KẾT CẤU ĐẦU ÂU
6.1.3. Các loại tải trọng tác dụng lên công trình âu tàu:
Tải trọng tác dụng lên công trình âu tàu bao gồm:
* Trọng lượng bản thân công trình:
- Trọng lượng tường âu. - Trọng lượng đáy âu.
- Trọng lượng nhà cửa trên âu. - Trọng lượng cầu giao thông.
* Ngoại lực do nước: - Lực do sóng. - Lực đẩy nổi. - Áp lực thuỷ tĩnh, thuỷđộng. * Áp lực đất: - Trọng lượng đất. - Áp lực đất chủđộng. - Áp lực đất bịđộng. * Lực do biến dạng của kết cấu công trình: - Lực xuất hiện do nhiệt độ thay đổi. - Lực xuất hiện do bê tông co ngót. * Các phản lực: - Phản lực ma sát cạnh. - Phản lực ma sát đáy.
* Lực do tàu thuỷ:
- Lực va tàu (Pva). - Lực neo tàu (Pneo).
* Tải trọng tạm thời:
- Trọng lượng người làm việc bên trên. - Trọng lượng máy móc, thiết bị cơ giới.
6.1.3.1. Áp lực đất:
Tường buồng âu, mố bên đầu âu, giá hướng tàu và nhiều bộ phận khác của âu tàu, trên thực tế đều là những tường chắn đất. Áp lực đất tác dụng lên chúng phụ thuộc vào tính chất cơ lý của đất đắp và khả năng chuyển vị của tường dưới tác dụng của áp lực đất - tức là phụ thuộc vào cấu tạo của tường.
Phương pháp thường dùng để tính toán áp lực đất áp dụng lên tường là phương pháp Coulomb, ngoài ra còn dùng phương pháp cân bằng giới hạn của Xôcôlốpxki.
Chú ý:
- Trường hợp buồng âu đáy phân ly, đất nền ở đáy mềm, do đó tường có chuyển vị
trường hợp này tính theo phương pháp Coulomb.
- Trường hợp buồng âu đáy liên kết, kết quả tính toán được theo phương pháp Coulomb phải nhân với hệ số k = 1,2 ÷ 1,25.
- Trường hợp sau tường buồng âu có rãnh thoát nước ngầm, thì phải giảm thấp áp lực đất đối với tường, trong trường hợp buồng âu đầy nước cũng nên giảm trị số áp lực
đất tính toán vì lúc này áp lực đất giảm nhẹđiều kiện làm việc của tường.
Hệ số truyền áp lực đất:
Khi tính toán áp lực đất chủ động, bị động lên âu tàu, hệ số truyền có thểđược lấy như sau: - Hệ số truyền áp lực đất chủđộng: ) 2 4 ( 2 π ϕ λc =tg − - Hệ số truyền áp lực đất bịđộng: ) 2 4 ( 2 π ϕ λb =tg + 6.1.3.2. Lực do tàu thuỷ: a. Lực va (Pva):
Lực pha phụ thuộc vào góc β (góc giữa trục tàu và trục tuyến công trình) vào lượng thoát nước của tàu w, vào tốc độ của tàu (v = 1 ÷ 2 m/s)
Khi tính toán sơ bộ, Pvađược xác định theo công thức:
3 W2. . 53 , 0 k Pva = (T) (6-1) k- Hệ sốđiều chỉnh lấy như sau: + Trong buồng âu k = 1,0.
+ Ở giá đậu tàu k = 1,67. + Ở giá hướng tàu k = 2,0.
Lực va phân bốđều trên 1m chiều dài công trình là:
(T) (6-2)
b. Lực neo (Pđứt):
Chiều tác dụng của lực neo lấy thẳng góc với tường buồng, giá trị lực neo phân bố
trên 1 m chiều dài công trình xác định theo công thức:
5 W3. . 1 , 0 = neo P (T) (6-3) 6.1.4. Các tổ hợp tải trọng tính toán (Cộng tác dụng) 6.1.4.1. Tổ hợp sử dụng: a. Sử dụng 1: mnncn mnhl Hình 6. 1 : Trường hợp sử dụng 1
Ở trường hợp này, mực nước trong buồng âu là mực nước thấp nhất, ngoài âu mực nước ngầm cao nhất (Tổ hợp lực tác dung có xu hướng vào trong)
Tải trọng tác dụng bao gồm:
+ Áp lực nước trong buồng âu: w1. + Áp lực nước ngầm bên ngoài âu: w2. + Áp lực đẩy nổi w3.
+ Trọng lượng bản thân G. + Áp lực đất chủđộng: E1, E2. + Lực neo: P
+ Tải trọng phân bố q.
b. Sử dụng 2:
mnntn
mntl
Hình 6. 2 : Trường hợp sử dụng 2.
Ở trường hợp này, mực nước trong buồng âu là mực nước cao nhất, ngoài âu mực nước ngầm thấp nhất (Tổ hợp lực tác dung có xu hướng ra ngoài)
Tải trọng tác dụng gồm:
+ Áp lực nước trong buồng âu: w1. + Áp lực nước ngầm bên ngoài âu: w2. + Áp lực đẩy nổi: w3.
+ Trọng lượng bản thân G. + Áp lực đất E1, E2
Lưu ý: Vì tổ hợp lực phải có xu hướng ra ngoài nhưng lại chưa thể biết được là áp lực đất làm việc ở trạng thái chủđộng hay bị động. do đó khi tính toán nên tính toán cho cả hai trường hợp: Áp lực đất là chủ động và bị động. Sau đó so sánh biểu đồ mômen của tường buồng hoặc đầu âu và lấy trường hợp cho mômen căng thớ trong tường nhiều hơn hoặc là căng thớ ngoài tường ít hơn.
+ Lực va Pva.
a. Sửa chữa 1 (sửa chữa trong):
mnncn
Hình 6. 3 : Trường hợp sửa chữa trong.
Trường hợp này, trong âu không có nước, ngoài âu mực nước ngầm cao nhất. Tải trọng tác dụng gồm:
+ Áp lực nước ngầm bên ngoài âu: w2. + Áp lực đẩy nổi w3. + Trọng lượng bản thân G. + Áp lực đất chủđộng: E1, E2. + Tải trọng phân bố q. b. Sửa chữa 2 (sửa chữa ngoài): mntl Hình 6. 4 : Trường hợp sửa chữa ngoài
Trường hợp này, trong âu mực nước cao nhất, ngoài âu không có nước ngầm và lớp
đất đắp.
Tải trọng tác dụng gồm:
+ Áp lực nước trong buồng âu: w1. + Trọng lượng bản thân G.
+ Lực va tàu Pva.
6.1.4.3. Tổ hợp thi công:
Trường hợp này không có áp lực đất, áp lực nước mà chỉ có trọng lượng bản thân công trình G. Trường hợp này không nguy hiểm lắm.
So sánh các trường hợp tính toán thông thường trường hợp sửa chữa thứ nhất nguy hiểm hơn trường hợp sử dụng thứ 1 và trường hợp sửa chữa thứ 2 nguy hiểm hơn trường hợp sử dụng thứ 2. Tuy nhiên phải thông qua so sánh biểu đồ mômen do các tổ hợp tải trọng trên gây ra mới có được kết luận chính xác, nên khi tính toán âu tàu ta phải kiểm nghiệm lại cả mấy trường hợp đó thông qua một tổ hợp bao là tổ hợp của tất cả các tổ
hợp tính toán trên.