Thiết kế kỹ thuật công trình đà bán ụ trọng tải 5.000 tấn - Chương số 2

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:25

Thêm vào BST

Báo xấu

73
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

TRIỀN TÀU. 2.1.1 Tính toán các bộ phận của triền tàu. Sự phân bố tải trọng của tàu xuống đường trượt: Hình 2.1: Sơ đồ tính toán của tàu khi đặt trên xe giá bằng Trong triền việc vận chuyển tàu đều dùng xe chở nên tải trọng bản thân nó truyền xuống đường trượt hết sức phức tạp. Nếu tàu được đặt trên xe giá bằng thì tàu là một dầm liên tục có độ cứng thay đổi, đặt trên các gối đàn hồi (đệm tàu), các gối đàn hồi này đặt trên dầm có...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Thiết kế kỹ thuật công trình đà bán ụ trọng tải 5.000 tấn - Chương số 2

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 TRIỀN TÀU. 2.1.1 Tính toán các bộ phận của triền tàu.  Sự phân bố tải trọng của tàu xuống đường trượt: Ñ EÄ TAØ M U XE CHÔÛ U TAØ RAY Hình 2.1: Sơ đồ tính toán của tàu khi đặt trên xe giá bằng Trong triền việc vận chuyển tàu đều dùng xe chở nên tải trọng bản thân nó truyền xuống đường trượt hết sức phức tạp. Nếu tàu được đặt trên xe giá bằng thì tàu là một dầm liên tục có độ cứng thay đổi, đặt trên các gối đàn hồi (đệm tàu), các gối đàn hồi này đặt trên dầm có độn cứng nhất định (xe giá bằng), dầm liên tục này lại đặt trên các gối đàn hồi (bánh xe), các gối đàn hồi này lại đặt trên dầm có độ cứng không thay đổi (ray). Cuối cùng dầm này lại đặt trên gối hoặc nền đàn hồi. Do đó, để giải quyết bài toán đơn giản mà vẫn đảm bảo mức độ chính xác khi thiết kế, người ta coi sự phân bố tải trọng của tàu gần đúng theo các sơ đồ được điều chỉnh bằng các hệ số và nói chung là thiên về an toàn.  Theo chiều dọc: tải trọng phân bố giống trong đà
1, 2Q Q m= (2-1) = Lt 0,85Lt  Theo chiều ngang: Nếu là xe giá bằng một tầng, phân đoạn theo chiều dọc, chiều ngang liên tục, đặt trên 3 đường ray, các ray trùng với đệm sống tàu và đệm lườn tàu thì Tàu nhọn đáy: R2 = Q; R1 = 0,17Q Tàu bằng đáy: R2 = 0,65Q; R1 = 0,25Q Nếu là xe giá bằng phân đoạn theo chiều ngang thành 3 dãy Tàu nhọn đáy: R2 = 0,65Q; R1 = 0,25Q (a) Tàu bằng đáy: R2 = 0,65Q; R1 = 0,25Q (b) Nếu là xe 2 tầng, tầng trên là 3 dãy xe phân đoạn, tầng dưới là xe liên tục đặt trên 3 đường ray (hoặc 4 đường ray nhưng 2 đường giữa gần sát nhau coi như 1) trùng với 3 dãy xe trên thì. Tàu nhọn đáy: R2 = 0,65Q; R1 = 0,25Q Tàu bằng đáy: R2 = 0,65Q; R1 = 0,25Q Nếu xe liên tục, tầng dưới đặt trên 2 đường ray thì. R2 = Q; R1 = 0,5Q Như vậy ta coi R2, R1 tương tự như Q và có: Ri m’ = (2-2) 0,85 Lt
phía lái phía mui 40%Q 28%Q 32%Q 0,6m 0,5m Hình 2.2: Phân bố tải trọng theo chiều dọc.  Tính số xe trong triền dọc và số tổ đường ray trong triền ngang: Từ biểu đồ phân bố tải trọng lớn nhất của tàu ta lấy trị số lớn nhất (m) để tính toán. Và để xét đến sự phân bố tải trọng không đều giữa các xe, ta đưa vào một hệ số thì tải trọng tính toán trên mỗi đơn vị chiều dài của tàu là. mt = K’.m (2-3) Trong đó: K’_hệ số phân bố tải trọng không đều giữa các xe và lấy theo bảng sau Hệ số K’ khi tàu kê đều trong khoảng đường sống tàu Hình thức kết cấu STT đường trượt ( » 0,85Lt) Xe giá nghiêng nhiều trục Xe giá bằng nhiều trục
Có máy hãm Bánh xe Không có Có máy kích và con lăn đóng chặt máy kích Nền tà vẹt đá dăm 1 1,35 1,50 1,25 1,50 Nền cọc gỗ lồng 2 1,35 1,75 1,25 1,75 gỗ Kết cấu bê tông 3 1,50 2,00 1,25 2,00 cốt thép thường Kết cấu cứng bê 4 1,50 2,50 1,25 2,50 tông hay bê tông cốt thép Bảng 2.1: Hệ số phân bố tải trọng không đều giữa các xe. Nếu kể đến cả tải trọng của các xe thì tải trọng trên mỗi mét dài là: m0 = mt + ( K ' + K m + K m + K m ).m ' '' ''' (2-4) ' Trong đó: K m _tỷ số của trọng lượng trên một mét dài giữa tầng xe trên cùng so ' với tàu, K m = 0,07-0,1
'' K m _tỷ số của trọng lượng trên một mét dài giữa tầng xe giữa so với tàu, '' K m = 0,05-0,07 ''' K m _tỷ số của trọng l ượng trên một mét dài giữa tầng xe cuối cùng so với ''' tàu, K m = 0,05-0,07 '' '' ''' Nếu dùng 2 tầng xe thì K m = 0; nếu dùng 1 tầng xe thì K m = K m = 0 mo = ( K ' + K m + K m + K m ).m ' '' ''' (2-5) Vậy chiều dài của một xe phân đoạn là: [P ].n.r l1 = (2-6) K '' .m0 Trong đó: [P ]_tải trọng cho phép trên một bánh xe, với nền tà vẹt đá dăm lấy [P ]  25T; với dầm trên nền ba lát lấy [P ] 30T; với móng cọc hay cọc ống có thể đạt tới 50T hay lớn hơn (còn tùy thuộc vào khả năng chịu lực của bánh xe) n_số bánh xe của một xe tì trên một ray (hay một dãy xe) r=2 K’’_hệ số phân bố tải trọng không đều giữa các bánh xe, lấy ở bảng sau. Hệ số K’’ Kết cấu đường trượt STT Xe giá nghiêng 2 trục có máy Xe giá bằng 2 trục hãm bánh xe
Nền tà vẹt đá dăm 1 1,3 2,3 1,0 Nền cọc gỗ hay lồng gỗ 2 1,3 2,0 1,0 Kết cấu bê tông và bê 3 1,3 2,7 1,0 tông cốt thép Bảng 2.2: Hệ số phân bố không đều giữa các bánh xe. Do đó số xe phân đoạn sẽ bằng: 0,85 Lt Z= (2-7) l1 Khi tính ra l1 không nhất thiết phải lấy nguyên trị số ấy mà có thể lấy khác đi cho thích hợp với kích thước hình học và số lượng xe phân đoạn. R1 R2 R1 R1 R2 R1 a c R1 R2 R1 R1 R2 R1 b d
Hình 2.3 Sơ đồ phân bố tải trọng tàu theo chiều ngang  Tính áp lực bánh xe: [Pk ]n.r . Từ công thức tính l1 = tính ra l1, ta có thể thay đổi và lấy lại trị số K '' .m0 này sau đó kiểm tra lại áp lực bánh xe mo K "l1  Pk  (2-8) Pk  n.r Nếu tầng xe dưới cùng chạy trên 3 dãy bánh xe hay 3 dãy xe mà theo chiều ngang phân chia thành R1 và R2 thì Pk tính từ m’ (xem công thức (2-2) và các hình minh họa) Tương tự như công thức (2-5) ta có: 1 mo = ( K ' + K m + K m + K m ' '' ''' ).m (2-9) 2 trong đó: Ri m’ = 0,85 Lt Ri_nếu tính cho dãy giữa thì là R2; néu tính cho dãy 2 bên thì là R1 Do đó: mo K ' Lt  Pk  (2-21) Pk  3.n.r Trong triền ngang thường chọn sức chở của xe trước (theo thiết kế định hình) nên:
Q' Pk  K .K . '  Pk  ' " (2-10) n Trong đó: Q’_tải trọng tàu truyền xuống một xe (sức chở của xe) n’_số bánh xe của một xe [Pk ]_có thể tính theo công thức sau: [Pk ] = 2R.br.   (2-11) Trong đó: R_bán kính bánh xe br_chiều rộng bộ phận công tác của đỉnh ray thường br = 60mm   _ứng suất cho phép của vật liệu làm bánh xe lấy theo bảng (2.3) Loại tải trọng tính toán Các vật liệu làm bánh xe STT Gang đúc Thép CT3,4 Thép CT5 Thép đúc 20kg/cm2 55kg/cm2 65kg/cm2 45-70kg/m2 Cơ bản 1 30kg/cm2 65kg/cm2 75kg/cm2 55-90kg/m2 Cơ bản ngẫu nhiên 2 Bảng 2.3: Ứng suất cho phép của vật liệu làm bánh xe kg/cm2
2.1.2 Triền có kết cấu trên móng cọc. Dầm trên móng cọc ống được tính như dầm đơn hoặc dầm liên tục nhiều nhịp trên gối cứng hay gối đàn hồi. Tải trọng truyền xuống dầm coi như thẳng góc. Một số quy định tính dầm trên móng cọc theo trạng thái giới hạn: * Trạng thái giới hạn thứ nhất. U  m*R (2-12) Trong đó: U_tổng trị số tính toán của ngoại lực hoặc ứng suất có thể làm mất ổn định hoặc mất độ bền của kết cấu tương ứng với tổ hợp tải trọng bất lợi nhất R_sức chịu tải tương ứng của vật liệu chống lại tác dụng phá hoại về độ ổn định hoặc độ bền của kết cấu (tức là trị số giới hạn) m_hệ số điều kiện làm việc, được lấy như sau  Khi tính theo chiều dọc dầm: tính cho mô men dương m = 1,3; tính cho mô men âm m = 0,9; tính cho lực cắt m = 1,0  Khi tính theo chiều ngang dầm: tính cho mô men dương m = 1,0; tính cho mô men âm m = 0,85. Độ cứng tính đổi của dầm. B =  .E .J td (2-13) Trong đó: E _mô đun đàn hồi ban đầu của bê tông
Jtđ_mô men quán tính của tiết diện tính đổi.  _hệ số xét đến tính dẻo và tính từ biến của bê tông và lấy ở bảng sau Đặc trưng của các cấu kiện Trị số hệ số  BTCT Tải trọng tạm thời Tải trọng toàn bộ BT thường, BTCTƯST, có 0,85 0,6 chống nứt BTCTƯST, không chống 0,65 0,5 nứt BTCT thường, không 0,45 0,35 chống nứt Bảng 2.4: Trị số hệ số 
Khi tính theo công thức (2-12) còn đưa them vào một hệ số bổ sung để kể đến cấp của công trình, kí hiệu là Mbs lấy theo bảng sau. Cấp công trình II III IV Mbs 0,95 1,0 1,05 Bảng 2.5: Trị số Mbs * Trạng thái giới hạn thứ hai.  tb  R H (2-14)  tb _áp lực trung bình do công trình truyền xuống nền P' (2-15)  tb  b  2h Trong đó: P’_tổng phản lực nền trên 1m dài của dầm lấy tại vị trí có phản lực nền lớn nhất b_bề rộng đáy dầm h_chiều dầy lớp đá dăm, nếu dầm đặt trên nền cát chắt thì h = 0 RH_cường độ tiêu chuẩn của đấu nền, tính ở độ sâu không quá một bề rộng đáy móng và lấy theo công thức RH = m.((A1(B + 2hd) + A2(d + hd))  dH + D.CH) (2-16)
Trong đó: m_hệ số điều kiện làm việc với: - cát bụi m = 0,6; - cát hạt nhỏ m = 0,8; - các loại đất khác m = 1,0 A1, A2, D_hệ số không đều phụ thuộc vào góc nội ma sát tiêu chuẩn của đất  H lấy theo bảng B_bề rộng đáy móng công trình d_độ sâu đặt móng hd,  dH _chiều dầy và trọng lượng thể tích của tầng đệm CH_trị số lực dính đơn vị (kg/cm2) lấy như sau:- sỏi và cát hạt lớn CH = 0,01; cát hạt nhỏ CH = 0,02; cát hạt bụi CH = 0,04. Trị số các hệ số Trị số các hệ số  H ( 0)  H ( 0) A1 A2 D A1 A2 D 0 0 1,0 3,14 24 0,72 3,87 6,45 2 0,03 1,12 3,32 26 0,84 4,37 6,90 4 0,06 1,25 3,51 28 0,98 4,93 7,4 6 0,1 1,39 3,71 30 1,15 5,59 7,95
8 0,14 1,55 3,93 32 1,34 6,35 8,55 10 0,18 1,73 4,17 34 1,55 7,21 9,21 12 0,23 1,94 4,42 36 1,81 8,25 9,98 14 0,29 2,17 4,69 38 2,11 9,44 10,8 16 0,36 2,43 5,00 40 2,46 10,84 11,73 18 0,43 2,72 5,31 42 2,87 12,50 12,77 20 0,51 3,06 5,66 44 3,37 14,48 13,96 22 0,61 3,44 6,04 45 3,66 15,64 14,64 Bảng 2.6: Trị số các hệ số A1, A2, D * Trạng thái giới hạn thứ ba. Tất cả các ứng lực tính toán được đều nhân với một hệ số là n = 1,1 2.1.2.1 Với dầm đơn.
Khi tính theo trạng thái giới hạn thứ nhất và thứ ba: Hệ số điều kiện làm việc m trong công thức (2-20) lấy bằng 1 khi tính tiết diện Mô men quán tính tính đổi: Jtd = Jd + 0,8Jray (2-17) Jd_ kí hiệu như trên ; 0,8_ hệ số xét đến sự liên kết không khít giữa ray và dầm; Jray_ mô men quán tính của ray đối với trọng tâm chung nhân với tỷ số của mô đun đàn hồi giữa ray và dầm. Khi tính theo trạng thái giới hạn thứ hai: Theo điều kiện: (2-18)   gh Trong đó:  _ biến dạng của công trình dưới tác dụng của tải trọng: gh _trị số biến dạng giới hạn của công trình. Biến dạng của dầm lấy theo: y.Ld gh = (2-19) l xe Trong đó: y _ hiệu số biến dạng của lớp đệm ở bánh xe chịu tải trọng lớn nhất và bánh xe chịu tải trọng nhỏ nhất. Theo kết quả nghiên cứu: y = 33mm; Ld_ chiều dài của nhịp dầm triền; lxe _ chiều dài của xe phân đoạn. 2.1.2.2 Dầm liên tục.
Nếu bước cọc l  3S thì tính toán như dầm trên nền đàn hồi. Nếu l  3S thì tính như dầm nhiều nhịp kê trên các gối đàn hồi hoặc gối cứng theo phương pháp ảnh hưởng. Ở đây S là đặc tính đàn hồi của dầm được xác định theo công thức sau: 4 B0 (2-20) S 4 bK 0 Trong đó: b_ chiều rộng của dầm (m); B0_ độ cứng qui đổi của dầm (kN. m 2 ), và được tính như sau: B0 = Kpl. E .Jtd (2-21) E _ mô đun đàn hồi của bê tông( kH/ cm 2 ); Jtd = J  + 0,8Jray_ mô men tính đổi của dầm và ray. Kpl_ hệ số xét đến biến dạng từ biến và biến dạng dẻo của bê tông dầm. Hệ số K0 được xác định từ thực nghiệm theo công thức sau: K0= P/y.F. (2-22) Trong đó: P_ tải trọng đặt lên một cọc khi thí nghiệm thứ tải (kN) y_độ lún cọc dưới tá dụng của tải trọng đó (m) F_ diện tích của dầm tỳ lên một cọc (m2) Khi không có số liệu thí nghiệm thì có thể tính K0 theo công thức kinh nghiệm K0 =  .S .Lc / F (2-23) Trong đó: S và Lc _chu vi tiết diện và chiều dài cọc (m).
 _ hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào đất nền . Khi khoảng cách giữa các cọc l = (4 – 6 ).d thì  = 5MN/m3 đối với đất sét,   10 (MN/m3) đối với đất cát,   25 (MN/m3) đối với đất thổ nhưỡng. 2.2 Ụ KHÔ 2.2.1 Các thông số của ụ khô. Cöa ô PhÝa Khu khu vùc Tµu ®ang söa trong ô níc phÝa sau Têng B¶n ®¸y ô th©n ô Hình 2.4: Sơ đồ ụ khô.  Chiều dài buồng ụ (tính từ đầu tường đến mép phía trong cửa ụ): Lu = Lt + l1 + l2 + L (2-24) Trong đó: Lu_chiều dài buồng ụ (m) Lt_chiều dài tàu thiết kế (m) l1; l2_khoảng hở 2 đầu từ tàu đến cửa ụ và mép tường cuối ụ, khoảng hở đầu mũi tàu có thể lấy 2- 3m, còn đầu lái lấy tới 10- 20m để có thể sửa chữa trục và chân vịt của tàu L _chiều dài dự trữ của buồng ụ đóng mới khi tổ chức theo dây chuyền
 Chiều rộng buồng ụ: Bu = Bt + 2b’’ + b (2-25) Trong đó: Bu_chiều rộng buồng ụ (m) Bt_chiều rộng tàu tính toán (m) b’’_đoạn hở dự trữ 2 bên, lấy b’’ = 2-5m tùy thuộc kích thước tàu b _khoảng cách giữa các boong tàu khi bố trí 2 loại cùng một lúc, khi đó ta lấy: Bu = 2Bt + 3b’’ (2-26)  Chiều rộng tại vị trí cửa ụ: Thường lấy hẹp hơn buồng ụ vì chỉ đảm bảo cho tàu ra vào ụ mà thôi, khoảng hở mỗi bên chỉ lấy 1m. Khi có gió to, vận tốc dòng chảy lớn... thì có thể lấy lớn đến 2m để đảm bảo an toàn tàu ra vào ụ. Với tàu hiện đại thường lấy rộng bằng buồng ụ.  Chiều dài đầu ụ: Phụ thuộc vào kiểu cửa ụ được chọn.  Chiều sâu buồng ụ: là chiều sâu lấy với mực nước hạ thủy. Hu = T t + a + h (2-27) Trong đó: Tt_mớn nước của tàu tính toán
a_khoảng cách dự trữ giữa đáy và đệm sống tàu, a = 0,3-0,6m h_chiều cao của đệm sống tàu, h = 1,2-1,6m  Cao trình ngưỡng đầu ụ: thường lấy thấp hơn cao trình mặt đệm sống tàu một đoạn khoảng 1- 1,2m. Trong ụ hiện đại lấy ngang cao trình đáy buồng ụ để tận dụng khả năng khai thác tối đa của ụ  Cao trình đáy ụ: lấy từ mực nước hạ thủy  đáy ụ =  MNHT – Hu (2-28)  Cao trình đỉnh ụ: lấy bằng cao trình xưởng, cao trình này cao hơn mực nước cao thiết kế khoảng 0,3- 0,5m  Mực nước thiết kế:  Mực nước thấp thiết kế (mực nước hạ thủy). Trong sông thiên nhiên hay sông đào không có thủy triều thì lấy mực nước vận tải làm mực nước thiết kế thấp nhất. Trong vùng có thủy triều, vì thời gian triều lên khoảng 2-3h nên có thể lợi dụng nước lên trong ngày mà đưa tàu ra vào ụ. Khi thiết kế sơ bộ có thể lấy: với ụ đóng mới chu kỳ hạ thủy dài nên chỉ cần 1 tháng hay nửa tháng xuất hiện 1 lần là được; với ụ sửa chữa thì ngắn hơn, 1 tuần xuất hiện 1 lần.  Mực nước cao thiết kế. Phụ thuộc vào cấp của công trình và yêu cầu của công nghệ. 2.2.2 Phao cửa ụ.
Việc tính toán cho phao cửa ụ tương tự như tính toán cho một con tàu. 2.2.2.1 Các yếu tố đường hình lý thuyết của Phao. Các yếu tố đường hình lý thuyết tàu bao gồm các yếu tố sau: S, V, Xc, Zc, α, β, δ, R0, r0 … Trong điều kiện như hiện nay, chưa có được đường hình lý thuyết tàu “toán học” nên mọi phép tính toán các yếu tố đang xét chỉ có thể gần đúng. Trong đề tài được trình bày theo phương pháp hình thang. 1. Diện tích mặt đường nước: S (m2) 1 2 S = 2 ydx = l (y0 + 2y1 + … + 2yn-1 + yn) + S (2-29) 1 2 L Trong đó: l  n + n: số khoảng sườn lý thuyết. + L: chiều dài tàu thiết kế. + S : diện tích hiệu đính ở đầu lái và đầu mũi. + yi: tung độ của sườn thứ i. 2. Thể tích chiếm nước V (m3). Tm T S 0  2 S1  ...  2 S n1  S n  V= (2-30)  Sdx  2 0 Trong đó: + Sn: diện tích mặt đường nước tương ứng.
+ T : khoảng cách các mặt đường nước. 3. Diện tích mặt cắt ngang của tàu: ω (m2). T n y0  y n   ω = 2  ydz  2T   y i  (2-31)  2  i 0 0 Trong đó: + ω: diện tích mặt cắt ngang tàu. + y: tung độ sườn tại mặt cắt giữa tàu. 2.2.2.2 Các hệ số hình dáng vỏ Phao. 1. Hệ số thể tích nước chiếm δ. Vi δ= (2-32) Li .Bi .Ti 2. Hệ số diện tích mặt đường nước α. Si α= (2-33) Li .Bi 3. Hệ số đường nước mặt cắt ngang.  ni β= (2-34) Bi .Ti Trong đó: Vi, Si, ωni, Li, Bi, Ti: thể tích, diện tích, diện tích mặt cắt ngang giữa tàu và các thông số của tàu ứng với mặt đường nước thứ i. 4. Hoành độ trọng tâm diện tích mặt đường nước: XF (m). XF được tính bằng tỷ số mômen tĩnh Moy với diện tích S: