Đồ án Cảng biển

ViÖn X©y Dùng C«ng Tr×nh BiÓn Ph¹m H÷u Th−¬ng :49cb1 1 ®å ¸n c¶ng biÓn I. sè liÖu ®Ò bμi. 1. KÕt cÊu c«ng tr×nh: CÇu tÇu. 2. Tµi liÖu ®Þa chÊt c«ng tr×nh: + líp 1 : - chiÒu dÇy : h1 = 3,2 m , ϕ = 10 0 , γ = 1,8 T/m3 + líp 2 : - chiÒu dÇy : h2 = 5,2 m , ϕ = 120 , γ = 1,9 T/m3 + líp 3 : - chiÒu dÇy : v« cïng , ϕ = 140 , γ = 1,9 T/m3 3. Tµi liÖu thuû v¨n: - C¸c mùc n−íc thiÕt kÕ: + Mùc n−íc cao thiÕt kÕ : + 3,4 (m). + Mùc n−íc thÊp thiÕt kÕ : + 1,2(m). 4. Tµi liÖu khÝ t−îng: - Tèc ®é dßng ch¶y theo ph−¬ng däc tμu : Vddt = 0,8 (m/s) - Tèc ®é dßng ch¶y theo ph−¬ng ngang tμu : V®nt = 0,3 (m/s) - Tèc ®é giã tÝnh to¸n theo ph−¬ng däc tμu : Vgdt = 19 (m/s) - Tèc ®é giã tÝnh to¸n theo ph−¬ng vu«ng gãc tμu : Vgnt =9 (m/s) 5.Sè liÖu vÒ sãng. -Theo ph−¬ng däc tμu : hdt= 0,9 (m) ; λ= 54 (m) -Theo ph−¬ng ngang tμu : hdt= 0,5 (m) ; λ= 34 (m) 6. Lo¹i tµu thiÕt kÕ: -TÇu chë quÆng. - KÝch th−íc tμu: + ChiÒu dμi lín nhÊt: Lt. max = 108 (m) + ChiÒu réng: B = 14,7 (m) ViÖn X©y Dùng C«ng Tr×nh BiÓn Ph¹m H÷u Th−¬ng :49cb1 2 - Mín n−íc ®Çy hμng: T = 6,3 (m). - Mín n−íc kh«ng cã hμng : To = 2,6 (m). - L−îng rÏ n−íc : D = 5700 (DW.T) 7. C¸c ®Æc tr−ng cña tµu: Tõ c¸c sè liÖu cho ë môc 5, tra b¶ng phô lôc 4 theo 22 TCN - 222.95 ta ®−îc c¸c sè liÖu ®Æc tr−ng tÝnh to¸n cña tμu nh− sau: - Träng t¶i : 4500 T - ChiÒu dμi gi÷a hai ®−êng vu«ng gãc, Lw = 98 (m) - ChiÒu cao m¹n : 7,6 (m) - ChiÒu dμi ®o¹n th¼ng tμu: + §Çy hμng : 49 (m). + Ch−a cã hμng : 37 (m). - DiÖn tÝch c¶n giã: + Ngang tμu, Aq: . §Çy hμng : 640 (m2). . Ch−a cã hμng : 1070 (m2). + Däc tμu, An : . §Çy hμng : 190 (m2). . Ch−a cã hμng: 260 (m2). - §é s©u bÐ nhÊt tr−íc bÕn : 7,0 (m) 8. T¶i träng hµng ho¸ ph©n bè trªn bÕn: S¬ §å 2.8.a. C«ng tr×nh BÕn c¶ng, ta cã: Theo cÊp c«ng tr×nh lμ cÊp II nªn cã: q1 = 3 (T/m 2). q2 = 4 (T/m 2). q3 = 6 (T/m 2). ViÖn X©y Dùng C«ng Tr×nh BiÓn Ph¹m H÷u Th−¬ng :49cb1 3 S¬ ®å t¶I träng khai th¸c c¶ng biÓn ii. tÝnh to¸n c¸c ®Æc tr−ng h×nh häc cña bÕn. 1. X¸c ®Þnh chiÒu s©u tr−íc bÕn. ChiÒu s©u tr−íc bÕn lμ ®é s©u n−íc tèi thiÓu sao cho tμu cÆp bÕn kh«ng bÞ v−íng m¾c. Trong ®ã cã kÓ ®Õn mín n−íc cña tμu khi chøa ®Çy hμng theo quy ®Þnh vμ c¸c ®é s©u dù phßng kh¸c. Ta cã c«ng thøc x¸c ®Þnh ®é s©u tr−íc bÕn nh− sau: H = T + Z1 + Z2 + Z3 + Z4 + Z0 (m) Trong ®ã: T = 6,3 (m): chiÒu s©u mín n−íc khi tμu chë ®Çy hμng. Z1: ®é s©u ®¶m b¶o tμu kh«ng mÊt tÝnh ®iÒu khiÓn vμ kh«ng bÞ v−íng m¾c l−ên tμu khi ®¸y biÓn kh«ng b»ng ph¼ng. Tra theo TCN.207- 92 (tiªu chuÈn ngμnh) => Z1 = 0,07 x T = 0,44(m) Z2 = 0,21 (m): ®é dù tr÷ do sãng. ChiÒu cao sãng lμ 0,9 (m) 2750 10500 8000 q = 4,0 t cÇn cÈu cæng q = 3,0 t ViÖn X©y Dùng C«ng Tr×nh BiÓn Ph¹m H÷u Th−¬ng :49cb1 4 Z3 = 0,3 (m): ®é dù tr÷ do t¨ng mín n−íc khi ch¹y. Do chiÒu dμi tμu lμ nhá, mÆt kh¸c tμu vμo bÕn ch¹y víi vËn tèc lμ 3,1 (m/s) Z4 = 0,6 (m): ®é s©u n−íc dù phßng do sa båi. Z0 = 0,026 x B = 0,026 x 14,7 = 0,40(m): ®é s©u n−íc dù tr÷ do nghiªng lÖch tμu. VËy, thay vμo c«ng thøc víi c¸c gi¸ trÞ nh− trªn ta cã ®é s©u n−íc tr−íc bÕn lμ: H0 =6,3 + 0,44 +0,21 + 0,3+0.,6+0,40= 8,25 (m). lÊy H0 = 6,25 (m) 2. X¸c ®Þnh cao tr×nh mÆt bÕn. ∇CTMB - Cao t×nh ®Ønh bÕn ta lÊy cao h¬n mùc n−íc cao thiÕt kÕ lμ 1,6 (m). VËy ta cã: ∇CTMB = MNCTK + a = 3,4 + 1,6 = 5 (m) 3. Cao tr×nh ®¸y bÕn: ∇CT§B Cao tr×nh ®¸y bÕn x¸c ®Þnh dùa vμo mùc n−íc thÊp thiÕt kÕ: ∇CT§B= MNTTK - H = 1,2 – 8,25 = -7,05 (m). 3. ChiÒu cao bÕn. ChiÒu cao bÕn ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Hb= ∇CTMB - ∇CT§B = 5 - (-7,05) = 12,05 (m) 4. ChiÒu dµi bÕn. ChiÒu dμi cña bÕn ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc: Lb = Lt + ΔL ΔL = 18m :kho¶ng c¸ch an toμn gi÷a c¸c tμu(B¶ng1-4.c«ng tr×nh bÕn c¶ng ) Lb= 108 + 18 =126 (m). 5. X¸c ®Þnh tuyÕn mÐp bÕn vµ kÝch th−íc kÕt cÊu. 5.1. TuyÕn mÐp bÕn. TuyÕn mÐp bÕn cã thÓ lÊy theo vÞ trÝ cã ®é s©u tr−íc bÕn theo b¶n ®å ®Þa h×nh. Nh−ng ®Ó phï hîp víi ®Þa h×nh vμ kh«ng ®Ó ¶nh h−ëng ®Õn viÖc bÕn nh« ra ngoμi nhiÒu qu¸, mÆt kh¸c cã thÓ ®Ò cËp ®Õn viÖc kinh tÕ cho bÕn ta cã thÓ chän tuyÕn mÐp bÕn tiÕn ra xa hay lïi vμo trong so víi ®é s©u n−íc tr−íc bÕn. Nh−ng khi ViÖn X©y Dùng C«ng Tr×nh BiÓn Ph¹m H÷u Th−¬ng :49cb1 5 ta ®−a tuyÕn mÐp bÕn lïi vμo trong th× ph¶i n¹o vÐt phÇn tr−íc bÕn vμ vÉn cã xu h−íng l¾ng ®äng trë l¹i. VËy ta chän ph−¬ng ¸n lμm cÇu dÉn 5.2. Ph©n ®o¹n khe lón. víi chiÒu dμi bÕn lμ: Lb= 126 (m). VËy ta chia bÕn thμnh ba ph©n ®o¹n cã chiÒu dμI 126/3 = 42 m. Ta chØ cÇn tÝnh to¸n cho mét ph©n ®o¹n. 6. MÆt c¾t ngang bÕn. - ChiÒu réng bÕn ta chän BbÕn = 21,25 (m). theo c«ng nghÖ bè trÝ trªn bÕn - M¸i dèc ®−îc chän nh− s¬ ®å: víi líp c¸t ®Öm dμy 1m vμ cã ®é dèc lμ 1: 3. Trªn líp ®Öm c¸t lμ líp ®¸ héc cã ®é dèc lμ 1:2.5 - T−êng ch¾n cao 2,5m, bÒ réng 2m vμ cã hai hμng cäc. Khe gi÷a t−êng ch¾n vμ b¶n sμn lμ 3cm. TuyÕn mÐp bÕn MNCTK MNTTT CT§B +5 -7,05 T−êng ch¾n ViÖn X©y Dùng C«ng Tr×nh BiÓn Ph¹m H÷u Th−¬ng :49cb1 6 7. X¸c ®Þnh kÕt cÊu bÕn: 7.1. X¸c ®Þnh kÕt cÊu bÕn: - KÕt cÊu cÇu tÇu liÒn bê. - Chän cäc dïng lμ cäc BTCT cã tiÕt diÖn 45x45 cm. - CÊu t¹o bè trÝ cäc xiªn xen kÏ cäc ®øng. Cäc xiªn víi ®é dèc 1/10 - Chän b−íc cäc theo ph−¬ng dÇm ngang b»ng 3,5 m, b−íc cäc theo ph−¬ng dÇm däc b»ng 4,0m. - Cäc ®−îc ®ãng xuèng líp thø 3 - Chän kÕt cÊu hÖ dÇm däc vμ dÇm ngang ®an nhau. 7.2. Chän tiÕt diÖn: + B¶n bªn trªn dÇm ngang vμ dÇm däc lμ b¶n BTCT dμy 40 cm. PhÝa trªn b¶n cã ®æ mét líp BT Affan dμy 10 cm. + DÇm däc: h x b =100 x 70 cm, dïng mét lo¹i dÇm. + DÇm ngang: h x b =100 x 70 cm, dïng mét lo¹i dÇm. 7.3 VËt liÖu cÇu tÇu + VËt liÖu thÐp : - Chän thÐp chÞu lùc AII : Rs = Rsw =280 Mpa - ThÐp ®ai CII : Rs = Rsw =280 Mpa + Bª t«ng m¸c : B30 , Rb = 170 Kg/cm 2 , Rbt = 12Kg/cm 2 -HÖ sè lμm viÖc γ =0,9 iii. tÝnh to¸n t¶i träng. 1. T¶i träng b¶n th©n. §Ó tÝnh to¸n néi lùc cña bÕn ta c¾t mét d¶i song song víi dÇm ngang c¸ch ®Òu hμng cäc vμ cã chiÒu réng b»ng kho¶ng c¸ch gi÷a hai hμng cäc (b =4 m). 1.1. T¶i träng b¶n th©n cña b¶n: Ta cã t¶i träng b¶n th©n do b¶n lμ t¶i träng ph©n bè ®−îc x¸c ®Þnh: qb =b x h x γbt Trong ®ã: ViÖn X©y Dùng C«ng Tr×nh BiÓn Ph¹m H÷u Th−¬ng :49cb1 7 qb: t¶i träng b¶n th©n do b¶n t¸c dông. b: kho¶ng c¾t ®Ó tÝnh to¸n (b = 4 m). h: chiÒu cao b¶n. γbt = 2,5(T/ m3 ): khèi l−îng riªng cña bªt«ng. VËy ta cã: qb = 4 x 0,4 x 2,5 = 4,0 (T/m). 1.2. T¶i träng b¶n th©n do dÇm ngang. T¶i träng b¶n th©n cña dÇm ngang lμ t¶i träng ph©n bè ®−îc tÝnh nh− sau: qdn = a x tn x γbt Trong ®ã: qdn: t¶i träng b¶n th©n do dÇm ngang. an: bÒ réng dÇm ngang. tn: kho¶ng c¸ch tõ mÐp d−íi dÇm ngang ®Õn mÐp d−íi b¶n, hay b»ng chiÒu cao dÇm ngang trõ ®i chiÒu cao b¶n. Thay c¸c gi¸ trÞ vμo ta cã: qdn = 0,7 x (1 - 0,4) x 2,5 = 1,05 (T/m). 2.3. T¶i träng b¶n th©n do dÇm däc. T¶i träng b¶n th©n do dÇm däc lμ ®−îc quy vÒ thμnh t¶i träng tËp trung t¹i c¸c ®Çu cäc vμ ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau: Pdd = (b-an)xad x td x γbt hn: ChiÒu cao dÇm ngang ad: bÒ réng dÇm däc. td: kho¶ng c¸ch tõ mÐp d−íi dÇm däc ®Õn mÐp d−íi b¶n, hay b»ng chiÒu cao dÇm däc trõ ®i chiÒu cao b¶n. C¸c ký hiÖu nh− trªn, thay c¸c gi¸ trÞ ta cã: Pdd = (4-0,7) x 0,7x(1- 0,4) x2,5 = 3,465(T). 2. T¶i träng do hµng ho¸. Trong ®å ¸n nμy cã t¶i träng cña cÇn cÈu mÆt bÕn lμ lùc tËp chung ch©n cÇn cÈu vμ cã t¶i träng hμng ho¸ vμ ®−îc ®−a vÒ t¶i träng ph©n bè ®Òu. ViÖn X©y Dùng C«ng Tr×nh BiÓn Ph¹m H÷u Th−¬ng :49cb1 8 T¶i träng hμng ho¸ ph©n bè ®Òu ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau: Q1 = b x q1 =4 x 3 = 12 T/m Q2 = b x q2 =4 x 4 = 16 T/m Q3 = b x q2 =4 x 6 = 24 T/m Trong ®ã: qh: t¶i träng ph©n bè hμng ho¸. q: t¶i träng hμng ho¸ ph©n bè trªn diÖn tÝch mÆt bÕn. Tõ ®ã ta cã s¬ ®å t¶i träng do hμng ho¸ vμ t¶i träng b¶n th©n kÕt cÊu t¸c dông lªn bÕn nh− sau: T¶i träng do cÇn cÈu: Víi K250 trªn 1 b¸nh cña cÇn cÈu. Víi cÇn cÈu 4 b¸nh/1 ch©n P = 4K = 250 x 4 = 1000 KN = 100 T . Ta quy vÒ lùc tËp chung 3. T¶i träng do tµu. 3.1. T¶i träng giã. Thμnh phÇn ngang vμ thμnh phÇn däc cña t¶i träng gÝo t¸c ®éng lªn tμu ®−îc x¸c ®Þnh theo c¸c c«ng thøc sau: + Thμnh phÇn ngang: Wq = 73,6.10 -5 x Aq x (Vq) 2 x ξn (kN). + Thμnh phÇn däc tμu: Pdd Pdd Pdd Pdd Pdd qb + qdn Pdd ViÖn X©y Dùng C«ng Tr×nh BiÓn Ph¹m H÷u Th−¬ng :49cb1 9 Wn= 49,0.10 -5 x An x (Vn) 2 x ξd (kN). Trong ®ã: Aq vμ An: diÖn tÝch c¶n giã theo ph−¬ng ngang vμ däc cña tμu. Vq vμ Vn: thμnh phÇn ngang vμ thμnh phÇn däc cña tèc ®é giã. ξd = 0,64 ; ξn=1,0 : hÖ sè lÊy theo b¶ng 2-6 (C«ng Tr×nh BÕn C¶ng). Thay c¸c sè liÖu vμo ta cã: - Khi ®Çy hμng: Wq = 73,6.10 -5 x 640 x (9)2 x 1,0= 33,61(kN). Wn= 49.10 -5 x 190 x (19)2 x 0,64= 24,42(kN). - Khi kh«ng cã hμng: Wq = 73,6.10 -5 x 1070 x (9)2 x 1,0 = 45,99 (kN). Wn = 49,0.10 -5 x260 x (19)2 x 0,64= 40,83 (kN). 3.2. T¶i träng dßng ch¶y. Thμnh phÇn ngang ωQ (kN) vμ thμnh phÇn däc ωN (kN) cña lùc do dßng ch¶y t¸c ®éng lªn vËt næi x¸c ®Þnh theo c¸c c«ng thøc: 21.59,0 tvAQ =ω 21.59,0 vAN t=ω Trong ®ã: 1A vμ tA - DiÖn tÝch ch¾n n−íc theo h−íng ngang vμ h−íng däc cña vËt næi. 1v vμ tv - Thμnh phÇn ngang vμ thμnh phÇn däc cña l−u tèc dßng ch¶y. 3.2.1 DiÖn tÝch c¶n n−íc theo ph−¬ng ngang tµu, 1A . DiÖn tÝch c¶n n−íc theo ph−¬ng ngang tμu ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Fnn = T x L Trong ®ã: Fnn: lμ diÖn tÝch c¶n n−íc theo ph−¬ng ngang tμu. ViÖn X©y Dùng C«ng Tr×nh BiÓn Ph¹m H÷u Th−¬ng :49cb1 10 T: lμ mín n−íc cña tμu. L: chiÒu dμi tμu. VËy ta cã: + diÖn tÝch c¶n n−íc khi tμu chøa ®Çy hμng: Fnn = 6,3 x 108 = 680,4 (m 2). + diÖn tÝch c¶n n−íc ngang tμu khi kh«ng cã hμng: Fnn = 2,6 x 108 = 280,8 (m 2). 3.2.2. DiÖn tÝch c¶n n−íc theo ph−¬ng däc tµu, tA . DiÖn tÝch c¶n n−íc theo ph−¬ng däc tμu ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Fdn = T x B Trong ®ã: Fdn: lμ diÖn tÝch c¶n n−íc theo ph−¬ng däc tμu. T: lμ mín n−íc cña tμu. B: lμ bÒ réng tμu. Thay c¸c gi¸ trÞ ta cã: + diÖn tÝch c¶n n−íc theo ph−¬ng däc khi tμu ®Çy hμng: Fdn =6,3 x 14.7 = 92,61 (m 2). + diÖn tÝch c¶n n−íc theo ph−¬ng däc khi kh«ng cã hμng: Fdn = 2,6 x 14,7 = 38,22 (m 2). VËy ta cã: -Khi ®Çy hμng : 21.59,0 tvAQ =ω =0,59x92,61x0,82=36,13 (KN) 2 1.59,0 vAN t=ω =0,59x680,40x0,32=34,97 (KN) -Khi kh«ng ®Çy hμng : 2 1.59,0 tvAQ =ω =0,59x38,22x0,82=14,91 (KN) 2 1.59,0 vAN t=ω =0,59x280,80x0,32=14,13 (KN) 3.3. Lùc tùa tµu. T¶i träng ph©n bè do tÇu neo ®Ëu ë bÕn tùa nªn c«ng tr×nh d−íi t¸c dông cña giã vμ dßng ch¶y ViÖn X©y Dùng C«ng Tr×nh BiÓn Ph¹m H÷u Th−¬ng :49cb1 11 d tt l Qq 01,1= Trong ®ã: ttQ 0 : Lùc ngang do t¸c ®éng tæng hîp cña giã, dßng ch¶y. ld : ChiÒu dμi ®o¹n tiÕp xóc gi÷a tμu vμ c«ng tr×nh. * Khi ®Çy hμng: ld = 49,0 (m) ttQ 0 = Wq + ωQ = 33,61+36,13=69,74 KN => )/(57,1 0,49 74,691,1 mkNq == * Khi kh«ng cã hμng: Ld=37,0 (m) ttQ 0 = Wq+ ωQ = 45,99+14,91=60,9 KN => )/(81,1 0,37 9,601,1 mkNq == 3.4. Lùc neo tµu: a .T¶i träng neo tμu t¸c dông lªn 1 bÝch neo theo ph−¬ng ngang tÇu ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: βα cos.sinn Qs t= Trong ®ã: Qt: thμnh phÇn ngang cña t¶i träng giã t¸c dông lªn tμu. n: sè bÝch neo ®ång thêi lμm viÖc. α, β: gãc nghiªng cña d©y neo ®−îc lÊy trong b¶ng 31 theo 22 TCN 222.95 - VÞ trÝ neo t¹i mÐp bÕn víi tμu ®Çy hμng lÊy: α = 300 vμ β = 200. - VÞ trÝ neo mÐp bÕn víi tμu kh«ng cã hμng lÊy: α = 300 vμ β = 400. VËy ta cã t¶i träng t¸c dông lªn mét bÝch neo lμ: + Khi tμu ®Çy hμng: + Khi tμu kh«ng cã hμng: )(74,24 20cos.30sin.6 69,74 00 kNS == )(50,26 40cos.30sin.6 60,9 00 kNS == ViÖn X©y Dùng C«ng Tr×nh BiÓn Ph¹m H÷u Th−¬ng :49cb1 12 b. T¶i träng neo tμu t¸c dông lªn 1 bÝch neo theo ph−¬ng däc tÇu ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc : βα cos.sin.n Qs d= víi Qd : thμnh phÇn däc cña t¶i träng giã t¸c dông lªn tμu khi ®Çy hμng : Qd = Wn + Nd = 24,42+34,97=59,39 (KN) khi kh«ng cã hμng : Qd = Wn+ Nd = 40,83+14,13= 54,96 (KN) - VÞ trÝ neo t¹i mÐp bÕn víi tμu ®Çy hμng lÊy: α = 300 vμ β = 200. - VÞ trÝ neo mÐp bÕn víi tμu kh«ng cã hμng lÊy: α = 300 vμ β = 400 VËy ta cã t¶i träng t¸c dông lªn mét bÝch neo theo ph−¬ng däc lμ + Khi tμu ®Çy hμng: )(07,21 20cos.30sin.6 39,59 00 KNs == + Khi tμu kh«ng cã hμng: Chän bÝch neo lo¹i : J5 lùc c¨ng : 5 T Ta chän tr−êng hîp nguy hiÓm nhÊt ®Ó tinh to¸n lμ tr−êng hîp tÇu kh«ng cã hμngvμ ®Çy hμng -Kh«ng ®Çy hµng: * Thµnh phÇn vu«ng gãc cña lùc neo * Thµnh phÇn th¼ng ®øng cña lùc neo: TÇu kh«ng hμng: β = 400 SV = 26,5 x sin40 0 = 17,03 (KN) * Thµnh phÇn song song víi mÐp bÕn cña lùc neo lµ: TÇu kh«ng hμng: β = 400 Sn = 26,5 x cos40 0.cos300 = 17,58(KN) - §Çy hµng: * Thµnh phÇn vu«ng gãc cña lùc neo )(15,10 6 60,9 kN n Q S tq === )(92,23 40cos.30sin.6 54,96 00 kNS == )(62,11 6 69.74 kN n Q S tq === ViÖn X©y Dùng C«ng Tr×nh BiÓn Ph¹m H÷u Th−¬ng :49cb1 13 * Thµnh phÇn th¼ng ®øng cña lùc neo: TÇu kh«ng hμng: β = 200 SV = 24,74 x sin20 0 = 8,46 (KN) * Thµnh phÇn song song víi mÐp bÕn cña lùc neo lµ: TÇu kh«ng hμng: β = 200 Sn = 24,74 x cos30 0.cos200 = 20,13(KN) 3.5. T¶i träng do va tÇu. Sè liÖu ®Çu vμo: D = 7000 (DWT): l−îng rÏ n−íc 7000 (T). v = 0,14 (m/s): thμnh phÇn vu«ng gãc cña tèc ®é cÆp tμu (tra b¶ng). Ψ = 0,55: hÖ sè xÐt ®Õn tÊt c¶ c¸c yÕu tè lμm t¨ng hoÆc gi¶m n¨ng l−îng va. §éng n¨ng tÇu: )(37,37 2 14,0.700055,0 2 .. 22 KJvDE ===ψ Chän thiÕt bÞ ®Öm V 1000H ChiÒu cao ®Öm: 1.0 m ChiÒu dμi ®Öm: 3 m Tra h×nh tiªu chuÈn ngμnh 222-95 ta ®−îc: Thμnh phÇn lùc theo ph−¬ng vu«ng gãc víi mÐp bÕn do lùc va cña tμu g©y ra lμ: Fq = 234 (kN) §Öm cao su nªn cã μ = 0.5. Thμnh phÇn song song víi mÐp bÕn: Fn = μ Fq = 0,5. 234=117 (kN) iv. tÝnh to¸n t¶i träng. 1. Gi¶ thiÕt tÝnh to¸n . X¸c ®Þnh chiÒu dμi tÝnh to¸n cña cäc theo c«ng thøc kinh ngiÖm: Ltt = l 0 + η x d Trong ®ã : η: hÖ sè kinh ngiÖm lÊy b»ng 6 ViÖn X©y Dùng C«ng Tr×nh BiÓn Ph¹m H÷u Th−¬ng :49cb1 14 l0 : chiÒu dμi tù do cña cäc Sè l−îng bÝch neo trªn bÕn lμ 6 ®−îc bè trÝ ë ®Çu dÇm c¸ch hμng cäc ngoμi cïng mét kho¶ng 1.75 m 2. X¸c ®Þnh t©m ®µn håi. 2.1 . X¸c ®Þnh ph¶n lùc ®¬n vÞ. §Ó x¸c ®Þnh ph¶n lùc ®Çu cäc ta chän hÖ trôc to¹ ®é nh− sau trôc oy trïng víi hμng cäc thuéc trôc ngang A vμ trôc Ox trïng víi hμng cäc trôc däc sè 1. MÆt kh¸c ta ®¸nh sè thø tù cña cäc nh− sau: ®¸nh sè cäc theo thø tù t¨ng dÇn b¾t ®Çu tõ gèc to¹ ®é ®· chän theo chiÒu t¨ng cña trôc ox råi tiÕp tôc ®Õn hμng cäc thø 2 theo chiÒu trôc oy. Ta cã c«ng thøc tÝnh to¹ ®é t©m ®μn håi nh− sau: ∑ ∑= iy iiy H xH x . 0 ∑ ∑= ix iix H yH y . 0 Trong ®ã: ∑ ∑ ixiy HH ; : tæng ph¶n lùc do chuyÓn vÞ ngang cña c¸c cäc trong ®o¹n cÇu tμu theo ph−¬ng y vμ ph−¬ng x. xi, yi: to¹ ®é cña ®Çu cäc thø i ®èi víi gèc to¹ ®é ban ®Çu. C¸c ph¶n lùc ngang ë ®Çu cäc ®−îc tÝnh nh− lùc c¾t Q g©y ra do c¸c chuyÓn vÞ ®¬n vÞ theo c¸c c«ng thøc cña c¬ häc kÕt cÊu. Ph¶n lùc ngang ®Çu cäc ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau: Trong ®ã: E: Modul ®μn håi cña vËt liÖu lμm cäc.(E=2,6.106(T)). J: Momen qu¸n tÝnh tiÕt diÖn cäc. 3 33 10.417,3 12 45,0.45,0 12 . −=== hbJ l: ChiÒu dμi tÝnh to¸n cña cäc. Tõ c¸c c«ng thøc ®ã ta thμnh lËp b¶ng tÝnh t¶i träng ngang ®Çu cäc víi tÊt c¶ c¸c cäc 2.2. X¸c ®Þnh t©m ®µn håi cña mét ph©n ®o¹n bÕn . Hμng cäc Trôc x y lo ltto¸n H'x (KN) H'y (KN) H'x.y (KNm) H'y.x (KNm) 3 ..12 l JEHHQ yiix === ViÖn X©y Dùng C«ng Tr×nh BiÓn Ph¹m H÷u Th−¬ng :49cb1 15 10.86 13.56 A 0.00 0.00 9.42 12.12 1640.19 1640.19 0.00 0.00 10.86 13.56B 4.00 0.00 9.42 12.12 1640.19 1640.19 0.00 6560.75 10.86 13.56C 8.00 0.00 9.42 12.12 1640.19 1640.19 0.00 13121.50 10.86 13.56D 12.00 0.00 9.42 12.12 1640.19 1640.19 0.00 19682.24 10.86 13.56E 16.00 0.00 9.42 12.12 1640.19 1640.19 0.00 26242.99 10.86 13.56F 20.00 0.00 9.42 12.12 1640.19 1640.19 0.00 32803.74 10.86 13.56G 24.00 0.00 9.42 12.12 1640.19 1640.19 0.00 39364.49 10.86 13.56H 28.00 0.00 9.42 12.12 1640.19 1640.19 0.00 45925.23 10.86 13.56I 32.00 0.00 9.42 12.12 1640.19 1640.19 0.00 52485.98 10.86 13.56J 36.00 0.00 9.42 12.12 1640.19 1640.19 0.00 59046.73 10.86 13.56 1 K 40.00 0.00 9.42 12.12 1640.19 1640.19 0.00 65607.48 A 0.00 3.50 8.54 11.24 75.08 75.08 262.78 0.00 B 4.00 3.50 8.54 11.24 75.08 75.08 262.78 300.32 C 8.00 3.50 8.54 11.24 75.08 75.08 262.78 600.64 D 12.00 3.50 8.54 11.24 75.08 75.08 262.78 900.96 E 16.00 3.50 8.54 11.24 75.08 75.08 262.78 1201.28 F 20.00 3.50 8.54 11.24 75.08 75.08 262.78 1501.60 G 24.00 3.50 8.54 11.24 75.08 75.08 262.78 1801.92 H 28.00 3.50 8.54 11.24 75.08 75.08 262.78 2102.24 I 32.00 3.50 8.54 11.24 75.08 75.08 262.78 2402.56 J 36.00 3.50 8.54 11.24 75.08 75.08 262.78 2702.88 2 K 40.00 3.50 8.54 11.24 75.08 75.08 262.78 3003.20 A 0.00 7.00 6.78 9.48 125.14 125.14 875.98 0.00 B 4.00 7.00 6.78 9.48 125.14 125.14 875.98 500.56 C 8.00 7.00 6.78 9.48 125.14 125.14 875.98 1001.13 D 12.00 7.00 6.78 9.48 125.14 125.14 875.98 1501.69 E 16.00 7.00 6.78 9.48 125.14 125.14 875.98 2002.25 F 20.00 7.00 6.78 9.48 125.14 125.14 875.98 2502.81 G 24.00 7.00 6.78 9.48 125.14 125.14 875.98 3003.38 H 28.00 7.00 6.78 9.48 125.14 125.14 875.98 3503.94 I 32.00 7.00 6.78 9.48 125.14 125.14 875.98 4004.50 J 36.00 7.00 6.78 9.48 125.14 125.14 875.98 4505.06 3 K 40.00 7.00 6.78 9.48 125.14 125.14 875.98 5005.63 ViÖn X©y Dùng C«ng Tr×nh BiÓn Ph¹m H÷u Th−¬ng :49cb1 16 5.43 8.13 A 0.00 10.50 4.76 7.46 2701.73 2701.73 28368.18 0.00 5.43 8.13B 4.00 10.50 4.76 7.46 2701.73 2701.73 28368.18 10806.93 5.43 8.13C 8.00 10.50 4.76 7.46 2701.73 2701.73 28368.18 21613.86 5.43 8.13D 12.00 10.50 4.76 7.46 2701.73 2701.73 28368.18 32420.78 5.43 8.13E 16.00 10.50 4.76 7.46 2701.73 2701.73 28368.18 43227.71 5.43 8.13F 20.00 10.50 4.76 7.46 2701.73 2701.73 28368.18 54034.64 5.43 8.13G 24.00 10.50 4.76 7.46 2701.73 2701.73 28368.18 64841.57 5.43 8.13H 28.00 10.50 4.76 7.46 2701.73 2701.73 28368.18 75648.49 5.43 8.13I 32.00 10.50 4.76 7.46 2701.73 2701.73 28368.18 86455.42 5.43 8.13J 36.00 10.50 4.76 7.46 2701.73 2701.73 28368.18 97262.35 5.43 8.13 4 K 40.00 10.50 4.76 7.46 2701.73 2701.73 28368.18 108069.28 A 0.00 14.00 3.27 5.97 501.07 501.07 7015.01 0.00 B 4.00 14.00 3.27 5.97 501.07 501.07 7015.01 2004.29 C 8.00 14.00 3.27 5.97 501.07 501.07 7015.01 4008.58 D 12.00 14.00 3.27 5.97 501.07 501.07 7015.01 6012.87 E 16.00 14.00 3.27 5.97 501.07 501.07 7015.01 8017.16 F 20.00 14.00 3.27 5.97 501.07 501.07 7015.01 10021.45 G 24.00 14.00 3.27 5.97 501.07 501.07 7015.01 12025.74 H 28.00 14.00 3.27 5.97 501.07 501.07 7015.01 14030.02 I 32.00 14.00 3.27 5.97 501.07 501.07 7015.01 16034.31 J 36.00 14.00 3.27 5.97 501.07 501.07 7015.01 18038.60 5 K 40.00 14.00 3.27 5.97 501.07 501.07 7015.01 20042.89 A 0.00 17.50 2.00 4.70 1026.90 1026.90 17970.82 0.00 B 4.00 17.50 2.00 4.70 1026.90 1026.90 17970.82 4107.62 C 8.00 17.50 2.00 4.70 1026.90 1026.90 17970.82 8215.23 D 12.00 17.50 2.00 4.70 1026.90 1026.90 17970.82 12322.85 E 16.00 17.50 2.00 4.70 1026.90 1026.90 17970.82 16430.46 F 20.00 17.50 2.00 4.70 1026.90 1026.90 17970.82 20538.08 G 24.00 17.50 2.00 4.70 1026.90 1026.90 17970.82 24645.70 H 28.00 17.50 2.00 4.70 1026.90 1026.90 17970.82 28753.31 I 32.00 17.50 2.00 4.70 1026.90 1026.90 17970.82 32860.93 J 36.00 17.50 2.00 4.70 1026.90 1026.90 17970.82 36968.54 6 K 40.00 17.50 2.00 4.70 1026.90 1026.90 17970.82 41076.16 ViÖn X©y Dùng C«ng Tr×nh BiÓn Ph¹m H÷u Th−¬ng :49cb1 17 Sum 66771.27 66771.27 599420.59 1335425.47 To¹ ®é t©m ®µn håi xC yC 20 8.9772227 Tõ ®ã ta cã to¹ ®é t©m ®μn håi so víi hÖ trôc ban ®Çu lμ: x0 = 20 (m). y0 = 8,9772 (m). 4. X¸c ®Þnh c¸c ph¶n lùc ngang ®Çu cäc do ngo¹i lùc. 4.1. X¸c ®Þnh c¸c ®Æc tr−ng cña bÕn. §Ó tÝnh to¸n chuyÓn vÞ cña bÕn cÇu tμu ®èi víi ngo¹i lùc t¸c dông ta ph¶i quy tÊt c¶ c¸c ngo¹i lùc ®ã vÒ vÞ trÝ t©m ®μn håi . MÆt kh¸c ta thμnh lËp b¶ng tÝnh to¸n c¸c th«ng sè ph¶n lùc ngang ®Çu cäc ®Ó lÊy sè liÖu ®−a vμo tÝnh to¸n c¸c chuyÓn vÞ nh− sau: §Ó tÝnh to¸n (gi¶i) cÇu tμu ta cã thÓ gi¶i cÇu tμu theo s¬ ®å kh«ng gian hay ¬ ®å ph¼ng. Trong ®å ¸n nμy ta gi¶i cÇu tμu b»ng s¬ ®å ph¼ng v× vËy ta ph¶i ®i t×m xen khi ngo¹i lùc t¸c dông vμo bÕn cÇu tμu th× hμng cäc theo hai ph−¬ng nμo cã tæng ph¶n lùc lμ lín nhÊt th× lÊy hμng cäc ®ã tÝnh to¸n néi lùc vμ bè trÝ thÐo cho c¸c dÇm t−¬ng øng. §Ó x¸c ®Þnh ph¶n lùc ®Çu cäc cña c¸c hμng cäc (hμng ngang vμ hμng däc) ta sö dông c«ng thøc sau: Trong ®ã: xi’, yi’: tμ to¹ ®é theo c¸c trôc ox vμ oy trong hÖ trôc t©m ®μn håi ®· x¸c ®Þnh. VËy ta cã b¶ng x¸c ®Þnh ph¶n lùc ®Çu cäc cña c¸c hμng cäc nh− sau: VËy theo tÝnh to¸n víi c¸c hμng cäc theo hai ph−¬ng nh− ®· tr×nh bμy th× theo ph−¬ng däc hμng cu«Ý cïng cã ph¶n lùc ®Çu cäc lín nhÊt vμ theo ph−¬ng ngang th× hμng cäc cuèi cïng (xa t©m vÒ bªn ph¶i nhÊt) còng cã ph¶n lùc ngang ( ),. ixixix yHH ϕ±Δ= ( ),. iyiyiy xHH ϕ±Δ= ViÖn X©y Dùng C«ng Tr×nh BiÓn Ph¹m H÷u Th−¬ng :49cb1 18 ®Çu cäc lμ lín nhÊt. Ta lÊy c¸c hμng cäc nμy ®Ó tÝnh to¸n néi lùc theo s¬ ®å ph¼ng cho bÕn cÇu tμu. 4.2.Ph©n phèi ®èi víi lùc neo: X= 2Sn = 2 x20.13= 40.26(KN). Y= 2Sq = 2 x 11,62= 23,24 (KN). Mc=- 23,24x8,9772+20,13x20-20,13x(28-20)=--571,39(KNm). Ta cã: 4.3.Ph©n phèi ®èi víi lùc va: X= Fn =11,7(T). Y= Fq = 23,4(T). Mc= -Fn.yc+Fq.xc = -117x 8,9772+234 x 20 = 3307,91 (KNm). )(87,45285700.. 22 kNxHyH iiyiix =+ ∑∑ )(10.26,1 87,45285700 39,571 .. 5 22 rad xHyH Mc iyix −−=−=+= ∑∑ϕ )(10.5,3 27.66771 24,23 4 m H Y iy y −−=−==∑ ∑Δ )(10.0,6 27,66771 26,40 4 m H X ix x −===Δ ∑ ∑ )(10.8,1 27,66771 117 3 m H X ix x −===Δ ∑ ∑ )(10.5,3 27,66771 234 3 m H Y iy y −===Δ ∑ ∑ )(10.3,7 87,45285700 91,3307 .. 5 22 rad xHyH Mc iyix −==+= ∑∑ϕ ViÖn X©y Dùng C«ng Tr×nh BiÓn Ph¹m H÷u Th−¬ng :49cb1 19 KHUNG NGANG Trôc ΣΗyneo ΣΗyva1 ΣΗyva2 A -3.65 30.14 37.50 B -3.34 28.37 34.25 C -3.03 26.59 31.01 D -2.73 24.82 27.76 E -2.42 23.05 24.52 F -2.11 21.27 21.27 G -1.81 19.50 18.03 H -1.50 17.73 14.78 I -1.19 15.95 11.54 J -0.89 14.18 8.29 K -0.58 12.40 5.05 ΣΗyneomax ΣΗyva1max ΣΗyva2max -3.65 30.14 37.50 KHUNG D ỌC Trôc ΣΗxneo ΣΗxva1 ΣΗxva2 1 12.92 19.78 -53.26 2 0.56 1.12 -2.05 3 0.86 2.21 -2.78 4 17.35 55.38 -46.03 5 2.97 11.68 -5.96 6 5.60 26.83 -6.93 ΣΗxneomax ΣΗxva1max ΣΗxva2max 17.35 55.38 -53.26 4.4. Tæ hîp t¶i träng cho bÕn cÇu tµu. ViÖn X©y Dùng C«ng Tr×nh BiÓn Ph¹m H÷u Th−¬ng :49cb1 20 Pd Tæ hîp 2 = T¶i träng b¶n th©n +cÇn trôc +va tμu Pd Pd Pd Pd+Pct Pd+Pct Pvv Pvt Pb Pd Tæ hîp 1 = T¶i träng b¶n th©n +cÇn trôc +neo Pd Pd Pd Pd+Pct Pd+Pct Pvv Pneo Pb ViÖn X©y Dùng C«ng Tr×nh BiÓn Ph¹m H÷u Th−¬ng :49cb1 21 Pd Tæ hîp 4 = T¶i träng b¶n th©n +hμng hãa +va tμu Pd Pd Pd Pd Pd Pvv Pva qb q2 q1 0.5q1 Pd Tæ hîp 3 = T¶i träng b¶n th©n +hμng hãa +neo Pd Pd Pd Pd Pd Pvv Pneo qb q2 q1 0.5q1 ViÖn X©y Dùng C«ng Tr×nh BiÓn Ph¹m H÷u Th−¬ng :49cb1 22 4.5. TÝnh to¸n néi lùc cho bÕn cÇu tµu. Pd Tæ hîp 5 = T¶i träng b¶n th©n +hμng hãa +neo + cÇn trôc Pd Pd Pd Pd+Pct Pd+Pct Pvv Pneo qb q2 q1 0.5q1 Pd Tæ hîp 6 = T¶i träng b¶n th©n +hμng hãa +va tμu+ cÇn trôc Pd Pd Pd Pd+Pct Pd+Pct Pvv Pvt qb q2 q1 0.5q1 ViÖn X©y Dùng C«ng Tr×nh BiÓn Ph¹m H÷u Th−¬ng :49cb1 23 Tõ c¸c tæ hîp t¶i träng trªn ta cã s¬ ®å kÕt cÊu c¾t 1m bÒ réng b¶n theo ph−¬ng song song víi dÇm ngang. Sö dông ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n kÕt cÊu Sap2000 ta cã ®−îc néi lùc lín nhÊt t−¬ng øng víi tr−êng hîp tæ hîp t¶i träng ®ã cã gi¸ trÞ nh− sau M+max= 20,4 (Tm). M-min= -36,1 (Tm). Q+max = 43,8 (T). Q+min= -41,8 (T). V. TÝnh to¸n thÐp cho cÇu tµu 1. TÝnh thÐp cho dÇm . 1.1. TÝnh to¸n cèt thÐp däc chÞu lùc. Tõ néi lùc t×m ®−îc ë trªn ta ®i tÝnh to¸n thÐp cho dÇm vμ lÊy l−îng thÐp nμy bè trÝ cho c¶ dÇm ngang vμ dÇm däc. Ph¶i chó ý khi tÝnh to¸n thÐp ta ph¶i kiÓm tra ®iÒu kiÖn vÕt nøt. §Ó tÝnh to¸n thÐp cho dÇm ta tÝnh to¸n ®èi víi tiÕt diÖn cã m«men vμ lùc c¾t lín nhÊt ®Ó cã ®−îc l−îng thÐp bè trÝ cho mäi tiÕt diÖn trong dÇm. Trong ®ã: M = 36,1 (Tm): momen lín nhÊt trong dÇm. Ra = 2800(kG/cm 2): c−êng ®é chÞu kÐo cña thÐp. h0 = h - a = 100 - 5 = 95 (cm): chiÒu cao lμm viÖc cña tiÕt diÖn dÇm. Thay c¸c sè liÖu vμo c«ng thøc trªn ta cã: Chän 7 φ32 cã Fa = 56.3 (cm2). KiÓm tra ®iÒu kiÖn vÕt nøt: 0..9,0 hR MF a a = )(1,15 9528009,0 101,36 25 cm xx xFa == ViÖn X©y Dùng C«ng Tr×nh BiÓn Ph¹m H÷u Th−¬ng :49cb1 24 Trong ®ã: η = 1,2: thÐp cã gê. k = 1: cÊu kiÖn chÞu uèn. c = 1: d¹ng t¶i träng ng¾n h¹n lμ tréi.