Tài liệu Công trình thủy công trong nhà máy đóng tàu

Nội dung text: Tài liệu Công trình thủy công trong nhà máy đóng tàu

1. SÁCH Cụng trỡnh thủy cụng trong nhà mỏy đúng tàu
2. mục lục. Lời nói đầu. Ch−ơng 1. Những khái niệm chung về nhμ máy đóng mới vμ sửa chữa tμu thuỷ. ξ1. Những nhiệm vụ cơ bản của x−ởng đóng mới vμ sửa chữa tμu thuỷ. 3 ξ2. Các bộ phận chủ yếu của nhμ máy đóng mới vμ sửa chữa tμu thuỷ. 4 ξ3. Các dạng công trình thuỷ công chủ yếu trong nhμ máy đóng mới vμ 5 sửa chữa tμu thuỷ. ξ4. Sơ l−ợc lịch sử phát triển của công trình thuỷ công. 10 Ch−ơng 2. Vấn đề qui hoạch nhμ máy đóng mới vμ sửa chữa tμu thủy. ξ1. Cơ sở để chọn địa điểm xây dựng nhμ máy. 13 ξ2. Nguyên tắc bố trí công trình nâng, hạ tμu. 14 ξ3. Mặt bằng tổng thể của nhμ máy đóng tμu. 14 ξ4. Bố trí mặt bằng tổng thể của nhμ máy sửa chữa tμu thuỷ. 23 Ch−ơng 3. Bệ tμu, bến trang trí vμ thiết bị vận chuyển trong phạm vi nhμ máy. ξ1. Bệ tμu. 27 ξ2. Bến trang trí. 33 ξ3. Thiết bị vận chuyển trong phạm vi nhμ máy. 35 Ch−ơng 4.Đμ tμu. ξ1. Khái niệm vμ phân loại. 42 ξ2. Các bộ phận chủ yếu của đμ. 45 ξ3. Những kích th−ớc cơ bản của đμ tμu. 46 ξ4.Các hình thức kết cấu đμ tμu 50. ξ5. Quá trình hạ thuỷ tμu. 52 ξ6. Tính toán đμ tμu. 54 Ch−ơng 5. Triền tμu. Đ1. Khái niệm vμ công dụng: 60 Đ2. Các bộ phận của triền 62 Đ3. Các hình thức chuyển tμu. 67 Đ4. Các kích th−ớc chủ yếu của triền tμu. 76 Đ5. Kết cấu đ−ờng triền. 81 Đ6- Tính toán các bộ phận của triền tμu. 90 Ch−ơng 6. ụ Tμu. A. ụ khô. ξ1. Khái niệm vμ công dụng. 112 ξ2 Nguyên tắc thiết kế vμ cấu tạo ụ khô. 118 ξ3. Kết cấu buồng ụ. 126 Đ4. Kết cấu đầu ụ khô. 137 Đ5. Trạm bơm, hệ thống cấp, thoát vμ tiêu n−ớc. 139 Đ6.Kết cấu cửa ụ. 142 Đ7. Hệ thống cấp thoát n−ớc. 144
3. Đ8. Nội dung tính toán khi thiết kế ụ khô. 146 Đ9. Tải trọng tác dụng lên ụ khô. 146 Đ10.Tóm tắt việc tính toán các bộ phận kết cấu trên nền đμn hồi vμ việc chọn sơ đồ tính. 149 ξ11. Các ph−ơng pháp tính toán kết cấu buồng ụ. 152 Đ12.Tính toán đầu ụ vμ trạm bơm. 171 Đ13. Tính toán hệ thống cấp thoát n−ớc của ụ. 173 B - ụ khô lấy n−ớc. Đ14.Đặc điểm chung của ụ khô lấy n−ớc 175. Đ15. Kết cấu các bộ phận chính của tổ hợp công trình của ụ khô lấy n−ớc. 177 C. ụ n−ớc. Đ16. Khái niệm vμ các kích th−ớc của ụ n−ớc. 178 Đ17. Kết cấu ụ n−ớc. 180 D. ụ nôi. Đ18. Sự phát triển của ụ nổi. 181 Đ19. Ưu nhựợc điểm của ụ nổi. 182 Đ20. Các dạng cấu tạo của ụ nổi. 183 Đ21. Tính toán một số tiết bị của ụ nổi. 186 Ch−ơng 7. Máy nâng tμu theo ph−ơng thẳng đứng. Đ1.Đặc điểm chung của máy nâng tμu. 188 Đ2.Kết cấu của máy nâng thuỷ lực. 189 Đ3.Kết cấu của máy nâng cơ khí. 191 Ch−ơng 8. Các chỉ tiêu KT-KT của công trình thuỷ công. Đ1.Các chỉ tiêu chất l−ợng. 191 Đ2.Vấn đề gía thμnh của các công trình thuỷ công. 196 Đ3.Xác định hiệu quả kinh tế của các công trình thuỷ công 199. Tài liệu tham khảo.
4. Ch−ơng VI ụ tàu ụ tàu, tuy xuất hiện sau công trình mái nghiêng, song phát triển rất nhanh. lúc đầu chỉ xuất hiện ụ khô, sau đó đ−ợc cải tiến thành ụ n−ớc, ụ khô lấy n−ớc và ụ nổi. Về thuật ngữ th−ờng dùng chỉ gọi là ụ nh−ng thực tế các loại này trên cơ bản chỉ giống nhau về công dụng, còn về kết cấu, nguyên lý thao tác v.v thì khác xa. Ví dụ: về kết cấu thì khô và ụ n−ớc giống nhau và là những công trình đặt sâu vào trong đất liền còn ụ nổi thì giống một con tàu hơn là hai loại trên. Về nguyên tắc thao tác, ụ khô và ụ n−ớc là những công trình tĩnh, còn ụ nổi l−u động trên mặt n−ớc. Về nguyên làm việc của ụ khô là tàu đ−ợc đặt trong đó khi tiến hành sửa chữa hoặc đóng mới, ụ n−ớc thì trái lại, nó đ−ợc dùng nh− những công trình nâng hạ đơn thuần (giống triền) và tàu không đặt trực tiếp trên nó, còn ụ nổi thì có thể đặt trực tiếp hoặc không tùy theo kỹ thuật khai thác của nó. Vì vậy, trong ch−ơng này chúng tôi chia làm 4 phần để trình bày từng loại công trình riêng. Tuy nhiên chủ yếu chỉ tập trung vào ụ khô, còn ụ n−ớc có nhiều mặt t−ơng tự ụ khô nên đ−ợc lồng vào ụ khô mà phân tích. Riêng ụ nổi thì chủ yếu ở đây chỉ phân tích về kỹ thuật khai thác, còn tính toán và chế tạo v−ợt ra khỏi phạm vi giáo trình này. A. ụ khô ξ1. Khái niệm và công dụng. 1-) Sự phát triển của ụ khô. ụ khô bắt đầu đ−ợc áp dụng từ cuối thế kỷ 15, và cho đến nay vẫn giữ đ−ợc những giá trị rất lớn của mình là độ tin cậy cao. Tuổi thọ của các ụ khô v−ợt xa các công trình nâng , hạ tàu khác. Nh− chúng ta biết rằng các ụ khô đ−ợc xây bằng đá từ thời Pie -Đệ nhất đến nay vẫn còn đ−ợc khai thác. Lúc đầu hình thức và kết cấu ụ rất đơn sơ, qua quá trình phát triển lâu dài nó đ−ợc cải tiến dần dần. Ngày nay nhiều ụ khô hiện đại đ−ợc xây dựng bằng bê tông, bê tông cốt thép có trang bị hiện đại đã đ−ợc xây dựng ở nhiều n−ớc trên thế giới. Về kết cấu, lúc dầu chỉ là những cái hố đúng nh− tên gọi của nó, về sau, do phải giải quyết nhiều khâu kỹ thuật, nên đ−ợc cải tiến dần thành những công trình bê tông đồ sộ, và trong những năm gần đây, tiến tới dùng kết cấu mỏng và lắp ghép. Về thiết bị, cũng đ−ợc hiện đại hoá dần nhất là cửa ụ và hệ thống cấp thoát n−ớc. Đến nay ng−ời ta đã xây dựng đ−ợc những ụ khô rất lớn, (xem số liệu ở bảng IV-1). Về công dụng, tr−ớc đây ụ khô chủ yếu dùng để sửa chữa, hãn hữu lắm mới có 1 số dùng để đóng mới. Nh−ng từ sau đại chiến thế giới thứ hai nó đã đ−ợc dùng rộng rãi để đóng mới. Sở dĩ nh− vậy là do mấy nguyên nhân sau: a) Dùng ụ khô, việc hạ tàu đ−ợc an toàn, không gây ra biến dạng thân tàu và tránh đ−ợc 1 khâu kĩ thuật phức tạp mà khi đóng trên đà phải giải quyết, đó là cần phải gia cố thân tàu để chống ứng suất phụ, đặc biệt là đối với tàu lớn. b) Không hạn chế về quy mô và kích th−ớc của tàu đ−ợc đóng mới hoặc sửa chữa. Tuy đã rất hiện đại nh−ng ụ khô vẫn đ−ợc cải tiến không ngừng. Ph−ơng h−ớng cải tiến nhằm đạt 3 yêu cầu chủ yếu sau đây: - Kéo dài tuổi thọ khai thác; - Tiết kiệm vật liệu (kinh tế); - Thi công nhanh và cơ giới hoá cao. 112
5. 2-) Cách bố trí ụ khô. Trong quá trình thiết kế, tr−ớc hết phải dựa vào điều kiện địa ph−ơng để chọn vị trí của ụ, vị trí ụ không những ảnh h−ởng đến quá trình khai thác về sau mà còn ảnh h−ởng rất lớn đến vốn đầu t− ban đầu, bởi vì khối l−ợng đất đào đắp khi thi công rất lớn, mặt khác, vị trí ụ còn ảnh h−ởng lớn đến việc đ−a tàu ra,vào ụ. Điều kiện địa ph−ơng là tổng hợp các điều kiện tự nhiên và nhân tạo có đ−ợc ở nơi xây dựng. Điều kiện tự nhiên bao gồm điều kiện thuỷ văn, khí t−ợng, địa chất, địa hình 1/-Điều kiện thuỷ văn: đ−ợc đặc tr−ng bằng sự dao động mực n−ớc, sóng, dòng chảy, sự vận chuyển bùn cát, sự bồi lắng khu n−ớc, tính chất hoá học và tác dụng ăn mòn, xâm thực của n−ớc đối với vật liệu xây dựng công trình. Các yếu tố này ảnh h−ởng nhiều đến việc bố trí công trình và tìm biện pháp gia cố nó. Ví dụ nếu dòng chảy có tốc độ lớn thì không nhất thiết phải đặt ụ thẳng góc với bờ mà có thể đặt xiên với bờ 1 góc nào đó. Hoặc nếu sự bồi lắng lớn, ta phải đặt sâu vào trong bãi để tiện việc đ−a tàu ra vào ụ và đỡ công nạo vét th−ờng xuyên. 2/-Điều kiện địa chất: địa điểm xây dựng ụ th−ờng ở gần bờ sông, biển nên địa chất nói chung là phức tạp, th−ờng có nhiều lớp khác nhau (đá, cát, sét và bùn). Ngay trong đá cũng nh− các lớp trầm tích ta th−ờng gặp, các lớp sét và á sét, trên mặt th−ờng là bùn. Tình trạng địa chất phức tạp này ảnh h−ởng rất nhiều đến thi công, và lựa chọn kết cấu cũng nh− sự ổn định của công trình. Ví dụ đất yếu, kết cấu phải kiên cố hơn, địa chất phức tạp (chịu lực không đều nhau) gây nên lún cục bộ. Do đó, khi bố trí địa điểm xây dựng ụ cần phải chọn nơi địa chất tốt và chịu lực đều (trong điều kiện có thể của bãi xây dựng). Chúng ta tận dụng đ−ợc điều kiện này bao nhiêu thì thi công càng đơn giản bấy nhiêu và tất nhiên vốn đầu t− sẽ giảm. 3/-Điều kiện khí t−ợng: đ−ợc đặc tr−ng bằng nhiệt độ, không khí, l−ợng m−a, lực gió và s−ơng mù. Trong mấy yếu tố này thì h−ớng gió và tốc độ gió là ảnh h−ởng đến việc bố trí ụ nhiều nhất. Cũng t−ơng tự nh− dòng chảy, nếu h−ớng gió thổi mạnh theo chiều thẳng góc với trục thì việc đ−a tàu ra vào rất khó khăn. Do đó ta cũng có thể chọn một h−ớng đặt ụ sao cho không ảnh h−ởng đến việc đ−a tàu vào ụ. 4/-Điều kiện địa hình: ảnh h−ởng trực tiếp đến khối l−ợng đất đào đắp. Địa hình mấp mô nhiều thi công san mặt bằng lớn, sâu quá phải bồi lấp, cao quá phải đào. Cố gắng đến mức tối đa hạn chế khối l−ợng đào đắp đất. 5/-Điều kiện địa chất thuỷ văn: đặc tr−ng bằng n−ớc ngầm trong đất, cao trình, l−u l−ợng thấm, h−ớng chảy của dòng thấm cũng ảnh h−ởng nhiều đến sự ổn định của công trình, đến biện pháp chống thấm và kết cấu mối nối của khe lún. Tốt nhất là không cho dòng thấm chạy ngang thẳng góc với trục dọc của ụ. Tr−ờng hợp bắt buộc thì phải có biện pháp chống thấm và hạ mực n−ớc ngầm. 113
6. Bảng (IV-1). Kích th−ớc một số ụ khô, Một số ụ đóng mới. STT N−ớc Năm xây dựng Kích th−ớc (m) Trọng l−ợng Năm Năm Số hiệu Dài Rộng Sâu Chiều toàn bộ của Ghi chú xây kết hoặc tên ụ (m) (m) (m) sâu trên tàu tính toán dựng thúc ng−ỡng (T) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) 1 Tây Đức 1938 1942 Enba -17 350 60 - 8.0 - Nhiệm vụ thiết kế để đóng tàu chiến. 2 Tây Đức 1938 1942 - 350 60 - 9,3 - ụ Enba-17 đ−ợc khôi phục sau chiến tranh (1954) để đóng tàu chở dầu. 3 Italia 1960 1963 số 1 285 42,5 - 6,6 85000 số 2 255 36 - 6,6 số 3 215 36 - 6,6 4 Balan 1961 1963 - 240 42,5 10,75 8,0 65000 5 Đan - 1960 số 1 304 45,7 - 7,6 140000 mạch số 2 304 45,7 - 7,6 140000 6 Thuỵ 1959 1962 số 1 332 44,6 10 7,2 140000 Điển số 2 332 44,6 10 7,2 140000 1958 1962 No 1 310 45 - 10,5 140000 ụ đ−ợc kéo dài trong thời kì xây dựng. 7 Nhật 1962 1965 No 2 190 47 - 10,5 150000 Buồng số 1 dùng để lắp ghép thân tàu, buồng thứ 2 dùng để lắp ghép phân đoạn. Chiều dài toàn bộ là 506m 8 Nhật 1965 - đang t/ kế 450 65 - - 350000 1965 bắt đầu xây dựng. 9 Nhật 1963 1965 số 1 400 55,7 12,5 7,0 150000 114
7. Một số ụ để sửa chữa (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) 10 Xanh 1963 1965 - 270 40 - 10 90000 Nhà máy Uy-rông ga-po 11 Nhật 1966 sửa chữa 350 56 - 12,5 200000 Khả năng có thể kéo dài tới 467m để phục vụ cho tàu lớn hơn 12 Nhật - 1965 - 278 45 - 11, 33 130000 Trị số ở mẫu số là k.th−ớc cũ, trị số 227 32, 1 10, 91 50000 ở tử số là k. th−ớc sau khi sửa chữa lại 13 Mỹ 1959 1962 No 6 358 55 18,6 15 - 115
