Đồ Án nâng hạ triền dọc sử dụng xe chở tàu kết hợp xe Đường hào cho tàu 900 DWT lên bệ sửa chữa

Đồ Án nâng hạ triền dọc Sử dụng triền dọc kết hợp xe đường triền (xe chở tàu) và xe đường hào để đưa tàu từ phía nước lên khu vực bệ sửa chữa.

Loại công trình khai thác

Sử dụng triền dọc kết hợp xe đường triền (xe chở tàu) và xe đường hào để đưa tàu

từ phía nước lên khu vực bệ sửa chữa

Điều kiện tự nhiên khu vực

1.2.1 Bình đồ

Nhà máy sửa chữa tàu được quy hoạch dựa theo bình đồ số 06

1.2.2 Điều kiện địa chất:

Bảng số liệu địa chất

Địa

chất Lớp Tên đất

Chiều dày (m) Chỉ tiêu cơ lý Ký hiệu Giá trị

1.2.3 Điều kiện thủy văn

Bảng số liệu thủy văn

Cao độ mực nước ứng với các tần suất P%

nước thấp nhất của đường chân triều H min = -0.47 m ứng với tần suất P = 99% có thời

gian xuất hiện là 1.0101 năm để tính toán

Thông số tàu sữa chữa

Số lượng tàu sửa chữa bên phía nhà máy yêu cầu: 32 Tàu

Chiều dài các đường vuông góc

Lpp (m)

Chiều rộng tàu

B (m)

Mớn nước đầy tải T (m)

Mớn nước không tải

T0 (m)

CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH MẶT BẰNG NHÀ MÁY SỬA

CHỮA TÀU THỦY Các bước hình thành mặt bằng nhà máy

− Bộ phận chính để triền hoạt động:

▪ Công trình: {

Đường triền nghiêng, đường hào

Bệ tàu

Bệ tời, bệ puli

▪ Thiết bị: { Xe đường hào, xe chở tàu

Tời, puli (hệ thống kéo tàu)

Hệ thống ray

− Công trình phụ trợ: bến trang trí, cần trục, kho chứa

Sơ đồ công nghệ sửa chữa tàu thủy

Đánh giá mức độ hư hỏng, lập

kế hoạch sửa chữa

(Bến trang trí)

Sửa chữa vỏ

Kéo tàu lên (Đường triền)

Hạ thủy tàu (Đường triền)

Sửa chữa máy Sửa chữa thiết bị

Chế tạo, thay thế vỏ tàu (Phân xưởng vỏ)

Kiểm tra, chạy thử tàu (Bến trang trí)

Bến trang trí Sửa chữa máy

Tháo máy tàu để sửa chữa (Xưởng sửa chữa máy)

Bến trang trí Sửa chữa thiết bị

Tháo thiết bị để sửa chữa (Xưởng sửa chữa thiết bị)

Xe đường triền dọc là xe giá bằng được di chuyển trên mặt nằm nghiêng và dùng

để chở tàu Ở giai đoạn 1, khi xe giá bằng chuyển tàu đi qua đoạn cong quá độ có bán kính 1000 m nối 2 đoạn nằm nghiêng và nằm ngang của đường triền đến vị trí xe đường hào thì dừng lại Tại đây, ray trên mặt xe đường hào có cao trình bằng với ray trên mặt bằng nhà máy Giai đoạn 2, xe đường hào chở xe giá bằng được kéo theo phương vuông góc với đường triền dọc và tàu được chuyển qua các bệ Lúc này, xe đường hào sẽ dừng tại vị trí bệ tàu và hệ thống tời – puli giúp kéo xe chở tàu vào đúng

bệ để tiến hành sửa chữa con tàu

Hình 2.1: Mặt cắt dọc kéo tàu lên bờ

Hình 2.2: Mặt bằng sơ đồ kéo tàu lên bờ

bằng nhà máy GVHD: ThS Trịnh Thanh Kiên

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA CÁC BỘ PHẬN CÔNG TRÌNH, LẬP TỔNG MẶT BẰNG NHÀ MÁY

Trong đó: Tn: Thời gian có thể khai thác bệ tàu trong năm; Tn = 300 (ngày)

kb: Hệ số không đều về công việc trong năm, kb = 1.2

− Dự kiến công suất của nhà máy như sau:

▪ Tàu sửa chữa: 900 T, số lượng 15 tàu/ năm

▪ Thời gian sửa chữa trên bệ cho 1 con tàu trung bình 65 ngày

Tb: Tổng thời gian cần sử dụng bệ tàu trong năm (ngày);

Ldutru: Đoạn dự trữ ở hai đầu, lấy từ 310 m tùy cỡ tàu; Ldutru = 3.0 m

Ta có: 𝐿𝑏 = 71 + 2 × 3.0 = 77(m)

3.3.2 Chiều rộng bệ tàu

b t dutru

B =B + 2 B

Trong đó: Bt: Bề rộng tàu tính toán; Bt = 14 (m)

Bdu tru: Bề rộng dự trữ hai bên cho các công tác sửa chữa, lấy từ 23 m;

Ta có: 𝐵𝑏 = 14 + 2 × 2 = 18(m)

3.3.3 Khoảng cách giữa các bệ

Khoảng cách ngang giữa các bệ phụ thuộc vào khẩu độ của cần trục làm việc tại vị trí bệ tàu và tăng thêm một khoảng dự trữ Sử dụng cần trục 20T di chuyển trên ray với khẩu độ 10.0m

Kết luận: Khoảng cách giữa các bệ là 10 (m)

a: Độ vượt gia cao an toàn; a = 2.0 (m)

Ta có: CĐMB = + 2.59 + 2.0 = + 4.59 (m)

− Theo tiêu chuẩn kiểm tra (đảm bảo bến không bị ngập)

CĐMB = H1% + a Trong đó: H1%: Mực nước quan trắc ứng với tần suất P = 1% theo đường cong tần suất mực nước đỉnh triều; H1% = + 4.04 m

a: Độ vượt gia cao an toàn; a = 1.5 (m)

Kết luận: Cao trình mặt bệ lấy bằng cao trình mặt bằng nhà máy = +5.54 (m)

bằng nhà máy GVHD: ThS Trịnh Thanh Kiên Bến trang trí

Trong sơ đồ công nghệ sửa chữa tàu, bến trang trí là điểm đầu và cũng là điểm cuối của quá trình công nghệ sửa chữa một con tàu, Khi tàu vào sửa chữa, con tàu phải cập vào bến để được khảo sát và lên kế hoạch sửa chữa Tại đây, máy tàu hoặc một số

bộ phận con tàu có thể được tháo ra để đưa vào khu vực sửa chữa Phần vỏ tàu sẽ được kéo lên bờ sửa chữa

Bến phải được đặt nơi có khu nước yên tĩnh để đảm bảo sản xuất bình thường trong điều kiện có gió cấp 5 trở xuống

3.4.1 Số lượng bến trang trí

b b b

Trong đó: Tn: Số ngày khai thác trong 1 năm của bến; Tn = 300 (ngày)

kb: Hệ số không đều theo thời gian; kb = 1.2

Tb: Thời gian cần thiết để tiến hành trang trí tàu trên bến

▪ Dự kiến thời gian tàu đậu trên bến trang trí chờ sửa chữa: 10 Đêm/Tàu)

(Ngày-▪ Số lượng tàu thường xuyên sửa chữa: 18 (Tàu)

Thiết kế cho một bến độc lập do vậy chiều dài bến giảm so với chiều dài tàu tính

toán, tham khảo sách công trình thủy công Ts Phạm Văn Thứ

Lb = (0.60.8)Lt

Ta có: Lb = 0.71  Lt = 0.71  71 = 50.41 (m)

Kết luận: Vậy chiều dài bến trang trí là 50.41 (m)

3.4.2.2 Chiều rộng bến

Sử dụng cần trục Gotwald HSK 300 di chuyển trên ray với khẩu độ ray trục

Br = 10.0 m giúp thao tác nâng hạ các thiết bị tàu cần duy tu, sửa chữa

Bb = Bt + Br + Bs

Trong đó: Bt: Khoảng cách từ ray trước cần trục đến mép trước bến; Bt = 2.75 (m)

Bs: Khoảng cách từ ray sau đến mép sau bến, phụ thuộc việc để các thiết bị trên tàu xuống bến; Bs = 5.0 (m)

Xác định cao độ đáy bến trang trí trong các tài liệu không được đề cập đến, có thể

bỏ qua ko cần tính toán Tuy nhiên, để biết được chính xác chiều sâu nạo vét ta cần

tính toán cao trình đáy dựa theo hai chức năng chính của bến trang trí; tham khảo cách

tính “mục 4.7.e theo TCVN 11820-5:2021”

CĐĐB = MNTTK – ĐSTB Trong đó: MNTTK: Mực nước thấp thiết kế được tính toán dựa theo hiệu số

H50% - Hmin và tra bảng 8 ở “mục 5.3.2 theo TCVN 11820-2:2017”

H50%: Cao độ mực nước lấy dựa trên đường cong tần suất lũy tích mực nước giờ ứng với tần suất P = 50% được quan trắc ít nhất 10 năm;

Hmin: Cao độ mực nước lấy dựa trên đường cong tần suất lũy tích mực nước thấp nhất 1 lần trong 25 năm ứng với tần suất P = 4% Tuy nhiên,

do bảng số liệu thủy văn cung cấp không đủ nên có thể lấy đường cong tần suất mực nước chân triều ứng với tần suất P = 99%

Hiệu số của H50% - Hmin = +1.87 – (-0.47) = 2.34 (m) = 234 (cm) Trang bảng 8, ta

được giá trị tần suất mực nước 99.5% Nội suy bảng số liệu thủy văn tìm được giá trị

mực nước thấp thiết kế theo đường chân triều: MNTTK = H99.5% = - 0.4 m

a Chức năng sửa chữa tàu không hàng

ĐSTB: Độ sâu trước bến được xác định theo công thức

bằng nhà máy GVHD: ThS Trịnh Thanh Kiên

Với: T: Mớn nước sửa chữa của tàu tính toán; Tsuachua = 0.7  3.5 = 2.45 (m)

Z1: Độ sâu dự trữ tối thiểu (đảm bảo việc tàu quay trở an toàn);

Z1 = 0.03  T =0.03  3.5 = 0.105 (m)

Z2: Dự phòng do sóng (trong khu vực bể cảng không có sóng); Z2 = 0

Z3: Độ sâu dự trữ do tăng lượng mớn nước khi tàu chạy; Z3 = 0 (Th sử dụng tàu lai dắt)

Z4: Dự phòng do vấn đề sa bồi; Z4 = 0.5 m

Z5: Dự phòng tàu nghiêng lệch do chất tải không đều; Z5 = 0 (tàu cập bến ở trạng thái không hàng)

Ta có: ĐSTB = 2.45 + (0.105 + 0 + 0 + 0.5 + 0) = 3.055 (m)

Cao trình đáy bến đối với tàu sửa chữa: CĐĐB = - 0.4 – 3.055 = - 3.455 (m)

b Chức năng nhập vật liệu vào đối với tàu đầy tải

Tàu lớn cần sửa chữa cập bến trang trí là tàu 1500 T Vậy tàu nhỏ đầy tải chở 10% vật liệu thép cung cấp cho nhà máy sửa chữa có trọng tải là 150 T

ĐSTB: Độ sâu trước bến được xác định theo công thức

Với: T: Mớn nước đầy tải của tàu chở vật liệu; T= 3.5 (m)

Z1: Độ sâu dự trữ tối thiểu (đảm bảo việc tàu quay trở an toàn);

Z1 = 0.03  T =0.03  3.5 = 0.105 (m)

Z2: Dự phòng do sóng (trong khu vực bể cảng không có sóng); Z2 = 0

Z3: Độ sâu dự trữ do tăng lượng mớn nước khi tàu chạy; Z3 = 0 (Th sử dụng tàu lai dắt)

Z4: Dự phòng do vấn đề sa bồi; Z4 = 0.5 m

Z5: Dự phòng tàu nghiêng lệch do chất tải không đều; Z5 = 0 (tàu cập bến ở trạng thái không hàng)

Ta có: ĐSTB = 3.5 + (0.105 + 0 + 0 + 0.5 + 0) = 4.105 (m)

Cao trình đáy bến đối với tàu chở vật liệu: CĐĐB = -0.4 – 4.105 = -4.505 (m)

Kết luận: Vậy cao độ đáy của bến trang trí: min (-3.455; -4.505) m = -4.505 m

3.4.2.5 Chiều cao bến

Chiều cao tự do của bến được xác định

H = CĐMB - CĐĐB

Kết luận: Chiều cao bến: H = + 5.45 – (- 4.505) = 9.955 (m) < 20 (m) Theo

“mục 5.1 TCVN 11820-1:2017: Nguyên tắc chung” công trình nhà máy sửa chữa tàu

thì cấp công trình là cấp IV

Xe chở tàu ( xe đường triền )

Xe chở tàu là xe phân đoạn cho phép đặt con tàu trực tiếp lên nó và chạy trên ray

Tham khảo sách “công trình thủy công Ts Phạm Văn Thứ trang 95”để xác định các

Ta có: bề rộng xe chở tàu Bxe = 0.6  13 = 7.8 (m)

Kết luận: Bề rộng xe chở tàu được chọn Bxe = 8.0 (m)

3.5.3 Chiều cao xe

Chiều cao xe chở tàu được lấy từ 0.8  1.5 m

Kết luận: Chiều cao xe chở tàu được chọn Hxe = 1.5 (m)

Xe đường hào

Xe đường hào là xe liên tục dùng chở tàu và xe chở tàu, kích thước lấy tham khảo theo xe chở tàu, để đảm bảo việc di chuyển dễ dàng qua các bệ cần điều chỉnh chiều cao xe sao cho cao trình mặt xe đường hào bằng cao trình mặt bệ Có tổng cộng 1 tổ ray, mỗi xe phân đoạn chạy trên 1 tổ ray Khoảng cách tim giữa các phân xe đoạn là 40 (m),

bằng nhà máy GVHD: ThS Trịnh Thanh Kiên Kết luận: Kích thước xe đường hào Bxh  Lxh  Hxh = (8.0  51.2  1.0) m

Hình 3.1:Kích thước xe đường hào 3.6.1 Độ dốc đường triền

Độ dốc đường triền có ảnh hưởng rất lớn đối với chiều dài đường triền và phạm vi giao thông thủy, tham khảo “trang 107 sách công trình thuỷ công Ts Phạm Văn Thứ”

− Đối vối tàu nhỏ và vừa (Lt = 71.0 m < 150 m): 1 1

3.6.3 Xác định chiều sâu mút đường trượt

Chiều sâu mút đường trượt được tính toán từ MNHT, xác định theo “công thức 5.3 trang 109 sách công trình thuỷ công Ts Phạm Văn Thứ”

𝐻𝑚 = 𝑇 + 𝑘 + 𝐻𝑘+ 𝑎𝑘 + 𝐿𝑥.sin ∝ Trong đó: T:Mớn nước sửa chữa của con tàu, T = 70%  T0 = 0.7  2.4 = 1.68 (m)

k:Độ sâu dự trữ dưới đáy tàu trên đệm sống tàu 0.2  0.3 m; chọn 0.3 m

Hk: Chiều cao đệm sống tàu; tính vào chiều cao xe Hk = 0 a: Chiều cao của xe chở tàu; a = 0.8 (m)

lx: chiều dài xe chở tàu,Lx= 50.0 (m) i: Độ dốc đường trượt, i = 1/10 => 5.71°

i

M C

l n  −

=

Với: C: Cao trình mực nước cao thiết kế, C = MNCTK = + 4.04 (m)

bằng nhà máy GVHD: ThS Trịnh Thanh Kiên

M: Cao trình mút đường trượt M = mút = – 4.79 (m)

Kết luận: Chiều dài hình chiếu đường trượt L = 190.0 (m) Vì cần phải dự phòng

thêm 1 đoạn bằng chiều dài 1 xe phân đoạn 10m tính từ mép đường cong quá độ đến ray xe đường hào

Hình 3.2: Kích thước đường trượt Đường hào

Đường hào là đường giúp xe đường hào vận chuyển xe chở tàu và hệ tàu trên mặt nằm ngang theo phương vuông góc với trục dọc dường triền, chuyển tàu vào bệ Độ sâu đường hào phụ thuộc vào chiều cao xe đường hào hhào = hxe = 1.0 m và có cao trình +4.54 m thấp hơn cao trình mặt bệ Kết cấu đường hào gồm có ray, tà vẹt đặt trên nền đá dăm

Quá trình chuyển tàu

Quá trình kéo tàu sẽ được chia thành hai giai đoạn (xem hình 2.2 kết hợp bảng sau):

▪ Giai đoạn 1: Kéo tàu từ dưới nước lên đoạn cong quá độ có bán kính 1000

m giao giữa đoạn nghiêng đường triền và mặt bằng nhà máy

▪ Giai đoạn 2: Kéo xe chở tàu vào vị trí xe đường hào, đưa xe chở tàu vào vị trí bệ

Bảng 3.1: Giai đoạn chuyển tàu từ dưới nước lên bệ sửa chữa

1 - Tại vị trí cao trình mút triền –4.79 (m) Đưa - Xe chở tàu phân đoạn

Bước Thao tác làm Xe sử dụng

tàu vào vị trí đặt lên xe chở tàu, định vị và

sắp xếp đệm kê sao cho tàu được đặt cân

bằng trên xe

2

- Kéo tàu lên (theo hướng AB): dùng bàn tời

1 kết hợp với các puli 13 mốc cáp vào puli di

động mắc trực tiếp vào xe chở tàu kéo xe lên

đến vị trí xe đường hào thì dừng tại đây sao

cho cao trình mặt ray trên xe đường hào bằng

cao trình ray mặt bằng nhà máy

- Xe đường hào liên tục

- Xe chở tàu phân đoạn

3

- Kéo tàu ngang theo đường hào (hướng

CD): dùng bàn tời 2, 3 kết hợp với các puli

11, 12 và mốc 1 đầu dây cáp cố định vào xe

đường hào để tiến hành kéo xe đường hào

theo phương ngang đến vị trí đặt bệ

- Cao trình đỉnh xe đường hào bằng cao trình

đỉnh mặt bệ + 5.54 (m)

- Xe đường hào liên tục

- Xe chở tàu phân đoạn

4

- Kéo tàu vào bệ (theo hướng AB vào bệ 4):

mở khóa chốt ray an toàn trên mặt xe đường

hào, dùng bàn tời 1 kết hợp puli 13, 3, 4 thực

hiện thao tác kéo tàu bệ thông qua hệ thống

ray bệ

- Xe chở tàu phân đoạn

5

- Sau khi xe chở tàu và hệ tàu vào đúng vị trí

bệ, tiến hành đặt các đệm kê tàu ở các vị trí

xung quanh lườn tàu kết hợp thao tác rút xe

chở tàu ra ngoài Sau đó, tiếp tục lót đệm kê

tàu ở vị trí sống tàu

- Tháo các chốt cố định ray, thả dây cáp để di

chuyển xe chở tàu vào vị trí xe đường hào và

di chuyển theo hướng CD về phía xe đường

triền để tiếp tục đưa tàu khác lên bệ

Tổng mặt bằng nhà máy sửa chữa tàu

Nhà máy sửa chữa với dây truyền công nghệ thực hiện theo hai chiều Tàu cập tại bến trang trí, các máy móc thiết bị cần sửa chữa được tháo dỡ ra đưa vào phân xưởng sửa chữa máy, còn tàu được đưa lên bệ để tiến hành sửa chữa phần vỏ (sơn, khử các sinh vật hà bám vào đáy tàu, bảo dưỡng) Sau khi sửa chữa xong, tàu được hạ thủy và kéo tới vị trí bến trang trí để lắp ráp máy móc đã sửa chữa xong

Nhà máy sửa chữa tàu thủy cho tàu có trọng tải 900 DWT dùng công trình thủy công là triền ngang, với các kích thước sau đây:

− Góc nghiêng đường triền: i = 1/10

bằng nhà máy GVHD: ThS Trịnh Thanh Kiên

− Bề rộng đường triền: B = 7.0 (m)

− Chiều dài hình chiếu đường trượt: L = 190.0 (m)

− Chiều sâu mút triền: Hm = 7.80 (m)

− Bố trí 1 tổ ray trên đường trượt nghiêng và khoảng cách giữa các ray trong một tổ là 3.5 (m)

− Khoảng cách giữa 2 xe phân đoạn là 40 (m)

− Quá trình vận chuyển trên đường trượt nghiêng dùng xe chở tàu theo phân đoạn Các kích thước xe đã tính toán như trên

▪ Quá trình vận chuyển trên mặt bằng theo phương vuông góc với đường triền: dùng xe đường hào

▪ Khi xe tới các vị trí bệ, sử dụng ray chuyển tiếp giữa xe đường hào và mặt bằng bệ để đưa xe chở tàu vào trong bệ

Bảng 3.2: Mặt bằng khu đất nhà máy bố trí các hạng mục công trình

7 Trạm điện, trạm nước, trậm cứu hỏa m 2020

CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT VÀ ĐIỀU KIỆN KHAI THÁC, LỰA CHỌN KẾT CẤU ĐƯỜNG TRIỀN

Phân tích điều kiện địa chất

Địa chất số 6

− Lớp số 1: bùn sét màu xám xanh, chất hữu cơ, xen kẹp các lớp cát mỏng, trạng thái dẻo chảy đến chảy Chiều dày trung bình là 4,5m và hiện diện ở tất cả các hố khoan trong khu vực khảo sát

− Lớp số 2: Lớp sét màu xám nâu vàng, trạng thái dẻo mềm, chiều dày trung bình là 8,2m

− Lớp số 3: Lớp cát pha hạt bụi mịn màu nâu vàng, kết cấu chặt vừa, hiện diện ở tất cả các hố khoan, chiều dày trung bình là 11,83m

− Lớp số 4: Lớp sét màu nâu vàng xanh, trạng thái dẻo cứng, hiện diện ở các lỗ khoan, chiều dày chưa xác định

Với điều kiện địa chất như trên ta thấy:

− Lớp 1: bùn sét dày 4,5m có độ sệt B=0.98, với độ dày lớp đất tốt như vậy thì sức chịu tải huy động tăng nên không cần sử dụng kết cấu tà vẹt trên nền đá dăm Vì đây là kết cấu sử dụng cốt liệu đá dăm là chính nên sẽ gây ra việc ảnh hưởng của độ lún không đều, chỗ phân đoạn ngập trong nước dễ bị xói lở do tác động của dòng chảy nên phải thường xuyên duy tu tốn nhiều chi phí

− Càng xuống sâu hơn là các lớp đất càng tốt nên sức chịu tải tăng dần, muốn đạt đến vị trí lớp đất tốt phía dưới chỉ có thể dung kết cấu dầm btct trên nền cọc đứng Việc thi công cọc dưới nước đòi hỏi yêu cầu cao về kinh nghiệm kĩ thuật thi công và các thiết bị

− Cọc đứng được sử dụng nhiều cho kết cấu đường triền nghiêng để chịu tải trọng theo phương đứng Ngoài ra, còn chịu tải trọng theo hình chiếu phương ngang trong trường hợp kéo tàu lên bờ

Kết luận: Đề xuất phương án kết cấu dầm btct trên nền cọc đứng với 2 phân đoạn

thi công tại chỗ và phân đoạn lắp ghép

nằm nghiêng GVHD: ThS Trịnh Thanh Kiên

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG DO TÀU TÁC DỤNG

LÊN ĐOẠN ĐƯỜNG TRIỀN NẰM NGHIÊNG Tính toán tải trọng do tàu tác dụng lên xe

Dùng các lý luận của lý thuyết đàn hồi để tính toán chính xác cho hệ kết cấu truyền lực từ tàu xuống xe hết sức phức tạp Hơn nữa, số liệu về trọng lượng tàu và xe ban đầu đã có sự sai lệch Vì vậy, để đơn giản hóa bài toán mà vẫn đảm bảo mức độ chính xác khi thiết kế, ta coi sự phân bố tải trọng tàu gần đúng theo các sơ đồ được điều chỉnh bằng các hệ số thiên về an toàn

5.1.1 Sự phân bố của trọng lượng bản thân tàu theo chiều dọc

40%Q

0.5m

m m

R1: Tải trọng phân bố theo phương ngang tại vị trí lườn tàu

R2: Tải trọng phân bố theo phương ngang tại vị trí sống tàu

Lt: Chiều dài tàu tính toán 71 m m: Cường độ lớn nhất của tải trọng phân bố theo phương dọc tàu

5.1.2 Theo chiều ngang

Trường hợp xe chở tàu (xe phân đoạn) đặt trên 4 ray nhưng 2 đường ray ở giữa gần sát nhau thì có thể coi như là 1 ray Sơ đồ tải trọng do trọng lượng bản thân con tàu lúc này sẽ được truyền xuống các đệm kê ở vị trí lườn, sống tàu

Ta có: {𝑅1 = 0.25 × 450 = 112.5(𝑇)

𝑅2 = 0.65 × 450 = 292.5(𝑇)

Tính toán áp lực bánh xe do trọng lượng bản thân tàu tác dụng

Để tính tải trọng bản thân tàu tác dụng lên các xe chở tàu, có thể xem tàu như 1 dầm

kê trên các gối tựa

Phương án chuyển tàu : dùng xe đường triền là xe giá bằng (2 xe phân đoạn) với đoạn nằm ngang và nằm nghiêng của đường triền được nối với nhau bằng đường cong quá

độ với bán kính 1000m

Số lượng xe chở tàu phân bố theo chiều dọc là 2 xe

Số lượng xe chở tàu phân bố theo chiều ngang là 1 xe

+ Kích thước xe:

+ Chiều dài xe Lxe = 10 m

+ Chiều rộng xe chở tàu B=0.6× 𝐵𝑡 = 0.6 × 13 = 7.8 chọn B = 8m

+ Đường kính bánh xe R = 0.5m

nằm nghiêng GVHD: ThS Trịnh Thanh Kiên

5.2.1 Sống tàu

Ta giải kết cấu dầm liên tục trên 2 gối để tìm phản lực trên gối đó, các phản lực này chính là tải trọng mà mỗi xe phải chịu

Để đơn giản hóa trong việc giải bài toán theo sơ đồ ta chuyển biểu phân bố tải trọng hình thang về dạng phân bố đều với qqđ = ( 1 2) 2

2

3 − + và quy tải trọng phân

bố đều ở 2 đầu console thành dạng lực tập trung P = ql và moment đặt tại gối biên M

nằm nghiêng GVHD: ThS Trịnh Thanh Kiên

Qxe = Ri × k’

Trong đó: k’ là hệ số phân bố tải trọng không đều giữa các xe lấy theo bảng 5,4/113 công trình thủy công của TS Phạm Văn Thứ, trường hợp dùng xe giá bằng nhiều trục trên dằm kết cấu btct thường k’ = 1.25

− Trọng lượng xe khi gánh đỡ tàu tại vị trí sống tàu

m1 = (0.07÷0.1)×m = 0.07×m

− Trọng lượng bản thân mỗi xe là:

Qbtxe = Lxe × m1 = 10 × (0.07 × m) = 0.7 × m

− Áp lực do trọng lượng bản thân tàu và xe

Pk = 𝑄𝑥𝑒+𝑄𝑏𝑡𝑥𝑒

𝑛×𝑟 × k”

Trong đó: n: số bánh xe của 1 xe tuỳ trên 1 ray n = 8 bánh xe

r: số lượng ray trên 1 tổ ray r = 1 ray k”: hệ số phân bố tải trọng không đều giữa các bánh xe lấy theo bảng 5.5/124 công trình thủy công của TS Phạm Văn Thứ k” = 1

br: chiều rộng bộ phận công tác của đỉnh ray, thông thường br= 0.06 m

  : ứng suất cho phép của vật liệu làm cọc lấy theo bảng 5.6/125 công trình thủy công của TS Phạm Văn Thứ, với loại Thép CT5 lấy   = 750T/m2

 P k = 2Rb r  = 2×0.5×0.06×750 = 45 T

5.2.5 Tính toán áp lực bánh xe chịu áp lực đầu tàu khi tàu hạ thủy

5.2.5.1 Phạm vi chịu áp lực đầu tàu

Phạm vi chịu áp lực đầu tàu tính từ mực nước hạ thủy ( hoặc an toàn nhất nên lấy từ MNCTK ) thì bắt đầu xuất hiện áp lực đầu tàu, lực này tăng dần trong khoảng (1/5)L thì đạt giá trị lớn nhất , kí hiệu là Pmax Pmax tồn tại trong đoạn dài bằng (2/5)L và giảm

nằm nghiêng GVHD: ThS Trịnh Thanh Kiên

dần đến mút đường trượt còn khoảng 0,4 Pmax , trong đó L là đoạn tồn tại áp lực đầu tàu , xác định theo điều kiện hình học Pmax lấy theo kinh nghiệm bằng khoảng 1/3 trọng lượng hạ thủy của tàu Pmax = (1/3)Q

− Độ sâu mà tàu nổi hoàn toàn tính từ mực nước hạ thủy :

H= T + Hx

Trong đó: T: Mớn nước hạ thủy của tàu , T = 70%  T0 = 0.7  2.4 = 1.68 (m)

Hx : Chiều cao xe giá bằng , Hx = 1.5m

− Đoạn dưới nước không chịu áp lực đầu tàu thi công lắp ghép được tính từ cao trình kết thúc áp lực đầu tàu kt= - 0.17 m đến cao trình mút triền mút = – 4.79 (m)

L = ∇𝑘𝑡−∇𝑀

𝑖 = −0.17−(−4.79)

1/10 = 46.2 (m) Chọn 46.5 m

5.2.5.2 Xác định áp lực bánh xe khi chịu áp lực đầu tàu

− Giá trị áp lực dầu tàu lớn nhất :

Q

P =

Trong đó:Q: Trọng lượng hạ thủy tàu

Trong đó: n: số bánh xe của 1 xe tỳ trên 1 ray n = 8 bánh xe

r: số lượng ray trên 1 tổ ray r = 3 ray k”: hệ số phân bố tải trọng không đều giữa các bánh xe ly theo bảng 5.5/124 công trình thủy công của TS Phạm Văn Thứ k” = 1

𝑃𝑘Đ𝑇= 𝑃𝑚𝑎𝑥𝑛×𝑟 × k”= 250

nằm nghiêng GVHD: ThS Trịnh Thanh Kiên

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐƯỜNG TRIỀN ĐOẠN

ĐƯỜNG TRIỀN NẰM NGHIÊNG

− Chọn mực nước thi công tương ứng với tần suất P50% mực nước giờ, theo số liệu thủy văn đưa ra ta có H50% = +1.87 m

− Cao trình mặt đường hào dhao = + 4.54 m; cao trình MNHT MNHT = +3.01 m Kết cấu đường triền là bộ phận nằm nghiêng kéo dài từ trên bờ xuống dưới nước nên để dễ dàng tính toán nên chia thành các phân đoạn sau:

▪ Phân đoạn 1(DC) – đoạn đường cong quá độ Với L = 190m chiều dài hình chiều đường trượt:

Sử dụng kết cấu dầm trên nền cọc bê tông cốt thép

Kết cấu đường triền nghiêng thi công tại chỗ dài 56,5m; lựa chọn kích thước kết cấu:

Dầm dọc: bh = 6080 cm

Dầm ngang: bh = 4060 cm

Cọc bê tông cốt thép D400- 240, bước cọc 3.7 m

Chiều dài cọc tại vị trí sống tàu 38 m

Tính toán sức chịu tải cọc

6.2.1 Tải trọng tác dụng lên đầu cọc

Từ sơ đồ kết cấu ta có tải trọng tác dụng lên cọc gồm:

Trong đó: Pk: Áp lực max lên 1 bánh xe, Pk = 35.32 (T)

y i: Tung độ đường ảnh hưởng

− Xét 2 trường hợp mà ở đó tải trọng của bánh xe tác dụng lên dầm là lớn nhất như 2 hình minh họa dưới đây:

▪ Trường hợp 1:

nằm nghiêng GVHD: ThS Trịnh Thanh Kiên

Tính toán tải trọng bánh xe tác dụng lên đầu cọc trong trường hợp 1:

6.2.2 Xác định sức chịu tải cọc theo tính chất cơ lý đất nền

Theo TCVN 10304-2014 mục 7.2.2 công thức 10 trang 22, sức chịu tải trọng nén cực hạn của cọc: Rc,d =

𝑅 𝑐,𝑢

𝛾𝑘

Với: Trong đó: c: Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, c = 1.0

cq, cf: Hệ số điều kiện làm việc của đất tại mũi cọc và mặt bên hông cọc, có kể đến phương pháp hạ cọc (bằng búa diezen), đến sức chống

tính toán của đất (bảng 4 trang 26); cq = 1.0; cf = 1.0

qb: Cường độ sức kháng của đất với mũi cọc (bảng 2 trang 23 tại mỗi

fi: Cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ “i” trên thân cọc

(bảng 3 trang 25) (KN/m2)

li: Chiều dài doạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i” (m)

k: Hệ số tin cậy tùy thuộc kết cấu móng, số lượng cọc trong móng; với

số lượng cọc lớn hơn 20 cọc, lấy k = 1.4

Lớp đất mũi cọc Cao độ

(m)

Độ sâu mũi cọc (m)

Chiều dày lớp đất Li

(m)

Độ sâu TB lớp "i" (m)

Ma sát hông fi

(Kpa)

cf´fi´Li

(KN/m)

Chiều dài thật của cọc (m)

Lớp 2,

sét,

IL = 0.6

-6.35 6.35 1.85 5.43 9.55 17.67 6.35 -8.25 8.25 1.90 7.30 10.76 20.44 8.25 -9.40 9.40 1.15 8.83 11.80 13.57 9.40 -10.50 10.50 1.10 9.95 13.51 14.86 10.50 -11.65 11.65 1.15 11.08 15.23 17.51 11.65 -12.00 12.00 0.35 11.83 16.11 5.64 12.00 -13.55 13.55 1.55 12.78 18.04 27.96 13.55 -14.00 14.00 0.45 13.78 24.50 11.03 14.00

nằm nghiêng GVHD: ThS Trịnh Thanh Kiên

sét

IL = 0.3

-28.55 28.55 1.85 27.63 40.76 75.41 28.55 -29.50 29.50 0.95 29.03 44.86 42.62 29.50 -31.11 31.11 1.61 30.31 46.70 75.19 31.11

Vì P =142.7(T)< Rc,d =154.21 Thỏa mãn điều kiện

Vậy chiều dài cọc 31.11 m

6.2.3 Lập sơ đồ tính toán kết cấu

Dầm trên móng cọc được tính theo sơ đồ dầm trên gối đàn hồi hoặc dầm trên nền đàn hồi, phụ thuộc vào điều kiện sau:

▪ Nếu bước cọc ac < 3S thì tính toán như dầm trên nền đàn hồi

▪ Nếu bước cọc ac > 3S thì tính toán như dầm trên gối đàn hồi

𝑏×𝐾0

4

Trong đó: b: Bề rộng dầm; b = 0.6 (m)

B0: Độ cứng quy đổi của dầm; B0 = Kpl × E × Jtd

Kpl: Hệ số xét đến biến dạng từ biến và biến dạng dẻo của bê tông;

Kpl=0.7 E: Modul đàn hồi của bê tông; M300 có E = 2.9 × 106(T/m2)

J = J : Momen quán tính tương đương của dầm;

= 1.22(m) Xét: ac = 3.7 (m) > 3S = 31.22 = 3.66 (m)

Kết luận: Vậy dầm dọc tính theo sơ đồ dầm nhiều nhịp kê trên các gối đàn hồi

Ngoài ra, sử dụng thêm trường hợp sơ đồ tính là hệ khung dầm chịu tải tập trung

di động để so sánh với kết quả dầm trên gối đàn hồi từ phần mềm SAP2000

nằm nghiêng GVHD: ThS Trịnh Thanh Kiên

6.2.3.1 Trường hợp dầm nhiều nhịp kê trên các gối đàn hồi

− Hệ số độ cứng của gối lò xo được tính như sau, đối với cọc treo (sức chống ma sát là chính bỏ qua uốn) trường hợp đối với đất dính

c

2AEk

Trong đó: A: Diện tích tiết diện ngang của cọc, A= 𝜋×𝑑2

4 = 0.1256 (m2) E: Modul đàn hồi vật liệu làm cọc; E = 2.9106 T/m2

: Chiều dài tự do của cọc;  = 4.5 (m)

Lc: Chiều dài cọc trong đất; Lc = 31.11 – 4.5 = 26.61 (m)

Ta có: k = 2×0.1256×2.9×10

6

2×4.5+26.61 = 20457.17(T/m)

− Trong phần mềm Sap2000 ta gán từng giá trị độ cứng k cho từng lò xò (springs) và xem sơ đồ làm việc dầm liên tục kê trên các gối đàn hồi

Dầm Q max = V 2-2 (T) M max = M 3-3 (T.m)

6.2.3.2 Trường hợp dầm trên nền cọc quy đổi tương đương

Coi cọc được liên kết với đất qua 2 liên kết: liên kết ngàm trượt tại vị trí chiều dài chịu uốn Lu và liên kết gối cố định tại mũi cọc

− Chiều dài chịu uốn của cọc được xác định:

nằm nghiêng GVHD: ThS Trịnh Thanh Kiên

bc: Chiều rộng quy ước của cọc;

Trong đó: Qa: Sức chịu tải của cọc; Qa = Rc,d= 151.83 (T)

F: Diện tích tiết diện ngang của cọc; F = 0.126 (m2)

Ta có: Ln = 8.2 + 7×10−3×2.9×106×0.126

151.83 = 25.05 (m)

nằm nghiêng GVHD: ThS Trịnh Thanh Kiên

Kiểm tra khả năng chịu lực của cọc

6.3.1 Điều kiện về nội lực của cọc theo TTGH cường độ (TTGH I)

Các công trình sau khi giải nội lực phải thỏa mãn các điều kiện

SI<

Trong đó:  : Khả năng chịu tải tính toán của cấu kiện, phụ thuộc vào vật liệu, tính chất của tải trọng (nén, kéo, uốn và kéo lệch tâm với các độ lệch tâm lớn hoặc bé)

và hình dạng tiết diện của cấu kiện

SI : Nội lực tính toán trong cấu kiện (M,Q,N) xác định qua giải kết cấu

6.3.1.1 Kiểm tra khả năng chịu lực nén dọc trục của cọc

Điều kiện để kiểm tra sức chịu tải nén của cọc:

(

c )

Trong đó: P(-) : Lực dọc lớn nhất trong cọc khi chịu nén; P = 147.21 (T)

Gcoc : Trọng lượng bản thân cọc, với

n : Hệ số vươt tải do trọng lượng bản thân cấu kiện

 : Hệ số tải trọng xung kích khi vận chuyển cọc

Loại cọc Lực dọc

P(-) (T)

Lực dọc tính toán

Ptt (T)

Sức chịu tải theo đất nền

Rc,d(T)

Kết luận

Cọc BTDUL D400 147.21 153.05 154.21 Thỏa đk chịu nén

6.3.2 Kiểm tra khả năng chịu uốn của vật liệu

Kiểm tra điều kiện chịu uốn của cọc BT DƯL: