Xây dựng hệ thống Âu tàu

[r]



Xây dựng hệ thống

Âu tàu

Chương 1:

KHÁI NI

Ệ

M CHUNG V

Ề

ÂU TÀU

1.1 Khái niệm vai trị âu tàu giao thơng vận tải:

1.1.1 Khái niệm âu tàu:

Âu tàu cơng trình thủy cơng đưa tàu bè qua nơi có mực nước chênh lệch cách cho tàu vào buồng âu thay đổi mực nước buồng âu cân với mực nước thượng, hạ lưu

1.1.2 Vai trò âu giao thông vận tải:

Khi cải tạo điều kiện chạy tàu tuyến đường thủy tạo tuyến phải đảm bảo tiêu thiết kcếđể tàu có thểđi lại dễ dàng an tồn,

tiêu:

+ Độ sâu + Bề rộng

+ Bán kính cong

Để làm điều này, sử dụng số phương pháp sau: - Nạo vét đoạn có độ sâu nhỏ, thơng thường ghềnh cạn

- Chỉnh trị đoạn sông hệ thống kè: Giảm diện tích mặt cắt ngang sơng -> tăng vận tốc dịng chảy -> gây xói mặt cắt -> tăng độ sâu

Thông thường phương pháp thường kết hợp với để đạt hiệu

cao

- Tạo hồ chứa nước vùng vận tải (đắp đập ) - Xây dựng tuyến âu tàu:

+ Trên sông, đoạn không đảm bảo độ sâu, bề rộng, bán kính cong chạy tàu, người ta xây dựng loạt cơng trình để dâng mực nước để độ sâu đoạn lớn độ sâu thiết kế, đồng thời tăng bề rộng bán kính cong tuyến chạy tàu

+ Khi cơng trình dâng nước, sơng chia thành đoạn có mực nước riêng Khi để tàu qua đoạn chia đó, ta phải xây dựng hệ thống âu tàu

+ Đối với âu có mực nước thượng lưu hạ lưu riêng Độ chênh mực nước thượng hạ lưu gọi cột nước

1.2 Phân loại âu:

1.2.1 Dựa vào số lượng buồng âu bố trí theo hàng dọc:

1.2.1.1 Âu đơn cấp:

- Tàu vượt qua cột nước chênh lệch thượng hạ lưu qua buồng âu + Trên đất mềm âu tàu xây dựng với cột nước H < 22m

1-2

mnhl mnTl

Hình 1.1: Âu đơn cấp

1- Cửa âu 3- Ngưỡng âu

2- Cửa âu 4- Khối nước cấp tháo

H- Cột nước chênh lệch Sb: Độ sâu buồng âu

1.2.1.2 Âu đa cấp:

- Có từ buồng âu trở lên, bố trí nối tiếp với để tàu vượt qua cột nước chênh lệch nhiều lần

- Âu đa cấp thường xây dựng nơi có cột nước cao, trường hợp xây âu đơn cấp yếu tố kỹ thuật khơng cho phép phải giải nhiều vấn đề kỹ thuật phức tạp Khi thiết kế cần dựa vào số liệu địa chất, địa hình cột nước H thông qua so sánh kinh tế kỹ thuật để chọn phương án hợp lý

- Để thuận lợi cho thi công nên thiết kế buồng âu giống phân phối cột nước cho buồng âu

- Âu đa cấp có kênh ngắn buồng âu làm nơi gặp tránh tàu, bố trí buồng âu liên tục

mntl

mnhl

Hình 1.2: Âu đa cấp

1- Cửa âu

H- Cột nước chênh lệch

Sb- Độ sâu buồng âu

1.2.2 Dựa vào số lượng buồng âu bố trí theo hàng ngang:

1.2.2.1 Âu đơn tuyến:

Hình 1.3: Âu đơn tuyến 1.2.2.2 Âu đa tuyến:

- Bố trí song song từ buồng âu trở lên mặt cắt ngang

- Âu đa tuyến thường xây dựng vùng sông có mật độ tàu bè lớn, mà xây âu

đơn tuyến khơng đáp ứng u cầu thơng qua

- Để tiện cho thiết kế thi cơng, âu giống nhau, tuỳ theo tình hình vận tải tiết kiệm nước mà thiết kế âu không giống (tuyến ngắn tuyến dài)

Hình 1.4: Âu đa tuyến

1.2.3 Dựa theo phương pháp cấp tháo nước:

1.2.3.1 Âu tàu cấp tháo nước trực tiếp:

- Trường hợp cửa âu đồng thời làm nhiệm vụ cửa van cấp tháo nước Loại thường áp dụng nơi có cột nước chênh lệch nhỏ

Một số dạng cấp tháo nước trực tiếp (Hình 1.5)

mntl

mnhl

mntl

mnhl

Hình 1.5: Một số dạng cấp thoát nước trực tiếp

1.2.3.2 Âu tàu cấp tháo nước đường ống

a Đường ống ngắn (cấp tháo nước tập trung):

- Dùng với âu nhỏ, cột nước H nhỏ, ống ngắn bố trí vịng ngang tường

đầu âu luồn dọc đứng tường đầu âu (Hình 1.6)

mntl

1-4

Hình 1.6: Các dạng ống ngắn

1- Cửa âu Các điều chỉnh lưu lượng 2- Cống dẫn nước Buồng tiêu

3- Ngưỡng âu

b Đường ống dẫn dài (cấp nước phân tán)

Hình 1.7: Đường ống dẫn dài

1.2.4 Dựa theo cách đặt cửa cấp nước:

1.2.4.1 Cửa van bố trí ngập (dưới mực nước hạ lưu)

mnhl

Hình 1.8: Cửa van ngập

1.2.4.2 Cửa van bố trí khơng ngập (trên mực nước hạ lưu)

mntl

mnhl

Hình 1.9: Cửa van khơng ngập

Buồng tiêu Các điều chỉnh lưu lượng

1.3 Các phận âu tàu:

M M M

Q Q Q i

tt TB i

i

tt TB i

=

= +

2

2

(6-23) Có trị số Mtt, Qtt ta tiến hành bố trí cốt thép cho đáy đầu âu

6.3.4 Kiểm tra trượt toàn bộđầu âu:

[ ]

tr

tr K

gaytruot lucgiu

K = ≥

∑

∑

(6-26)

6.3.4.1 Các lực giữ:

+ Lực ma sát đáy:

Fmsđ = (N - Q).kms (6-25)

Trong đó:

N: tổng lực lên xuống (trọng lực)

Q: Tổng lực đẩy lên (lực thấm, áp lực đẩy nổi) kms: hệ số ma sát bê tông đất

kms = tgϕ +

tb

C

σ (6-26)

C- Lính đất

tb

σ - Phản lực trung bình đáy âu + Lực ma sát cạnh:

Fmsc = 2K.Σσi.ωi.tgδi (6-27)

Trong đó:

σi- Áp lực đẩy ngang đất lên tường đầu âu diện tích ωi

tgδi: hệ số ngoại ma sát đất tường ⎛δi =ϕi

⎝⎜

⎞ ⎠⎟

2

k: hệ số an toàn:

K= 0.5 với đầu âu K= 1.0với đầu âu

6.3.4.2 Các lực gây trượt bao gồm:

+ Áp lực nước W lên cửa

+ Áp lực đất Eđ (phía thượng lưu)

- Đối với đầu âu dưới= [Ktr] = 1,6

- Đối với đầu âu có tường buồng âu bê tông [Ktr] = 1,1 6.3.5 Kiểm tra lún:

6-18

6.3.5.1 Trị số lún tuyệt đối < trị số lún cho phép:

Với đầu âu có cột nước H < 15m, trị số lún cho phép 0,1 ÷ 0,2m trung bình, cịn yếu, mềm 0,3 ÷ 0,5m

6.3.5.2 Độ nghiêng cho phép đầu âu:

- Với cửa chữ nhân, độ nghiêng cho phép trụ cửa là: [i] = 1: 0,065 ÷ 1: 0,033 - Với cửa kéo lên: i = 1: 0,007 ÷ 1: 0,01

Khi tính tốn ta lấy độ nghiêng tính tốn itt =

[ ]

i

K (6-28)