8. Ngoài những điều kiện tự nhiên trên đây, việc bố trí ụ còn phụ thuộc nhiều vào dây chuyền sản xuất của nhà máy. Vì ụ là khâu cuối cùng của toàn bộ dây chuyền, nên có liên quan mật thiết với các bộ phận sản xuất khác và nhất là khâu vận chuyển các phân đoạn từ các phân x−ởng ra ụ. Tr−ờng hợp trong nhà máy phải xây dựng nhiều ụ thì nên bố trí tập trung gần nhau để tận dụng trạm bơm và các hệ thống phục vụ khác nh− điện, n−ớc, khí đốt Gần đây do việc bố trí tập trung này, ụ khô đã đ−ợc cải tiến thành ụ lấy n−ớc (Hình VI-1). Đặc điểm của ụ lấy n−ớc là: - Cao trình đáy không đặt sâu vào lòng đất nh− ụ khô mà đặt ngang với mặt bằng x−ởng. Do đó t−ờng ụ không chịu áp lực đất phía ngoài, chỉ chịu áp lực thuỷ tĩnh bên trong khi đ−a tàu ra vào ụ mà thôi. - Trạm bơm không phục vụ trực tiếp cho từng ụ, nó cấp n−ớc cho âu n−ớc, âu này giữ vai trò trung gian gi−ã ụ và vùng n−ớc phía ngoài. Âu n−ớc phải đủ rộng để cho tàu có thể quay vòng và đậu chờ đợi. T−ờng âu bằng bê tông hoặc đê đất. Thao tác đ−a tàu ra vào ụ nh− sau: Các ụ khô Cửa ụ khô Âu n−ớc Lạch sâu Cửa âu A A A-A MNHT Hình (VI-1). Sơ đồ mặt bằng và mặt cắt ngang ụ khô lấy n−ớc. Muốn đ−a tàu ra khỏi ụ, tr−ớc hết bơm n−ớc vào đến cao trình cần thiết (tàu có thể nổi lên khỏi đệm tàu), mở cửa ụ cho mực n−ớc ở âu và ụ ngang nhau, kéo tàu ra khỏi ụ và đ−a vào lạch sâu của âu. Sau đó mở cửa âu cho mực n−ớc ở âu và khu n−ớc ngang nhau, kéo tàu ra ngoài. Đ−a tàu vào thì thao thác ng−ợc lại. 116
9. Nói chung ụ khô lấy n−ớc th−ờng dùng để đóng mới vừa tiện cho việc bố trí các phân x−ởng vừa đơn giản thao tác. ụ khô lấy n−ớc có 2 nh−ợc điểm, một là phải xây thêm âu n−ớc, hai là khối l−ợng n−ớc cần bơm rất lớn, 2 nh−ợc điểm này làm tăng giá thành xây dựng. Tuy vậy, ụ khô lấy n−ớc cũng có 1 −u điểm lớn là đáy nó đ−ợc đặt trên mặt đất, nên t−ờng không chịu áp lực đất, đáy không chịu lực đẩy nổi do đó kết cấu của chúng có thể rất mỏng, giảm khổi l−ợng vật liệu. Loại ụ này có nhiều −u điểm, song cũng không ít thiếu sót, do vậy khi thiết kế phải tiến hành so sánh kinh tế kỹ thuật một cách nghiêm túc. Kinh nghiệm thực tế cho thấy rằng nếu 1 âu n−ớc phục vụ cho từ 3 ụ trở lên thì gía thành xây dựng t−ơng đối cho từng chiếc sẽ hạ. 117
10. ξ2 Nguyên tắc thiết kế và cấu tạo ụ khô. I- Các bộ phận cơ bản của ụ khô. Cùng với việc xây dựng ụ khô ng−ời ta còn xây dựng kèm theo một loạt các công trình và thiết bị khác để đảm bảo sự khai thác bình th−ờng và hiệu quả hiệu quả ụ. Các công trình này không thể tách rời ụ và cùng với ụ tạo thành một hệ thống nhất. Trong hệ thống này có thể có các bộ phận chủ yếu say đây: - Kênh dẫn tàu vào ụ; - Bản thân ụ; - T−ờng liên kết; - Trạm biến áp; - Nhà sinh hoạt; - Nhà điều khiển và phục vụ ụ; Trong nhiều tr−ờng hợp ở ụ sửa chữa còn bố trí thêm phân x−ởng ụ, ở ụ đóng mới bố trí thêm phân x−ởng gia công và lắp ráp phân đoạn. Các bộ phận chủ yếu của ụ khô là buồng ụ, đầu ụ, cửa ụ, hệ thống cấp tháo n−ớc, đ−ờng cần trục, thiết bị nâng chuyển, năng l−ợng, máy bơm, thiết bị đệm kê tàu và thiết bị đ−a tàu vào ra ụ, (xem Hình VI - 2). Buồng ụ là phần để đặt tàu trong đó khi tiến hành sửa chữa hoặc đóng mới. Nó là bộ phận quan trọng nhất của ụ, khối l−ợng vật liệu lớn nhất. Đầu ụ là bộ phận đỡ cửa ụ, trên đó có thể bố trí thêm thiết bị tiêu năng cho phép giảm vận tốc n−ớc khi tháo vào buồng ụ. Trong các ụ hiện đại có mặt cắt ngang lớn, áp lực thuỷ tĩnh có thể lên tới 5000 - 7000 tấn, vì vậy để đảm bảo ổn định cho nó ở đầu ụ có thể có một phần buồng ụ. Cửa ụ là bộ phận ngăn cách gi−ã ụ và khu n−ớc, đồng thời đảm bảo sự giao l−u giữa buồng ụ và l−u vực khi tàu ra, vào ụ. Các cửa trung gian đ−ợc bố trí dọc theo chiều dài ụ tạo thành các buồng khác nhau và đ−ợc đặt ở đầu ụ khi tiến hành sửa chữa cửa chính. Hệ thống cấp, tháo n−ớc có công dụng là để phục vụ cho việc đ−a tàu ra vào ụ. Muốn đ−a tàu ra vào phải có mực n−ớc trong ụ và ngoài khu n−ớc ngang nhau. Cấp n−ớc (lấy vào ụ) dùng tự chảy, tháo n−ớc ra ngoài, dùng trạm bơm. Kết hợp với trạm bơm là 1 hệ thống đ−ờng hầm đặt trong t−ờng đầu hoặc phía sau t−ờng. Bản thân trạm bơm cũng có thể đặt ngay trong t−ờng đầu hoặc đặt riêng. Ngoài ra ụ khô còn có các thiết bị phụ sau đây: a) Đệm tàu: là bộ phận đặt tàu lên nó để tiến hành sửa chữa, đệm này chịu tải trọng của tàu truyền xuống, đôi khi còn một l−ợng hàng hoá không nhiều. Tải trọng do tàu truyền xuống nói chung là không đều và không có khả năng phân phối đều nên trị số tính toán rất khó xác định. Để xác định đúng tải trọng truyền xuống đệm tàu phải biết đ−ợc biến dạng của tàu và biến dạng của đáy buồng cùng với nền, điều này chỉ có thể nhận đ−ợc gần đúng. Việc tính toán này theo lý thuyết thì rất phức tạp. Nếu diện tích tiếp xúc nhỏ và chiều cao biến dạng của tất cả các đệm tàu t−ơng đ−ơng nhau thì ứng lực xuất hiện trong mỗi đệm tàu sẽ tỉ lệ với biến dạng nén tuyệt đối. Từ đó, ứng lực trong mỗi đệm tàu đ−ợc xác định nh− sau: 118
11. ⎡ ⎤ 1 ea()k − e NP=−⎢ ⎥ , (6-1) k n 2 ⎣⎢ ∑()aek − ⎦⎥ ∑ak Trong đó: n - số đệm thực tế kê d−ới tàu; P - trọng l−ợng tàu; e = - khoảng n cách từ trọng tâm tàu đến trọng tâm khoang đặt đệm; a k - khoảng cách từ trọng tâm tàu đến trục đệm tàu thứ k. B B Hình (VI-2). Các bộ phận trong hệ thống công trình ụ khô. 1- Kênh vào ụ; 2- T−ờng liền bờ; 3-Đầu ụ; 4 -Cửa chính; 5 - T−ờng liền ụ; 6- Trạm biến thế; 7- Vị trí để bố trí cửa trung gian; 8-Đ−ờng hầm công nghiệp; 9 - Trạm bơm; 10 - Nhà điều khiển và phục vụ ụ; 11- Cần trục cầu; 12 - ụ khô; 13 - Phân x−ởng ụ; 14 - Nhà sinh hoạt; 15 - Cần trục cổng; 16 - Bãi tr−ớc ụ; 17 - Thiết bị đệm tàu;18 -Cửa trung gian. 119
12. b) Tời kéo: Tàu đ−ợc đ−a ra, vào ụ bằng những tời điện, công suất yêu cầu của tời (sức kéo) phụ thuộc vào kiểu và trọng tải của tàu sửa chữa. Sức kéo của tời th−ờng từ 1 - 30 tấn. Với ụ không lớn th−ờng trang bị 3 tời trong đó có 1 cái có lực kéo lớn đặt ở cuối ụ. Hai cái khác có lực kéo nhỏ hơn đặt ở trụ đầu đối xứng nhau. Trong các ụ lớn hiện đại, ngoài đầu và cuối còn đặt thêm 2 hoặc 4 tời ở đoạn gi−ã. c) Cọc neo tàu: Dọc 2 bên t−ờng ụ, có bố trí cọc neo, để neo tàu tr−ớc khi hạ nó xuống đệm tàu hoặc cho tàu nổi lên. Cọc neo bố trí đối xứng qua trục buồng, khoảng cách 15 - 25m một cái. Trong khoảng đó, tr−ờng hợp cần thiết đ−ợc neo giữ với móc ở t−ờng. Trong ụ hiện đại không đặt móc neo. Trụ neo cũng có thể đặt trực tiếp trên t−ờng hoặc phía sau t−ờng. Và cũng nh− tời, việc đặt cọc neo phía sau t−ờng không gây ảnh h−ởng đến sự làm việc của cần trục. d) Cần cẩu: Việc chuyển các bộ phận của thân tàu, các thiết bị vào ụ đ−ợc thực hiện bằng cần trục di động chạy dọc theo 2 phía buồng ụ trên các đ−ờng ray. Ơ sau t−ờng đầu, đ−ờng cần trục chạy vòng để có thể di chuyển cần trục từ 1 phía này sang 1 phía khác và có thể liên hệ với mặt bằng x−ởng. Một đ−ờng ray đặt trên t−ờng và một đ−ờng khác đặt xa buồng trên những tà vẹt hoặc dầm bê tông cốt thép. Sức cẩu của cần trục tuỳ theo yêu cầu sản xuất. Với ụ sửa chữa chỉ trang bị cần trục cổng sức nâng th−ờng không quá 30 tấn. Với ụ đóng mới thì sức nâng tuỳ theo trọng l−ợng các phân đoạn khi đóng. Khoảng những năm 1936 - 1940 sức nâng lớn nhất của cần trục cẩu là 100 tấn, hiện nay ng−ời ta đã trang bị đ−ợc những cần trục có sức nâng tới 500 tấn. Trong ụ đóng mới hiện đại th−ờng đ−ợc trang bị 1 cần trục cầu chạy dọc ụ và 2 cần trục 2 bên. e) Cầu thang: dùng để phục vụ cho công nhân đi vào buồng ụ, cầu thang th−ờng làm bằng bê tông cốt thép, kiểu nhà công nghiệp. Chiều rộng th−ờng 0,8 - 1,0 m. Cầu thang có thể làm sâu vào trong t−ờng ụ, hoặc neo ở mặt ngoài t−ờng. Nh−ng nếu neo ở mặt ngoài t−ờng phải chú ý không đ−ợc để choán quá phạm vi qui định của mặt cắt ụ. Th−ờng cứ khoảng 200 m đặt 1 cầu thang, nếu cần thì gi−ã chúng có thể đặt cầu thang phụ bằng thép góc đặt sâu vào trong t−ờng 30 - 40 cm, hoặc đặt phía ngoài mặt t−ờng. Với những ụ nhỏ chỉ cần xây 4 cầu thang đối xứng nhau ở đầu và cuối ụ, với ụ hiện đại có thể xây thang máy. g) Lan can: dùng để đảm bảo an toàn lao động và đ−ợc bố trí quanh mép ụ. h) Thiết bị động lực và những trang thiết bị công cộng khác: Những thiết bị này đ−ợc bố trí tuỳ theo kết cấu của công nghệ sản xuất, th−ờng gồm có các thiết bị cung cấp điện, khí ép, đ−ờng khí axetylene, n−ớc ngọt và hơi n−ớc. Đ−ờng ống dẫn đ−ợc đặt trong đ−ờng hầm công nghệ trên đỉnh t−ờng ụ. Mặt cắt của đ−ờng hầm có dạng chữ nhật chiều cao không nhỏ hơn 1,2m để cho công nhân đi lại kiểm tra và sửa chữa. Cao trình của nó không thấp hơn mực n−ớc ngầm cao nhất để tránh bị ngập. II- Lựa chọn các thông số của ụ khô. ụ tàu khô thuộc loại công trình vĩnh cửu. Theo các qui phạm hiện hành của Nga và các n−ớc tây âu, thời hạn phục vụ của ụ khô là 100 năm. Tuy nhiên, theo ý kiến các chuyên gia n−ớc ngoài thì thời hạn khai thác có hiệu quả ụ khô là 50-70 năm, nghĩa là trong thời kỳ này các thông số của ụ và kích th−ớc của nó là phù hợp. 120
13. Các thông số của ụ bao gồm: chiều dài hữu ích, chiều rộng buồng ụ, chiều rộng tại cửa vào ụ, chiều sâu tại cửa vào và tại buồng ụ v.v Các kích th−ớc này phụ thuộc vào hàng loạt các yếu tố nh− - Công dụng của ụ khô; - Kế hoạch đóng mới hoặc sửa chữa tàu; -Kích th−ớc của tàu đ−ợc sửa chữa hoặc đóng mới; - Công nghệ đóng mới hoặc sửa chữa tàu trong ụ; -Điều kiện tự nhiên của khu vực xây dựng ụ; - Các số liệu kinh tế và kỹ thuật có liên quan tới xây dựng và khai thác ụ. Tóm lại kích th−ớc của ụ tàu phải đ−ợc chọn trên cơ sở phân tích các điều kiện trên và phải thông qua so sánh kinh tế kỹ thuật. 1/- Chiều dài buồng ụ (tính từ đầu t−ờng đến mép phía trong cửa ụ). LL u =++t l12l +Δl , (6-2) tróng đó: L u - chiều dài buồng ụ; L t - chiều dài tàu thiết kế; l1 và l 2 - khoảng hở 2 đầu từ tàu đến cửa ụ và mép t−ờng đầu ụ. Khoảng hở đầu mũi tàu có thể lấy 2 - 3m, còn đầu lái lấy tới 10-20m để có thể sửa chữa hay thay thế trục và chân vịt của tàu; Δl - chiều dài dự trữ của buồng ụ đóng mới khi tổ chức theo dây chuyền. 2/- Chiều rộng buồng ụ. m BBu =+t 2 b +Δb, (6-3) trong đó: Bt - chiều rộng tàu tính toán; b´´ - đoạn hở dự trữ 2 bên, lấy b´´ = 2 - 5 m tuỳ thuộc kích th−ớc tàu; Δb - khoảng cách giữa các boong tàu khi bố trí 2 loại cùng 1 lúc. Tr−ờng hợp này thì lấy: Bu =+23Bt b´´, (6-4) 3/- Chiều rộng cửa ụ. Th−ờng lấy hẹp hơn buồng ụ vì chỉ đảm bảo cho tàu ra vào ụ mà thôi. Khoảng hở mỗi bên chỉ lấy 1m. Trong điều kiện tự nhiên không thuận lợi nh−: gió to, vận tốc dòng chảy lớn thì có thể lấy lớn đến 2m để đảm bảo an toàn khi tàu ra vào ụ. Trong ụ hiện đại th−ờng lấy rộng bằng buồng ụ. 4/- Chiều dài đầu ụ: Phụ thuộc vào kiểu cửa ụ đ−ợc chọn. Ví dụ dùng cửa kiểu kéo ngang thì ngắn hơn khi dùng kiểu chữ nhân. 5/- Chiều sâu buồng ụ là chiều sâu lấy với mực n−ớc thấp thiết kế (mực n−ớc hạ thuỷ). Hu =++Tt ah , (6-5) Trong đó: T t - mớn n−ớc của tàu tính toán; a - khoảng cách dự trữ giữa đáy và đệm sống tàu lấy bằng 0,3 - 0,6 m; h - chiều cao của đệm sống tàu lấy bằng 1,2 - 1,6 m. Để giảm chiều sâu buồng ụ ta có thể giải quyết bằng cách sau: Tr−ớc khi đ−a tàu vào ụ ta dịch đệm tàu ra phía t−ờng, đ−a tàu vào ụ với mực n−ớc thấp nhất (có thể giảm hẳn độ sâu buồng ụ 1 đoạn bằng chiều cao đệm sống tàu), sau đó đóng cửa van và bơm n−ớc vào ụ, tàu nổi lên đến cao trình cần thiết thì dịch đệm tàu xuống d−ới và đặt tàu lên chúng. Biện pháp này rất lợi nh−ng muốn thực hiện đ−ợc phải đảm bảo 2 điều kiện: một là thao tác xê dịch đệm tàu sao cho đơn giản và không mất thời gian, hai là cửa van phải chịu áp lực thuỷ tĩnh theo 2 chiều và không làm ngập các máy điện điều khiển. 6/- Cao trình ng−ỡng đầu ụ th−ờng lấy thấp hơn cao trình mặt đệm sống tàu 1 đoạn khoảng 1 - 1,2 m. Trong ụ hiện đại thì lấy ngang cao trình đáy buồng để tận cụng khả năng khai thác tối đa của ụ. 7/- Cao trình đáy ụ lấy từ mực n−ớc thấp thiết kế (mực n−ớc hạ thuỷ). 121
14. đáy ụ = MNTTK - H u , (6-6) 8/- Cao trình đỉnh ụ lấy bằng cao trình x−ởng. Cao trình này cao hơn mực n−ớc cao thiết kế khoảng 0,3 - 0,5 m. 9/- Mực n−ớc thiết kế. T−ơng tự nh− các kích th−ớc hình học, mực n−ớc thiết kế cũng chứa đựng mâu thuẫn giữa kinh tế và khai thác. Mực n−ớc thiết kế không những có quan hệ với tình hình mực n−ớc biến đổi hằng năm mà còn có liên quan đến công nghệ đóng tàu, ảnh h−ởng của thuỷ triều, hình thức kết cấu của ụ, loại tàu sửa chữa khác nhau nhiều hay ít khi chọn mực n−ớc thiết kế phải xét tổng hợp các yếu tố trên. Cụ thể có thể lấy nh− sau: a) Mực n−ớc thấp thiết kế (mực n−ớc hạ thuỷ). Trong sông thiên nhiên hay sông đào không có thuỷ triều thì lấy mực n−ớc vận tải làm mực n−ớc thiết kế thấp nhất. Trong vùng có thuỷ triều, vì thời gian triều lên khoảng 2 - 3 giờ nên có thể lợi dụng n−ớc lên trong ngày mà đ−a tàu ra vào ụ, do đó khi phân tích số liệu thuỷ văn chỉ cần thống kê mực n−ớc triều lên trong mùa kiệt hằng năm. Và khi thiết kế sơ bộ có thể lấy: - Với ụ đóng mới, chu kì hạ thuỷ dài nên chỉ cần 1 tháng hay nửa tháng xuất hiện 1 lần là đ−ợc. - Với ụ sửa chữa thì ngắn hơn, 1 tuần xuất hiện 1 lần. b) Mực n−ớc cao thiết kế. Phụ thuộc vào cấp công trình và yêu cầu của công nghệ sản xuất. Để giảm vốn đầu t− ban đầu, mực n−ớc cao thiết kế có thể chỉ lấy tới tần suất 5% tức là dùng đỉnh là 20 năm xuất hiện 1 lần. III- Thao tác đ−a tàu ra vào ụ. Một chu trình của các thao tác này có thể chia thành 4 b−ớc nh− sau: 1/- Neo giằng tàu (sau khi tàu đ−ợc sửa chữa xong), tháo n−ớc vào buồng ụ, mở cửa van kéo tàu ra ngoài. Việc kéo tàu lúc đầu dùng tời, sau dùng tàu kéo. 2/- Đóng cửa van, bơm n−ớc ra ngoài, sắp xếp lại đệm tàu cho phù hợp với tàu sắp đ−a vào ụ. Chú ý: Nếu dùng đệm tàu cơ khí thì b−ớc này có thể đơn giản hơn. 3/- Lấy n−ớc vào buồng ụ, mở cửa ụ, đ−a tàu vào ụ và đóng cửa ụ. 4/- Sau khi neo giăng tàu, kiểm tra xem có đúng vị trí của nó không. Bơm n−ớc ra đến lúc đáy tàu chạm đệm tàu thì dừng lại, dùng thợ lặn kiểm tra xem tàu có đ−ợc đặt đúng lên đệm không, tàu đ−ợc xê dịch theo sự điều khiển của thợ lặn đến khi nó đ−ợc đặt đúng mới thôi. Trong bảng (VI-2) cho một số thao tác và định mức thời gian lấy theo thời điểm ban đầu và lúc kết thúc. Để phân biệt rõ các thao tác đ−a ra và đ−a vào, ta hãy giới hạn thời điểm của các thao tác này: - Thao tác đ−a vào: thời điểm đầu là lúc ụ đang đầy n−ớc, cửa van mở, giá đỡ sống tàu và l−ờn tàu đã đ−ợc đặt và kiểm tra đúng với hình dạng tàu. Thời điểm cuối là lúc tàu đã đ−ợc kê lên giá đỡ, ụ đã tháo cạn n−ớc. - Thao tác đ−a ra: thời điểm đầu là lúc ụ chuẩn bị tháo n−ớc vào, tàu đã đ−ợc neo vào tời và trụ. Thời điểm kết thúc tàu đã đ−ợc đ−a ra ngoài ụ, tháo rời khỏi trụ và tời. Bảng (VI-2). Định mức thời gian và các thao tác cơ bản. 122
15. STT Các thao tác Ph−ơng tiện sử Thao tác Thao tác dụng (giờ) ụ (giờ) ụ lớn trung bình (1) (2) (3) (4) (5) Đ−a tàu vào 1 Đ−a tàu vào ụ Tàu kéo, bàn tời 0,5 1,0 và trụ neo. 2 Neo giằng và h−ớng tàu nằm Thiết bị neo. đúng tâm 1,0 1,0 3 Đóng cửa ụ Động cơ dẫn đg - - 4 Hạ tàu lên các đệm tàu bơm Trạm bơm. 3,0 6,0 cạn n−ớc và điều khiển cho đúng vị trí kê chống Tổng cộng 4,5 8,0 Đ−a tàu ra 1 Lấy n−ớc vào đầy ụ cho tàu nổi Cửa van đ−ờng 1,0 1,5 lên. hầm 2 Mở cửa van, dịch chuyển tàu Động cơ dẫn 0,5 0,5 kéo. động 3 Đ−a tàu ra khỏi ụ. Tàu kéo, tời, trụ 0,5 1,0 neo Tổng cộng 2,0 3,0 Qua bảng (VI-3) cho ta thấy thời gian tổng cộng để đ−a tàu vào ụ cho loại tàu trung bình là: đ−a vào - 4,5 giờ; đ−a ra - 2 giờ. Còn đối với tàu lớn: đ−a vào - 8 giờ; đ−a ra - 3 giờ. Cần l−u ý là trong một số tr−ờng hợp, thời gian có thể tăng lên rất nhiều vì tr−ớc khi đ−a tàu vào ụ, ngay cả tàu cùng loại cũng cần phải sắp xếp lại đệm tàu trong ụ, do đó cần có b−ớc hai: bơm cạn n−ớc để kiểm tra và sắp xếp lại đệm tàu. Tr−ờng hợp phải đ−a vào ụ các loại tàu khác nhau hoặc đặt một lúc hai tàu nhỏ thì công việc sắp xếp sẽ nặng nề hơn. Tr−ờng hợp này công tác chuẩn bị có thể mất vài ngày đêm (trong bảng VI-2) ch−a tính thời gian này. Nói chung thời gian tiến hành sửa chữa và đóng mới một con tàu rất lâu, nên các thao tác này có bị kéo dài vài ngày, thực tế cũng không ảnh h−ởng gì đáng kể đến kế hoạch sản xuất, cho nên yêu cầu chủ yếu đối với việc đ−a tàu ra vào ụ là đơn giản và an toàn. IV- Những chỉ tiêu KT-KT đ−ợc xét đến khi thiết kế ụ khô. Điều kiện cần thiết để thiết kế ụ khô một cách hợp lý là đề xuất một số ph−ơng án kết cấu và tiến hành so sánh các chỉ tiêu KT-KT của chúng. Để có thể so sánh các ph−ơng án, tr−ớc hết ta phải tính giá thành ụ theo mỗi ph−ơng án. Việc lập dự toán đòi hỏi phải mất nhiều thời gian và công sức, tuy nhiên không phải khi nào cũng cần phải làm nh− vậy, trong nhiều tr−ờng hợp chỉ cần xét bộ phận đắt nhất là đủ. Với ụ khô trên nền không phải là đá, đ−ợc xây dựng bằng bê tông cốt thép trong hố móng khô tỷ số giá thành giữa các bộ phận riêng biệt có thể tham khảo số liệu ttrong bảng (VI-3). Bảng (VI-3).Tỷ số giá thành giữa các bộ phận của ụ. 123
16. Tên các % của tổng giá thành Tên các bộ % của tổng giá thành bộ phận ụ đóng ụ sửa phận ụ đóng ụ sửa chữa mới chữa mới Buồng ụ 45 - 50 50 - 58 Thiết bị nâng, 20 - 28 13 - 25 động lực Đầu ụ 8 - 11 9 - 13 Đ−ờng cần trục 4 - 10 3 - 6 và đ−ờng hầm CN Cửa chính, 2 -3 3 - 4 Đê quai xanh 2 - 15 2 - 15 phụ Trạm bơm 11 -44 2 - 5 Chi phí phụ 5 - 8 6 - 8 Từ số liệu trong bảng trên ta thấy bộ phận chủ yếu quyết định giá thành ụ khô là buồng ụ, do đó cần đặc biệt l−u ý khi thiết kế ụ. Để đánh giá sơ bộ ảnh h−ởng của các công tác thi công riêng rẽ tới giá thành xây dựng chung đối với ụ đóng mới ta có thể tham khảo số liệu trong bảng (VI-4). Bảng (VI-4). Tỷ số giá thành giữa các loại công tác riêng rẽ. % của giá thành thi công Tên các công việc ụ trọng ụ dạng ốp Hai ụ kiểu ốp lực lát lát (1) (2) (3) (4) Xây dựng đê quai xanh 3.8 2.3 2.6 Đào đất 8.7 8.3 4.7 Lấp đất 8.8 4.0 3.4 Hút khô n−ớc khi xây dựng 8.2 12.3 1.9 Thiết bị tiêu n−ớc, màn xi măng, thiết 2.2 7.1 6.9 bị chống thấm Bê tông , bê tông cốt thép 38.0 31.8 52.5 Dầm cần trục, mạng điện công 5.0 8.2 5.7 nghiệp Hầm công nghiệp 1.4 1.7 1.4 Thiết bị thoát n−ớc, chiếu sáng, bãi 8.1 5.0 6.1 (1) (2) (3) (4) Cửa thép 2.3 2.4 1.6 Lắp ráp cần trục, th. bị điện, máy 6.6 8.7 9.6 bơm Công tác phụ và chi phí bổ sung 6.9 8.2 3.6 Qua số liệu ở bảng trên ta thấy vật liệu chủ yếu của các ụ khô là bê tông cốt thép, khối l−ợng của nó có ý nghĩa quyết định giá thành chung của toàn bộ công trình. Cùng với chi phí BTCT. khối l−ợng các công tác nh− công tác đất, công tác hút khô n−ớc cũng chiếm khá nhiều tỷ lệ giá thành chung. Để giảm chi phí BTCT. ngày nay, ng−ời ta áp dụng kết cấu buồng ụ có t−ờng bằng cừ thép, hoặc d−ới dạng bệ cọc cao có cừ tr−ớc bằng thép. Với giải pháp kết cấu nh− vậy, khối l−ợng công tác đất chỉ còn lại khối l−ợng đào đất trong phạm vi buồng ụ, đồng thời nhờ có cừ mà giảm l−ợng n−ớc thấm vào hố móng, giảm thời hạn thi 124
17. công. Tuy nhiên, cần phải có biện pháp chống ăn mòn cừ thép. Ngoài giải pháp kết cấu trên, ng−ời ta còn áp dụng t−ờng bê tông cốt thép mỏng d−ới dạng tấm có s−ờn gia c−ờng. Bảng (VI-5). Giá thành của một số ụ khô. Vị trí xây Kích th−ớc ụ Trọng tải Dung tích Giá thành Giá riêng dựng ụ tàu buồng ụ ụ đôla/m3 1000 T m3 Tr. đôla ụ đóng mới Belfat- 556.4x93x12 1000 622 36.1 58.0 BắcAilen Malmô, 404.8x75x11.5 700 349 23.0 66.5 Thuỵ điển Tây ban nha 312x50x9.5 200 148 11.6 78.5 Mỹ 366x61x12.4 300 275 15.0 54.6 Nhật bản 350x56x10.15 250 200 10.4 52.0 ụ sữa chữa Thổ nhĩ kỳ 520x96x11.9 1000 620 23.0 37.1 Mỹ 362x55x18.6 - 371 22.5 61.0 Italia 350x56x10.7 300 210 9.4 45.0 Anh 204x30.5x8.2 - 51 2.1 41.0 Nhật 450x72x12.3 500 398 13.8 36.9 Nhât 380x62x12.5 400 295 13.8 47.0 Nhật 350x100x14.5 - 506 17.6 32.7 Nhật 270x60x12.5 - 202 11.1 546 Nhật 215x33.5x11 50 79 4.2 41.0 Giá thành chung của ụ phụ thuộc vào hàng loạt yếu tố và tổ hợp của chúng, do vậy không thể chỉ ra mọi qui luật thay đổi của nó. Bảng (VI-5) cho giá thành của một số ụ trên thế giới. 125
18. Đ3. Kết cấu buồng ụ. I. Khái niệm chung. Kết cấu và ph−ơng pháp xây dựng ụ khô trong hàng chục năm gần đây đ−ợc cải tiến không ngừng. Các ụ khô đ−ợc xây dựng trong vòng 30 năm trở lại đây rất phong phú về kết cấu, điều đó chứng tỏ việc sử dụng các điều kiện xây dựng về KT-KT, tự nhiên ở mức rất cao. Khi xây dựng các ụ khô hiện đại ng−ời ta đã sử dụng các giải pháp kỹ thuật tiên tiến để giảm thời hạn và giá thành xây dựng nh−: kỹ thuật tiêu n−ớc, neo đáy, chống thấm, đổ bê tông d−ới n−ớc, gia c−ờng nền và làm chặt nền để chống thấm bằng ph−ơng pháp phun. Cần phải l−u ý rằng kết cấu ụ khô trong những điều kiện xây dựng khác nhau không thể tách rời các ph−ơng pháp xây dựng hiện thực, và th−ờng giải pháp khả thi của ụ là tổ hợp của giải pháp kết cấu hợp lý nhất với khả năng xây dựng thực tế. Tuy đã phát triển mạnh về kết cấu, song kết cấu ụ khô hiện đại có thể qui về hai nhóm chính: - dạng trọng lực nặng và dạng nhẹ ( Bảng VI-6). Bảng (VI-6). Dạng Giải pháp Sơ đồ nguyên tắc Ph−ơng pháp kết cấu kết cấu xây dựng (1) (2) (3) (4) Buồng trọng lực Xây trong hố dạng cổ điển móng có sử dụng Ia pôngtông, giếng chìm, và t−ờng cừ vây Buồng trọng lực có đáy kiểu vòm Ib Buồng trọng lực có đáy kiểu dầm I Ic Buồng trọng lực Id nhẹ có neo đáy Thi công trong hố móng. Buồng trọng lực Thi công trong hố Ie nhẹ trên nền cọc móng, đổ bê tông d−ới n−ớc. Tiếp tục bảng (VI-6). (1) (2) (3) (4) 126
19. Buồng có kết cấu nhẹ trên hệ IIa thống thoát n−ớc đáy. Buồng kết cấu nhẹ có hệ thống IIb chống thấm. II Buồng trên đất Xây trong hố chặt dính không móng. thấm n−ớc. IIc Buồng trên nền đất là đá. IId Các buồng ụ khô dạng trọng lực (I) về mặt kết cấu có thể chia thành buồng dạng trọng lực nặng ( I a,b,c) và dạng trọng lực nhẹ (I d,e). Loại trọng lực th−ờng đ−ợc xây bằng bê tông, bê tông cốt thép, bằng kết cấu bê tông cốt thép mỏng đ−ợc lấp đầy đất, đá và bê tông cứng, bằng giếng chìm hoặc áp dụng kêt cấu t−ờng cừ thép. Loại trọng lực nặng có thể xây dựng trong mọi điều kiện địa chất bất kỳ. Loại trọng lực nhẹ cho lắp phép giảm đáng kể khối l−ợng vật liệu và lao động nhờ vào việc giảm chiều dầy đáy và t−ờng vì một phần áp lực thuỷ tĩnh tác dụng lên buồng đ−ợc truyền vào các bộ phận khác nh−: cọc các loại; thiết bị neo mềm hoặc cứng. Các buồng ụ khô dạng nhe (II) có thể chia thành các dạng nhỏ sau: - Buồng đ−ợc giảm trọng l−ợng bằng cách bố trí thiết bị thoát n−ớc ở nền bản đáy hoặc bố trí hệ thống chống thấm ở xung quanh ụ, điều đó cho phép giảm áp lực thuỷ tĩnh tác dụng lên bản đáy (II a,b); - Buồng đ−ợc xây dựng trên nền đất đá hoặc đất dính không thấm n−ớc, khi đó một khối l−ợng n−ớc không đáng kể sẽ thấm vào buồng ụ, ta có thể dùng hố thu để bơm ra (II c,d). Điều kiện chủ yếu cho phép áp dụng loại ụ II a,b là đất có hệ số thấm không v−ợt quá giá trị cho phép đ−ợc xác định trên cơ sở so sánh các giải pháp chống thấm hay không,chống thấm về mặt chi phí. Loại (II c,d) có thể thực hiện đ−ợc trong điều kiện địa chất tốt, áp lực thuỷ tĩnh tác dụng lên bản đáy ta không cần quan tâm mà chỉ cần quan tâm tới vấn đề truyền tải trọng do tàu tác dụng lên nền. Tr−ờng hợp nền đủ khả năng chịu tải thì đáy ụ có thể làm bằng những tấm bê tông riêng biệt để đặt đệm tàu, phần còn lại chỉ là tạo mặt bằng công tác mà thôi. Nếu nền không đủ khả năng chịu tải trọng do tàu thì đáy buồng ụ phải làm bằng bê tông cốt thép liền khối, và chiều dầy của nó đ−ợc xác định thông qua tính toán nh− dầm trên nền đàn hồi, khi có cọc thì tính nh− dầm trên các gối đàn hồi. 127
20. a) c) b) d) e) f) Hình (VI-3). Sơ đồ kết cấu buồng ụ trọng lực nặng. a)-trong hố móng khô, hở; b)-trong hố móng khô đ−ợc tạo bởi hàng cọc cừ; c)-trong hố móng đ−ợc tạo bởi t−ờng cừ và đổ bê tông bản đáy; d)-có sử dụng giếng chìm; e)-có dùng pông tông bê tông cốt thép; f)-có dùng hàng cọc cừ để tạo t−ờng. II. Buồng ụ khô dạng trọng lực nặng. Buồng của các ụ khô kiểu này là những kết cấu đ−ợc áp dụng hồi thế kỷ tr−ớc khi xây dựng các ụ lớn bằng đá xếp và bê tông đá hộc trong hố móng khô. Ngày nay, khi kinh nghiệm thiết kế và xây dựng ụ khô kiểu này đã đ−ợc tích luỹ nhiều ng−ời ta đã áp dụng một 128
21. loạt các giải pháp kết cấu đ−ợc rút ra từ điều kiện thi công khô, cũng nh− áp dụng nhiều ph−ơng pháp xây dựng phức tạp có dùng giếng chìm, giếng chìm hơi ép, pông tông nổi, t−ờng cừ vây dọc theo ụ và đổ bê tông bản đáy d−ới n−ớc. Tất cả các giải pháp kết cấu có thể của buồng ụ loại này có thể phân cấp theo sơ đồ trên hình (VI-3). Để bạn đọc có thể hình dung qui mô và kích th−ớc cụ thể của buồng ụ, ở đây chúng tôi dẫn ra một số kết cấu buồng ụ đã đ−ợc xây dựng trên thế giới. 1/- ụ khô ở Uynsơn ( Anh), đ−ợc xây dựng năm 1957 (hình VI-4a). Dài 217.9m, rộng tại cửa vào 32.0m, độ sâu tại ng−ỡng khi triều cao 8.84m, ụ đ−ợc xây trong hố móng. Kêt cấu buồng thuộc dạng đáy vòm, có chiều dầy 4.26m tại giữa và 3.0m tại vị trí liên kết với t−ờng, làm bằng bê tông không có cốt. 2/- ụ khô ở Antverpen (Bỉ), đ−ợc xây dựng năm 1960 và 1967 (hình VI-4b). Đáy buồng có dạng dầm có chiều dầy 4.5 và 5.5m Hình (VI-4). Kết cấu ụ dạng trọng lực nặng. a- U khô ở Uynsơn (Anh); b-U khô ở Antverpen (Bỉ). 3/- U khô ở ViSackhapatnam (ấn độ) (hình VI-5), đ−ợc xây dựng trong điều kiện địa chất yếu và dầy, lớp đất tốt ở cao trình -(20 - 28) m. Buồng ụ dài 280m, rộng 42.0m. T−ờng ụ làm bằng giếng chìm, đáy ụ có dạng mỏng dấy 1.5m trên nền cọc. 129
22. Hình (VI-5). U khô ở ấn độ. 1.Sét bùn; 2. Bùn; 3. Cát; 4. Đá phong hoá; 5. Đá tốt. 4/- U khô ở Tulon (Pháp) (hình VI-6a), đ−ợc xây dựng năm 1925, dài 418m, rộng 36m và sâu 13.4m, có sử dụng hai pông tông thép, thi công trong hố móng. 5/- U khô ở Gavre (Pháp ), (Hình VI-6b), dài 313m rộng 38m, sâu 14.95m, đ−ợc xây dựng trong hố móng có dùng pông tông thép dài 345m, rộng 60m. 130
23. Hình (VI-6). Kết cấu buồng ụ khô dạng trọng lực nặng bằng pông tông thép. a- U ở Tulon; b - U số 9 ở Gabre (Pháp). 6/- U khô ở Genue ( Italia ), dài 279.8m, rộng 39.8m, sâu 10.5m, đ−ợc xây dựng trực tiếp trên thuỷ vực của cảng. (hình VI-7). Hình (VI-7). U khô ở Genue (Italia). 1- bê tông; 2- đá nền; 3- cát. III- Buồng ụ khô trọng lực nhẹ. Loại buồng ụ này đ−ợc xây dựng để giảm trọng l−ợng bản thân ụ nhờ thiết bị neo tiếp nhận một phần áp lực đẩy ng−ợc, thiết bị neo có thể có các loại nh− trên hình (VI-8). 131
24. a) b) c) d) e) Hình (VI-8). Sơ đồ thiết bị neo đáy buồng ụ. a)- Nhờ cọc; b)- Nhờ cọc liên kết mềm vào đáy và ngàm vào đất tốt; c)- Nhờ neo mềm đ−ợc ngàm chặt vào đất tốt; d)- Nhờ neo mềm trong ống; e)- Nhờ dây cáp và tấm neo. Tr−ờng hợp a, b, c, d nhờ vào sức chịu nhổ của cọc và sức giữ của thiết bị neo trong đất tốt, còn tr−ờng hợp e) thì nhờ vào khối l−ợng đất đè lên tấm neo trong đất. Các tr−ờng hợp b , c, d chỉ áp dụng cho tr−ờng hợp lớp đất tốt nằm không quá sâu so với đáy ụ. Tr−ờng hợp a đ−ợc áp dụng cho tr−ờng hợp đất nền ụ mềm và đủ khả năng chịu tải, đồng thời đáy ụ không chỉ chịu áp lực đẩy nổi mà còn chịu lực nén do trọng l−ợng bản thân ụ và do tàu truyền xuống. Chúng ta cũng xét một số kết cấu cụ thể đã xây dựng trên thế giới. 1/- U khô ở nam Silldxơ, n−ớc anh đ−ợc xây dựng năm 1956 có chiều dài 218m, chiều rộng 29.9m, độ sâu 7.62m. Nền là đất sét dầy không thấm n−ớc, tuy nhiên, một nửa chiều dài ụ đ−ợc đặt trong đất cát ngậm n−ớc rất mạnh. D−ới đáy ụ có bố trí cọc neo thép tiết diện chữ I có lực nhổ tính toán là 30T, đóng sâu vào đất 13.7m, b−ớc cọc tính toán theo chiều ngang và chiều dọc là 2,5 và 4,0m ( Xem hình VI-9). Hình VI-9. U khô ở nam Silldxơ ở Anh. 1-Đất sét; 2- Đất cát; 3- Cọc thép chữ I, dài 13,7 m. 132
25. 2/- ụ khô ở Hà lan (hình VI-10), đ−ợc đ−a vào khai thác năm 1966. Kích th−ớc cụ thể nh− sau: dài 305 m, chiều rộng buồng 49 m, sâu 8,95 m, nền đất là á cát và cát lẫn cuội sỏi dầy 15 m. Kết cấu buồng đ−ợc chọn trên cơ sở so sánh 7 ph−ơng án khác nhau. Hình VI-10. ụ khô ở Skhiđam - Bắc Ailen. 1-Đất sét; 2-Đất cát; 3-Đá. 3/- Một số ụ khô có thiết bị neo neo vào lớp đá cứng đ−ợc xây dựng ở Bắc Ai len, Italia (Hình VI-11). 133
26. Hình VI-11. Kết cấu buồng ụ nhẹ có neo vào đá cứng. a- ụ ở Belfat (Bắc Ailen); b- ụ khô ở Mônphacôn (Italia); c- ụ ở Triest (Italia). 1-MNCTB; 2-MNTTB; 3-Sét lẫn bùn cát; 4-Sét cứng; 5- Cát; 6- Cuội; 7-Bùn; 8-Đá. 4/- ụ khô ở Emđen (Tây Đức), dài 218 m, rộng 32 m, đ−ợc xây dựng trên nền cát s−ờn tích, đáy đ−ợc neo bằng dây mềm kết hợp với bản neo BTCT (Hình VI-12). 134
27. Hình VI-12. ụ khô ở Emden (Tây Đức). 1- Atphan; 2- Tấm đệm thép; 3- Xi măng; 4- Neo; 5-Bitum; 6- Neo sợi mềm; 7- Thiết bị rung nổi; 8- Sét bùn; 9- Cát. 5/- ụ khô ở Alêcxăngdrơ, dài 251,3 m, rộng 42 m, đ−ợc xây dựng trong hố máng khô trên nền cát dầy (Hình VI-13). Hình VI-13. ụ khô ở Alêcxăngdrơ. 1- Cát; 2-Đá. IV. Buồng ụ khô dạng kết cấu nhẹ. 135
28. Kết cấu buồng ụ khô nhẹ có sử dụng thiết bị tiêu n−ớc nền là dạng phổ biến nhất trong xây dựng ụ hiện nay. Trong đó thiết bị tiêu n−ớc nền có kết cấu đơn giản, giá thành không cao, không đòi hỏi phải thi công trong điều kiện đặc biệt. Loại buồng ụ này rất thích hợp khi đóng hoặc sửa chữa tàu lớn. Chúng ta tham khảo một số buồng ụ đã đ−ợc xây dựng và khai thác trên thế giới (Hình VI- 14 - 17). 1/- ụ khô đ−ợc xây dựng ở Sitnei (Ôxtrêilia), 358x45 m, đ−ợc xây dựng trong hố móng khô, địa chất đáy là sa thạch, bản đáy dầy 1,5 m. Hệ thống tiêu n−ớc đ−ợc bố trí trong phạm vi mỗi khối bê tông có kích th−ớc 6.85x5 m (Hình VI-14). Hình VI-14. ụ khô ở Sitnêi (Ôxtrêilia). 2/- ụ khô ở Bắc Ailen là một trong những ụ khô hiện đại và lớn nhất, dài 556 m, rộng 93 m (Hình VI-15). Hình VI-15. ụ khô ở Băc Ailen. 1- Hệ thống tiêu n−ớc. 3/-ụ khô ở Malme (Thuỵ điển), có kích th−ớc 405x75x11m, đã đ−ợc xây dựng năm 1968 trong vòng 18 tháng. Kết cấu buồng ụ có đáy bằng bê tông cốt thép dầy 0,8m đặt trên một lớp đá dăm dầy 0,5m, t−ờng bằng bệ cọc cao có cừ thép phía tr−ớc (hình VI-16). 136
29. Hình VI-16. ụ khô ở Malme -Thuỵ điển. 1- T−ờng bằng cừ thép; 2- Các ống tiêu n−ớc Φ=100 cm; 3- Màng ximăng chống thấm; 4- Sét; 5-Đá. 4/-ụ khô ở Côpenhaghen-Đan Mạch, đ−ợc xây dựng trên nền sét dầy có lớp cát chứa n−ớc. Kết cấu buồng ụ là đáy liền, tiết diện thay đổi, t−ờng có kết cấu phức tạp. Hệ thống chống thấm bao gồm cừ thép, đất sét chống thấm, có các hố thu n−ớc để giảm áp lực đẩy nổi của n−ớc trong tầng cát (Hình VI-17). Hình VI-17. ụ khô ở Côpenhaghen-Đan Mạch. 1-Cừ thép; 2-Đất cát; 3- Sét; 4-Đá; 5-Đáy ụ; 6- Cát đệm; 7- Giếng; 8- Các hố thu n−ớc có tầng lọc ng−ợc. 137
30. Đ4. Kết cấu đầu ụ khô. I- Giới thiệu chung. Đầu ụ khô không phụ thuộc vào buồng ụ, và về nguyên tắc nó đ−ợc xây dựng d−ới dạng trọng lực, tách rời với buồng ụ vì các nguyên nhân sau đây: - Cần đảm bảo ổn định tr−ợt cho đầu ụ d−ới tác dụng của áp lực thuỷ tĩnh lên cửa ụ khi trong buồng không có n−ớc và ổn định đẩy nổi; - Để bố trí hệ thống cấp thoát n−ớc phức tạp, ng−ỡng cửa chính và cửa sửa chữa, cầu thang và thiết bị đỡ đầu ụ v.v Kết cấu đầu ụ bao gồm đáy, hai mố biên và th−ờng đ−ợc làm toàn khối. Kết cấu cửa ụ và hệ thống cấp thoát n−ớc có ảnh h−ởng lớn đến việc lựa chọn kết cấu đầu ụ. Hiện nay cửa ụ th−ờng có dạng cửa quay quanh trục đứng hoặc ngang và cửa nổi. Hệ thống cấp thoát n−ớc trong tr−ờng hợp bố trí cống ngang đầu ụ có tiết diện 1,5x1,5m sẽ làm tăng kích th−ớc đáy ụ. Dạng đầu ụ trên mặt bằng và sự nối liền đầu ụ với bờ rất đa dạng và tuỳ thuộc không chỉ vào dạng cửa chính mà còn phụ thuộc vào vị trí trục ụ so với tuyến bến cũng nh− cách bố trí trạm bơm. II- Cấu tạo đầu ụ. Về mặt bằng ta có thể tham khảo một số dạng trên hình vẽ VI-18. Hình VI-18. Sơ đồ đầu ụ cùng cửa các loại. a- đầu với cửa nổi; b - đầu với cửa đẩy ngang; c - đầu với cửa lật; d , e -đầu với cửa quay. 1 - ng−ỡng sửa chữa; 2 - cửa nổi; 3 - ng−ỡng làm việc; 4 - cửa kéo; 5 - đáy ng−ỡng; 6 - gối kê; 7 - cửa lật; 8 - trạm bơm; 9 - hố thu n−ớc; 10 - cửa sửa chữa; 11 - ống dẫn n−ớc; 12 - cửa vòm; 13 - phần đặt cửa; 14 - cửa chữ nhật quay. Về mặt đứng ta có thể tham khảo một số kết cấu trên các hình VI-19, VI-20, VI-21, VI-22. 137
31. Hình VI-19. Đầu ụ khô ở Liên-xô. 1-cửa; 2-hầm; 3- hố n−ớc của máy bơm chính; 4-ống dẫn n−ớc Φ 2200mm; 5- hệ thống cấp n−ớc ngang; 6- ống hút; 7- hố thu n−ớc của máy bơm phụ; 8- hố thu n−ớc của máy bơm chính; 9- hố thu của máy bơm tiêu n−ớc; 10- phòng máy bơm n−ớc công nghiệp; 11- phòng của máy bơm chính và máy bơm tiêu n−ớc. Hình VI-20. Đầu ụ khô ở Côngxtăngtx (CPP).1 - thiết bị chống thấm bằng bê tông; 2 - thiết bị tiêu n−ớc; 3 - hệ thống cấp thoát ngang; 4-thiết bị đệm; 5- lỗ thoát n−ớc. 138
32. Hình VI-21. Đầu ụ khô nhẹ trên neo. a- ụ khô số 8 ở Kil (Tây đức); b- ụ khô ở Emden (Tây đức). Hình VI-22. Đầu ụ khô ở Alêcxăngdrơ (APE). Đ5. Trạm bơm, hệ thống cấp, thoát và tiêu n−ớc. 139
33. I-Công dụng và cách bố trí Công dụng chính của trạm bơm là bảo đảm tháo n−ớc buồng ụ, hút khô n−ớc thấm, n−ớc sản xuất và cung cấp n−ớc cho thí nghiệm kỹ thuật, phòng cháy, đồng thời khi có hệ thống tiêu n−ớc thì trạm bơm còn đảm bảo hút n−ớc từ hệ tiêu n−ớc. Bố trí mặt bằng của trạm bơm ụ khô phải chú ý tới các yếu tố sau: - Cần bố trí gần buồng ụ và gần khu n−ớc để rút ngắn tuyến ống bơm; - Cần bố trí vào phần diện tích không ảnh h−ởng đến công nghệ sản xuất; - Số buồng ụ đ−ợc trạm bơm phục vụ; - Kiểu ụ; - Vị trí ụ đối với khu n−ớc. Trên hình VI-23 chỉ ra một số ví dụ bố trí trạm bơm trong ụ khô. Trạm bơm Trạm bơm Trạm bơm Hình VI-23. Sơ đồ bố trí mặt bằng của trạm bơm của ụ khô. a- Trên một mố của đầu ụ; b-Trên hai mố của đầu ụ; c- ở giữa 2 ụ; d-ở trung tâm buồng ụ; e -ở cuối buồng ụ. Trên hình VI-24 là một ví dụ bố trí trạm bơm trong ụ số 13 ở Lixnave - Thổ nhĩ kỳ. II- Trang trí hệ thống trạm bơm. Việc xây dựng trạm bơm và hệ thống ống xả, hút chiếm một phần đáng kể giá thành toàn bộ công trình. Vì vậy, thực tế thiết kế trạm bơm phải bảo đảm bố trí hợp lý và tiết kiệm vị trí. Hình VI-25 là một ví dụ về các dạng máy bơm. 140
34. Hình VI-24. Bố trí và trang trí động lực trạm bơm trong ụ khô ở Thổ nhĩ kỳ. 1 - độ dốc đaý ụ; 2 - t−ờng ụ; 3 - trạm bơm; 4 - khu n−ớc. Hình VI-25. Các dạng máy bơm đ−ợc dùng trong trạm bơm của ụ. a - máy bơm ly tâm trục ngang; b - máy bơm ly tâm trục đứng; c - máy bơm dạng chân vịt. 1 - ống đẩy; 2 - thân trên của máy bơm; 3 - trục máy bơm; 4 - ống hút; 5 - van điều chỉnh; 6 - thân d−ới của máy bơm; 7 - buồng tiếp n−ớc; 8 - động cơ điện; 9 - bánh răng làm việc. Hình VI-26 là một ví dụ bố trí máy bơm trong ụ khô ở Genue (Italia). 141
35. Hình VI-26. Trạm bơm của ụ khô ở Genue - Italia. Đ6.Kết cấu cửa ụ. I- Các dạng cửa ụ khô. Cửa ụ là bộ phận nhằm ngăn cách buồng ụ với khu n−ớc, còn cửa trung gian cho phép ngăn buồng ụ thành các phần khác nhau. 1/- Dạng cửa nổi: Cửa nổi là cửa có dạng phao nổi, khi đóng thì đ−a vào vị trí bơm n−ớc vào, đánh chìm để tỳ vào ng−ỡng và mố đầu ụ, còn khi mở bơm hết n−ớc ra khỏi phao, cho nổi lên rồi kéo ra ngoài. Kết cấu cửa ta có thể xem hình vẽ VI-27 và VI-28. Kích th−ớc cửa ụ phụ thuộc vào kích th−ớc đầu ụ và đ−ợc xác định nh− sau: - Chiều rộng cửa ụ: L = Lo + 2.b, (6 - 7) Trong đó: Lo - chiều rộng cửa đầu ụ; b = 0,3 - 0,8m. - Chiều cao cửa ụ: H = Ho + d, (6 -8 ) Trong đó: Ho-chiều cao cửa đầu ụ; d-một nửa chiều cao ng−ỡng đầu ụ lấy bằng 0,4 - 0,7m. 142
36. Hình VI-27. Cửa phao nổi kiểu cũ. Hình VI-28. Cửa phao hiện đại. 1 - boong B; 2 -boong A; 3 - hầm ngăn 1 - khoang n−ớc dằn; 2 - boong dẫn điều cách không khí; 4 - thanh đỡ; 5 - boong C; khiển; 3 - khoang khô; 4 - chiếu sáng; 6 - van của phao; 7 - khung s−ờn; 5 - thông khí; 6 - cọc cáp; 7 - thanh gia 8 - boong D; 9- sống; 10- đệm kín n−ớc. c−ờng; 8 - lớp ba lát cứng. - Bề dầy cửa : B = (1/5 - 1/7 ).L. ( 6 - 9) - Trọng l−ợng cửa có thể xác định theo công thức gần đúng G = k . L . B . H. (6 - 10) Trong đó k-là hệ số xét đến hình dạng phao, lấy theo kinh nghiệm. 2/- Cửa ụ dạng kéo ngang: Về hình thức loại cửa này là một cái phao dạng chữ nhật, quá trình đóng, mở cửa đ−ợc kéo theo ph−ơng ngang, (hình VI - 29). 3/- Cửa ụ dạng lật: Loại cửa này hiện nay đã bắt đầu đ−ợc sử dụng nhiều, khi đóng hoặc mở cửa đ−ợc quay quanh một trục nằm ngang. Nó đ−ợc điều khiển bằng thuỷ lực, khi mở cho n−ớc vào phao để cửa chìm xuống, khi đóng n−ớc trong phao đ−ợc bơm ra để cửa nổi lên, hình (VI - 30). Dạng cửa này khi đóng trọng l−ợng truyền xuống trục đỡ rất lớn nên phải bố trí hai trục, trong đó một trục chỉ để đỡ cửa còn trục kia để quay cửa. Nh−ợc điểm lớn nhất của loại cửa này là yêu cầu đầu ụ phải kéo dài về phái tr−ớc và phải bố trí trụ đỡ cửa, nên tốn thêm vật liệu. 143
37. Hình VI - 29. Bố trí cửa kéo ngang. 1 - các bộ phận che có thể tháo đ−ợc; 2 - vách cửa kéo ngang; 3 - mố đầu ụ; 4 - vị trí bố trí cửa sửa chữa; 5 - cửa hốc; 6 - cửa ; 7 - mố đặt máy bơm. Hình VI- 30. Cửa lật. 1 - kết cấu thép của cửa; 2 - kêt cấu bên trên; 3 - cầu đi bộ; 4 - khối để di chuyển; 5 -gối khớp; 6 - bản lề; 7 - gối con lăn. Đ7. Hệ thống cấp thoát n−ớc. I- Cấp n−ớc. Việc cấp n−ớc cho buồng ụ khô đ−ợc thực hiện bằng tự chảy qua hệ thống dẫn ở đầu ụ hoặc cửa ụ. Hệ thống cấp n−ớc đặt ở đầu và đáy ụ bao gồm hai bộ phận chính: hố chứa và thiết bị phân phối. Trên hình VI-31 trình bày một số hình thức cấp n−ớc cho buồng ụ. 144
38. a, b, Hình VI-31. Hệ thống cấp n−ớc c, cho buồng ụ khô. a - cấp ngang từ hai phía; b - cấp ngang từ một phía; c - cấp tập trung từ hai phía; d - cấp dọc; e - qua hốc cửa chính. d, e, II-Hệ thống thoát n−ớc. Hệ thống này bao gồm hệ thu gom và hút n−ớc từ đáy ụ do n−ớc thấm, n−ớc m−a, n−ớc công nghiệp. Hình VI- 32 là sơ đồ thu gom và tiêu n−ớc. a, b, c, Hình VI-32. Sơ đồ thu gom và hút n−ớc từ đáy ụ. a - thu n−ớc vào hầm chứa ở đáy; b - thu n−ớc vào hầm chứa ở t−ờng ụ; c - cho chảy vào đáy ụ, 1 - Hồ thu 145
39. Đ8. Nội dung tính toán khi thiết kế ụ khô. Cũng nh− các loại hình kỹ thuật khác, nhiệm vụ tính toán các bộ phận của ụ khô bao gồm việc xác định các kích th−ớc hợp lý của chúng sao cho trong những điều kiện tự nhiên xác định và với những tải trọng khai thác cụ thể chúng phải bảo đảm điều kiện khai thác bình th−ờng, tin cậy. Các bộ phận của ụ khô cần phải tính toán là t−ờng, mố, đáy buồng và đầu, nền của chúng, kết cấu trạm bơm, đ−ờng cần trục, đ−ờng hầm công nghiệp, kết cấu kè bờ, hệ thống cấp thoát n−ớc và thiết bị tiêu n−ớc v.v Theo các tài liệu tiêu chuẩn của n−ớc ta và Liên-xô, việc tính toán kết cấu và nền cần phải thực hiện theo các trạng thái giới hạn. Các trạng thái giới hạn đ−ợc xem xét đ−ợc phân thành hai nhóm bao gồm: - Nhóm TTGH thứ nhất là theo khả năng chịu tải ( độ bền, độ ổn định, độ bền mỏi); - Nhóm TTGH thứ hai là theo biến dạng ( theo độ lún và chuyển vị) và theo độ bền nứt (hình thành và mở rộng vết nứt trong các bộ phận bê tông cốt thép). 1/- Nội dung tính toán theo nhóm trạng thái giới hạn thứ nhất: Gồm - Tính theo khả năng chịu tải ( lấy tải trọng tính toán ) đ−ợc thực hiện với mọi bộ phận của ụ và nền; - Tính theo độ ổn định ( lấy tải trọng tính toán ) - tính cho t−ờng ụ rời đáy, đáy, đầu, bệ cọc chịu tải trọng ngang, t−ờng chắn nối liền với ụ; - Tính theo độ bền mỏi ( lấy tải trọng tiêu chuẩn ) - tính cho kết cấu bê tông cốt thép của dầm cần trục, t−ờng khi cần trục di chuyển trên đó, đáy một số ụ, và các bộ phận khác chịu tác dụng của tải trọng có chu kỳ. 2/- Nội dung tính theo nhóm trạng thái giới hạn thứ hai: ( lấy tải trọng tiêu chuẩn ) - Tính lún và chuyển vị ( biến dạng) cho buồng ụ liền, đầu ụ, t−ờng đứng riêng rẽ, đáy rời, kết cấu giữa các ụ, trạm bơm, kết cấu cọc cũng nh− các kết cấu khác. 3/- Nội dung tính theo độ bền nứt : ( lấy tải trọng tiêu chuẩn ) - tính cho các bộ phận bê tông cốt thép của ụ. Đ9. Tải trọng tác dụng lên ụ khô. Các tải trọng tính toán tác dụng lên các bộ phận của ụ khô đ−ợc xét trong hai tổ hợp: cơ bản và đặc biệt. Tuỳ thuộc vào tr−ờng hợp tính toán cụ thể mà ta xác định các tải trọng thành phần trong các tổ hợp t−ơng ứng. Tổ hợp cơ bản có thể bao gồm: - Khối l−ợng các bộ phận kết cấu và các trang thiết bị đặt trên chúng; - áp lực n−ớc; - áp lực đất có xét đến tải trọng tác dụng trên mặt đất; - áp lực do n−ớc ngầm; - áp lực do các ph−ơng tiện vận tải, ph−ơng tiện nâng và kéo; - Tải trọng do tàu, lục neo, va; - Tác dụng của nhiệt độ. Tổ hợp đặc biệt bao gồm các tải trọng của tổ hợp cơ bản và: - Tác dụng động đất; - áp lực n−ớc khi cao nhất; 146
40. - áp lực n−ớc thấm do phá hoại hệ thống tiêu. Khối l−ợng các bộ phận kết cấu đ−ợc xác định theo kích th−ớc và trọng l−ợng thể tích của vật liệu. Trọng l−ợng thể tích của bê tông lấy bằng 2,4T/m3, của n−ớc biển là 1,02 T/m3, còn của n−ớc sông là 1,0 T/m3. Khi tính kết cấu bê tông và bê tông cốt thép d−ới n−ớc phải xét đén áp lực đẩy nổi của n−ớc. áp lực n−ớc tác dụng lên t−ờng ụ đ−ợc xác định tuỳ thuộc giá trị và h−ớng của chuyển vị. Khi đó có thể có các tr−ờng hợp chuyển vị sau: - t−ờng chuyển vị từ phía đất ra; - t−ờng chuyển vị về phía đất; - t−ờng không chuyển vị, t−ơng ứng ta có các loại áp lực chủ động, bị động và áp lực tĩnh. Cách thức xác định nh− trong cơ học đất. áp lực thấm và áp lực đẩy nổi cần đ−ợc xét đến khi tính buồng và đầu ụ, (hình VI-33). Hình (VI-33). Sơ đồ tải trọng do n−ớc và đất. Wi - tải trọng do áp lực thuỷ tĩnh và thấm của n−ớc; Ei - tải trọng do áp lực ngang của đất; Qi - tải trọng do trọng l−ợng đất và n−ớc; MNN- mực n−ớc ngầm. Tải trọng do các ph−ơng tiện vận tải đ−ợc xác định tuỳ thuộc vào dạng của chúng. Khi vận chuyển phân đoạn và hàng nặng trên xe thì cần phải cho biết hoặc là tải trọng phân bố t−ơng đ−ơng hoặc là tải trọng tác dụng lên một bánh xe (từ 5ữ7 t) và sự sắp đặt của chúng. Khi vận chuyển hàng trên xe có ray hoặc trên sàn thì cần cho biết khoảng cách giữa các bánh xe và áp lực tác dụng lên một bánh xe. Ngoài ra cũng cần xét đến tải trọng do ôtô vận chuyển hàng hoá trong phạm vi ụ (th−ờng 5t trên một bánh xe). Trong phạm vi diện tích tr−ớc ụ và diện tích liền t−ờng lấy tải trọng phân bố đều do phân đoạn và trang thiết bị đặt trên đó (từ 4 - 8 T/m2). Tải trọng do cần trục truyền vào kết cấu qua bánh xe gồm áp lực đứng và ngang tác dụng dọc và ngang đ−ờng, (Hình VI-34). 147
41. a) 15,0m Pk Pk Pk =40T 0.9 0.9 1.4 0.9 0.9 6.4 0.9 0.9 1.4 0.9 0.9 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 b) 17,5m Pk Pk Pk =80T 1.3 1.9 1.3 1.9 1.3 1.9 1.3 6.6 1.3 1.9 1.3 1.9 1.3 1.9 1.3 Hình VI-34. Sơ đồ tải trọng do cần trục. a- tải trọng do cần trục cổng 80T; b -tải trọng do cần trục cầu 320 T. Tải trọng do tàu tác dụng lên t−ờng buồng ụ trong trạng thái nổi bao gồm lực va và lực neo. Các lực này phát sinh là do gió tác dụng lên tàu. Lực va đ−ợc xác địng theo công thức sau: k.q.F pc = , (VI -11) 1000.lb 2 trong đó: F -diện tich mặt hứng gió của tàu, m ; lb - chiều dài đoạn thẳng của thân tàu; v2 q = − áp lực gió, kG/cm2, v - vận tốc gió, m/s, tuỳ theo vùng có ụ mà lấy theo 16 bảng phân vùng gió trong các tài liệu tiêu chuẩn; k - hệ số xét đến độ lệch tâm của áp lực gió so với điểm giữa đoạn thẳng, lấy bằng 1,1. Lực va tàu do gió khi tính toán t−ờng và đáy ụ đ−ợc xét d−ới dạng tải trọng phân bố đều (dao động trong khoảng từ 2 đến 4 T/m2). Trong bảng VI-7 cho các giá trị của các đại l−ợng trong công thức VI-11, ta có thể tham khảo. Bảng VI-7. Đại l−ợng Loại tàu Tàu hàng khô Tàu khách Loại tàu Tàu cá 2 2 2 Diện tích hứng gió F 0,13Lt 0,12Lt Hàng khô 0,11Lt Chiều dài đoạn 0,65Lt 0,50 Lt 0.65 Lt 0.65 Lt thẳng Lb Lực neo tàu đ−ợc xác định nh− trong SCông trình bếnT. Lực do tàu truyền xuống bản đáy thông qua các gối đỡ đ−ợc xác định nh− trong đà và triền. 148
42. Đ10.Tóm tắt việc tính toán các bộ phận kết cấu trên nền đàn hồi và việc chọn sơ đồ tính. Đáy buồng ụ khô và t−ờng của nó có t−ơng tác với đất nền và đất lấp, nên trong tính toán đ−ợc xem nh− dầm hoặc tấm trên nền đàn hồi. Kết cấu trên nền đàn hồi thuộc hệ siêu tĩnh bậc cao, còn vật liệu nh− bê tông làm việc phi tuyến, vì vậy nội lực trong kết cấu bê tông cốt thép không những phụ thuộc vào đất nền mà còn phụ thuộc vào vật liệu kết cấu. Do đó việc tính toán chúng phải dựa vào các ph−ơng pháp của cơ học kết cấu, cơ học đất và lý thuyết bê tông cốt thép. Nhiệm vụ chủ yếu của việc tính toán kết cấu này là xác định ứng suất trên mặt tiếp xúc của chúng với nền, bởi vì nội lực tính toán và do đó kích th−ớc tiết diện phụ thuộc vào giá trị và sự phân bố của chúng. Đất không phải là vật liệu đồng nhất, nên sự làm việc của chúng d−ới tác dụng của tải trọng khác xa sự làm việc của vật thể đàn hồi. Vì vậy, buộc phải áp dụng các ph−ơng pháp gần đúng để giải bài toán dựa vào các mô hình cơ học đơn giản của nền đàn hồi. Tiêu chuẩn để chọn mô hình này hay khác là sự xét đầy đủ nhất sự làm việc đồng thời của công trình với đất nền d−ới tác dụng của tải trọng, giải pháp toán học đ−ợc áp dụng trong thực tế, tính đầy đủ của các hằng số tính toán của đất và khả năng xác định chúng bằng các ph−ơng pháp tiếp cận. Mỗi vấn đề là một bài toán riêng, có độ phức tạp riêng và chúng có quan hệ mật thiết với nhau. Mô hình ra đời sớm nhất là mô hình Wincler, cơ sở của nó là giả thiết quan hệ bậc nhất giữa ứng suất và độ lún, nghĩa là p = k.y, (VI-12) trong đó k - hệ số tỷ lệ ( hệ số tầng đệm ), nó là ứng suất gây ra độ lún bằng một đơn vị, vì vậy có thứ nguyên là kG/cm3. Hệ số k đ−ợc xác định theo số liệu thí nghiệm nén bàn nén ở hiện tr−ờng hoặc lấy theo bảng. Theo mô hình này biến dạng chỉ xuất hiện trong phạm vi miền chịu tải (h. VI-35), do đó không phù hợp với thực tế. Nh−ợc điểm của mô hình này là tính không xác định của hệ số tầng đệm và không có khả năng xác định số liệu về trạng thái ứng suất của khối đất nền. Tuy vậy, nhờ vào tính đơn giản của giải pháp toán học mà nó vẫn đ−ợc áp dụng rộng rãi trong thực tế kỹ thuật hiện nay, đặc biệt là ở các n−ớc ph−ơng tây và Mỹ. Mô hình thứ hai đ−ợc đề xuất trong những năm 30 và cũng đ−ợc áp dụng trong thực tế là mô hình bán không gian đàn hồi đẳng h−ớng. Quan hệ giữa ứng suất và chuyển vị theo mô hình này dựa trên giải pháp của lý thuyết đàn hồi do Buxinhet và Flamant tìm ra vào thế kỷ tr−ớc. Các thông số tính toán của đất là mô đun biến dạng Eo và hệ số Poat xông μo. Eo đ−ợc xác định theo số liệu thí nghiệm bàn nén ở hiện tr−ờng, theo số liệu thí nghiệm nén hoặc theo bảng trong các tài liệu tiêu chuẩn. Hệ số Poat xông ít ảnh h−ởng đến kết quả tính toán, giá trị của nó đ−ợc lấy theo bảng. Theo mô hình này biến dạng của nền bao hàm cả một miền v−ợt ra ngoài phạm vi công trình, nghĩa là nền có khả năng lan truyền lớn. Các giải pháp toán khá phức tạp, tuy nhiên khi áp dụng các ph−ơng pháp tích phân số và các đa thức bậc cao cho phép lập đ−ợc những sơ đồ , biểu đồ bảo đảm áp dụng mô hình này vào thực tế thiết kế. Nh−ợc điểm của mô hình này là sự không phù hợp giữa biểu đồ ứng suất nhận đ−ợc từ tính toán và thực tế vì có những yếu tố mới xuất hiện. Vào năm 1953 một số tác giả đã đề xuất các mô hình hai hệ số nền. P.L. Paxternak đ−a ra mô hình hai hệ số nền: hệ số nén và hệ số tr−ợt, giá trị của nó tác giả đề nghị lấy theo số liệu thí nghiệm nén bàn nén với tải trọng lệch tâm. Trong những năm gần đây xuất hiện một mô hình nền hỗn hợp hai mô hình trên (Wincler và bán không gian). Với những 149
43. giá trị xác định của Eo và k , mô hình này cho phép phù hợp độ võng lý thuyết và thực nghiệm. Mới đây, ở Liên xô và n−ớc ngoài đã áp dụng mô hình hệ số độ cứng (hình VI-36), đó là hệ số tầng đệm của mô hình Wincler, nh−ng thay đổi trên mặt bằng tuỳ thuộc độ lún giả định. Mô hình này bao gồm những giả thiết về khống chế chiều dầy lớp chịu nén (hình VI-36b), về tăng mô đun biến dạng theo độ sâu, về việc xét đến ma sát d−ới đáy móng, trọng l−ợng riêng của đất, sự làm việc của kết cấu bên trên. Trong tất cả các mô hình này đều giả thiết quan hệ tuyến tính giữa ứng suất và biến dạng của nền, nghĩa là nền đ−ợc coi nh− môi tr−ờng biến dạng tuyến tính. Điều này ch−a hoàn toàn phù hợp với đất tự nhiên, vì nó không chỉ biến dạng mà còn có trạng thái đàn hồi. Hình VI-35. Mô hình tính toán nền Hình VI-36. Mô hình đ−ợc áp dụng đàn hồi đ−ợc áp dụng rộng rãi trong thực tế trong thực tế tính toán. a - mô hình hệ số độ kỹ thuật. a- mô hình hệ số nền; b - mô hình cứng; b- mô hình lớp chịu nén. bán không gian đàn hồi. Do có những nh−ợc điểm của mô hình trên, một số tác giả cho rằng phải giải quyết bài toán hỗn hợp của lý thuyết đàn hồi và lý thuyết dẻo của đất mới có thể làm cho kết quả tính toán phù hợp với thực tế. Mô hình nền biến dạng phi tuyến là mô hình của G.K.Klein và I.I. Trerkaxôva, trong đó biến dạng đ−ợc phân thành hai phần : đàn hồi và d−. Nền đ−ợc đặc tr−ng bằng bốn tham số và xác định từ thực nghiệm nén hai bàn nén có kích th−ớc khác nhau. Mô hình này hiện ch−a đ−ợc áp dụng trong thực tế. Ph−ơng pháp phần tử hữu hạn có thể áp dụng cho kết cấu hệ thanh và môi tr−ờng liên tục. Việc áp dụng ph−ơng pháp này thực sự nâng cao khả năng tính toán, cho độ chính xác cao, có thể xét mọi loại tải trọng có thể, xét tính không đồng chất của môi tr−ờng, đồng thời bằng cách gần đúng có thể tính môi tr−ờng biến dạng phi tuyến. 150
44. Một thực tế đã đ−ợc thừa nhận là: mô đun biến dạng xác định từ thí nghiệm là hoàn toàn xác định đối với đất, song hệ số tầng đệm thì không xác định. Mặt khác cả hai đại l−ợng trên đều phụ thuộc vào kích th−ớc bàn nén, lực nén và chiều dầy lớp chịu nén v.v , đồng thời không phải độ lún toàn phần mà là hiệu số độ lún và thành phần đàn hồi của nó mới thực sự ảnh h−ởng đến trạng thái ứng suất của công trình và các bộ phận của chúng. Các số liệu quan trắc thực địa không có khái niệm về lún không đều và tỷ lệ phần lún đàn hồi, trong đó cũng ch−a xét đến sự thay đổi các đặc tr−ng của đất sau một loạt lần chất tải. Do những nguyên nhân nh− vậy gần đây nhiền nhà nghiên cứu đã đề xuất ý kiến cần thiết phải chuyển sang tính theo các ph−ơng pháp xác suất, cho phép xét đến đặc tr−ng ngẫu nhiên của các đại l−ợng đ−ợc dùng trong tính toán, (ở giai đoạn đầu là ph−ơng pháp bán xác suất). Qua phân tích ở trên, ta thấy rằng: Việc xây dựng ph−ơng pháp tính và phân tích ảnh h−ởng của các yếu tố riêng biệt đến sự làm việc của nền và công trình chỉ có thể thực hiện đ−ợc từ những nghiên cứu khoa học. Trên thực tế nhiệm vụ quan trọng nhất là chọn sơ đồ tính của bộ phận tính toán. Khi giải quyết vấn đề này cần xét đến dạng và đặc tr−ng của đất nền, kết cấu ụ, đặc tr−ng tải trọng, sự thay đổi độ cứng khi xuất hiện vết nứt v.v Theo số liệu nghiên cứu và quan sát thực địa có thể giả thiết nền đất dính là bán không gian biến dạng tuyến tính hoặc là lớp chịu nén. Chiều dầy tính toán của lớp chịu nén đối với đáy ụ đặt trên nền đồng nhất theo mặt bằng và khi tính chất cơ học của các lớp đất khác nhau không nhiều có thể xác định theo công thức 4 Ht t = ξ .,b (VI - 13) 3 3 Trong đó: ξ - hệ số lấy đối với đất sét ξ =6, () m 4 , với đất cát ξ = 4, () m 4 ; b - chiều rộng bản đáy. Khi nền là đất không dính hoặc nền không đồng nhất theo mặt bằng thì việc tính toán đ−ợc tiến hành theo mô hình hệ số độ cứng. Dải đáy cần phải tính toán là dải tuỳ thuộc vào kết cấu mà xem là tấm dầm, khung có cột là t−ờng, khung có khớp tại vị trí tiếp giáp đáy với tấm móng của t−ờng. Sơ đồ tính toán tiện lợi nhất là sơ đồ của Giêmoskin. Ưu thế của nó là tính tổng hợp - khả năng thực hiện tính toán với bất cứ mô hình nền nào. 151
45. ξ11. Các ph−ơng pháp tính toán kết cấu buồng ụ. I. Các trạng thái làm việc của buồng ụ. Các bộ phận của buồng ụ cần phải tính toán là t−ờng và đáy. Khi tính toán cần xét đến một số trạng thái làm việc cơ bản sau đây: - Trạng thái thứ nhất - trạng thái xây dựng; - Trạng thái thứ hai - trạng thái khai thác khi ụ khô, tàu không có trong ụ, n−ớc ngầm cao nhất; - Trạng thái thứ ba - trạng thái khai thác khi ụ khô, trong ụ có một hoặc một số tàu có khối l−ợng lớn nhất; - Trạng thái thứ t− - trạng thái khai thác khi ụ đầy n−ớc để đ−a tàu ra vào (hình VI- 37). Tuỳ thuộc vào đặc tr−ng đất nền, ph−ơng pháp tính toán, công nghệ thi công và những yếu tố khác mà có thể xét thêm các giai đoạn làm việc trung gian của các bộ phận hoặc các tr−ờng hợp tải trọng khác nhau. Nh− vậy, khi tính toán theo trạng thái thứ nhất có thể không chỉ xét giai đoạn cuối cùng, mà có thể phải xét riêng giai đoạn thi công bản đáy. Khi tính toán theo trạng thái thứ ba thì tải trọng đ−ợc xác định xuất phát từ việc đóng mới hoặc sửa chữa tàu các loại và kích th−ớc của chúng phù hợp với kích th−ớc ụ, đồng thời phải xét đến khả năng bố trí một nhóm tàu trong ụ. II. Tính toán t−ờng và buồng ụ. T−ờng bê tông cốt thép của buồng ụ đ−ợc liên kết khớp hoặc liền khối với đáy thì xem nh− dầm cônxôn ngàm vào tấm móng hoặc đáy ụ. T−ờng tách rời đáy xem nh− t−ờng chắn riêng biệt. Để tìm mô men lớn nhất ng−ời ta xem xét một số tổ hợp tải trọng bất lợi ứng với các trạng thái làm việc khác nhau của t−ờng. Kinh nghiệm cho thấy khi xây dựng ụ trong hố móng, tải trọng cần trục lệch tâm thì mô men lớn nhất gây kéo biên trong của t−ờng sẽ phát sinh khi n−ớc đầy ụ và có cần cẩu làm việc, còn biên ngoài của t−ờng - khi ụ rỗng và lực tác dụng do áp lực đất do sự ép nhiệt gây ra (hình VI-38). Chiều dài ụ khô th−ờng dài gấp 6 - 10 lần chiều rộng, vì vậy để tính toán buồng ng−ời ta dùng giải pháp bài toán phẳng. Một dải buồng có chiều rộng 1 m, khi tính lực ép, đ−ợc coi nh− một khung có thanh ngang và đứng t−ơng tác với đất nền hoặc đất lấp, còn các tr−ờng hợp khác coi nh− tấm dầm. Các sơ đồ tải trọng thông th−ờng khi tính toán đáy ụ theo ph−ơng pháp bán không gian đàn hồi đ−ợc trình bày trên hình VI-39. Do sự chuyển vị của t−ờng về phía đất và do biến dạng của đất lấp mà phát sinh áp lực đất bị động đ−ợc I.K. Samarin phân thành thành phần chủ yếu và bổ sung. Thành phần chủ yếu, đối với t−ờng liền khối với đáy, đ−ợc xác định dựa vào hệ số áp lực ngang của trạng thái tĩnh, đối với t−ờng rời thì theo lý thuyết cân bằng giới hạn ( theo culông hoặc Sôcôlôpxki ). Thành phần bổ sung hoặc áp lực ép phát sinh do biến dạng ngang của đất lấp và sự quay của t−ờng về phía đất lấp do tải trọng ngoài gây ra. Khi xác định thành phần bổ sung cần l−u ý tới những điểm sau: - Tải trọng do công trình chỉ xét phần do khối l−ợng t−ờng và cần trục; - áp lực bổ sung là tổng áp lực do biến dạng ngang của đất lấp và sự ép; - Tuỳ thuộc điều kiện đất nền mà áp dụng mô hình lớp chịu nén, mô hình hệ số tầng đệm hoặc hệ số độ cứng, hoặc mô hình hỗn hợp; 152
46. Hình VI- 37. Các trạng thái tính toán của kết cấu buồng ụ. a - trạng thái xây dựng; b - trạng thái khai thác (ụ rỗng); c - trạng thái khai thác (có tàu); d - trạng thái khai thác (trong ụ đầy n−ớc). 1 - biểu đồ ứng suất nền; 2 - biểu đồ mômen uốn; 3 - mực n−ớc ngầm; 4 - biểu đồ áp lực đất chủ động; 5 - biểu đồ áp lực đẩy ng−ợc; 6 - biểu đồ áp lực đất và n−ớc; 7 - tàu trên gối; 8 - biểu đồ áp lực n−ớc. Hình VI-38. Sơ đồ tính toán t−ờng buồng ụ. a - tải trọng gây kéo l−ng t−ờng; b - tải trọng gây kéo biên trong của t−ờng. 1 - biểu đồ áp lực đất do ép nhiệt độ; 2 - biểu đồ áp lực n−ớc; 3 - tải trọng phân bố đều trên lăng thể tr−ợt; 4 -biểu đồ áp lực chủ động của đất; 5- biểu mômen uốn; 6- mực n−ớc; 7- tải trọng do cần trục. 153
47. Hình VI-39. Sơ đồ tải trọng khi tính toán đáy buồng ụ theo ph−ơng pháp bán không gian đàn hồi. a - trạng thái I; b- trạng thái II; c- trạng thái III; d - trạng thái IV. q - tải trọng trên lăng thể phá hoại; G,g -khối l−ợng bộ phận; gb - khối l−ợng n−ớc trong buồng ; pi - tải trọng do đất lấp; W - lực đẩy ng−ợc; WΦ - áp lực thấm; Pkp - tải trọng do cần trục; Eđ -áp lực đất; Eb - áp lực n−ớc. 154
48. Hiện nay tồn tại rất nhiều những giả thiết về ph−ơng pháp tính toán khung và dầm đối với những mô hình nền khác nhau. Tuy nhiên, hợp lý nhất là chọn một ph−ơng pháp tổng hợp nhất. Theo quan điểm của chúng tôi ph−ơng pháp của IU.M. Gutkin thoả mãn đ−ợc yêu cầu trên.Ưu điểm của nó là đơn giản, có thể áp dụng để tính các sơ đồ kết cấu buồng ụ khác nhau (liền, rời hoặc có côn xôn ), và có khả năng xét đến độ cứng khác nhau của kết cấu và nền. Sơ đồ tính của ph−ơng pháp là sơ đồ của ph−ơng pháp Giêmôskin, trong đó diện tiếp xúc giữa dầm và nền đ−ợc thay bằng các gối đàn hổi riêng biệt giả định. Đây là sơ đồ của ph−ơng pháp lực. Hệ cơ bản là hệ có khớp ở tất cả các gối trung gian (hình VI- 40), ẩn số là mômen uốn. Việc tính toán đ−ợc qui về lập và giải hệ ph−ơng trình chính tắc. Giả thiết rằng độ cứng của các bộ phận thay đổi theo dạng bậc từ nhịp này sang nhịp khác hoặc trong phạm vi các nhịp, b−ớc gối trong các nhịp của mỗi phần tử là không đổi: c1=c2=cx; c3=cy; cx≠cy. Ph−ơng trình biểu diễn điều kiện bằng không của góc xoay t−ơng hỗ của tiết diện qui tụ vào gối đ−ợc lập đối với từng gối. Đối với nút tiếp giáp giữa đáy và t−ờng k sẽ lập đ−ợc hai ph−ơng trình biểu diễn điều kiện bằng không của các góc xoay của ba tiết diện qui tụ ở đó. Nhờ vậy mà vẫn bảo đảm đ−ợc điều kiện góc xoay t−ơng hỗ của các tiết diện k′ và k′′, còn mômen uốn trong tiết diện k′′′ đ−ợc xác định từ điều kiện ''' '' ' cân bằng nút Mk =−MMk k . Mi - là mômen uốn ẩn số ở gối hoặc ở tiết diện i; Ki - hệ số độ mềm của gối i ; b - chiều rộng tính toán của công trình ( th−ờng b = 1m ); ωi - diện tích biểu đồ hệ số tầng đệm trên đoạn nền đ−ợc thay bằng gối i ; E - mô đun đàn hồi của vật liệu bản đáy; F - diện tích tiết diện ngang của bản đáy khi b = 1m; l - nửa chiều dài đáy. Hệ số độ mềm của gối i đ−ợc xác định theo công thức (VI-14): Hình VI-40. Sơ đồ tính toán ụ khô khi xét t−ơng tác giữa t−ờng với đất lấp. a - sơ đồ tính toán; b - sự thay đổi mômen quán tính. 155
49. Bảng VI-8. Các hàm F,Φ,ψ. Hàm c/H | j - i| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) 0 0.0000 -3.296 -4.751 -5.574 -6.154 -6.602 -6.967 -7.276 -7.544 1/32 0.0000 -3.295 -4.747 -5.565 -6.137 -6.576 -6.931 -7.227 -7.479 F 1/16 0.0000 -3.292 -4.735 -5.538 -6.070 -6.503 -6.826 -7.086 -7.299 1/2 0.0000 -3.058 -3.943 -4.091 -4.091 - - - - 1 0.0000 -2.541 -2.766 -2.766 - - - - - 2 0.0000 -1.598 -1.598 - - - - - - 4 0.0000 -0.795 -0.795 - - - - - - 0 -6.592 1.8403 0.6327 0.2434 0.1313 0.0825 0.0568 0.0415 0.0316 1/32 -6.590 1.8424 0.6347 0.2454 0.1313 0.0844 0.0587 0.0433 0.0335 1/16 -6.583 1.8484 0.6406 0.2511 0.1387 0.0895 0.0633 0.0475 0.0370 Φ 1/2 -6.116 2.1736 0.7367 0.1479 - - - - - 1 -5.082 2.3152 0.2257 - - - - - - 2 -3.197 1.5983 - - - - - - - 4 -1.590 0.7950 - - - - - - - 0 16.864 -9.639 0.8183 0.2773 0.0633 0.0230 0.0105 0.0055 0.0031 1/32 16.864 -9.639 0.8183 0.2773 0.0631 0.0233 0.0103 0.0055 0.0031 1/16 16.864 -9.639 0.8182 0.2773 0.0632 0.0230 0.0114 0.0054 0.0031 ψ 1/2 16.580 -9.727 0.8482 0.4409 0.1479 - - - - 1 14.794 -9.486 1.8639 0.2257 - - - - - 2 9.5899 -6.393 1.5983 - - - - - - 4 4.7698 -3.180 0.7950 - - - - - - 156
50. Tiếp bảng VI-8. Hàm c/H | j - i| 9 10 11 12 13 14 15 16 17 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) 0 -7.780 -7.991 -8.181 -8.355 -8.517 -8.664 -8.802 -8.931 -9.052 1/32 -7.699 -7.891 -8.062 -8.214 - - - - - F 1/16 -7.451 -7.621 -7.743 -7.844 - - - - - 1/2 - - - - - - - - - 1 - - - - - - - - - 2 - - - - - - - - - 4 - - - - - - - - - 0 0.0249 0.0202 0.0166 0.0140 0.0119 0.0102 0.0089 0.0078 0.0069 1/32 0.0267 0.0219 0.0183 - - - - - - 1/16 0.0298 0.0244 0.0203 - - - - - - Φ 1/2 - - - - - - - - - 1 - - - - - - - - - 2 - - - - - - - - - 4 - - - - - - - - - 0 0.0019 0.0013 0.0009 0.0006 0.0004 0.0003 0.0002 0.0002 0.0002 1/32 0.0020 0.0012 - - - - - - - 1/16 0.0019 0.0013 - - - - - - - ψ 1/2 - - - - - - - - - 1 - - - - - - - - - 2 - - - - - - - - - 4 - - - - - - - - - 157
51. 1 K i = . (VI-14) b.ω i Hệ số độ mềm của gối ở góc k trên h−ớng ngang phải xét đến tính đàn hồi của đáy 1 đ−ợc tính theo công thức sau: K= . (VI-15) k EF. b.ω + k l Hàm độ lún đối với lớp đàn hồi chịu nén đ−ợc xác định theo bảng VI-8, trong đó có các ký hiệu sau: Fi j == Fn= i - j ; ΦΦi j n = i - j ;. Ψi j = Ψn = i - j Các hàm độ lún Φn và ψn đ−ợc xác định theo công thức sau: ΦΨΦΦΦn=−FFF n-122.; n + n + 1 n = n - 1 − . n + n + 1 . (VI-16) Các hàm độ lún đối với lớp chịu nén ΔFijk và ΔΦijk đ−ợc xác định theo công thức sau: ΔΔΦΦΦFFFi j k=− i j i k ; i j k = i j − i k . (VI-16) Các giá trị của hàm ΔFijk đ−ợc cho trong bảng VI-9. Khi tính toán khung trên nền đàn hồi có khoảng cách khác nhau giữa các gối trong phạm c vi t−ờng và đáy cần phải đ−a vào tính toán tỷ số giữa chúng n= x , cy trong đó: cx - khoảng cách giữa các gối trong phạm vi đáy ụ; cy - khoảng cách giữa các gối trong phạm vi t−ờng ụ; ri - hệ số qui đổi, không thứ nguyên, đặc tr−ng cho độ cứng của nhịp thứ i. ri = Dc/Di khi 1 ≤ i ≤ n, ri = Dc/ ( Di.n) khi (n+2) ≤ i ≤ (p+1), (p+3) ≤ i ≤ (q+1); Di -độ cứng trụ trong phạm vi nhịp thứ i . ()EJ i D i = . (VI-18) 1 − μ 2 (EJ)i - độ cứng của phần tử i ; μ - hệ số Poát xông của vật liệu kết cấu. Nếu trong nhịp độ cứng thay đổi thì nó đ−ợc xác định theo hình VI-40. Để xác định ri trong hệ số khi ẩn số nằm trên đ−ờng chéo chính, độ cứng qui đổi đ−ợc xác định nh− sau: - để xác định hệ số của mômen Mi ở gối i thì theo công thức: nh E EI , (VI-19) ()i = 2 γ 3 βγγ.1+() + ' + '' I i I i - để tính hệ số của mômen Mi-1 trên gối i-1 thì dùng công thức: nh' E EI . (VI-20) ()i = 2 γββ()1+ + β 3 ' + '' IIi i 158
52. Bảng VI-9. Hàm ΔFj (k -1)k và ΔFj (k +1)k . Hàm c/H | j - k | 0 1 2 3 4 5 0 - 3.2958 1.4556 0.8228 0.5795 0.4481 ΔFj (k-1)k 1/32 - 3.2948 1.4525 0.8177 0.5724 0.4391 khi j k 1 - 2.5409 0.2256 - - - 2 - 1.5983 - - - - 4 - 0.7950 - - - - 0 -3.2958 -1.4556 -0.8228 -0.5795 -0.4481 -0.3657 ΔFj (k-1)k 1/32 -3.2948 -1.4525 -0.8177 -0.5724 -0.4391 -0.3547 khi j k 1 -2.5409 -0.2256 - - - - 2 -1.5983 - - - - - 4 -0.7950 - - - - - Hàm c/H | j - k | 6 7 8 9 10 11 0 0.3657 0.3089 0.2675 0.2358 0.2109 0.1908 ΔFj (k-1)k 1/32 0.3547 0.2960 0.2526 0.2191 0.1925 0.1705 khi j k 1 - - - - - - 2 - - - - - - 4 - - - - - - 159
53. Hàm c/H | j - k | 12 13 14 15 16 17 0 -0.3089 -0.2675 -0.2358 -0.2109 -0.1908 -0.1741 ΔFj (k-1)k 1/32 -0.2960 -0.2526 -0.2191 -0.1925 -0.1705 -0.1522 khi j k 1 - - - - - - 2 - - - - - - 4 - - - - - - 0 0.1741 0.1602 0.1483 0.1380 0.1291 0.1213 ΔFj (k-1)k 1/32 0.1522 - - - - - khi j k 1 - - - - - - 2 - - - - - - 4 - - - - - - 0 -0.1602 -0.1483 -0.1380 -0.1291 -0.1213 ΔFj (k-1)k 1/32 - - - - - khi j k 1 - - - - - 2 - - - - - 4 - - - - - 160
54. Độ cứng qui đổi ứng với ri trong hệ số của các ẩn số không nằm trên đ−ờng chéo chính sẽ đ−ợc xác định theo công thức nh'' E ()EI = . (VI-21) i γβ2 ()21+ βγ2 () 21+ ' + '' IIi i Trong các ph−ơng trình còn có những đại l−ợng sau: - Đại l−ợng α, đ−ợc gọi là hàm Giêmôskin, ΠΕ c 3 ox (VI-22) α = 2 61D co()− μ Trong đó Eo và μo t−ơng ứng là môđun biến dạng và hệ số Poat xông của đất nền; - Đặc tr−ng giả định của nền Ao ΠΕ o A o = 2 ; (VI-23) 1 − μ o -Hệ số độ cứng t−ơng đối của gối ở góc k theo h−ớng nằm ngang K m ν k = , (VI-24) KKnm+ Trong đó Kk và Km - các hệ số độ mềm ở gối k và gối m trên h−ớng ngang. Th−ờng Kk = Km và νk =0,5; - Dịch chuyển ban đầu của gối i theo ph−ơng trục x o o XRKi = i . i , (VI-25) Trong đó R°i - phản lực tại gối i do ngoại lực gây ra khi xem các nhịp lân cận là không liên tục và lấy dấu d−ơng khi nó h−ớng vào công trình; o o - Các góc xoay của tiết diện αi , β i+1 liền kề gối i từ phía trái và phía phải do ngoại lực gây ra trong hệ cơ bản, và lấy dấu d−ơng khi nó làm đ−ờng đàn hồi lồi về phía đất nền. Khi xác định các số hạng tự do của hệ ph−ơng trình chính tắc với công trình trên lớp chịu nén do lực ngoài thì có thể bỏ qua các góc xoay trên. - Các góc xoay của các tiết diện gối do nhiệt độ đ−ợc xác định theo công thức α c τ αβo , o = tii , (VI-26) i i 2 Trong đó: αt - hệ số giãn nở vì nhiệt của vật liệu công trình; ci - chiều dài nhịp i ; τi -phân bố độ chênh nhiệt độ theo chiều cao tiết diện trong nhịp i . 0 ΔΤi τ i = , (VI-27) h i Trong đó Ti - độ chênh nhiệt độ trong nhịp thứ i ; hi - chiều cao tiết diện trong nhịp thứ i . Biểu diễn d−ới dạng ma trận, hệ ph−ơng trình chính tắc của ph−ơng pháp lực: A.M + P = 0, (VI-28) Trong đó A-ma trận vuông đối xứng cấp (q-2 ) của các hệ số của các ẩn lực là mômen Mi; q - số nút gối chung của hệ; M-ma trận cột của các ẩn lực Mi; P - ma trận các số hạng tự do. Cấu trúc của ma trận A cho trên hình VI-41. 161
55. Hình VI-41. Cấu trúc ma trận A để tính buồng ụ có cônxôn đáy trên lớp đàn hồi chịu nén. Phần gạch chéo ứng với buồng không có cônxôn đáy; phần viền đậm ứng với sơ đồ dầm; ''•'' - phần tử phụ thuộc độ cứng của dầm và nền; ''ì'' - phần tử không phụ thuộc độ cứng. Giới hạn áp dụng các công thức xác định các phần tử của ma trận M thay đổi tuỳ theo ph−ơng pháp tính toán và sơ đồ tính. Chẳng hạn đối với buồng ụ không có cônxôn đáy thì hệ số qui đổi ri đ−ợc xác định theo công thức sau: ⎧Dc ⎪ khi () k + 1 ≤≤im, ⎪ Di ri = ⎨ (VI-29) 1 D ⎪ .,c khi ()() 1≤≤ i k m + 1 ≤≤in. ⎩⎪n Di Các công thức xác định các phần tử của ma trận đối xứng A khi công trình đối xứng đặt trên lớp đần hồi chịu nén có cônxôn đáy sẽ có dạng: 162
56. ⎧ ⎛ n ⎞ ⎫ 2αψψ()rrii++±+−10 ni 2 , 1 ≤≤ i k-1 , () k+1 ≤≤− i⎜ 1⎟ ; ⎪[] ⎝ 2 ⎠ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ 2rαμμ+−+rAnKKAnKΦΦ2 + ± −2 , i=k'; ⎪ ⎪[]()k ppkk+100 ( )[]()mk+−1 0 kk ⎪ ⎪ 2 2 '' ⎪ 2αννr−−− rΦΦ An K + K ± − AnK , i = k ; ⎪[]()pk++11 00 ( pkkmk )[] − 0 kk ⎪ δij = ⎨ ⎬ j=i ⎪ ∗∗∗ n ⎪ αψ()rii++r +100,5,, 0 i = ; ⎪ 2 ⎪ ⎪ 2 ⎪ ⎪2rα()ii++rA+10nK()iii−+11++41 K K ,; ()n+2 ≤≤− i () p ⎪ ⎪ ⎪ 24αννrr++ AnK2 ++ KK ±− AnK2 , i = p ; ⎩⎪[]()(p p+−10 p10 p kk )[] kk ⎭⎪ ⎧ ⎛ n ⎞ ⎫ αψψ riini+121 ±−− , 1 ≤≤ i()() k - 2 , k + 1 ≤≤⎜ −2⎟ ; ⎪[] ⎝ 2 ⎠ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ αψ rkmk+−()ΦΦ01 ±−+ 2 , i = k -1 ; ⎪[] ⎪ ⎪ -2 rAnK2 , i = k' ; ⎪ ⎪[]ανpnk+110+−Φ ⎪ δij = ⎨ ⎬ j = i + 1 '' ⎪ α rpmkmk+−−−101+−()ΦΦ ±[] Φ − Φ 1 , i = k ; ⎪ ⎪[] ⎪ n ⎪αψ r + , i = -1; ⎪ ⎪ k 1 2 ⎪ ⎪ 2 ⎪ ⎩⎪α rAnKi+10− 2 ()ii+≤≤−Kip+1 , () n + 2 ()1 ; ⎭⎪ ⎧ ⎛ n ⎞ ⎫ ψψ222±≤≤≤≤−ni−− , 1 i()() k-3, k+1 i ⎜ 3⎟; ⎪ ⎝ 2 ⎠ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ [][ΦΦ12−± Φmk−+ 3 − Φ mk −+ 2 ] , i = k - 2; ⎪ ⎪ ⎪[][ΦΦ2 −±11 Φmk−−+ − Φ mk ] , i = k -1; ⎪ ⎪ ' ⎪ δij = ⎨[][ΦΦ2 −±121 Φmk−− − Φ mk −− ] , i = k ; ⎬ j = i + 2 ⎪ ⎪ , i = k''; ⎪[][ΦΦ12−± Φmk−− 1 − Φ mk −− 2 ] ⎪ ⎪ ⎪ ∗∗∗ n ⎪ψ 2 ;02; , i = − ⎪ ⎪ 2 ⎪ ⎪AnK2 , n + 2 ≤≤ip2. − ⎪ ⎩ 0 i+1 () () ⎭ 163
57. ⎧ ⎛ n ⎞ ⎫ ⎧ n ψψNniN±≤≤≤≤−−−2 , 1 i()() k -1 , k + 1 i ⎜ 4⎟; ⎪ ⎝ 2 ⎠ ⎪ ⎪j=() i+N 2; ⎪ ⎪ ⎪ ''' , i = k''; jkjk≠≠,. ⎪[][]ΦΦΦNNmkNmkN−−−−−−11−± − Φ ⎪ ⎪ ⎩⎪ ⎭⎪ ⎩ ⎧ ⎛ n ⎞ ⎫ ψ Nji−−,,; 1≤≤ i()() k -1 ki +1 ≤≤⎜ −3⎟ ⎪ ⎝ 2 ⎠ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ∗∗∗ ' ⎪ n δij = ⎨ΦΦNN− 1 , 0,; i = k ⎬ j = − 2 ⎪ ∗∗∗ '' ⎪ ,, 0 i = k ; ⎪ΦΦNN−1 − ⎪ ⎩⎪ ⎭⎪ ⎧ ΦΦΦΦ−± −,,; 1i ≤≤= k+3jk' ⎪[]()ki+−11ki− []()mi+− mi− () ⎪ '' ΦΦΦΦ−± −,,; 1i ≤≤= k-2jk ⎪[]()ki+−11ki− []()mi−− mi− () ⎪ 2 ' ⎫ ⎪−AnK0 p ,; i = k ⎪ j = p -1 δij = ⎨ 2 '' ⎬ ⎪AnK0 p , i = k ;⎭⎪ ⎪ -ανν r ++±−=An2 2 K K AnK2 ,; i k' ⎫ ⎪[]p+1 0 ()pkk[]0 kk ⎪ ⎪ ⎬ j = p ⎪ αν rAnKK−+±2 2 AnK2 ν ,. i= k'' ⎪ ⎩[]ppkk+10()[]0 kk ⎭ Các dấu `+` và `∗` dùng cho tính toán các sơ đồ tải trọng đối xứng, còn `∗∗` cho tải trọng phản xứng. Những tr−ờng hợp khác ngoài những tr−ờng hợp chỉ ra trong các công thức trên δịj =0. Các công thức để xác định các phần tử của ma trận P khi công trình đối xứng đặt trên lớp đàn hồi chịu nén và có côn xôn đáy thì đ−ợc xác định theo công thức sau: 164
58. jn= ⎧ 0 20 ⎛ n ⎞ ⎪cPAcxijjΦ +0 xiαβ + i+1 ,; 1 ≤≤ i()() k -1 , k + 1 ≤≤ i⎜ −1⎟ ∑ () ⎝ 2 ⎠ ⎪ j=0 ⎪ jn= cFPAncXXAc0 00 20 0 , i = k' ; ⎪ x ∑ Δ jk()−1 k j +−+−0 xk()() p0 xkαα p+1 ⎪ j=0 ⎪ jn= ⎪ 0 00 2 0 0 '' cFPAcnXXAcx Δ jk1 k j +−++0 xp k0 xkβα++1 p1 ,; i = k δip = ⎨ ∑ ()+ ()( ) (VI-30) ⎪ j=0 ⎪ ⎡ j= n ⎤ 05, cP0 Ac20 0 , i = n / 2; ⎪ ⎢ xijj∑Φ ++0 xi()αβ i+1 ⎥ ⎪ ⎣ j=0 ⎦ ⎪ 000 20 Anc X2 X X A c , n+2 i p ; ⎪ 0 xi()()−+1 −+ i i1 +0 xiαβ + i +1 () ≤≤ ⎪ 0 0 ⎩Xi+1 = Xk , i = p. Đối với buồng ụ không có cônxôn thì việc tính toán sẽ đơn giản hơn nhiều. Để tính ta có thể sử dụng các công thức ở trên hoặc có thể lập các công thức khác. Việc tính toán sẽ đơn giản đi nhiều khi sử dụng tính chất đối xứng của kết cấu, bởi vì số ẩn giảm đi gần một nửa. Ph−ơng pháp này cũng có thể áp dụng cho tr−ờng hợp tính đáy theo sơ đồ dầm. Khi đó δkj = δk'j+δk''j , δik = δik'+δik'' , δkp= δk'p +δk''p. (VI-31) Khi tính toán buồng ụ trên nền đàn hồi wincler, sơ đồ tính toán vẫn nh− trong tr−ờng hợp tính trên lớp đàn hồi chịu nén, nh−ng b−ớc của các gối có thể là khác nhau đối với mỗi phần tử (cônxôn đáy, đáy và t−ờng) c1 ≠ c2 ≠ c3 . Giả sử mômen quán tính vẫn thay đổi theo dạng bậc. Trong các ph−ơng trình để tính toán ụ trên nền wincler sẽ tiếp nhận các đại l−ợng sau: Ki - hệ số độ mềm của gối thứ i, khi đó với nút k và m sẽ có hai thành phần theo hai trục x, y; x Kk - hệ số độ mềm của gối k trên h−ớng ngang; y Kk - hệ số độ mềm của gối k theo h−ớng đứng; c1 , c2 , c3 - khoảng cách các gối t−ơng ứng trong phần côn xôn, đáy và t−ờng; n - đặc tr−ng không thứ nguyên của nhịp n1 = c/c1 ; n2 = c/c2 ; n3 = c/c3. c - đ−ợc chọn tuỳ ý trong số các ci của nhịp; ri - đặc tr−ng không thứ nguyên của độ cứng của nhịp thứ i ( độ cứng qui đổi ); 1 Dc ri = , (VI - 32) n Di giá trị n đ−ợc lấy tuỳ theo vị trí của nhịp đang xét; Dc , Di vẫn lấy nh− tr−ớc: Dc - độ cứng trụ để so sánh; Di - độ cứng trụ của nhịp thứ i ; c3 G - đặc tr−ng t−ơng đối của hệ G = , (VI - 33) 6Dc 165
59. 000 δ iii()XY, - chuyển vị ban đầu của gối i theo h−ớng trục x hoặc y tuỳ thuộc gối i 0 ⎪⎧X i khi n +1≤≤ i p -1 , nằm ở phần nào 0 VI 34 δ i = ⎨ 0 ()− ⎩⎪Yi khi 0≤≤ i k -1 ; k +1 ≤≤ i m -1. Chuyển vị ban đầu đ−ợc xác định theo công thức 00 δ iii= RK. () VI - 35 0 0 Các ký hiệu khác vẫn nh− trong tr−ờng hợp trên ( MRiiki,,,νβ+1 ). Hệ ph−ơng trình chính tắc đối với nền wincler cũng có thể viết d−ới dạng ma trận, cấu trúc ma trận A cho trong hình VI-42. Để tính toán buồng không có cônxôn đáy, thì giá trị của n và ri đ−ợc xác định theo công thức sau: c n = y , () VI - 36 cx ⎧Dc ⎪ , 1≤≤ i k; () m +1 ≤≤ i n , ⎪ Di ri = ⎨ () VI - 37 1 D ⎪ c , k +1≤≤ i m. ⎩⎪n Di Ph−ơng pháp tính toán theo sơ đồ nền tổ hợp và nền wincler đ−ợc xây dựng cho các sơ đồ kết cấu khác nhau của buồng ụ : t−ờng liền, có khớp, đối xứng, bất đối xứng, có cônxôn đáy hoặc không có. D−ới đây dẫn ra các công thức xác định các phần tử của ma trận đối với công trình đối xứng trên nền wincler có cônxôn đáy. Trong các công thức d−ới đây dấu '+' và '∗' để tính toán tải trọng đối xứng, còn dấu '-' và '∗∗' để tính tải trọng bất đối xứng. Khi tính toán tải trọng không gây ép t−ờng về phía đất lấp thì sơ đồ tính đ−ợc lấy theo sơ đồ dầm nh− trên hình VI-43. Các công thức xác định các phần tử của ma trận A và P với công trình đối xứng trên nền wincler có côn xôn đáy (trục đối xứng trùng với thanh gối): 166
60. ⎧ 2Gr++ r n2 K ++ Ky n2 Kx νν + K ±− nK2 x ,; i = k ' ⎫ ⎪[]()kp+−11() k13 k ()k kp()3 kk ⎪ ⎪ 2Gr++ r n2 K ++ Ky n2 Kx νν ± nK2 x ,; i = k '' ⎪ ⎪[]()pk++112()() k +13 k k kk()3 k ⎪ ⎪ 24Gr r n2 K K K nK2 ,/; i = m + k 21⎪ ⎪[]()(ii+++−12 i112 ++ i i ++ ) ± i1 () −⎪ ⎪ 2 ∗ ∗∗ ⎪ ⎪Gr()ii++ r+−+1205,, n ( K i11 ++ 4 K i K i ) 0 ,/; i =() m + 2 2 ⎪ δ ij = ⎨ ⎬ j = i 24Gr++ r n2 K ++ K Kx νν ±− nK2 x , i = p; ⎪[]()(pp+−13 p13 p kkk )()k ⎪ ⎪ 2 ⎪ ⎪2G()( ri ++rnKKKiiii+−1111 ++4 + ),; 1 ≤≤ i() k -1 ⎪ ⎪ m+k ⎪ ⎪ 2 ⎪ 24Gr()(ii++ r+−12 n K i11 ++ K i K i + ),; () k +1 ≤≤− i 2 ⎪ 2 ⎪ ⎪ 2 ⎪ ⎩24Gr()(ii++ r+−13 n K i11 ++ K i K i + ),. () n + 2 ≤≤− i () p 1⎭ ⎧ −+2Gr n n Ky − n2 Kx νν +± K n2 K x ,; i = k ' ⎫ ⎪[]pk+112 3()k kp3 kk ⎪ ⎪ 2 ⎪ Griii++11−+2 n() K K 1 , 1 ≤≤ i k - 2; ⎪ ⎪ ⎪ 2 mk+ ⎪ ⎪Gri+1 −+2nK2 ()ii K+1 ,; () k +1 ≤≤ i − 1 ⎪ δ ij = ⎨ 2 ⎬ j = i +1 ⎪Gr−+ n2 2 K K y , i = k -1; ⎪ ⎪ kkk1 ()−1 ⎪ ⎪Gr−+nK2 2 Ky , i = k'' ; ⎪ ⎪ k+1 2 ()kk+1 ⎪ ⎪ 2 ⎪ ⎩Gri+1 − 2n3 ()KKii+≤≤−+1 ,; () n + 2 ip ()1 ⎭ ⎧ 05,,/;cn Y00−+ 2 Y Y0200 + c αβ + i = m + k 2 ⎪ []21()()iii−+1 ii () ⎪ cn Y002 Y Y020 c 0 , 1 i k -1 ; δ ip = ⎨ 11()()iii−+−+1 +αβ ii + +1 ≤≤() ⎪ ⎪ 000200 mk+ cn2 YYYciii−+1 −+2 1 +αβ ii + +1 ,; () k +1 ≤≤ i − 1 ⎩⎪ ()() 2 167
61. ⎧ 2 nK1 i+1 , 1≤≤ i() k + 2 ; ⎫ ⎪ 2 '' ⎪ ⎪n2 Kiki+1 ,; () k +1 ≤≤ ⎪ j=i+2 ⎪ y ' ⎬ ⎪nnK12 k ,/,; () k -1 ≤≤ i m + k22 − i = k ⎪ 2 ⎪ ⎪nK,; n + 2 ≤≤ i p −2 ⎪ 3 i+1 () () ⎭ ⎪ y n1nK21i+ , i = k -1 ; j = i + 3 δ ij = ⎨ ⎪ 2' -n3 K p , i = k ⎪⎫ ⎪ j = p -1 2 '' ⎬ ⎪nK3 p , i =k ;⎭⎪ ⎪ ⎪ - GrnK2 x 2 K nK2 x ,; i = k ' ⎫ [ p+1 ++±−3 ()k ννkp] ()3 kk ⎪ ⎪ ⎬ j=p ⎪ Gr−+± n2 Kx νν2 K n2 K x ,; i = k '' ⎩[]pk+13()kp3 kk ⎭⎪ ⎧ 000200 cn31 Xiiiii−+−+2 X X1 + cαβ + +1 , () n + 2 ≤≤ i p; ⎪ ()() ⎪ cn Y00 Y cn X0020 X c 0 ,; i = k ' δ i p = ⎨ 11()kk−+−+3 ()() kp −+αα kp −1 ⎪ cn Y00 Y cn X002 X c 0 0 ,. i = k '' ⎩⎪ 21()kk+++−+3 ()() pk −+βα kp1 +1 Hình VI-42. Cấu trúc ma trận A tính buồng ụ có côn xôn đáy trên nền wincler. Phần gạch chéo ứng với sơ đồ không có cônxôn đáy; Phần viền đậm - sơ đồ dầm. 168
62. Hình VI-43. Sơ đồ tính đáy ụ không xét đến t−ơng tác của t−ờng với đất lấp. a - sơ đồ tải trọng; b - sơ đồ tính toán. Ví dụ. Tính toán buồng ụ trọng lực không có côn xôn đáy đặt trên nền đ−ợc đặc 3 3 tr−ng bởi hệ số nền Kn = 500 T/m ; đối với đất lấp Kdl = 1000 T/m . Tải trọng tác dụng ta chỉ xét tải trọng do cần trục tác dụng lên t−ờng P=50T/m và tác dụng của sự thay đổi của nhiệt độ. Kết cấu ụ và sơ đồ tính cho trên hình VI-44, trên đó có vẽ biểu đồ thay đổi nhiệt độ trong t−ờng, còn độ thay đổi trong phạm vi đáy là đều và bằng 11°. B−ớc gối cx =5,0m 4 và cy = 3,0m. Độ cứng của đáy không đổi JJ67==⋅⋅⋅== J 1617 J =10 m . Độ cứng của t−ờng theo chiều cao thay đổi với qui luật dạng bậc thang. 4 4 4 4 4 JmJmJmJmJm1 ===008,;2 028 ,;3 067 ,;4 130 ,;5 225 ,. Môđun đàn hồi của vật liệu và hệ số Poat xông ETm==1810,.62 / ;μ 015 , . Hệ số độ mềm của các gối theo công thức VI-14 sẽ bằng : KKKKK===33310,/; ⋅−4 mT 01234 yxx−−4 6 K5==⋅⋅⋅== K 6 K 16 K 17 =⋅410 mTK/;517 = K =⋅ 410 mT /. Hệ số độ mềm của các gối góc trong tính toán lấy bằng không theo công thức VI-15. c 3 Tỷ số n ===y 06,. cx 5 Do vật liệu của công trình là nh− nhau nên độ cứng trụ Di có thể thay bằng mômen quán tính Ji. Ji t−ơng ứng với Dc trong công thức VI-29 ta lấy bằng mômen quán tính của 4 đáy Jc=10,0m . Các hệ số qui đổi ri sẽ bằng: 169
63. 10 10 10 10 rr==12,; 5 ==35,; 7 r ==14,; 9 r ==77,; 12008, 028, 3067, 413, 10 10 rr==45,; = =17, = ⋅⋅⋅= rr = ⋅ 56225, 06, ⋅ 10 1617 Hình VI-44. U khô dạng trọng lực. a - kết cấu buồng ụ; b - sơ đồ tính toán. Độ cứng trụ đ−ợc tính toán theo công thức VI-18 và bằng 18, ⋅⋅ 106 10 DTm= =⋅184,/ 1072 ⋅ c 1015− , 2 Đặc t−ơng đối của hệ theo công thức VI-33 và bằng 33 G = =⋅⋅0, 244 10−6 6⋅⋅ 184, 107 Nếu coi độ mềm của các gối góc theo ph−ơng ngang bằng 0 thì không cần xác định νk . Khi sử dụng tính đối xứng của kết cấu và tải trọng thì việc tính toán công trình qui về giải hệ ph−ơng trình đại số cấp 11. Các đại l−ợng cần thiết để xác định các số hạng tự do: 0 0 - tải trọng do cần trục : PP5 ==1750 Tyy;, 5 ==17 0 0004 ⋅⋅= 50 0 ,; 02 m - tác dụng của nhiệt độ đ−ợc xác định dựa vào biểu đồ thay đổi nhiệt độ ΔTo (H.VI-44) và công thức VI-27 và bằng 16, 32, 48, τττ==16,/;mm ==213,; ==24,/; 12310, oo15, 15, 64, 11, 0 τττ= =256,/;mm = ⋅⋅⋅= = =22,/. ