OCDI tieng viet Phan 8

Khi thiết kế công trình bến cảng, phải nghiên cứu cẩn thận mối liên hệ giữa luồng tàu, vũng neo tàu và các công trình bảo vệ sự ảnh hưởng của chúng đến địa hình bến cảng và các công trình khác, môi trường xung quanh cũng như không gian phát triển cảng

Phần VIII Công trình bến

Chơng 1 Khái quát 2

Chơng 2 Kích thớc các công trình bến 3

7

Chơng 3 Các kiểu kết cấu công trình bến 8

Chơng 4 Bến trọng lực 8

Chơng 5 Kết cấu bến tờng cừ 16

Chơng 6 Bến tờng cừ có bản giảm tải 31

Chơng 7 Kết cấu tờng bến cừ thép hình trụ vây 35

Chơng 8 Kết cấu bến trụ ống thép đờng kính lớn 52

Chơng 9 Bến kiểu hở trên các cọc đứng 60

Chơng 10 Bến kiểu hở có các cặp cọc xiên 83

Chơng 11 Trụ độc lập 88

Chơng 12 Cầu tàu nổi 90

Chơng 13 Các trụ độc lập 96

Chơng 14 Triền tàu và bến nớc nông 99

Chơng 15 Bến đậu tàu đệm không khí 102

Chơng 16 Phao neo và cột neo 103

Chơng 17 Các kiểu công trình bến khác 111

Chơng 18 Đoạn chuyển tiếp của tờng bến 123

Chơng 19 Công trình phụ trợ 124

Phần VIII Công trình bến

Chơng 1 Khái quát

1.1 Giới thiệu chung

Khi thiết kế các công trình bến, phải nghiên cứu cẩn thận mối liên hệ giữa luồng tầu, vũng neo tầu và các công trình bảo vệ, sự ảnh hởng của chúng đối với địa hình, bến cảng và các công trình khác, môi trờng xung quanh cũng nh không gian phát triển cảng.

[Chú giải]

(1) Các kiểu công trình bến đợc cho trong Mục 2, Phần 5 của Luật cảng và bến cảng Có các

kiểu bến liền bờ, phao neo, cọc neo, bến cầu tầu, bến nổi, bến nhỏ và đà trợt

(2) Để xác định kích thớc của công trình bến, cần tính toán cẩn thận về xu hớng lợng hàng hoá vàhành khách, xu hớng kích cỡ tầu và sự thay đổi hệ thống giao thông trong tơng lai

(3) Mặt bằng công trình bến phải bố trí để cho tầu hoạt động dễ dàng khi cập và rời bến bằngcách xem xét cẩn thận các điều kiện tự nhiên nh hải văn, khí tợng, địa hình và địa chất Khixác định mặt bằng cũng phải nghiên cứu cẩn thận hệ thống giao thông trên bờ và việc sửdụng đất ở các vùng lân cận Đặc biệt khi xác định vị trí của các công trình bến phải thoả mãncác các yêu cầu sau:

(a) Các công trình bến đợc dùng cho tầu khách phải cách ly với các khu vực bốc xếp hàng hoánguy hiểm và phải đảm bảo diện tích đất cho các công trình lân cận nh nhà chờ đợi chohành khách và bãi đỗ xe

(b) Các công trình bến cho tầu chở hàng hoá nguy hiểm phải đợc xác định vị trí theo các điềukiện sau:

Phải cách ly với các công trình nh nhà ở, trờng học và bệnh viện

Phải đảm bảo khoảng cách an toàn đối với các công trình bến và các tầu khác

Dễ dàng triển khai các biện pháp thu gom các vật liệu nguy hiểm khi rơi vãi

(c) ở các công trình bến, bốc xếp hàng hoá và tầu sẽ gây ra tiếng ồn lớn do đó phải đặt cách lyvới các công trình nh nhà ở, trờng học và bệnh viện để đảm bảo tốt môi trờng cho cuộcsống hàng ngày

(d) ở các công trình bến khi bốc xếp hàng hoá thờng gây bẩn và có mùi do đó phải đặt cách lyvới các công trình nh nhà ở, trờng học và bệnh viện để đảm bảo tốt môi trờng cho cuộcsống hàng ngày

(e) Các công trình bến ngoài khơi phải không gây trở ngại đối với sự đi lại hoặc neo đậu củatầu bè

1.2 Bảo dỡng các công trình bến (Điều 77 Thông báo)

Theo nguyên tắc, các công trình bến phải đợc bảo dỡng theo các tiêu chuẩn thích hợp có xem xét đến các đặc trng kết cấu để công trình đảm bảo đợc chức năng theo yêu cầu.

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

Khi kiểm định hoặc đánh giá h hỏng và sửa chữa các công trình bến xem Phần I, Chơng 3 Bảo dỡng duy tu.

VIII 2 -

-Chơng 2 Kích thớc các công trình bến

2.1 Chiều dài và chiều sâu nớc của bến (Điều 64, Khoản 2 và 3 Thông báo)

(1) Khi tầu tính toán có thể xác định đợc, chiều dài và chiều sâu nớc của bến cần

đ-ợc xác định nh sau:

(a) Chiều dài bến cần lấy theo nguyên tắc cộng chiều dài của các dây neo mũi

và neo lái với chiều dài lớn nhất của tầu tính toán.

(b) Chiều sâu nớc của bến cần đợc lấy theo nguyên tắc cộng thêm độ dự trữ dới sống tầu với mớn nớc lớn nhất.

(2) Khi tầu tính toán không thể xác định đợc, cần phải dùng chiều dài và chiều sâu

(3) Chiều sâu tiêu chuẩn đáy bến bằng khoảng dự trữ dới đáy tầu cộng với mớn nớc lớn nhất của tầuthiết kế Khoảng dự trữ dới đáy tầu đợc lấy bằng 10% mớn nớc lớn nhất của tầu Đối với các côngtrình mà tầu khai thác trong điều kiện gió bão thì độ dự trữ do sự dịch chuyển của tầu do gió vàsóng phải đợc cộng thêm vào khoảng dự trữ dới đáy tầu

(4) Khi tầu tính toán không thể xác định trớc, nh trờng hợp công trình cảng để khai thác công cộng,các kích thớc của bến có thể đợc xác định khi tham khảo Bảng T-2.1.1 Giả thiết ở đây là các tầu

đợc neo song song với bến Đối với phà, các kích thớc của bến để neo mũi hoặc neo lái cũng đã

đợc trình bày

(5) Bảng T-2.1.1 thể hiện độ sâu trớc bến của dựa theo Bảng T-2.1.1 Phần II, 2.1 Kích thớc của tầu tính toán dùng đơn vị nhỏ nhất là 50cm Trong thiết kế bến, nó rất cần thiết để xác định mớn

nớc, chiều dài tầu và các hệ số khác cho thích hợp

(6) Đối với bến phà, các kích thớc của bến cho phà đ“ ờng dài (cự ly vận tải là 300km hoặc hơn) và”

cho phà đ“ ờng ngắn (cự ly vận tải nhỏ hơn 300km) đ” ợc cho trong hai bảng khác nhau do kíchthớc tầu của hai loại này khác nhau

(7) Đối với tầu khách, các kích thớc của tầu khách Nhật Bản và tầu khách các nớc khác cũng đợccho trong hai bảng khác nhau do kích thớc của hai loại tầu này cũng khác nhau

(8) Đối với những bến bốc xếp hàng hoá nguy hiểm dễ cháy, phải bảo đảm khoảng cách 30m hoặclớn hơn giữa khu vực bốc xếp hàng hóa và tầu neo đậu tại bến đối với tầu bồn dầu, nồi hơi vànhững khu vực làm việc có lửa Tuy nhiên, khi không có sự nguy hiểm của hàng hoá dễ bắt lửahoặc khi địa hình xung quanh hay kết cấu công trình bến bị hạn chế thì khoảng cách này có thể

đợc rút ngắn còn khoảng 15m

(9) Đối với những bến bốc xếp hàng hoá nguy hiểm, dễ cháy cần phải bảo đảm khoảng cách 30mhoặc hơn đối với những tầu neo đậu khác đồng thời đảm bảo khoảng cách 30m hoặc hơn đối vớicác tầu khác hành hải gần đó để tạo khoảng trống cho hoạt động của chúng Tuy nhiên khoảngcách này có thể tăng hoặc giảm khi xem xét về kích thớc tầu mang hàng, kiểu và cỡ tầu neo đậu

và hành hải gần đó và khả năng điều động của tầu

(10) Khi tầu tính toán là tầu hàng nhỏ của Nhật Bản và kích thớc của nó không đợc xác định trớc, kíchthớc của bến cho trong Bảng T-2.1.2 có thể dùng để tham khảo Tuy nhiên, cần thận trọng khi

dùng các số liệu này vì kích thớc tầu hàng nhỏ của Nhật khác nhau rất nhiều

(11) Kích thớc chính của bến cho tầu container và phà trong Bảng T-2.1.1 đã đợc thể hiện trong Phần

X, 1.2.1 và 2.2.1 Chiều dài bến và độ sâu trớc bến Phần chi tiết tham khảo các tiểu mục tơng

ứng

VIII 3

-Hình T-2.1.1 Sơ đồ bố trí dây neo tầu

Bảng T – 2.1.1 Các kích thớc chính tiêu chuẩn của bến trong trờng hợp tầu tính toán

80100110130160170190240260280300320330370

4.55.56.57.59.010.011.012.013.014.015.016.017.019.0

2 Tầu container

Trọng tải tầu

30,00040,00050,00060,000

250300330350

12.013.014.015.0

3 Các loại phà của Nhật

3-A Phà Nhật bản cự ly ngắn và trung bình (cự ly vận tải nhỏ hơn 300 km)

Tấn trọng tải

(GT) Chiều dài bến choBến cho phà có khung mũi và/hoặc khung lái

4007001,000

2,500

5,000

10,000

20m2025253030

60m8090130160180

3.5m4.04.55.56.57.03-B Phà Nhật bản cự ly dài (Cự ly vận tải 300 km hoặc hơn)

Tấn trọng tải

(GT)

Bến cho phà có

Chiều dài bến Chiều dài bến chocạnh mũi và lái Chiều dài bến Độ sâu trớc bến

VIII 4 -

170m200220230230240

7.07.58.08.08.08.5

4 Tầu Ro-Ro của Nhật

Trọng tải

7001,5002,5004,0006,00010,000

100m130150180200230

4.5m5.56.57.58.08.5

110m140160190240280

4.5m5.56.57.57.57.5 5-B Tầu khách của các nớc khác

Tấn trọng tải

20,00030,00050,00070,000

220m260310340

9.0m9.09.09.0

6 Tầu vận chuyển ô tô

Tấn trọng tải

5001,5003,0005,00012,00018,00025,000

90m120150170210240260

4.5m5.56.57.59.010.011.0

7 Tầu dầu

Trọng tải

1,0002,0003,0005,00010,00015,00020,00030,00050,00070,00090,000

80m100110130170190210230270300300

4.5m5.56.57.59.010.011.012.014.016.017.0

Bảng T-2.1.2 Kích thớc chính tiêu chuẩn của bến trong trờng hợp tầu tính toán không xác định

đ-ợc (cho các tầu hàng nhỏ của Nhật)Trọng tải

500

VIII 5

-2.2 Chiều cao đỉnh bến (Điều 64 Thông báo, Khoản 1)

Chiều cao đỉnh bến phải xác định theo kích thớc chính của tầu tính toán và điều kiện

tự nhiên của khu vực Mức thuỷ triều đợc dùng làm tiêu chuẩn để xác định chiều cao

đỉnh của bến phải là mực nớc cao nhất trung bình theo tháng.

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

(1) Trong trờng hợp tầu tính toán không thể xác định đợc, có thể dùng các giá trị trong Bảng T-2.2.1

làm tiêu chuẩn

Bảng T-2.2.1 Chiều cao đỉnh bến trên mực nớc cao

Khi biên độ triều

từ 3.0m trở lên Khi biên độ triều nhỏ hơn 3.0mBến cho tầu lớn

Bến cho tầu nhỏ

2.3 Khoảng cách của tầu đối với công trình bến

Tờng và chân trớc của bến không đợc tiếp xúc với tầu cập bến.

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

(1) Trong mặt cắt ngang của tầu, các mặt cắt góc đáy tầu có độ vát nhỏ và sống tầu nhô ra Trongnhiều trờng hợp, bán kính cong của các mặt cắt đáy tầu và chiều cao của sống tầu tơng ứng là từ1,0 đến 1,5m và 30 đến 40cm Cho nên hình bao của các mặt cắt góc này có thể đ ợc xem nh gần

900 bao gồm cả sống tầu Chiều sâu trớc bến thông thờng sâu hơn mớn nớc đầy tải của tầu tínhtoán 0,3m hoặc lớn hơn

(2) Hình T-2.3.1 thể hiện khoảng cách của tầu đối với công trình bến, nó đợc tập hợp bởi một số

nghiên cứu trong thực tế và các ví dụ đã qua1)2) Khoảng cách này có thể đợc xác định bằng cáchtham khảo hình vẽ Tuy nhiên, chỉ những khoảng cách của tầu có hoạt động bình thờng mới thểhiện ở hình đó, bởi vì sự tròng trành, lắc l và sự nhấp nhô của tầu đã không đợc đa vào nghiêncứu trong hình này

Hình T-2.3.1 Độ hở của tầu đối và mặt bến

2.4 Độ sâu thiết kế

Độ sâu thiết kế của công trình bến phải đợc xác định theo chiều sâu đã đợc dự kiến cũng nh kiểu kết cấu, độ sâu ban đầu của đáy biển, phơng pháp và mức độ chính xác khi thi công, độ xói chấp nhận phía trớc công trình.

[ Chú giải ]

VIII 6 -

-Độ sâu nớc đề nghị

Đờng giới hạn xây dựngb: Chiều rộng thiết bị đệm khi bị nén tính từ mặt bến

(1) Nói chung, độ sâu thiết kế không bằng với độ sâu dự kiến Độ sâu thiết kế thờng đợc xác địnhbằng cách cộng thêm một khoảng dự trữ vào độ sâu dự kiến để đảm bảo sự ổn định của côngtrình bến Do độ dự trữ này thay đổi tuỳ theo kiểu kết cấu, độ sâu tại chỗ, phơng pháp và độchính xác khi thi công, độ xói chấp nhận, nó rất quan trọng khi xác định độ sâu trớc bến thiết kếkhi nghiên cứu các yếu tố này

(2)Khi gặp khó khăn để xác định độ sâu của xói do tầu hoặc do dòng chảy, khuyến nghị nên có cácbiện pháp chống xói nh đã nêu trong 2.5 Bảo vệ chống xói

2.5 Bảo vệ chống xói

Khi có xói nhiều ở phía trớc công trình bến do dòng chảy hoặc xoáy nớc, phía trớc công trình bến phải đợc bảo vệ bằng đá phủ, khối bê tông hoặc các vật liệu chống xói khác.

2) Shigekazu MIYAZAKI, A study on wharf construction limits , Jounal of the Japan Society of Civil “ ”

Engineers, Vol 36, 8, 1951, pp.26-27 (in Japanese)

VIII 7

-Chơng 3 Các kiểu kết cấu công trình bến

Các dạng kết cấu công trình phải đợc xác định bằng cách xem xét các đặc trng kết cấu của chúng và kiểm tra các vấn đề sau:

(1) Điều kiện tự nhiên

(2) Điều kiện sử dụng

(3) Điều kiện thi công

(4) Giá thành xây dựng và duy tu bảo dỡng

(5) Việc sử dụng các dạng kết cấu khác nhau trong một cảng.

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

Các công trình bến thờng đợc phân loại theo các kiểu kết cấu nh sau:

(1) Kiểu trọng lực

(2) Kiểu tờng cừ

(3) Kiểu tờng cừ có bản giảm tải

(4) Kiểu tờng vây hình trụ

(a) Kiểu tờng vây hình trụ bằng cừ thép

(b) Kiểu tờng vây hình trụ bằng thép tấm

(5) Kiểu cầu tầu

(a) Kiểu cầu tầu trên các cọc đứng

(b) Kiểu cầu tầu trên các cọc chụm xiên

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

(1) Hình T-4.1.1 cho một ví dụ của bến trọng lực

VIII 8 -

-Hình T-4.1.1 Ví dụ mặt cắt ngang bến trọng lực(2) Bến thùng chìm có chân ở phía hớng ra biển có u điểm hơn kiểu bến thông thờng, bởi vì tạo ra lựckháng lớn chống lại tải trọng theo phơng ngang (nh là lực động đất) Mặt khác, cần phải xem xétmột cách cẩn thận đối với các phản lực đáy lớn và sự chuyển động của đất khi động đất trong quátrình thiết kế

4.2 Ngoại lực và tải trọng tác động lên tờng

Đối với ngoại lực và tải trọng tác động lên bến trọng lực phải xem xét các lực sau đây: (1) Tải trọng khai thác

(2) Tải trọng bản thân của tờng

(3) áp lực đất và áp lực nớc d

(4) Lực đẩy nổi

(5) Lực động đất

(6) áp lực động của nớc ngầm khi động đất

(7) Lực kéo của tầu

Trong các ngoại lực tác động lên tờng bến, những lực ít có khả năng xuất hiện đồng thời với lực động đất có thể bỏ qua hoặc có thể giảm.

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

(1) Trong Hình T-4.2.1, tờng của bến trọng lực có thể lấy là phần giữa mặt phẳng bến và mặt phẳng

thẳng đứng đi qua chân tờng sau của bến Thông thờng phần đợc lấp đầy chính là phần phía saucủa tờng bến ở một số kiểu bến trọng lực, phần lấp đầy cũng tham gia vào trọng lợng bản thâncủa bến và đợc xem nh một phần của tờng bến Nhng rất khó áp dụng đợc giả thiết này trong rấtnhiều trờng hợp bởi vì phạm vi của phần lấp đầy đợc xem nh một phần của tờng bến phụ thuộcvào hình dạng tờng bến và dạng phá hoại Tuy vậy trong thực tế thờng xác định phạm vi lấp đầy

đợc xem nh một phần của tờng bến nh thể hiện phần gạch chéo trong Hình T-4.2.1 để đơn giản

trong tính toán thiết kế, bởi vì sự thay đổi vị trí mặt phẳng bao quanh t ờng bến không ảnh hởng

Đá đổ

Mặt đất hiện tại

(a) Kiểu tờng góc (b) Kiểu khối xếp (c) Kiểu khối xếp rỗng (d) Kiểu thùng chìm

Hình T-4.2.1 Xác định phần tờng bến(2) Đối với bến trọng lực kiểu khối xếp mà phải kiểm tra ổn định đối với từng lớp nằm ngang thì thân t-ờng thực tế cần đợc xem xét nh sau (thông thờng giữa các khối bê tông có khoá để chúng liên kếtvới nhau tốt hơn, nhng trong cách tính toán này bỏ qua tác dụng của khoá)

(a) Kiểm tra trợt phẳng

Nh trong Hình T-4.2.2, phần ở trớc mặt phẳng thẳng đứng đi qua chân sau tại cao độ kiểm tra

(c) Kiểm tra khả năng chịu lực

Nếu dùng cùng phần thân tờng thực tế đã dùng để kiểm tra lật để tính toán hệ số an toàn khảnăng chịu lực thì sẽ rất nhỏ Tuy nhiên khi trọng lợng phần thân tờng tập trung cục bộ trên nền

đất thì phần đó sẽ sinh ra lún Do đó tải trọng này thực tế dự kiến phân bố trên một diện tíchrộng không quá tập trung Kết quả kiểm tra ổn định của các công trình thực tế cho thấy rằngphần phía trớc của mặt đứng đi qua chân sau của tờng bến có thể đợc xem nh phần thân tờngthực tế Tuy nhiên cần dùng một khối đặc ở đáy tờng để đảm bảo khả năng chịu lực

(3) Mức nớc d phải đợc đặt ở cao độ tơng đơng với 1/3 biên độ thuỷ triều bên trên mực nớc thấp nhấttrung bình tháng (LWL) Mực nớc thiết kế đợc xác định theo Phần II, 6.1 Mực nớc thiết kế.

(4) Nói chung, sự chênh lệch áp lực nớc d sẽ lớn khi biên độ thuỷ triều tăng và độ thấm của vật liệu ờng bến nhỏ Nớc phía sau tờng sẽ thấm qua những lỗ trống trong các mối nối của tờng, nềnmóng, đất lấp nên sự chênh lệch mực nớc d có thể giảm khi độ thấm của vật liệu tăng Tuy nhiênkhi đó phải quan tâm đến sự mất mát của vật liệu lấp

t-Sự chênh lệch mực nớc d tiêu chuẩn (1/3 của biên độ thuỷ triều) là cho các trờng hợp mà một mức độ thấm nhất định đợc thiết lập sau thời gian dài Trong các trờng hợp khi độ thấm thấp từ

đầu hay dự kiến tính thấm giảm trong thời gian dài, thì nên giả định độ chênh mức nớc d lớn khi xem xét các điều kiện trên Khi chân sóng tác động lên mặt tờng bến, cần phải xem xét đến việc

độ chênh mực nớc d tăng Tuy nhiên, thông thờng trong thiết kế tờng bến, việc tăng độ chênh mực nớc d do sóng là không cần thiết xem xét3)

(5) Đối với góc ma sát của tờng, nên sử dụng góc ma sát là 15o cho cac tất cả các dạng kết cấu.(6) Hoạt tải đợc xác định theo hớng dẫn trong Phần II, Chơng 15, Tải trọng.

VIII 10 -

(7) Nh thể hiện trong Hình T- 4.2.4, sự đẩy nổi đợc tính dựa trên giả định rằng phần thân tờng nằm

d-ới mực nớc d là ngập hoàn toàn trong nớc

(8) Đối với các lực động đất, các giá trị và giải thích có thể sử dụng Phần II, chơng 12, Động đất và lực động đất để tham khảo Các tải trọng có thể đợc loại trừ trong tính toán ổn định trong quá

trình động đất do không xảy ra đồng thời gồm nh sau:

(a) Lực kéo của tàu

(b) Phản lực của các thiết bị bốc xếp trong điều kiện khai thác hay trong bão

(c) Hoạt tải do ngời đi bộ và tuyết (tuy nhiên tải trọng do tuyết nên đợc xem xét dựa trên các số liệu quá khứ trong vùng có tuyết lớn)

(9) Đối với áp lực thuỷ động trong quá trình động đất, tham khảo Phần II, Chơng 14, áp lực đất và

áp lực nớc.

(10) Trong nhiều trờng hợp, phản lực của đệm là đợc bỏ qua trong thiết kế tờng bến, do tải trọng bảnthân của phần dầm mũ và áp lực đất của vật liệu sau tờng nh là các lực kháng Tuy nhiên, trongthiết kế dầm mũ, phản lực của đệm tầu cần phải đợc xem xét

4.3 Tính toán ổn định

4.3.1 Các vấn đề cần xem xét trong tính toán ổn định công trình

Trong tính toán ổn định kết cấu bến dạng trọng lực, nhìn chung cần xem xét các vấn

4.3.2 Kiểm tra khả năng ổn định trợt của tờng (Điều 66, Khoản 1-1 Thông báo)

Hệ số an toàn ổn định trợt của bến trọng lực cần đợc tính theo công thức ( 4.3.1).

Trong trờng hợp này, giá trị của hệ số an toàn cần đợc chọn phù hợp với các đặc

điểm của kết cấu.

Trong đó :

W : Lực tổng hợp theo phơng đứng tác động lên tờng bến (kN/m)

P : Lực tổng hợp theo phơng ngang tác động lên tờng bến (kN/m)

f : Hệ số ma sát giữa đáy tờng bến và đất nền

Từ dới đờng này mới tính lực đẩy nổi

Thân tờng

Phần chịu lực đẩy nổi

(3) Lực tổng hợp theo phơng ngang bao gồm các lực sau:

 Thành phần nằm ngang của áp lực đất tác dụng lên mặt phía sau của phần thân tờng thực

tế, có kể đến hoạt tải tác dụng

 áp lực nớc d

 Khi tính toán ổn định trong trờng hợp động đất, thì lực động đất tác dụng lên thân tờng khôngtrừ lực đẩy nổi phải đợc kể đến trong tổng hợp lực theo phơng ngang khi cộng vào mục  và

 áp lực đất sẽ là thành phần nằm ngang của áp lực động đất Hơn nữa, nếu trên mặt bến

có thiết bị bốc xếp thì tải trọng ngang truyền qua chân đế cần trục phải đợc tính đến

(4) Về vấn đề hệ số ma sát, xem Phần II, Chơng 16 : Hệ số ma sát.

4.3.3 Kiểm tra khả năng chịu lực của móng (Điều 66, Khoản 1-3 Thông báo)

Việc kiểm tra khả năng chịu lực của móng cần phù hợp với Phần V, 2.5 Khả năng chịu lực đối với tải trọng nghiêng và lệch tâm.

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

(1) Khi tính toán móng nông, lực tác dụng lên đáy tờng bến là tổng hợp của các tải trọng ngang và

đứng Việc kiểm tra cần phù hợp với Phần V, 2.5 Khả năng chịu lực đối với tải trọng nghiêng

và lệch tâm.

(2) Nhìn chung, việc đánh giá phản lực tác dụng lên đáy tờng đợc tiến hành trong trờng hợp không cóhoạt tải tác dụng lên bến Khi chất tải lên bến, độ lệch tâm giảm nhng phản lực đáy tờng có thểtăng do thành phần lực thẳng đứng tăng Do đó, điều này có thể đợc xem là cần thiết phải xét đếnkhi chất tải lên bến

(3) Chiều dầy của lớp móng đợc xác định qua việc kiểm tra khả năng chịu lực của móng, độ bằngphẳng của bề mặt tiếp xúc với công trình và khả năng làm giảm ứng suất tập trung cục bộ lên nền

đất Chiều dầy nhỏ nhất của lớp móng đợc lấy nh sau:

 0.5m hoặc lớn hơn, và 3 lần đờng kính của viên đá hoặc lớn hơn trong trờng hợp độ sâu trớcbến nhỏ hơn 4.5m

1.0m hoặc lớn hơn, và 3 lần đờng kính của viên đá hoặc lớn hơn trong trờng hợp độ sâu trớcbến lớn hơn 4.5m

4.3.4 Kiểm tra khả năng ổn định lật của tờng bến (Điều 66, Khoản 2 Thông báo)

Hệ số an toàn ổn định lật của tờng bến trọng lực cần đợc xác định theo công thức

4.3.5 Kiểm toán móng mềm (Điều 66 Thông báo, Khoản 2)

Đối với bến trọng lực, độ ổn định của kết cấu phải đợc bảo đảm chống trợt cung tròn

và lún cố kết của nền đất nh mô tả trong Phần V,6.2 Phân tích ổn định khi xem xét

các đặc điểm của nền móng và kết cấu

4.4 Tính ổn định các khối bê tông rỗng

VIII 12 -

-Ph Wt

Trong trờng hợp kết cấu bến bằng các khối bê tông rỗng (không có bản đáy), việc kiểm tra lật của tờng bến có xét đến sự giảm của lực kháng do vật liệu đổ lòng bến tách khỏi khối bê tông rỗng.

[Chú giải ]

Các khối bê tông rỗng không có bản đáy khác các loại kết cấu kiểu trọng lực khác ở chỗ chúng giữ đ

-ợc sự đồng nhất nhờ có vật liệu đổ lòng Do đó, đối với loại kết cấu bến này, cần tính toán ổn định lậtcủa tờng bến có xét đến sự rủi ro các khối bê tông bị tách khỏi đá đổ lòng bến, bổ sung vào các tínhtoán ổn định yêu cầu đối với loại tờng bến trọng lực khác

(1) Hệ số an toàn ổn định lật cần thỏa mãn công thức 4.4.1 sau :

Trong đó :

W : Lực tổng hợp theo phơng đứng lên tờng bến có kể đến trọng lợng đất đắp(kN/m)

P : Lực tổng hợp theo phơng ngang lên tờng bến (kN/m)

t : Khoảng cách từ đờng tác dụng của tổng hợp lực theo phơng đứng tác động lên tờng không

kể đến trọng lợng đá đổ lòng đến điểm mép ngoài của bến (m)

h : Chiều cao từ đờng tác dụng của tổng hợp lực theo phơng ngang so với đáy tờng (m)

Mf : Mô men kháng do ma sát giữa các khối bê tông và đá đổ lòng (kN.m/m)

đất do vật liệu đổ lòng tơng ứng lên tờng phía trớc và phía sau tờng của các khối bê tông và F =

fP, trong đó f là hệ số ma sát giữa vật liệu đổ lòng và các tờng bên trong của các khối bê tông Về

áp lực đất của vật liệu đổ lòng lên tờng phía trớc và phía sau xem Phần IV,3.3.2 áp lực đất của vật liệu đổ lòng và áp lực nớc d.

Tơng tự nh vậy, cũng phải xét đến lực ma sát lên các tờng ngăn của khối bê tông rỗng

Hình T-4.4.1 Xác định lực ma sát

(4) Hệ số ma sát dùng khi tính trợt của các khối bê tông rỗng không bản đáy phải là 0.6 đối với phần

bê tông cốt thép và 0.8 đối với đá nhồi, nhng để cho tiện, có thể lấy trung bình là 0.7

4.5 ảnh hởng của khối đắp sau tờng

Khi khối đắp sau lng tờng bến trọng lực có chất lợng tốt, tờng bến có thể đợc thiết kế

có tính đến ảnh hởng của khối đắp lng tờng.

[Chú giải]

VIII 13

p q

(1) Hiệu quả làm giảm áp lực đất của khối đắp sau tờng

Hiệu quả làm giảm áp lực đất của khối đắp sau tờng có thể đợc tính toán bằng phơng pháp giảitích mà có kể đến thành phần và cờng độ của các lớp đất phía sau tờng bến4) Đối với tờng bếntrọng lực kiểu thông thờng, đá cuội và đá sỏi thờng đợc dùng làm vật liệu đắp Trong trờng hợpnày, việc giảm áp lực đất có thể ớc lợng bằng phơng pháp đơn giản nh sau5)

(a) Khi tiết diện ngang của khối đắp là hình tam giác

Khi tiết diện ngang của khối đắp là hình tam giác kể từ giao điểm của đờng thẳng đứng quachân sau của tờng và mái dốc của mặt đất tự nhiên nhỏ hơn góc nghỉ α của vật liệu đắp nhtrong Hình T-4.5.1(a) có thể giả định là toàn bộ phía sau tờng đều đợc đắp bằng cùng một loại

vật liệu

Khi vật liệu tôn tạo là đất dính, phải xét đến việc dùng các lớp lọc trên bề mặt của khối đắp đểcho đất dính không đi qua khe hở của khối đắp tràn tới thân tờng

(b) Khi tiết diện ngang của khối đắp là hình chữ nhật

Trong trờng hợp khối đắp lng tờng là hình tam giác có góc mái dốc lớn hơn góc nghỉ tự nhiêncủa vật liệu đắp hoặc có hình dạng không đều thì tác dụng của khối đắp phải coi nh trong tr-ờng hợp khối đắp có dạng hình chữ nhật có diện tích tơng đơng với khối đắp thực

Tác dụng của khối đắp là hình chữ nhật trong Hình T-4.5.1(b) đợc xem xét nh sau:

Khi chiều rộng b của khối hình chữ nhật đắp sau tờng lớn hơn chiều cao của tờng, có thể coi

nh trong trờng hợp khối đắp hình tam giác trong Hình T-4.5.1(a) Khi chiều rộng b bằng 1/2

chiều cao tờng, phải giả định rằng áp lực đất lên tờng tơng đơng với áp lực đất trung bình dokhối đắp và do đất tôn tạo tác động lên tờng Khi chiều rộng b bằng hoặc nhỏ hơn1/5 chiềucao tờng, không đợc xét đến tác dụng giảm áp lực do khối đắp sau tờng tạo ra

(a) Khối đắp hình tam giác (b) Khối đắp hình chữ nhật

Hình T-4.5.1 Hình dạng của khối đắp

(2) Đề nghị dùng các lớp lọc ở mặt sau của khối đắp sau tờng nhằm bảo vệ đất tôn tạo khỏi lọt rangoài qua khối đắp do sự thay đổi mực nớc d gây nên và ngăn chặn sự lún của nền dải mép bến.(3) Cha có biện pháp nào xác định đợc mức độ tăng áp lực đất do sự thâm nhập của lớp đất tôn tạobởi vì chúng thay đổi phụ thuộc vào kích cỡ hạt của vật liệu tôn tạo và vật liệu khối đắp sau t ờng

Do đó thờng dùng các lớp lọc rải trên mái dốc của khối đắp sau tờng để ngăn cản những tác độngbất lợi của sự thâm nhập nói trên

(4) Khi có thể xảy ra rủi ro do vật liệu đắp sau tờng bị trôi ra ngoài do điều kiện thực tế chẳng hạn nhlún thì phải đặt các bản chắn tại vị trí các điểm nối với tờng bến

4.6 Thiết kế chi tiết

Việc thiết kế chi tiết tờng bến trọng lực bao gồm các vấn đề sau:

(1) Cờng độ của các bộ phận kết cấu

(2) Công trình bảo vệ chống đất tôn tạo lọt qua

(3) Hình dạng và kích thớc các mộng khóa của các khối bê tông

(4) Kết cấu dầm mũ

(5) Các công trình phụ trợ

[Tài liệu tham khảo]:

VIII 14 -

-b

(1) Katsumi KISHIYA, Yasuhiro KUNISHIGE, Satoshi HIRANO, Masato YAMASHITA : “

Characteristics and design methods for wedged bottom caisson quaywalls , Abstracts of the”

53rd Annual Meeting of the Japan Society of Civil Engineer, 1998 (in Japanese)

(2) Toshikazu MORITA, Gen KIMURA, Katsuyuki SHIROMIZU, Hidennori TANAKA : A study on“

the behavior of wedged bottom caisson quaywalls during earthquake , Abstracts of the 53” rd

Annual Meeting of the Japan Society of Civil Engineer, 1998 (in Japanese)

(3) Teruaki FURUDOI, Takeo KATAYAMA : Field observation of residual water level Tech.Note“ ”

of PHRI, No 115, 1971 (in Japanese)

(4) Takashi TSUCHIDA, Yoshiaki KIKUCHI, Tetsuo FUKUHARA, Takeo WAKO, kazuhiroYAMAMURA : Slice method for earth pressure analysis and its application to light-weight“

fill , tech Note of PHRI, No.924, 1999 (in Japanese).”

(5) Shoichi KITAJIMA, Hiroshi SAKAMOTO, shohei KISHI, takuji NAKANO, Syusaku KAKIZAKI :

On some problems being conserved with preparation for the design standards on port and

“

harbour structures Tech.Note of PHRI, No.30.1967,pp.32-43 (in Japanese) ”

VIII 15

-Chơng 5 Kết cấu bến tờng cừ

5.1 Khái quát ( Điều 67, Khoản1 Thông báo)

Về nguyên tắc, việc tính ổn định kết cấu đối với tờng cừ thép có neo cần phải kiểm tra ổn định cho cả tờng bến lẫn kết cấu neo.

[Chỉ dẫn kỹ thuật ]

(1) Hình T-5.1.1 là một ví dụ thiết kế bến tờng cọc ván

Hình T-5.1.1 Ví dụ về kết cấu bến tờng cọc ván (dùng cọc neo thẳng đứng)

(2) Hiện nay có các phơng pháp thiết kế bến tờng cừ nh sau:

(a) Phơng pháp thiết kế dựa trên lý thuyết áp lực đất cổ điển

 Phơng pháp cừ liên kết tự do với đất nền” ”

 Phơng pháp cừ liên kết ngàm với đất nền“ ”

(b) Phơng pháp thiết kế xác định độ sâu chôn cừ theo liên kết đàn hồi

(a) áp lực đất chủ động phía sau tờng cừ

(b) Phản lực nền phía trớc phần chôn trong đất của tờng cừ

2) áp lực nớc d

3) Tải trọng động đất tác động nh trong 1).

4) áp lực thủy động trong quá trình xảy ra động đất

VIII 16 -

1.20 0.70

(1) áp lực chủ động của thông thờng là áp lực đất tác dụng phía sau tờng cừ Đối với phản lực phía

tr-ớc tác dụng lên phần chôn trong đất của tờng, cần thiết phải dùng các giá trị thích hợp nh áp lực

bị động của đất hoặc phản lực của đất nền tơng ứng với biến dạng của tờng

(2) Khi dùng Ph“ ơng pháp liên kết tự do với đất nền và Ph” “ ơng pháp dầm tơng đơng trong tính”

toán ổn định tờng cừ, phải dựa trên giả định áp lực đất và áp lực nớc d đợc chỉ ra trên Hình 5.2.1 và giá trị áp lực đợc tính toán phù hợp với Phần II, Chơng 14 áp lực đất và áp lực nớc.

T-Góc ma sát tờng dùng trong tính toán áp lực đất tác dụng lên tờng cừ có thể lấy tơng ứng bằng

15o đối với áp lực đất chủ động và bằng -15o đối với áp lực đất bị động khi đất nền là cát

(a) Trong đất cát (b) Trong đất dínhHình T 5.2.1 áp lực đất và áp lực nớc d phải xét đến khi thiết kế(3) Vì áp lực đất thay đổi tơng ứng với sự chuyển vị của tờng cừ, nên áp lực đất thực tế tác dụng lên t-ờng thay đổi phụ thuộc vào :

a) Biện pháp thi công (ví dụ khối đắp sau tờng đợc thi công hoặc mặt đất tự nhiên phía trớc tờng

đợc nạo vét để đảm bảo độ sâu sau khi đã đóng tờng cừ)

b) Chuyển vị ngang của tờng cọc tại điểm gắn thanh neo

c) Chiều sâu chôn cừ

d) Mối quan hệ giữa độ cứng của tờng và đặc điểm của đất nền đáy biển

(4) Khi dùng phơng pháp Rowe (phơng pháp phân tích dầm đàn hồi) trong tính toán ổn định tờng cừ,phải giả định áp lực đất và áp lực nớc d tác dụng lên tờng nh trong Hình T-5.2.2 và phản lực đất t-

ơng ứng với hệ số phản lực đất nền và áp lực đất khi nghỉ tác dụng lên mặt trớc tờng

áp lực đất chủ động + áp lực nớc d

áp lực đất khi nghỉ

áp lực nền

Hình T- 5.2.2 áp lực đất và áp lực nớc d cần xem xét khi thiết kế tờng cừ theo

phơng pháp P.W Rowe(5) Khi có thiết bị bốc xếp (ví dụ cần cẩu) trên bến, cần phải xét đến áp lực đất do trọng lợng bảnthân và tải trọng của thiết bị bốc xếp hàng

(6) Trong việc xác định phản lực do áp lực đất phía trớc phần chôn trong đất của tờng, cần phải giả

định rằng đáy biển đợc nạo vét sâu hơn độ sâu thiết kế một độ sâu nhất định để phòng sai số khinạo vét

(7) Đối với trờng hợp là tờng chắn đất của cầu tầu, mặt đất phía trớc tờng chắn có hình dạng hỗn hợpcác mặt nằm ngang và dốc Trong trờng hợp này, áp lực đất bị động có thể tính theo phơng phápCu-lông trong đó áp lực đất đợc tính kiểm tra với nhiều mặt phẳng trợt với các góc khác nhau Giátrị nhỏ nhất trong số đó sẽ đợc lấy là áp lực bị động1) Tuy nhiên, cần phải xem sét đến kết quảthu đợc từ kinh nghịêm mà sự tác động của đất phía trớc tờng cừ có thể đợc dự đoán chính xácbằng việc giả định đất nền là đàn hồi

(8) Cao trình mực nớc d dùng để xác định áp lực nớc d cần đợc tính toán phù hợp có xét đến kết cấucủa tờng cừ và điều kiện đất nền

Cao độ mực nớc d thay đổi phụ thuộc vào tính chất của đất nền và điều kiện liên kết của tờng bến.v.v , nhng trong nhiều trờng hợp mực nớc có cao độ tơng đơng với 2/3 biên độ thủy triều bêntrên mực nớc thấp nhất trung bình tháng (LWL) thờng đợc dùng để tính toán tờng cừ Trong trờnghợp tờng cừ thép đợc đóng trong nền đất dính, cần phải quan tâm đến việc xác định cao độ mựcnớc d vì đôi khi nó xấp xỉ bằng mực nớc cao Khi tờng cừ đợc làm bằng các loại vật liệu khác, nhấtthiết phải xác định cao độ mực nớc d dựa trên kết quả nghiên cứu các loại kết cấu tơng tự

(9) Đối với áp lực thuỷ động khi động đất xem Phần II, Chơng 14 áp lực đất và áp lực nớc.

(10)Nói chung lực va cập tầu chỉ dùng trong thiết kế dầm mũ Lực neo tầu không phải xét khi móngcủa các khối neo đợc đặt tách rời dầm mũ Nhng khi khối neo đặt trên dầm mũ thì phải xét đếnlực neo tầu khi thiết kế dầm mũ, thanh neo và dầm liên kết

5.3 Thiết kế tờng cừ

5.3.1 Cao độ đặt thanh neo

Cao độ đặt thanh neo đợc xác định sao cho thuận tiện trong quá trình thi công và giảm giá thành xây dựng.

[Chú giải]

Các mặt cắt ngang bến tờng cừ và thanh neo phụ thuộc rất nhiều vào vị trí lắp đặt thanh neo Do đókhi xác định cao độ đặt thanh neo cần phải xét đến sự tiện lợi trong việc thi công và chi phí xây dựng

5.3.2 Chiều sâu chôn cừ ( Điều 67, Khoản 2-1 Thông báo)

Về nguyên tắc chiều sâu chôn cừ đợc xác định khi mũi cừ đợc ngàm chắc vào đất nền và đạt đợc hệ số an toàn thích hợp.

Theo truyền thống, ph“ ơng pháp liên kết tự do với đất nền dựa trên lý thuyết áp lực đất cổ điển th ” ờng

đợc dùng để xác định độ sâu chôn cừ Takahashi (2) đã chứng minh rằng chiều sâu chôn cừ đợc tínhtoán theo phơng pháp này thờng phù hợp với trờng hợp cừ ngàm vào đất khi sử dụng một hệ số antoàn thích hợp Phơng pháp dầm tơng đơng thờng đợc dùng để xác định mặt cắt ngang của tờng cừkhi giả thuyết rằng cừ ngàm trong đất nền

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

ứng xử cơ học của tờng cừ một neo có ảnh hởng rất lớn bởi độ cứng của tờng cừ, đặc tính của đất nền

và độ sâu chôn cừ Đặc biệt đặc trng cơ học của tờng cừ còn thay đổi theo độ sâu chôn cừ

Phơng pháp thiết kế đợc mô tả trong chơng này dựa trên giả thuyết rằng chân cừ đợc liên kết ngàm.Chiều sâu chôn cừ mà tại đó cừ đợc giả định là ngàm thay đổi phụ thuộc vào độ cứng của tờng cừ và

đặc tính của đất nền Phơng pháp xác định chiều sâu chôn cừ đợc xác định theo ph“ ơng pháp liên kết

tự do với đất nền dựa trên lý thuyết về áp lực đất có một số nh” ợc điểm, ví dụ nh:  Không xét đến độcứng của tờng cừ  Khi chân cừ là ngàm, sự phân bố áp lực đất bị động không trùng khớp với sựphân bố theo hình tam giác Culông Tuy nhiên, chiều sâu chôn cừ đợc xác định nh vậy đã đảm bảotrạng thái ngàm trong các điều kiện cụ thể nào đó

Phơng pháp xác định chiều sâu chôn cừ theo phơng pháp liên kết tự do với đất nền đợc mô tả nh sau : (1) Khi tính chiều sâu chôn cừ đợc xác định theo phơng pháp liên kết tự do với đất nền, công thức

(5.3.1) sẽ phải thỏa mãn đối với các mô men do áp lực đất và do áp lực nớc d ( xem Hình T-5.2.1

của 5.2.1 Các ngoại lực cần phải xem xét ) lấy với điểm gắn thanh neo.

VIII 18 -

MP = FMA (5.3.1)

Trong đó:

MP : Mô men do áp lực đất bị động lấy với điểm gắn thanh neo (kN.m/m)

MA : Mô men do áp lực đất chủ động và áp lực nớc d lấy với điểm gắn thanh neo ( kN.m/m)

F : Hệ số an toàn

Hệ số an toàn có thể là 1.5 trở lên trong điều kịên bình thờng và 1.2 trở lên trong điều kiện đặcbiệt đối với trờng hợp cừ đóng trong đất cát và từ 1.2 trở lên đối với cả điều kiện bình thờng và

điều kiện đặc biệt trong trờng hợp đất dính

(2) Trong trờng hợp nền đất dính, độ ổn định của phần chôn sâu không đạt đợc trừ khi thỏa mãn côngthức (5.3.2) :

Khi đáy biển là đất yếu và công thức (5.3.2) không thoả mãn, cần phải có biện pháp cải tạo lớp

đất này bằng biện pháp thích hợp hoặc dùng biện pháp nh là sử dụng bản giảm tải

5.3.3 Mô men uốn của tờng cừ và phản lực tại điểm gắn thanh neo

Mô men uốn lớn nhất của tờng cừ và phản lực tại điểm gắn thanh neo cần đợc tính toán theo phơng pháp phù hợp có xét đến độ cứng và chiều dài phần chôn sâu của

cừ và độ cứng của đất nền.

[Chú giải]

Từ lâu ngời ta đã biết rằng ứng xử cơ học của tờng cừ phụ thuộc vào độ cứng, độ chôn sâu của tờng

cừ và độ cứng của đất nền Trớc đây, chiều sâu thiết kế cho tờng bến tơng đối nông, thờng dùng tờng

cừ có độ cứng thấp, chẳng hạn nh tờng cừ tiết diện chữ U và điểm đổi chiều mô men uốn nằm ở đáybiển hoặc nông hơn khi đất nền là cát với độ cố kết trung bình hoặc cao Do đó, ng ời ta sử dụng phơngpháp đơn giản là phơng pháp dầm t“ ơng đơng ”

Tuy nhiên, cùng với sự tăng số lợng các bến cảng có độ sâu thiết kế lớn trong những năm gần đây ng

-ời ta thờng sử dụng tờng cừ có độ cứng cao chẳng hạn nh tờng cọc ống thép Do đó cần phải chú ý khi

sử dụng phơng pháp truyền thống dầm t“ ơng đơng bởi vì điểm đổi chiều mô men uốn có thể nằm ở”

phía dới đáy biển và lực cắt có thể không đợc xem xét đúng mức

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

(1) Mô men uốn lớn nhất và phản lực tại điểm gắn

thanh neo của tờng cừ có thể xác định theo phơng

pháp dầm tơng đơng đợc mô tả dới đây hoặc phơng

pháp Rowe Tuy nhiên cần phải chú ý khi sử dụng

nhất và phản lực tại điểm gắn thanh neo bằng cách

giả định một dầm đơn giản đợc kê tại điểm gắn

thanh neo và đáy biển với tải trọng là áp lực đất và

áp lực nớc d tác dụng ở phía trên đáy biển (xem

Hình T-5.3.1).

5.3.4 Tiết diện ngang của cừ

Tiết diện ngang của tờng cừ cần đợc xác định

sao cho ứng suất tính theo 5.3.3 Mô men uốn của tờng cừ và phản lực tại điểm

gắn thanh neo không đợc lớn hơn ứng suất cho phép của vật liệu.

5.3.5 Xem xét ảnh hởng của độ cứng mặt cắt của tờng cừ (Điều 67,Khoản

[Chú giải ]

Nh đã mô tả trong 5.3.2 Chiều sâu chôn cừ [Chỉ dẫn kỹ thuật], ứng xử cơ học của tờng cừ có neo có

ảnh hởng rất lớn bởi độ cứng của tờng cừ, đặc tính của đất nền và độ sâu chôn cừ Đặc biệt độ cứngcủa cừ ảnh hởng lớn tới việc xác định độ sâu chôn cừ Do đó cần thiết phải xem xét ảnh hởng của độcứng của tiết diện tờng cừ để lựa chọn loại cừ khi thiết kế

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

1) Việc kết hợp sử dụng phơng pháp tựa tự do với đất nền và phơng pháp dầm tơng đơng đang đợc

sử dụng rộng rãi bởi chúng đã đợc thử thách và sự dễ dàng sử dụng nhng chúng không đợc xem

là phơng pháp thiết kế có xét đến độ cứng tiết diện ngang của tờng cừ

(2) Phơng pháp phân tích dới đây đợc gọi là phơng pháp

Rowe cải tiến, coi phần chôn sâu của cừ nh là dầm

trên nền đàn hồi

a/ Phơng pháp phân tích dầm đàn hồi

Phơng pháp phân tích dầm đàn hồi đợc dùng cho

t-ờng cừ với phơng trình lý thuyết cho dầm trên nền đàn

hồi, với hệ số đàn hồi của phản lực nền của đất đối

với cừ đóng vào

Phơng trình cơ bản của phần chôn sâu thân cừ nh

sau (5.3.3):

Trong đó :

E : Mô đun Young của tờng cừ (MN/m2)

I : Mô men quán tính hình học của cừ trên một đơn

Do không có lời giải chung cho phơng trình vi phân

dạng này nên đòi hỏi phải có kỹ thuật đặc biệt để

giải phơng trình (5.3.3.) Bloom và Rowe đã đề xuất

một phơng pháp để thu đợc một hệ số cho từng số

hạng trong phân tích số học bằng cách giả định lời

giải là một chuỗi lũy thừa

Dựa trên cơ sở phuơng pháp Rowe3), Takahashi và Ishiguro đã công bố chi tiết phơng pháp tìm

ra lời giải của phơng trình mô men uốn của tờng cừ và phơng pháp số tính trên máy tính4).Takahashi đã cải tiến phơng pháp này và phản ánh tốt hơn các đặc tính làm việc của tờng cừtheo công thức sau (xem Hình T-5.3.2) :

Trong đó :

KAD : Hệ số áp lực đất chủ động đối với phần chôn sâu của cừ

γ : Trọng lợng đơn vị của đất nền (MN/m3)

K0 : Hệ số áp lực nghỉ của đất

DF : Chiều sâu hội tụ của cừ (m)

rt : Tỉ số giữa chiều sâu làm việc của áp lực đất dơng tác dụng lên mặt trớc của phần tờng cừchôn trong đất và DF

b/ Phần chôn sâu đặc trng của tờng cừ

Sử dụng phơng pháp phân tích mô tả trên đây có thể cho thấy rằng đặc tính làm việc của tờng cừthay đổi phụ thuộc vào chiều sâu chôn cừ Có nghĩa rằng tờng cừ không thể ổn định nếu nếu độsâu chôn cừ không đảm bảo Độ sâu chôn cừ đảm bảo trạng thái ổn định tới hạn gọi là độ chônsâu tới hạn DC Khi độ sâu chôn cừ dài hơn độ chôn sâu tới hạn, mô men uốn của tờng cừ sẽ đạttới đỉnh cực đại MP của trạng thái tựa tự do với đất nền Khi đó, độ sâu chôn cừ đợc gọi là độ chônsâu chuyển tiếp DP Nếu độ sâu chôn cừ kéo dài hơn nữa, mô men uốn của tờng cừ sẽ đạt tới mômen uốn cực đại MF của trạng thái liên kết ngàm với đất nền Chiều sâu chôn nhỏ nhất đạt đợctrong điều kiện này gọi là chiều sâu hội tụ DF

c/ Chỉ số độ mềm

VIII 20 -

-(5.3.4)Hình T-5.3.2 Phân bố áp lực đất để phân tích tờng cừ

Cũng nh việc xác định độ cứng của kết cấu tờng cừ, Rowe đã đa ra khái niệm chỉ số độ mềm“ ”

nh sau :

ρ = H4 / EI (5.3.5)

Trong đó :

ρ : Chỉ số độ mềm ( m3/MN)

H : Tổng chiều dài của cừ (m)

Rowe coi tổng chiều cao của cừ H ( từ đáy biển đến đỉnh tờng cừ) và độ sâu chôn cừ D ở trạngthái ngàm với đất nền (nghĩa là H+D) là tổng chiều dài của cừ

Takahashi đã đề xuất một chỉ số mới gọi là chỉ số tơng tự xuất phát từ việc sử dụng chỉ số độmềm và các đặc trng nền đất Bằng việc sử dụng chiều cao HT từ đáy biển đến điểm gắn thanhneo thay cho chiều dài H trong công thức (5.3.5), chỉ số tơng tự đợc xác định nh sau:

 Giá trị đề xuất của Terzaghi5)

Giá trị đề xuất của Terzaghi đợc thống kê trong Bảng T-5.3.1:

Bảng T-5.3.1 Hệ số phản lực nền của tờng cừ trong đất cát(lh) (Đơn vị:MN/m3)

 Giá trị đề xuất của Takahashi và nnk.2)

Takahashi và nnk đã khẳng định rằng kết quả thí nghiệm mô hình của Tschebotarioff6) khôngmâu thuẫn với giá trị đề xuất của Terzaghi Chúng có mối liên hệ với hệ số nền đã nêu trong

Bảng T-5.3.1 với giá trị N khi sử dụng quan hệ Terzaghi giữa hệ số phản lực nền và mật độ tơng

đối và mối quan hệ Terzaghi khác7) giữa giá trị N và mật độ tơng đối Sau đó để an toàn, họchấp nhận giá trị nhỏ hơn của hệ số nền và nối các giá trị thành đờng cong trơn nh trong Hình T-5.3.3 Đồng thời đa ra mối liên quan giữa hệ số nền với góc nội ma sát nh trong Hình T-5.3.4

khi sử dụng phơng trình Dauham (5.3.7) để đa ra góc nội ma sát nhỏ hơn với giá trị N đã cho :

Tuy nhiên, lu ý rằng Hình T-5.3.4 không hoàn toàn thích hợp vì trong phơng trình Dauham bao

gồm cả trờng hợp góc nội ma sát lớn hơn phụ thuộc vào hình dạng của các hạt cát

Hình T-5.3,3 và Hình T-5.3.4 cũng mô tả giá trị đề xuất của Terzaghi có kết hợp với giá trị đề

xuất của Takahashi và nnk

Chiều sâu chôn cừ tính toán

Trong việc xác định chiều sâu chôn cừ theo phơng pháp Rowe, có thể dùng giá trị thoả mãnphơng trình (5.3.8) là

E : Mô đun Young của tờng cừ (MN/m2)

I : Mô men quán tính hình học của cừ trên một đơn vị chiều rộng tờng cừ (m4/m)

h : Hệ số phản lực nền của tờng cừ ( MN/m3)

Chiều sâu chôn cừ tính theo phơng pháp này là chiều sâu chôn hội tụ Theo kết quả nghiên cứucủa Takahashi và nnk mô men uốn cực đại chỉ tăng 2% khi một chiều dài chôn cừ tơng ứngbằng 70% chiều sâu chôn cừ hội tụ đợc sử dụng Do đó, việc sử dụng chiều sâu chôn cừ hội tụ

để thiết kế đã tự nó đảm bảo điều kiện an toàn nên không xét đến hệ số an toàn nữa

f/ Mô men uốn lớn nhất của tờng cừ và phản lực tại điểm gắn thanh neo

Để xác định mô men uốn lớn nhất của tờng cừ và lực kéo thanh neo tại điểm neo có xét đến ảnhhởng của hệ số phản lực nền và mô men uốn của cừ thì sử dụng các hệ số hiệu chỉnh trong

Hình T-5.3.5 và T-5.3.6 Mô men uốn lớn nhất và phản lực tại điểm neo đợc tính theo phong

pháp dầm tơng đơng phải nhân với các hệ số hiệu chỉnh đó để đạt đợc giá trị chính xác Hệ số

động đất 0.2 cũng đã đợc sử dụng trong Hình T-5.3.5 và T-5.3.6 Giá trị thu đợc từ các sơ đồ

này có thể dùng để tính toán động đất trừ khi yêu cầu thiết kế chi tiết

Ký hiệu à trong Hình T-5.3.5 biểu thị tỷ số giữa MF và MT trong đó MF là giá trị mô men uốn lớnnhất khi chiều sâu chôn cừ là chiều sâu hội tụ DF trong phân tích đờng cong biến dạng khi MT làgiá trị mô men uốn lớn nhất tính theo phơng pháp dầm tơng đơng khi coi điểm neo và đáy biển

là 2 gối tựa

VIII 22 -

-Hình T-5.3.3 Tơng quan giữa hệ số phản lực nền (lh) và giá trị N

Hình T-5.3.4 Tơng quan giữa hệ số phản lực nền (lh) và góc ma sát trong (φ)

Hình T-5.3.5 Tơng quan giữa hệ số hiệu chỉnh (à) và chỉ số tơng tự (ω)

Ký hiệu τ nh trong Hình T-5.3.6 biểu thị hệ số giữa TF và TT trong đó TF là lực căng trong thanhneo tại điểm gắn thanh neo khi chiều sâu chôn cừ là chiều sâu hội tụ DF trong phân tích đờngcong biến dạng và TT là lực căng thanh neo đợc tính toán theo phơng pháp dầm tơng đơng

VIII 23

-Đ iều kiện bình thờng khi

động đất

Hình T-5.3.6 Tơng quan giữa hệ số hiệu chỉnh (τ) và chỉ số tơng tự (ω)

5.4 Thiết kế thanh neo

thờng đợc thiết kế bằng nhau, và trong một số trờng hợp thanh neo có thể đợc đặt với một góc nào đó

so với đờng vuông góc với tờng cừ để tránh các kết cấu có sẵn nằm phía sau tờng cừ Vì vậy, việc tínhtoán lực căng thanh neo cần xem xét đến các điều kiện thực tế tại hiện trờng

: khoảng cách đặt thanh neo (m)

θ : góc nghiêng tạo bởi thanh neo và đờng vuông góc với tờng cừ (o)

(2) Trong một số trờng hợp, bích neo đợc lắp trên dầm mũ của tờng cừ và lực kéo của tầu tác độnglên các trụ neo đợc truyền tới thanh neo Thông thờng giả thiết dầm mũ nh một dầm liên tục vàcác thanh neo đợc xem là các gối đàn hồi, khi đó lực căng thanh neo sẽ đợc tính toán theo côngthức (5.4.2) khi giả thiết lực kéo đợc chia đều bởi 4 thanh neo gần trụ neo Coi nh lực kéo của tầu

đợc chịu bởi thanh neo, ứng suất trong thanh neo có thể đợc tính nh một trờng hợp đặc biệt sau:

VIII 24 -

-(5.4.1)

(5.4.2)

Đ iều kiện bình thờng khi

động đất

Trong đó:

P : là thành phần nằm ngang của lực kéo tác động lên trụ neo (kN)

Lực neo của tàu đợc xác định theo Phần II, 2.2.4 Lực neo tác động lên trụ và bích neo.

5.4.2 Mặt cắt ngang của thanh neo ( Điều 67, Khoản 3 Thông báo)

Mặt cắt ngang của thanh neo cần đợc xác định để đảm bảo rằng ứng suất kéo đợc tính từ phản lực tại

điểm đặt thanh neo nằm trong giới hạn cho phép Về nguyên tắc, phản lực tại điểm đặt thanh neo cần

đợc tính toán có xét đến độ cứng theo phơng ngang của cừ

(a) Nghiên cứu trờng hợp tờng cừ cừ bị phá hoại do trận động đất Niigata năm 19948) gây ra vàkết quả mô hình thí nghiệm dung trên tờng cừ do Viện Nghiên cứu Cảng và Hải Cảng thựchiện đã chứng minh rằng lực căng lớn hơn so với đợc tính theo 5.4.1 Lực căng thanh neo có

thể tác động lên thanh neo trong quá trình động đất9)

(b)Thanh neo có thể bị uốn cong và ứng suất có thể lớn hơn so với giá trị tính toán do hiện tợng lún xảy ra tại khu vực lấp đất phía sau của tờng cừ trong điều kiện bình thờng

Đối với các vật liệu làm thanh neo, chỉ số ứng suất kéo cho phép đối với ứng suất chảy giảm xuống bằng 2/3 với kết cấu thép thông thờng và hệ số an toàn đối với ứng suất phá hoại đợc liệt kê trong Bảng T - 5.4.1.

Bảng T - 5.4.1 Đặc trng của các vật liệu làm thanh neo

Loại

Cờng

độ phá

hoại(N/mm2)

ứng suất chảy(N/mm2)

ứng suất cho phép (N/mm2) Độ dãn

dài(%)

ứng suấtchảy /Cờng độphá hoại

Hệ số an toàn ờng độ phá hoạichia cho ứng suấtcho phép)

(c-ĐKbìnhthờng

215 hoặc lớn hơn (đốivới đờng kính lớn hơn 40mm)

24 hoặclớn hơn

255 hoặc lớn hơn (đốivới đờng kính lớn hơn 40mm)

21 hoặclớn hơn

20 hoặc

VIII 25

-Thép

c-ờng độ

cao 740

740hoặc

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

(1) Mô men uốn lớn nhất của dầm liên kết đợc tính toán theo công thức (5.5.1)

Trong đó:

M : mô men uốn lớn nhất của dầm liên kết (kN.m)

T : lực căng thanh neo đợc tính theo 5.4.1 – Lực căng thanh neo (kN)

l : khoảng cách đặt thanh neo (m)

Công thức (5.5.1) đợc xác định dựa trên việc phân tích dầm liên tục 3 nhịp và có các gối đặt tại

các điểm đặt thanh neo và chịu phản lực tại điểm đặt thanh neo (Ap) đợc xem là tải trọng phân bố

5.6 Kiểm tra trợt cung tròn (Điều 67, Khoản 5 Thông báo)

Trong thiết kế bến tờng cừ, phải kiểm tra ổn định trợt cung tròn với các cung trợt đi qua chân tờng cừ và có hệ số an toàn thích hợp nh hớng dẫn trong Phần V, 6.2 Phân tích tính ổn đinh.

5.7 Thiết kế hệ neo

5.7.1 Lựa chọn loại kết cấu neo

Loại kết cấu hệ neo cần đợc lựa chọn trên cơ sở xem xét chi phí xây dựng, thời gian thi công, biện pháp thi công và cao độ mặt đất tự nhiên trớc khi thi công

5.7.2 Bố trí hệ neo (Điều 67, Khoản 4-1 Thông báo)

Về nguyên tắc, vị trí của hệ neo cần đợc đặt có khoảng cách thích hợp so với tờng cừ để đảm bảo tính ổn

định của kết cấu tờng cừ, và tùy thuộc vào các đặc tính của hệ neo

(1) Vị trí tờng neo bê tông cần đợc xác định sao cho mặt trợt chủ động xuất phát từ giao điểm giữa

đáy biển và tờng cừ, và mặt phẳng trợt bị động của tờng neo bê tông đó vẽ từ đáy kết cấu neokhông cắt nhau ở bên dới mặt bãi nh thể hiện trong Hình T-5.7.1

(2) Vị trí đặt cọc neo đứng cần đợc xác định để đảm bảo mặt trợt bị động xuất phát từ lm1/3 bên dới

điểm đặt thanh neo và mặt trợt chủ động từ giao điểm giữa đáy bến và tờng cừ không cắt nhaubên dới bề mặt nằm ngang có chứa điểm đặt thanh neo nh thể hiện trên hình T-5.7.2 Giá trị lm1 là

độ sâu từ điểm đặt thanh neo đến điểm mà tại đó mô men uốn trên đầu cọc neo tự do bằng 0

VIII 26 -

-neo

đầu tiên tính trong trờng hợp mặt phẳng ngang đi qua điểm đặt thanh neo đợc coi là mặt đất tựnhiên

(3) Vị trí tờng neo cọc ván cần đợc xác định theo phơng pháp đã nêu trong mục (2) ở trên, khi đó cừ

neo có thể đợc coi nh là cọc dài Khi mà không thể giả thiết nh trên, vị trí cọc neo đợc xác định bằng cách bỏ qua đoạn cọc nằm sâu hơn cao độ lm1/2 bên dới điểm đặt thanh neo trên cọc neo

và áp dụng phơng pháp đã nêu ở mục (1) ở trên

(4) Đối với phơng pháp xác định giá trị 0 đầu tiên của mô men uốn trên cọc neo đứng và tờng cọcneo và phơng pháp xác định liệu cừ neo có thể

xem nh cọc dài hay không, tham khảo phơng

pháp của Viện Nghiên cứu Cảng và Hải Cảng nêu

trong Phần V, 4.3.4 Đánh giá ứng xử cọc bằng

phơng pháp giải tích

(5) Đối với tờng cừ dạng thông thờng mà các thanh

neo đợc thiết kế nằm ngang, có thể lấy góc ma

sát giữa đất và tờng bằng -15o để xác định mặt trợt

bị động phía trớc cọc neo đứng hoặc cọc ván neo

(6) Trong trờng hợp hệ neo là chụm cọc đôi, vị trí

chụm cọc neo phải đợc bố trí phía sau mặt trợt

chủ động vẽ từ đáy biển, khi giả thiết lực kéo trong

thanh neo chỉ gây ra lực dọc trên các cọc (xem

Hình T-5.7.3) Khi lực kéo trong thanh neo do cả

lực dọc và khả năng chịu lực ngang cùng chịu khi

xét đến sức kháng uốn của cọc, thì vị trí đặt chụm

cọc neo phải đợc thiết kế theo phơng pháp đã nêu

(1) Thiết kế tờng neo bê tông

(a) Độ ổn định của tờng neo bê tông Chiều cao và độ sâu đặt tờng neo bê tông có thể đợc xác định theo công thức (5.7.1), với giả thiết

rằng lực căng trong thanh neo và áp lực chủ động của đất phía sau tờng neo bê tông đợc chịu bởi

áp lực bị động của đất phía trớc tờng neo bê tông (xem Hình T-5.7.4).

) /( p A

EA: tổng áp lực chủ động của đất tác động lên tờng neo bê tông (N/m)

Ep: tổng áp lực bị động của đất tác động lên tờng neo bê tông (N/m)

Khi tính toán áp lực đất tác động lên tờng neo bê tông, tải trọng khai thác trên bến đợc giả thiết

nh trong hình T - 5.7.4 (chỉ xem xét tải trọng trên mặt bến trong trờng hợp tính áp lực chủ động

của đất, không xem xét khi tính áp lực bị động của đất) Trong trờng hợp này, hệ số an toàn đợc lấy là 2.5 hoặc lớn hơn trong các điều kiện bình thờng và bằng 2.0 hoặc lớn hơn trong các điều kiện đặc biệt

VIII 27

động

Mặt trợt bị

động

(b) Khi mặt trợt chủ động của cừ và mặt trợt bị động của tờng neo bê tông đợc vẽ theo 5.7.2 Vị trí

hệ neo giao nhau bên dới cao độ mặt đất, thì nên lu ý rằng phần áp lực bị động của đất ∆Ep lênmặt đứng của tờng neo tính từ giao điểm trên sẽ không còn đóng vai trò nh là lực giữ nữa ( xem

Hình T-5.7.5), khi đó phải trừ đi giá trị ∆Ep từ giá trị tổng áp lực Ep trong phơng trình (5.7.1) Khi

giao điểm nằm phía trên mực nớc d, áp lực chủ động phải đợc trừ đi theo công thức (5.7.2).

2 /

2

f p

hf : chiều sâu từ bề mặt đất tới điểm giao của các mặt trợt (m)

(c) Mặt cắt ngang của tờng neo bê tông

Tờng neo bê tông cần đợc thiết kế an toàn để đảm bảo chịu đợc mô men uốn gây ra bởi áp lực đất và lực căng của thanh neo Mô men uốn lớn nhất đợc tính toán với các giả thiết: (1) áp lực đất có thể coi nh tải trọng phân bố đều và (2) trụ neo t- ờng bê tông đợc tính nh bản liên tục với phơng nằm ngang và bản công son với điểm ngàm là điểm đặt thanh neo theo ph-

ơng thẳng đứng, và công thức xác định nh sau (5.7.3)

Trong đó:

MH : mô men uốn lớn nhất theo phơng ngang (N.m)

Mv : mô men uốn lớn nhất theo phơng thẳng đứng trên mỗi m chiều dài (N.m/m)

T : lực căng thanh neo theo 5.4.1 Lực căng thanh neo (N)

 : khoảng cách giữa các thanh neo (m)

h : chiều cao của tờng neo bê tông (m)

Bố trí cốt thép chịu MH có thể đợc thiết kế với giả thiết rằng chiều rộng có hiệu của tờng neo bê tông là 2b với điểm đặt thanh neo là trung tâm, trong đó b là chiều dày của tờng neo tại điểm đặt thanh neo

VIII 28 -

-Hình T - 5.7.4 Các ngoại lực tác động lên tờng neo bê tông

Hình T - 5.7.5 áp lực đất sau khi trừ đi áp lực bị động của đất tác động lên tờng neo, khi mà mặt phá hoại chủ

động của tờng cừ và mặt phá hoại bị động của tờng neo bê tông giao nhau

Cao trình mực nớc d

(5.7.3)

(a) Khi chiều dài đoạn cừ nằm dới điểm đặt thanh

neo đủ lớn để đợc xem là cọc dài, mặt cắt ngang

của cừ neo có thể đợc xác định theo nh mục (2)

nêu trên

(b) Khi điều kiện trên không thỏa mãn, cừ neo có

thể đợc thiết kế nh trong mục (1) với giả thiết

rằng áp lực đất chỉ tác dụng lên cừ trong phạm vi

lml /2 tính từ vị trí đặt điểm neo nh thể hiện trên

hình T-5.7.6 Chiều dài lml là khoảng cách theo

phơng thẳng đứng từ điểm đặt thanh neo tới

điểm 0 đầu tiên của mô men uốn cừ khi giả thiết

động phía sau tờng mà tại đó có lắp đặt đệm va tầu Chỉ cần xem xét yếu tố đó đối với các điều kiện đặc biệt là áp lực đất chủ

động trong trờng hợp động đất.

5.8.2 Liên kết thanh neo và dầm liên kết vào cừ

Điểm nối giữa cừ và thanh neo và điểm nối giữa cừ và dầm liên kết cần đợc thiết kế sao cho lực ngang tác

động lên tờng cừ đợc truyền đồng đều và an toàn đến từng thanh neo thông qua dầm liên kết

5.8.3 Thanh neo

Thanh neo cần đợc thiết kế để đảm bảo rằng lực căng trong thanh neo tính theo mục

5.4.1 Sức căng của thanh neo đợc truyền an toàn tới hệ neo Cần phải xem xét ứng

suất uốn trong thanh neo do hiện tợng đất đắp sau tờng bị lún.

5.8.4 Liên kết thanh neo vào hệ neo

Việc liên kết thanh neo và trụ neo cần đợc thiết kế để đảm bảo rằng lực căng thanh neo tính theo 5.4.1 Lực căng thanh neo đợc truyền đều và an toàn tới trụ neo.

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

Một dầm liên tục dọc theo tuyến mép bến thờng đợc gắn trên đỉnh của cọc neo, các thanh neo đợc

gắn vào dầm Dầm này có thể đợc thiết kế nh dầm liên tục với tải trọng tính toán là lực căng trong thanh neo và phản lực của cọc neo

5.9 Những lu ý riêng khi thiết kế tờng cừ trên nền đất yếu

VIII 29

-Hình T- 5.7.6 áp lực đất đối với neo ngắn

bằng cọc ván thép

thể thực hiện đợc việc cải tạo đất vì những điều kiện hiện trờng, thì việc nghiên cứu áp dụngnhững phơng pháp thiết kế thích hợp khác bổ sung cho các phơng pháp đã đợc hớng dẫn ở mụctrên là hết sức cần thiết để tờng bến đợc thiết kế đúng đắn.

(3) Thuật ngữ đất yếu là chỉ các tr“ ” ờng hợp đất nền là các loại đất sét trầm tích yếu hoặc các loại

t-ơng tự

(4) Ngoài các phơng pháp đã hớng dẫn trong 5.3.2 Chiều dài đoạn sâu chôn cừ, ph “ ơng pháp

đ-ờng cong biến dạng có thể đ” ợc sử dụng trong việc xác định chiều dài đoạn sâu chôn cừ tronglớp đất yếu Đây là loại phơng pháp điểm ngàm giả định dựa trên lý thuyết về áp lực đất cổ điểnvới chiều sâu chôn cừ lớn Trong phơng pháp này, các phơng trình đàn hồi đợc giải với các điềukiện về ngoại lực tác dụng đợc thể hiện trên Hình T-5.9.1 với điều kiện rằng chuyển vị và góc biến

dạng bằng không tại chân cừ và chuyển vị tại vị trí thanh neo bằng 0

(5) Trong việc xác định mô men uốn tờng cừ và lực căng thanh

neo, nên sử dụng phơng pháp đã đợc hớng dẫn trong 5.3.3

Mô men uốn tờng cừ và phản lực tại điểm đặt thanh neo

cũng nh phơng pháp đờng đàn hồi đề cập trong phần (4) để

kiểm tra các kết quả một cách toàn diện

(6) Nên nhớ rằng việc xác định chiều sâu chôn cừ và tiết diện

ngang của tờng cừ trong thiết kế tờng cừ nên sử dụng riêng

một phơng pháp và không nên sử dụng tổ hợp nhiều phơng

pháp khác nhau

[Tham khảo]

VIII 30 -

Mặt biến dạng

Hình 5.9.1 áp lực đất và mặt biến dạng

Mặt biến dạng

Chơng 6 Bến tờng cừ có bản giảm tải

6.1 Phạm vi áp dụng

Cần áp dụng các quy định trong chơng này để thiết kế bến tờng cừ có bản giảm tải, bao gồm bản giảm tải, tờng cừ cừ phía trớc bản giảm tải và hệ cọc của bản giảm tải

[Chú giải]

Bến tờng cừ có bản giảm tải thờng bao gồm bản giảm tải, tờng cừ để chắn đất phía trớc bản giảm tải

và hệ cọc của bản giảm tải.Chơng này cho các quy định về tờng bến có bản giảm tải Bản giảm tải trong nhiều trờng hợp đợc xây dựng nh tờng góc có hình L bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ và th“ ” ờngnằm dới mặt bãi, nhng đôi khi kết cấu bản giảm tải dạng hộp cũng đợc áp dụng để làm giảm trọng l-ợng của bản và tải trọng động đất tác động lên nó

1) Tờng cừ nên đợc thiết kế theo hớng dẫn trong Chơng 5 Bến tờng cừ, còn bản giảm tải và hệ cọc

của nó nên đợc thiết kế với các ngoại lực tác dụng nh phản lực của kết cấu phần trên tờng cừ, áp lực đất, hoạt tải trên mặt bến, trọng lợng bản thân, và tải trọng động đất nh đã hớng dẫn trong

Phần 5, Chơng 4 Khả năng chịu lực của móng cọc.

2) Để phân tích ổn định tổng thể công trình, các quy định cho trong Chơng 4 Bến trọng lực nên đợc

xem xét đối với trợt phẳng và lật, còn các quy định cho trong Phần 5, Chơng 6 ổn định của mái dốc nên đợc xem xét đối với ổn định trợt cung tròn Việc kiểm tra ổn định trợt cung tròn đợc yêu

cầu đối với nền đất yếu nhng nói chung không yêu cầu đối với nền đất tơng đối cứng nh đất cát hoặc đất pha cát

6.3 Xác định chiều cao và chiều rộng của bản giảm tải

Cao trình đặt và hình dạng của bản giảm tải cần đợc xác định hợp lý khi xem xét các điều kiện về ngoại lực, chi phí và tính thuận tiện trong quá trình thi công

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

Việc thiết kế cao trình và hình dạng của bản giảm tải nên đợc tiến hành trên cơ sở xem xét cẩn thận các điểm sau đây:

(1) Khi chiều cao của bản giảm tải lớn và đáy bản nằm ở cao độ thấp, áp lực đất tác động lên tờng cừ

có thể giảm đi, vì thế tiết diện ngang và chiều sâu chôn cừ sẽ nhỏ đi Nhng điều này nói chung sẽlàm tăng trọng lợng của bản giảm tải, tơng ứng tải trọng động đất cũng lớn hơn Chính vì thế dẫn

đến yêu cầu số lợng và chiều dài nền cọc dới bản giảm tải sẽ tăng lên Nh vậy, cần phải tìm một giải pháp thích hợp sao cho chí phí là thấp nhất

(2) Cao độ của đáy bản giảm tải nên đợc thiết kế thấp hơn cao độ mực nớc d để tránh hiện tợng nền cọc bị ăn mòn, bởi vì nền đất ở dới bản giảm tải có thể lún tạo nên khoảng trống sẽ đẩy mạnh sự

ăn mòn do có không khí

VIII 31

-Hình C-6.1.1 Kết cấu tờng cừ có bản giảm tải

(Dạng chữ L) Hình C-6.1.2 Kết cấu tờng cừ có bản giảm tải (Dạng khối hộp)

Tờng cọc ván

Cọc chống

Bản giảm tải

(3) Chiều rộng của bản giảm tải thờng đợc xác định sao cho bản giảm tải và mặt trợt chủ động của ờng cừ đợc vẽ từ đáy bến cắt nhau sao cho áp lực đất tác dụng lên tờng cừ đợc giảm đi Đồng thời, chiều rộng này phải đảm bảo rằng hệ thống nền cọc dới bản giảm tải đợc bố trí một cách hợp lý.

(2) áp lực nớc d tác động lên tờng cừ đợc tính toán giống nh trờng hợp không có bản giảm tải Tuy nhiên, tải trọng do áp lực nớc d nên đợc lấy từ phần bên dới đáy của bản giảm tải(xem Hình T- 6.4.1).

(3) áp lực đất bị động phía trớc tờng cừ đợc tính toán theo hớng dẫn trong Chơng 5 Bến tờng cừ.

liên kết giữa tờng cừ và bản giảm tải là liên kết khớp và điểm đặt thanh neo đợc thay bằng cao trình

đáy bản giảm tải

(2) Ngoài mô men uốn do áp lực đất gây lên, tờng cừ còn bị tác động bởi mô men uốn và lực đứng truyền từ bản giảm tải xuống cừ Thông thờng ngời ta bỏ qua mô men uốn truyền từ bản giảm tải xuống cọc cừ, bởi vì mô men này có chiều ngợc với chiều mô men uốn lớn nhất tác động trên cọc

cừ (vì thế làm giảm mô men uốn lớn nhất)

(3) Tải trọng thẳng đứng truyền từ bản giảm tải xớng cọc cừ cũng thờng đợc bỏ qua, bởi vì hàng cọc ngoài cùng của bản giảm tải thờng đợc đóng sát với tờng cừ, điều này sẽ làm giảm đáng kể tải trọng đứng tác dụng lên tờng cừ

6.6 Thiết kế bản giảm tải và nền cọc bản giảm tải

6.6.1 Ngoại lực tác dụng lên bản giảm tải

Các tải trọng tác dụng lên bản giảm tải cần đợc xem xét bao gồm:

(1) Lực ngang truyền từ tờng cừ

(2) áp lực đất và áp lực nớc d tác dụng phía bên cạnh bản giảm tải

(3) Tự trọng của bản, trọng lợng của đất phía trên bản và hoạt tải mặt bến

(4) Lực động đất tác dụng trên mục (3)

(5) áp lực thuỷ động trong động đất

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

(1) Lực ngang truyền từ tờng cừ nên đợc tính toán giống nh đối với phản lực tại điểm đặt thanh neo

nh hớng dẫn trong 5.4 Thiết kế thanh neo khi xem cao độ đáy bản giảm tải là điểm đặt thanh

(5) áp lực đất và áp lực nớc d tác dụng phía sau bản giảm tải đợc tính toán theo hớng dẫn trong Phần

2, Chơng 14 áp lực đất và áp lực nớc Trong tính toán áp lực đất phải kể đến tải trọng phân bố

bên trên Phần phía dới bản giảm tải nơi tồn tại áp lực đất bị động tác động phía trớc mặt đứng đi qua bên cạnh bản giảm tải và áp lực đất chủ động tác đôngj phía sau của mặt đứng này Sự chênh lẹch hai áp lực đó tác động nh là áp lực chủ động xuống cho đến độ sâu mà tại đó hai áp lực này cân bằng

6.6.2 Thiết kế bản giảm tải

Bản giảm tải cần đợc thiết kế phù hợp với dạng kết cấu của nó

6.6.3 Thiết kế nền cọc

Nền cọc của bản giảm tải cần đợc thiết kế trên cơ sở xem xét điều kiện của đất nền, sự truyền các lực ngoài và tải trọng lên cọc, tính thuận tiện cho thi công và chi phí xây dựng

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

(1) Các cọc nên đợc thiết kế theo Phần 5, Chơng 4 Khả năng chịu lực của móng cọc nh móng cọc

chịu các lực ngoài đã đợc trình bày trong Mục 6.6.1 Ngoại lực tác động lên bản giảm tải.

(2) Về nguyên tắc, nền cọc bản giảm tải nên sử dụng kết hợp giữa các hàng cọc chụm và các cọc

đứng Có thể coi hàng cọc chụm chịu toàn bộ tải trọng ngang, và các cọc đứng chỉ chịu tải trọng

đứng Có thể giả thiết tải trọng ngang đợc phân bố đều cho các chụm cọc

(3) Khi thiết kế nền cọc bản giảm tải phải đánh giá trạng thái nguy hiểm nhất của từng cọc bằng cáchthay đổi hoạt tải, hớng của lực động đất và mực nớc biển trong phạm vi điều kiện thiết kế

6.7 Kiểm tra ổn định nh tờng trọng lực

Kiểm tra ổn định tổng thể của tờng bến có bản giảm tải đợc tiến hành với giả thiết tờng bến có bản giảm tải là loại kết cấu kiểu trọng lực

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

Tờng bến có bản giảm tải có thể đợc xem nh tờng

trọng lực dạng chữ nhật xác định bởi mặt phẳng thẳng

đứng qua mép sau của bản giảm tải và mặt phẳng

nằm ngang qua các chân cọc xiên phía trớc của các

chụm cọc nh thể hiện trong Hình T-6.7.1.

6.8 Kiểm tra ổn định trợt cung tròn

Khi kết cấu tờng cừ kết hợp với bản giảm tải đợc xây dựng

trên nền đất yếu, cần phải kiểm tra ổn định trợt cung

tròn đi qua đất bên dới chân cọc cừ

VIII 34 -

-Hình T-6.6.2 Dầm liên tục giả định trong thiết kế bản giảm tải

Biểu đồ mô men uốn truyền từ tiết diện ngang Biểu đồ mô men uốn do tải trọng thiết kế

Ch¬ng 7 KÕt cÊu têng bÕn cõ thÐp h×nh trô v©y

Hình T –7.1.2 Ví dụ của kết cấu tờng cừ vây bằng thép

7.2 Các ngoại lực tác động lên kết cấu bến tờng cừ vây bằng thép

Cần nghiên cứu các ngoại lực dới đây tác dụng lên kết cấu:

(1) Ngoại lực tác động lên bản thân tờng cừ vây:

(a) áp lực đất

 áp lực đất phía sau tờng

 áp lực đất phía trớc tờng

 áp lực đất của đất đắp trong lòng

) (

5

do đó cần phải xác định cao độ mực nớc d dựa vào kết quả nghiên cứu các công trình tơng tự Cao độ mực nớc d trong đất đắp sử dụng để đắp trong tờng cừ vây có thể có cao độ bằng cao độ của đất đắp sau tờng

(4) Đối với đáy biển và phía trên, hệ số động đất đợc sử dụng trong tính toán lực động đất tác động lên vật liệu đắp là hệ số động đất thiết kế Đối với phần phía dới đáy biển, giá trị này đợc giảm tuyến tính đến 0 ở độ sâu 10m dới đáy biển Về nguyên tắc, hệ số động đất không cần xem xét

đối với phần nằm sâu hơn cao độ đó (xem Hình vẽ T - 7.2.3).

Hình T-7.2.1 áp lực đất tác động lên phía sau thân tờng (để kiểm tra biến dạng

cắt)

VIII 37

-Hình T – 7.2.2 áp lực đất tác động lên phía sau thân tờng

(để kiểm tra ổn định nh tờng trọng lực)

Hình T – 7.2.3 Hệ số động đất thiết kế đối với đất đắp

7.3 Kiểm tra bề rộng của tờng đối với biến dạng cắt

ra trong đất đắp Tuy nhiên, khi đờng kính của ô vây rất nhỏ hay cờng độ của đất đắp là vô cùng thấp,

điều đó dẫn đến không thể xem xét thân tờng cừ vây nh là một khối cứng Do đó, cần phải tiến hành kiểm tra cờng độ của đất đắp chống lại biến dạng cắt do các tải trọng tác dụng trong các điều kiện thông thờng để giảm biến dạng của thân tờng cừ vây đến mức có thể bỏ qua

7.3.2 Chiều rộng tờng tơng đơng

Trong thiết kế chiều rộng tờng, chiều rộng tơng đơng của tờng có thể đợc sử dụng Chiều rộng tơng đơng của tờng là chiều rộng của tờng hình chữ nhật giả định với diện tích mặt cắt ngang giống nh của tổ hợp các mặt cắt ô và cung cừ vây.

[Chú giải]

Chiều rộng tơng đơng của tờng là chiều rộng của tờng hình chữ nhật giả định đợc dùng thay cho thân tờng gồm tổ hợp các mặt cắt ô và cung cừ vây để làm đơn giản tính toán thiết kế (xem Hình C - 7.3.1) Tờng giả định đợc định nghĩa theo cách mà diện tích của mặt cắt ngang của tờng giả định là

giống với diện tích của các mặt cắt tổ hợp ô và cung cừ vây

VIII 38 -

-Hình C – 7.3.1 Mặt bằng của kết cấu tờng cừ vây và chiều rộng tơng

đơng B

B=S/L B: Bề rộng tơng đơng của tờng (m) L: Chiều dài có hiệu 1 đoạn của tờng vây (m)

(a) Vây ô tròn

(a) Vây ô vách ngăn

(c) Vây ô hình lá cây

Md : Mômen biến dạng lấy với chân tờng (KN-m/m)

M’d : Mômen biến dạng lấy với đáy biển (KN-m/m)

Mr : Mômen kháng lấy với chân tờng (KN-m/m)

M’r : Mômen kháng của vật liệu đắp lấy với đáy biển (KN-m/m)

F : hệ số an toàn

Về nguyên tắc, hệ số an toàn chống biến dạng cắt nên lấy là 1.2 hay lớn hơn

7.3.3 Tính toán mômen biến dạng

Mô men biến dạng là mô men lật ở đáy biển hay ở chân tờng do các ngoại lực nh các

áp lực đất chủ động, bị động phía trên đáy biển hay đáy tờng và áp lực nớc d.

[Chú giải ]

Trong tính toán mô men biến dạng, áp lực đất chỉ xem xét đến các thành phần ngang Thành phần

đứng không đợc xem xét tới Lực đứng của hoạt tải là không đợc xem xét trong tính toán mô men biến dạng Tuy nhiên, hoạt tải vẫn đợc xem xét trong tính toán áp lực đất chủ động (xem Hình C - 7.3.2).

Hình C-7.3.2 Các tải trọng và lực kháng đợc xem xét trong kiểm tra biến dạng cắt.

-Hình T-7.31 Quan hệ giữa mô men kháng và tỷ số chiều dài ngàm.

Trong đó:

Mr : Mô men kháng lấy với chân tờng (KN - m/m)

Mro : Mô men kháng của đất đắp lấy với chân tờng (KN - m/m)

Mrs : Mô men kháng do lực ma sát của các điểm nối cừ lấy với chân tờng (KN - m/m)

D : Chiều dài chôn (m)

H : Chiều cao từ chân tờng đến đỉnh tờng (m) (xem Hình vẽ T - 7.3.2).

 : Gia số với tỷ lệ chiều dài chôn D/H

Với gia số , kiến nghị sử dụng bằng 1.0, nó gần với giá trị thấp nhất tìm đ ợc trong các kết quả thực nghiệm chỉ ra trong Hình T - 7.3.1, vì phơng trình đã cho ở trên tìm đợc dựa trên các thực nghiệm và

hoàn toàn không mang tính lý thuyết

(a) Phơng trình tính toán mô men kháng của đất đắp

Trong việc xác định mô men kháng của đất đắp lấy với chân tờng, giả định rằng  mặt phẳng trợt chủ

động hình thành từ đáy của mặt trớc của tờng và mặt phẳng trợt bị động hình thành từ đáy của mặt saucủa tờng và  các áp lực đất chủ động và bị động tác động lên các mặt phẳng trợt tơng ứng, nh trong

Hình vẽ T - 7.3.2 Các góc phá hoại chủ động và bị động cũng nh các áp lực chủ động và bị động đợc

tính toán theo các công thức của Rankine:

2 4

π

ζp = − : mặt phá hoại bị động

Pa = Ka.γ.h;

φ sin 1

sinφ - 1

Ka+

= : áp lực đất chủ động (7-3.4)

Pp = Kp.γ.h;

φ sin 1

sinφ 1 K

: Góc nội ma sát của đất đắp (o)

Mô men tạo bởi áp lực đất tác động lên mặt phẳng cắt có thể đợc tính toán theo công thức (7.3.5)

)(

VIII 40 -