròn neo BTCT hoặc cừ thép. 14. Tường cừ một tầng neo là bản neo ngang. Bản neo ngang BTCT hay cừ thép liên kết chốt hay ngàm trượt với tường mặt. 15. Tường cừ có nhiều tầng neo. Tầng neo trên cùng như 11 hoặc 12 hoặc 13, các tầng dưới như 14. 16. Tường cừ hai đoạn hai neo. Phần dưới: Tường cừ BTCT một neo có dầm neo là dầm đỡ phía trên. 17. Tường cừ có thiết bị giảm tải. Thiết bị giảm tải rất đa dạng. Chương 1. Những khái niệm chung. 1-8 18. Tường cừ không neo bằng cọc ống. Đường kính cọc ống BTCT từ 1,6÷2,0m. 19. Tường cừ cọc ống có một tầng neo. Như 18, neo như 11. CÔNG TRÌNH BẾN KIỂU MÓNG CỌC 20. Bệ cọc cao với tường cừ trước. Bệ và cọc bằng BTCT, tường cừ BTCT (ít dùng cừ thép hay cừ gỗ). 21. Bệ cọc cao với tường cừ sau. Bệ và cọc bằng BTCT, tường cừ BTCT (ít dùng cừ thép hay cừ gỗ). Chương 1. Những khái niệm chung. 1-9 22. Bệ cọc cao với nhiều tầng dầm ngang. Các dầm bệ và cọc BTCT. 23. Bệ cọc cao mềm một tầng dầm ngang. Các dầm bệ và cọc BTCT. Bệ có thể là bản, bản có dầm. 24. Bệ cọc cao mềm có trụ đặt trên móng cọc bệ cứng Các dầm bệ và cọc BTCT. Bệ có thể là bản, bản có dầm. 25. Bệ cọc thấp. Bệ cọc bằng bê tông hay BTCT, cọc BTCT hay cọc gỗ. 1.3. Những yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn kết cấu công trình bến. Khi thiết kế công trình bến, người ta đề ra các phương án kết cấu có thể sử dụng được, sau đó căn cứ vào các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật (giá thành, thời hạn xây dựng, độ lâu bền và các yêu cầu khai thác) tiến hành so sánh để lựa chọn phương án kết cấu hợp lý. Để có thể đề xuất các phương án kết cấu cần phải biết các yếu tố ảnh hưởng đến kiểu kết cấu công trình bến như điều kiện tự nhiên nơi xây dựng, các yêu cầu sử dụng trình độ và trang bị kỹ thuật của các đơn vị thi công, khả năng cung cấp vật liệu v.v Chương 1. Những khái niệm chung. 1-10 1.3.1. Điều kiện tự nhiên nơi xây dựng Trong số những yếu tố tự nhiên ảnh hưởng đến giải pháp kết cấu bến thì địa chất công trình nơi xây dựng là điều kiện tiên quyết. Đối với các loại đất mềm và cho phép hạ cọc bằng những phương pháp khác nhau (đóng, ép, xói, rung, xoắn) thì công trình bến kiểu cọc là hợp lý hơn trọng lực và trường là phương án kết cấu được kiến nghị đầu tiên. Các công trình bến kiểu trọng lực sử dụng hợp lý với đất nền là đá, nửa đá hay sét chặt và không cho phép đóng cọc bến trọng lực có thể xây dựng trên đất cho phép đóng cọc nếu thi công theo phương pháp trên khô (trước lúc ngập của hồ chứa nước). Trường hợp đất mềm yếu, không đủ độ bền để tiếp nhận trực tiếp các tải trọng và không cho phép sử dụng móng cọc (thí dụ như lớp đất yếu không dày phủ trên nền đá, lớp đất yếu có độ dày lớn nằm trên lớp đất tốt nhưng quá sâu v.v , thì phải sử dụng các móng đặc biệt giếng chìm, giếng chìm hơi ép v.v Sau yếu tố địa chất công trình phải kể đến điều kiện thủy văn. Trong nhiều trường hợp, tình hình thủy văn nơi xây dựng quyết định hình dáng và kích thước của công trình bến, quyết định việc phân bố theo chiều cao các đoạn nghiêng trung gian ở các bến khách và việc phân bố thiết bị neo cập tàu. Khi thiết kế bến bệ cọc cao cần thỏa mãn các yêu cầu sau. Các tải trọng do tàu gây ra phải được truyền vào bệ, nghĩa là trong bất cứ trường hợp nào cũng không nên cho cọc tiếp nhận trực tiếp các tải trọng của tàu bè. Với những biên độ dao động của mực nước lớn hơn 4,0 mét việc tuân theo nguyên tắc này đòi hỏi phải có những giải pháp sáng tạo khi vạch ra phương án kết cấu bệ cọc cao. Trên một số sông có vật trôi về mùa lũ, không nên dùng kiểu bệ cọc cao hay bệ cọc cao với cừ sau vì đề phòng các vật trôi va chạm làm gãy cọc. Sau cùng, tính chất và mức độ ăn mòn của môi trường nước cũng có ảnh hưởng đến việc dùng bến trọng lực hay móng cọc. 1.3.2. Những yêu cầu sử dụng Kiểu và kết cấu công trình bến liên hệ chặt chẽ với sơ đồ cơ giới hóa. Các quá trình bốc xếp trên bến, loại và các đặc trưng kỹ thuật củat máy xếp dỡ, vận chuyển cũng như việc bố trí hoạt động của chóng trên bến quyết định phạm vi, quy luật và giá trị của các tải trọng tác dụng lên công trình bến. Sơ đồ bốc xếp đòi hỏi khu đất trước bến đủ rộng, trong nhiều trường hợp phải dùng bến liền bờ như trọng lực hoặc tường cừ. Việc tạo ra một mặt bằng hẹp ở xa bờ và nối với bờ bằng đường dãn thích hợp hơn cả là dùng móng cọc. Ở các cảng sông, khi bốc xếp hàng rời, công trình bến thường là các trụ độc lập xây dựng trên mái nghiên của bờ. Để có thể tiếp nhận tàu chuyên dụng và có kích thước lớn, các công trình bên phải cấu tạo đặc biệt đủ sức chịu đựng tác dụng của các tải trọng do tàu., 1.3.3.Điều kiện thi công Trình độ, trang bị và điều kiện thi công cũng là một nhân tố ảnh hưởng (nhiều khi rất đáng kể) đến giải pháp kết cấu cụ thể của công trình bến. Nếu thi công trong nước thì tường cừ và móng cọc là các phương án hợp lý nhất. Tường cừ cọc ống bê tông cốt thép đôi khi có thể cạnh tranh được với tường cừ thường nếu như có cơ sở công nghiệp chế tọa cọc và các đội thi công được trang bị búa rung Bến trọng lực, đặc biệt là kiểu khối Chương 1. Những khái niệm chung. 1-11 xếp, đòi hỏi phải có cần trục nổi với sức nâng lớn và các thiết bị chuyên dùng để tạo lớp đệm. Khả năng chế tạo vận chuyển, cẩu lắp trong quá trình xây dựng cũng quyết định kích thước các bộ phận kết cấu công trình. Ở nước ta, nhiều đội thi công được trang bị các búa đóng cọc khác nhau và có nhiều kinh nghiệm xây dựng các công trình móng cọc. 1.3.4.Điều kiện vật tư Khả năng cung cấp vật liệu, đặc biệt là vật liệu tại chỗ (gỗ, cát, đá dăm, đá hộc, đất đắp v.v ) cũng giữ vai trò nhất định khi lựa chọn kết cấu bến. Tường cừ thép đối với nhiều nước tiên tiến trên thế giới là loại kết cấu thi công nhanh và kinh tế. Khi chọn kết cấu bến, người ta sẽ nghiêng về phương án tiêu tốn ít nhất các vật liệu quý hiếm, tăng cường sử dụng các vật liệu có thể chủ động trong kế hoạch và tận dụng vật liệu địa phương. Sau đây là bảng tổng kết phạm vi sử dụng có lợi của các loại kết cấu bến (bảng 1.3). Bảng 1_ 3 Phạm vi sử dụng của các loại kết cấu bến. Phạm vi ứng dụng Số TT Tên và đặc điểm của kết cấu Chiều cao tự do không lớn hơn (Ho) Điều kiện tự nhiên nơi xây dựng Điều kiện xây dựng (1) (2) (3) (4) (5) 1. Tường cừ thép tiết diện lòng máng, không neo 4 Đất cát, sét dẻo chặt, nửa rắn và rắn Không hạn chế 2. Tường cừ bê tông cốt thép tiết diện chữ T không neo 4 Đất cát Như trên 3. Tường cừ bê tông cốt thép tiết diện phẳng 3 Sét dẻo mềm, dẻo chặt và nửa rắn Như trên 4. Tường cừ thép tiết diện lòng máng, 1 neo 11 Đất cát, cuội sỏi sét dẻo mềm, dẻo chặt, nửa cứng và cứng, bùn Như trên 5. Tường cừ bê tông cốt thép tiết diện chữ T, 1 neo 10 Đất cát Như trên 6. Tường cừ bê tông cốt thép tiết diện phẳng 1 neo 10 Sét dẻo mềm, dẻo chặt và nửa cứng bùn Như trên 7. Tường cừ thép, tiết diện lòng máng, 2 neo 14 Đất cát, cuội, sỏi sét và bùn Như trên Chương 1. Những khái niệm chung. 1-12 8. Tường cừ bê tông cốt thép 2 đoạn, 2 neo 15 Đất cát Như trên 9. Tường cừ bê tông cốt thép tiết diện chữ T, cọc neo xiên 9 Đất cát Như trên 10. Tường cừ bê tông cốt thép tiết diện phẳng, cọc neo xiên 9 Sét dẻo mềm, dẻo chặt và nửa cứng Như trên 11. Tường cừ có các thiết bị giảm tải 18 Đất cát, sét và bùn Như trên 12. Tường cừ có màn chắn 18 Như trên Như trên 13. Tường cừ vừa có thiết bị vừa có màn chắn giảm tải 23 Như trên Như trên 14. Tường cừ cọc ống bê tông cốt thép không neo 5 Đất cát, sét (trừ nửa cứng và cứng), bùn Có xí nghiệp chế tạo cọc ống 15. Tường cừ cọc ống bê tông cốt thép, có neo 12 Đất cát, sét (trừ nửa cứng, và cứng), bùn Có xí nghiệp chế tạo cọc ống 16. Tường cọc ống đường kính lớn 12 Như trên Như trên 17. Bệ cọc cao 20 Đất nền bất kỳ cho phép đóng cọc Bệ cọc hình thức phức tạp 18. Bệ cọc thấp 20 Như trên Xây dựng trên khô 19. Bệ cọc không chịu áp lực đất 18 Như trên và cả trong nền đất yếu có chiều dày hạn chế Không có đất đắp gây ra lực ngang tác dụng lên bến 20. Tường trọng lực liền khối Không hạn chế Đất không cho phép đóng cọc Kết cấu bên trên phức tạp, có nhiều VL địa phương 21. Tường trọng lực khối xếp Như trên Như trên và môi trường nước ăn mòn mạnh Không hạn chế 22. Thùng chìm Như trên Đất không cho phép đóng cọc Như trên 23. Tường góc lắp ghép, neo trong 12 Như trên Ưu tiên xây dựng trên khô Chương 1. Những khái niệm chung. 1-13 24. Tường góc lắp ghép, neo ngoài 12 Như trên Xd trong nước và cả trên khô 25. Tường góc có bản chống 9 Như trên Khi cần rút ngắn thời gian xây dựng, phải có cần trục sức nâng lớn 26. Chuồng gỗ 10 Như trên và không có hà ăn gỗ Có nhiều gỗ tại nơi xây dựng 27. Chuồng bê tông cốt thép 10 Đất nền không cho phép đóng cọc Không có cần trục sức nâng lớn. Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến. 2-1 Chương 2. TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG LÊN CÔNG TRÌNH BẾN. 2.1.Tải trọng và tổ hợp tải trọng. 2.1.1. Các tải trọng tác động lên công trình bến Tùy theo tính chất và thưòi gian tác động của các tải trọng trên công trình bến người ta chia những tải trọng này thành hai loại: tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời. Trong đó các tải trọng tạm thời lại được phân ra ba nhóm. Tải trọng tạm thời tác động lâu dài, tải trọng tạm thời tác động tức thời (nhanh) và tải trọng tạm thời đặc biệt. 2.1.1.1. Tải trọng thường xuyên: Là tải trọng tác động lên công trình hay kết cấu công trình trong suốt quá trình khai thác, bao gồm: - Trọng lượng bản thân của công trình bến; - Trọng lượng đất lấp trên công trình bến; - Tải trọng do các công trình và thiết bị công nghệ đặt cố định trên bến; - Áp lực chủ động của đất lấp sau công trình bến. 2.1.1.2. Tải trọng tạm thời Là tải trọng tác động lên công trình trong một thời gian hoặc từng thời kỳ nhất định trong quá trình xây dựng và khai thác công trình. a) Tải trọng tạm thời tác động lâu dài: Tải trọng tác động lên công trình trong một thưòi gian tương đối dài. - Tải trọng do các máy bốc xếp di động, các phương tiện vận tải và hàng hóa xếp trên bến; - Áp lực chủ động của đất do ảnh hưởng của tải trọng tạm thời trên bến; - Áp lực thủy tĩnh do mực nước ngầm sau công trình bến cao hơn mực nước trước bến, trong điều kiện hệ thống công trình thoát nước ngầm của bến vẫn hoạt động bình thường. b) Tải trọng tạm thời tác động tức thời: Tải trọng tác động lên công trình trong một thời gian ngắn - Tải trọng do sóng; - Tải trọng do tàu: lực neo tàu, lực tựa tàu và lực va khi tàu cặp bến; - Tải trọng ngang do cần cẩu; - Tải trọng tác động trong giai đoạn xây lắp. c) Tải trọng tạm thời đặc biệt: Tải trọng tác động lên công trình trong thời gian ngắn, trong điều kiện đặc biệt Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến. 2-2 - Áp lực thủy tĩnh do mực nước ngầm sau công trình bến cao hơn mực nước trước bến, trong điều kiện chỉ có một nửa hệ thống công trình thoát nước ngầm còn hoạt động được; - Tải trọng do động đất, sóng thần. Các tải trọng nói trên được chọn để ghép vào với nhau thành nhiều tổ hợp khác nhau. Công trình bến được tính toán theo hai loại tổ hợp tải trọng: Tổ hợp cơ bản và tổ hợp đặc biệt. 2.1.2.Các tổ hợp tải trọng: Khi tính toán công trình bến hay kết cấu của nó người ta phải tổ hợp tất cả các tải trọng có thể đồng thời tác dụng lên công trình gây trạng thái ứng suất biến dạng bất lợi nhất cho công trình hay các bộ phận của nó. 2.1.2.1. Tổ hợp tải trọng cơ bản bao gồm: Các tải trọng thường xuyên, các tải trọng tạm thời tác động lâu dài và một trong số các tải trọng tạm thời tác động tức thời. Trong đó tải trọng tạm thời tác động tức thời được chọn đưa vào tổ hợp cơ bản phải là tải trọng gây ảnh hưởng nhiều nhất đối với trạng thái ứng suất, biến dạng của toàn bộ kết cấu hoặc của từng bộ phận kết cấu và nền công trình. ngoài ra phải lựa chọn thành phần và cách xếp đặt các tải trọng sao cho có được tổ hợp bất lợi nhất. 2.1.2.2) Tổ hợp tải trọng đặc biệt. Gồm các tải trọng thường xuyên các tải trọng tạm thời có khả năng xảy ra cùng một lúc và một trong số các tải trọng tạm thời đặc biệt. Trong đó các tải trọng tạm thời tác động nhanh được nhân với hệ số tổ hợp n1 = 0,8 để xét đến việc trong thực tế tải trọng tạm thời đặc biệt và các tải trọng tạm thời khác ít có xác suất đạt đến giá trị lớn nhất trong cùng một lúc. Ngoài những tải trọng kể trên, khi thiết kế công trình bến phải xem xét những tác động khác có ảnh hưởng đến an toàn và tuổi thọ công trình như khả năng đất nền bị bào xói do dòng chảy, sóng, hoặc chân vịt của tàu, khả năng các cấu kiện bị han gỉ hoặc bị tác động bao mòn của phù sa. Tải trọng dùng để tính toán kết cấu và nền công trình có thể có hai giá trị Tiêu chuẩn và tính toán. Việc sử dụng giá trị nào để tính toán phải phù hợp với quy định của từng bài toán cụ thể. Giá trị tiêu chuẩn của từng loại tải trọng được quy định trên cơ sở quan trắc những yếu tố tạo ra tải trọng đó và chỉnh biên các số liệu quan trắc bằng phương pháp xác suất thống kế. Giá trị tính toán của tải trọng được xác định bằng cách nhân giá trị tiêu chuẩn với hệ số vượt tải n. Nếu việc giảm nhỏ trị số của một tải trọng nào đó sẽ ảnh hưởng xấu đến khả năng chịu tải của công trình hoặc từng bộ phận công trình thì giá trị tính toán của tải trọng dó được xác định bằng cách nhân giá trị tiêu chuẩn với số nghịch đảo của hệ số vượt tải (1/n). Trong bảng 2.1 ghi giá trị hệ số vượt tải của các tải trọng thường gặp trong tính toán công trình bến. Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến. 2-3 Bảng 2_ 1 Giá trị vượt tải của một số tải trọng STT Tải trọng Hệ số vượt tải (n) 1 Trọng lượng bản thân của các kết cấu bê tông, bê tông cốt thép, thép, đá và gỗ 1,05 (0,95) 2 Trọng lượng bản thân của đất lấp 1,10 (0,90) 3 Trọng lượng của các máy bốc xếp, phương tiện vận tải và hàng hóa xếp ở vùng ven bến 1,20 4 Tải trọng phân bố đều của hàng hóa xếp ở vùng chuyển tiếp và vùng sau bến 1,30 5 Áp lực hông của đất 1,20 (0,80) 6 Tải trọng do tàu 1,20 7 Tải trọng do sóng 1,00 8 Áp lực thủy tĩnh của nước ngầm 1,10 9 Tải trọng do động đất 1,00 Ghi chú: - Các trị số trong ngoặc được lấy khi tính toán làm cho công trình nguy hiểm thêm. - Theo Tiêu chuẩn ngành 22TCN 207-92 hàng dùng hệ số vượt tải n = 1,25 thì không sử dụng các hệ số trong bảng trên. 2.2.Trọng lượng bản thân của các cấu kiện công trình bến. Trọng lượng bản thân của các cấu kiện công trình bến được xác định trên cơ sở kích thước hình học của cấu kiện và dung trọng vật liệu dùng để chế tạo ra cấu kiện đó. Trường hợp công trình nằm dưới mực nước tính toán, khi xác định trọng lượng các cấu kiện phải trừ đi lực đẩy nổi thủy tĩnh tác dụng lên cấu kiện. Trị số lực đẩy nổi thủy tĩnh bằng trọng lượng khối nước bị choán chỗ. Đối với vật liệu có cấu trúc đặc (kim loại, bê tông, bê tông cốt thép v.v ) dung trọng của vật liệu nằm dưới nước bằng: 1=n®-γγ (2. 1) Trong đó: γ: dung trọng vật liệu trong không khí. Trọng lượng đất lấp tác động trên một đơn vị diện tích bề mặt nằm ngang của công trình lấy bằng tích số giữa dung trọng đất và chiều cao lớp đất lấp. Dung trọng đất trong trạng thái đẩy nổi (nằm dưới nước) được xác định có xét đến độ rỗng của đất theo công thức: εγγ+11=rn®- (2. 2) Trong đó: γr : Tỷ trọng bình quân của các hạt rắn, thông thường; γr = 2,65 ÷ 2,75 T/m3; ε: Hệ số độ rỗng. Đối với đất cát trong tính toán thực tế có thể lấy γđn = 1,0 T/m3. 2.3. Áp lực thủy tĩnh và tải trọng do sóng. Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến. 2-4 2.3.1. Áp lực thủy tĩnh Áp lực thủy tĩnh tác động lên công trình bến xuất hiện khi mực nước trong lòng bến cao hơn mực nước trước bến. Nguyên nhân dẫn đến sự chênh lệch này giữa hai mực nước thường là do mực nước trước bến hạ xuống khi triều rút, khi chịu tác động của gió theo hướng từ bờ ra biển, hoặc khi mực nước dao động theo mùa cũng có khi, mực nước ngầm dâng lên do nước mưa rào hoặc nước thải ra từ các máy bốc xếp thủy lực. Có những loại kết cấu công trình bến có kảh năng thoat nước, nhờ đó áp lực thủy tĩnh của ngước ngầm haùa như không xuất hiện. Đó là những công trình bến có kết cấu dạng chuồng, dạng tường cừ bằng cọc bê tông cốt thép không có khóa liên kết, dạng tường trọng lực trên đệm đá có lăng thể giảm tải lòng bến v.v Áp lực thủy tĩnh của nước ngầm thường xuất hiện ở các công trình bến dạng tường cừ bằng thép đóng vào tầng sét, hoặc dưới chân tường có tầng sét, có tác dụng như tầng không thấm nước. Lớp đất được coi là tầng không thấm nước khi hệ số thấm của lớp đất đó nhỏ hơn 1/10 hệ số thấm của lớp đất lấp bên trên. Trong thực tế đã có trường hợp sau bến tường cừ mực nước ngầm cao hơn 3 ÷ 4 mét so với mực nước trước bến. Độ chênh mực nước đó đã làm mô men uốn trong cừ và nội lực trong thanh neo tăng lên 1,5 lần. Bởi vậy, khi kết cấu bến và tầng đất bên dưới có tác dụng ngăn nước thì khi thiết kế cần xét tới xây dựng hệ thống công trình thoát nước ngàm thích hợp đồng thời để lấp lòng bến phải dùng loại đất có hệ số thấm không nhỏ hơn 5m ngày đêm. Áp lực thủy tĩnh của nước ngầm có thể không cần xét đến trong những trường hợp sau: - Bến có kết cấu tường trọng lực đặt trên đệm đá với chiều dày lớp đệm đá trên 0,5m (không phụ thuộc gì vào độ thấm nước của nền đá và biện pháp kết cấu đã dùng để che chắn không cho đát lọt qua khe tiếp giáp giữa các cấu kiện); - Bến dạng tường góc họăc tường cừ có những khe tiếp giáp giữa các cấu kiện nằm cách nhau không quá 4 mét theo chiều dài bến và được che chắn bằng tầng lọc ngược (không phụ thuộc gì vào độ thấm nước của nền). Trong trường hợp khe tiếp giáp giữa các cấu kiện tường mặt của bến có cấu tạo không thấm nước (cừ thép liên kết khóa màn chắn bằng vật liệu tổng hợp v.v ) cần tính toán áp lực thủy tĩnh tác động lên công trình do mực nước ngầm cao hơn mực nước trước bến. Trong thực tế có thể có hai trường hợp tính toán sau đây. 2.3.1.1).Trường hợp 1 Bến tường cừ có chôn cừ nằm trong tầng không thấm nước (hình 2.1a) hoặc bến tường góc mà giữa bản đáy và tầng không thấm nước có lớp đệm đá dày không quá 0,5m (hình 2.1b). Trong trường hợp này áp lực thủy tĩnh xác định theo biểu đồ vẽ trên các hình 2.1a, và 2.1b, trong đó cột áp lực ∆h lấy bằng hiệu số độ cao giữa mực nước cao nhất và mực nước thấp nhất trước bến, tức là xem mực nước ngầm vẫn giữ nguyên ở cao độ mực nước cao nhất khi mực nước trước bến đã hạ đến vị trí thấp nhất do quá trình dao động mực nước theo ngày. Với chế độ dao động mực nước theo mùa và chiều dài tuyến bến trên 1000m, để dựng biểu đồ áp lực thủy tĩnh trị số ∆h được giảm di 10 ÷ 20%. Chng 2. Ti trng tỏc ng lờn cụng trỡnh bn. 2-5 MNCNBiểu đồáp lựcthuỷ tĩnhTầng khôngthấmnớcha)=MNTNb)Biểu đồAL thuỷ tĩnhhMNMNTNngầmTầng không thấm nớcMNTNMNCNMNngầm tính toánAL thuỷ tĩnhBiểu đồTầng không thấmc)l1l2l3 Hỡnh 2_ 1 S tớnh ỏp lc thy tnh ca nc ngm trờn cụng trỡnh bn. 2.3.1.2.Trng hp 2 Bn tng c cú chõn tng úng cha n tng khụng thm nc (hỡnh 2.1c). Trong trng hp ny dng biu ỏp lc thy tnh ca nc ngm ct nc h c xỏc nh riờng cho hai ch dao ng mc nc, theo mựa v theo ngy. i vi dao ng mc nc theo mựa, ct nc h cú th tớnh toỏn theo cụng thc ca Shul. =Lt.Kexp1KL.Vhththy (2. 3) Trong ú: Vy - Tc h trung bỡnh ca mc nc trc bn (xỏc nh theo ng quỏ trỡnh mc nc); L - Chiu di gi nh ca mch thm kth - H s thm ca t; t - Thi gian h t mc nc cao nht xung mc nc thp nht. Cụng thc tớnh chiu di gi nh L ca mch thm cú dng: ()()32232321lll45sinlll/l12L+++=o (2. 4) Trong ú: Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến. 2-6 l1 - Chiều sâu đóng cọc; l2 - Khoảng cách từ chân cọc đến cao độ mức nước cao nhất; l3 - Khoảng cách từ chân cọc đến bề mặt tầng không thấm nước. Nếu l3 > l1, thì công thức (2.4) thay l3 bằng l1. Trong thực tế tốc độ hạ của mực nước trước bến Vy thay đổi theo thời gian. Bởi vậy, khi cần tính toán cột nước ∆h một cách chính xác hơn có thể chia thời gian t của đường quá trình hạ mực nước trước bến ra làm nhiều thời đoạn để tính và dựng đồ thị biến thiên mực nước ngầm theo thời gian, từ đó tìm được trị số ∆hmax dùng làm cột nước tính toán của biểu đồ áp lực. Đối với chế độ dao động mực nước theo ngày, cột nước ∆h tính toán theo công thức. ⎟⎠⎞⎜⎝⎛=∆L.2t.k-1t.Vthyh (2. 5) Trong trường hợp trên tường bến có áp lực thủy tĩnh của nước ngầm, khi xác định áp lực đất lên tường nên tính toán hiệu chỉnh dung trọng đất lấp nằm dưới mực nước ngầm theo công thức: i.nnnγγγ±=®® (2. 6) Trong đó: γđn- Dung trọng đất ở trạng thái đẩy nổi, xác định theo công thức (2.2); γn- Dung trọng nước, lấy bằng 1,0T/m3; i- Độ dốc dòng thám, xác định theo mạng lưới thủy động hoặc tính gần đúng theo biểu thức: Lhimax∆= (2. 7) Trong công thức (2.6) dấu cộng được dùng đối với vùng áp lực chủ động của đất, dấu trừ được dùng đối với vùng áp lực bị động. 2.3.2. Áp lực do sóng Thường chỉ xét đến khi bến có kết cấu dạng tường cừ hoặc tường trọng lực và chiều cao sóng trên 0,5m. Trong trường hợp này tải trọng sóng lớn nhất hình thành khi chân sóng tiến đến mặt tường. Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến. 2-7 a)MNTTζtb)MNTTζt Hình 2_ 2 Biểu đồ áp lực sóng trên bến tường cừ(a) và bến trọng lực (b) Đối với bến tường cừ biểu đồ áp lực sóng có dạng như hình 2.2a, trong đó xem áp lực sóng chỉ tác động trong phạm vi từ mực nước tính toán đến cao độ đáy nước trước bến. Đối với bến tường trọng lực áp lực sóng xác định theo biểu đồ trên hình 2.2b. Độ chênh ζt giữa cao độ chân sóng và mực nước tính toán phụ thuộc vào các thông số tính toán của sóng (chiều cao sóng h và bước λ) và chiều sâu nước trước bến. Đại lượng ζt và các trung độ p của biểu đồ áp lực sóng xác định theo Quy phạm tính toán tải trọng và tác động trên công trình thủy. 2.4.Tải trọng do tàu 2.4.1. Tải trọng do gió, dòng chảy tác động lên tàu Tải trọng do tàu tác động lên công trình bến bao gồm ba loại tải trọng neo tàu, tải trọng tựa tàu và tải trọng va khi tàu cập bến. Nguyên nhân làm xuất hiện tải trọng neo tàu và tải trọng tựa tàu là tác động của gió lên phần nổi của tàu và tác động của dòng chảy lên phần tàu ngập nước. Khi gió và dòng chảy hướng ra phía khu nước thì tác động của chúng đẩy tàu tách khỏi bến và làm căng các dây neo, tạo ra tải trọng neo truyền vào công trình bến qua các bích neo. Nếu gió và dòng chảy tác động theo hướng ngược lại thì tàu bị đẩy áp vào bến, tạo ra tải trọng tựa tàu. Tải trọng va xuất hiện khi đưa tàu cập bến. Hình thành vào thời điểm tàu bắt đầu tiếp xúc với bến, trị số tải trọng va tăng dần và đạt giá trị lớn nhất khi toàn bộ động năng của tàu đã chuyển thành thế năng biến dạng của công trình bến và thiết bị đệm tàu trước bến. Để tính toán tải trọng neo tàu và tải trọng tựa tàu trước hết phải xác định tải trọng do gió và dòng chảy tác động lên tàu. 1) Thành phần ngang Wq(KN) và thành phần dọc Wn(KN) của tải trọng do gió tác động lên tàu, xác định theo công thức: ξ=− 2qq5qVA10.6,73W (2. 8) ξ=− 2nn5nVA10.0,49W (2. 9) Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến. 2-8 Trong đó: Aq; An - Diện tích hướng gió của tàu theo hướng mạn tàu và theo hướng mũi tàu, tính bằng m2; Vq và Vn - Thành phần ngang và thành phần dọc của tốc độ gió, lấy theo tần suất 2% cho thời gian vận tải thủy, tính bằng m/s; ξ - Hệ số xét đến tác động không đều của luồng gió được lấy theo bảng 2.2 tùy thuộc vào chiều dài hình chiều tàu tàu lên mặt phẳng vuông góc hướng gió. Bảng 2_ 2 Hệ số ζ. Chiều dài của hình chiếu tàu lên mặt phẳng vuông góc với hướng gió tính bằng n (Lth) ≤ 25 25 ÷50 50 ÷100 ≥100 Hệ số ξ 1,00 0,80 0,65 0,50 Khi tính diện tích hướng gió của tàu phải xét tác động che chắn gió của những vật cản nằm ở đầu gió bằng cách lấy diện tích hướng gió của tàu (Aq, An) trừ đi trị số tính đổi của diện tích che chắn gió Ac của các vật cản gió. Trị số tính đổi Ac có thể xác định theo công thức: Ac = (hb+αc.Hc)L (2. 10) Trong đó: hb - Chiều cao từ mặt bến đến cao độ mực nước cao nhất tính bằng m; Hc - Chiều cao trung bình của các vật cản, tính bằng m; L - Chiều dài vùng chắn gió, láy bằng chiều dài tàu Lt nếu Lt < Lb và lấy bằng chiều dài bến Lb nếu Lt >Lb tính bằng mét; αc - Hệ số chắn gió, xác định theo công thức: thccccLLlH5,0=α (2. 11) Trong đó: lc - Khoảng cách trung bình từ các vật cản đến mép bến, tính bằng mét (khi lc<Hc thì lấy lc = Hc); Lc - Chiều dài hoặc tổng chiều dài các vật cản nằm trong giới hạn Lc ≤ Lth tính bằng m. Khi chiều dài bến Lb bé hơn chiều dài Lth của hình chiếu tàu lên mặt phẳng vuông góc hướng gió thì công thức (2.11) thay Lth bằng Lb. 2) Thành phần ngang Qa(KN) và thành phần dọc Na(KN) của tải trọng do dòng chảy tác động lên tàu, xác định công theo công thức: 2llaVA59,0Q = (2. 12) 2ttaVA59,0N = (2. 13) Trong đó: Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến. 2-9 Al và At - Diện tích cản nước của tàu, theo hướng mạn tàu và theo hướng mũi tàu, tính bằng m2; Vl và Vt - thành phần ngang và thành phần dọc của tốc độ dòng chảy, lấy theo tần suất 2% cho thời gian vận tải thủy tĩnh bằng m/s. 2.4.2- Tải trọng neo tàu: Là tải trọng tập trung truyền lên công trình qua các thiết bị neo tàu bố trí trên bến.Trên hình 2.3 là sơ đồ phân bố tải trọng neo tàu S trên một bích neo, các thành phần ngang Sq, dọc Sn và thẳng đứng Sv. SSvSqSnαβMÐp bÕn Hình 2_ 3 Sơ đồ phân bố tải trọng neo tàu trên bích neo. Đối với bến tàu biển thành phần ngang Sq phân bố đều, tổng thành phần.ngang Qtot của tải trọng do gió và do dòng chảy tác động lên tàu (Qtot = Wq + Qa) cho các bích neo. Như vậy tổng hợp lực neo lên một bích neo (S) và các thành phần Sq, Sn và Sv được xác định bằng những biểu thức sau: βα=cossinnQStot (2. 14 nQStotq= (2. 15) βα= coscosSSn (2. 16) β= sinSSv (2. 17) Trong đó: n - Số bích neo làm việc lấy theo bảng 2.3; α và β - Góc nghiêng của dây neo đo bằng độ lấy theo bảng 2.4. Bảng 2_ 3 Số bích neo trước bến. Chiều dài max của tàu Lt max, m ≤ 50 150 250 ≥ 300 Khoảng cách max giữa các bích neo, m 20 25 30 30 Số bích neo làm việc 2 4 6 8 Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến. 2-10 Bảng 2_ 4 Góc dây neo α, β Góc nghiêng của dây neo, độ β Loại tàu Vị trí bích neo trên công trình bến α Tàu có hàng Tàu không hàng Tàu biển Trên mép bến; phía sau bến 30 40 20 10 40 20 Tàu sông chở khách hoặc chở khác và hàng hóa Trên mép bến 45 0 0 Tàu sông chở hàng Trên mép bến 30 0 0 Khi xây dựng bến dùng để tiếp nhận những tàu biển trọng tải lớn với lượng choán nước có hàng trên 5 vạn tấn cần bố trí ở hai đầu bến hai bích neo cho các dây neo dọc. Hai bích neo này đặt ngoài phạm vi chiều dài tàu Lt, cách hai mũi tàu không quá 0,2Lt theo hướng mép bến. Trong trường hợp này mỗi bích neo được tính toán chịu một lực bằng tổng thành phần dọc Ttot của tải trọng do gió và do dòng chảy (Ttot = Wn + Na). Xác định theo các biểu thức (2.9); (2.13). 122131. Nhãm d©y neo däc2. Nhãm d©y neo ngang3. Nhãm d©y neo gi»ng Hình 2_ 4 Phân bố các nhóm dây neo chuyên dụng. Đối với các bến chuyên dụng chỉ gồm một sàn công nghệ và các trụ neo riêng lẻ (hình 2.4) trước khi tính toán phải lập so đồ bố trí các trụ neo cho 3 nhóm dây neo, nhóm dây neo dọc ở hai mũi tàu nhóm dây neo ngang và nhóm dây neo giằng vào giữa. Với mỗi nhóm dây neo phải bố trí hai trụ neo, tính toán chịu tải ngang nhau. Mỗi trụ neo thuộc nhóm dây neo dọc hoặc nhóm dây neo ngang chịu một tải trọng neo bằng 0,4 ΣH, mỗi trụ neo thuộc nhóm dây neo giằng chịu một tải trọng neo bằng 0,3ΣH. Tùy theo số lượng dây neo trong mỗi nhóm và tải trọng tính toán của các bích neo mà bố trí từ một đến bốn bích neo trên mỗi trụ neo. Khi tàu cập ở cả hai phía công trình bến thì tăng số trụ neo và bích neo lên hai lần. Đối với bến tàu sông, tổng hợp lực Q của tải trọng neo được tiêu chuẩn hóa theo quy định trong bảng 2.5. Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến. 2-11 Bảng 2_ 5 Tải trọng neo tàu. Tổng hợp lực của tải trọng neo (Q), KN Lượng choán nước tính toán của tàu khi có hàng (D), t Tàu chở khách, tàu chở cả khách và hàng, tàu thuộc đội tàu KT có kết cấu tầng trên kín Tàu chở hàng và tàu thuộc đội tàu KT có kết cấu tầng trên hở ≤ 100 50 30 110-500 100 50 510-1000 145 100 1100-2000 195 125 2100-3000 245 145 3100-5000 - 195 5100-10000 - 245 >10000 - 295 2.4.3. Tải trọng tựa tàu: Là tải trọng phân bố đều theo chiều dài công trình bến trên toàn bộ đoạn tiếp xúc giữa mạn tàu và mặt trước bến. Đối với công trình có tuyến bến liên tục trong phạm vi phần thẳng của mạn tàu tải trọng tựa tàu xác định theo công thức. txtotlQ1,1q = (2. 18) Trong đó: ltx - Chiều dài đoạn tiếp xúc giữa mạn tàu và mặt trước bến. Nếu gọi lm là chiều dài phần thẳng của mạn tàu (hoặc của dầm bao mạn tàu) và Lb là chiều dài bến thì trong công thức (2.18) phải lấy ltx = lmkhi Lb >lm và ltx = Lb khi Lb <lm. Đối với tuyến bến chỉ gồm các mố hoặc trụ tựa tàu riêng lẻ thì tải trọng tựa tàu chỉ phân bố lên những mố hoặc trụ nào nằm trong phạm vi phần thẳng của mạn tàu. 2.4.4- Tải trọng va khi tàu cập bến Là tải trọng tập trung tác động lên công trình bến. Là một trong những yếu tố quyết định các kích thước chủ yếu, giá thành và tuổi thọ của nhiều loại kết cấu công trình bến. Phần lớn các công thức tính toán tải trọng va đã dùng trong thực tế thiết kế các công trình bến cảng đều nhận được trên cơ sở phương trình cân bằng năng lượng. Ở thời điểm bắt đầu chạm vào công trình bến, tàu vẫn còn một vận tốc và một động năng ứng với giá trị vận tốc đó. Trong quá trình va một phần động năng của tàu biến thành công của lực va gây ra biến dạng công trình bến và các thiết bị đệm ở mặt trước bến. Phần động năng đó, tính bằng Tm, được xác định bàng biểu thức 2DVE2qΨ= (2. 19) Chương 2. Tải trọng tác động lên công trình bến. 2-12 Trong đó: D - Lượng choán nước tính toán của tàu khi cập bến tính bằng T. V - Thành phần vuông góc với mặt trước bến của tốc độ cập tàu, tính bằng m/s, lấy theo bảng 2.6. Ψ - Hệ số, dùng để xét ảnh hưởng chung của tất cả các yếu tố tác động đều quá trình va. Lý thuyết và thực nghiệm đã chỉ ra rằng: Năng lượng va tàu ứng với một khối lượng lớn hơn nhiều so với khối lượng của tàu khi cập bến, đó là do khi tàu chuyển động trong môi trường nước luôn luôn có một bộ phận nước cùng chuyển động theo . Ở thời điểm va vào bến vận tốc V của chuyển động tịnh tiến của tàu bắt đầu giảm đi nhanh chóng và triệt tiêu hoàn toàn ở cuối quá trình biến dạng của công trình và thiết bị đệm. Trong khi đó lượng nước cuốn theo tàu vẫn tiếp tục chuyển động theo lực quán tính và tác động lên tàu, làm gia tăng năng lượng va. Mặt khác, không phải tất cả động năng của tàu và khối nước cuốn theo đều chuyển thành công của lực va tàu, gây ra biến dạng đàn hồi của công trình bến và thiết bị đệm trước bến. Một phần đáng kể của động năng tàu, kể cả khối nước cuốn theo, bị tiêu hao vào việc làm quay tàu và nghiêng ngang quanh điểm va; một phần khác chuyển thành thể năng biến dạng đàn hồi của vỏ tàu, hoặc biến thành nhiệt năng trên các mặt tiếp xúc giữa hai vật thể va. Tất cả những yếu tố làm tăng hoặc tiêu hao năng lượng va được xét đến bằng hệ số R trong biểu thức (2.19), các giá trị của Ψ lấy theo bảng 2.7. Bảng 2_ 6 Vận tốc tàu cập bến Thành phần vuông góc của tốc độ cập tàu V, m/s có lượng choán nước tính toán D, t Loại tàu 2000 5000 10000 20000 40000 100000 ≥200000Sông Biển 0,20 0,22 0,15 0,15 0,10 0,13 - 0,11 - 0,10 - 0,09 - 0,08 Bảng 2_ 7 Hệ số ψ Hệ số Ψ đối với các tàu Kết cấu công trình Sông Biển - Bến liền bờ bằng các khối xếp thông thường hoặc khối hình, khối cực lớn, cọc ống đường kính lớn và bến dạng tường góc, bến tường cừ và bến trên nền cọc có tường cừ trước. - Bến liền bờ dạng bệ cọc hoặc dạng cầu; bến trên nền cọc có hàng cừ sau -Bến nhỏ dạng bệ cọc hoặc dạng cầu, trụ cập tàu -Trụ cập tầu đầu bến hoặc trụ quay tàu 0,03 0,40 0,45 - 0,50 0,55 0,65 1,60 1) Xác định lực va động (Fq) theo Quy phạm 22 TCN 222-95

Tài liệu liên quan

Giáo trình toán rời rạc ngành công nghệ thông tin
- 54
- 1
- 1
Chương trình giáo dục nhành Công nghệ kĩ thuật môi trường
- 54
- 535
- 0
Chương trình giáo dục đại học ngành sư phạm kĩ thuật công nghệ thông tin
- 26
- 694
- 0
Chương trình giáo dục cao đẳng ngành công nghệ thông tin
- 22
- 575
- 1
Chương trình giáo dục đại học công nghệ thoogn tin
- 21
- 478
- 0
Chương trình giáo dục đại học ngành công nghệ thông tin (2)
- 20
- 510
- 0
Chương trình giáo dục đại học ngành công nghệ thông tin (4)
- 6
- 590
- 1
Chương trình giáo dục đại học ngành công nghệ thông tin
- 3
- 591
- 0
Chương trình giáo dục đại học _ Ngành công nghệ may
- 25
- 762
- 1
GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
- 150
- 732
- 7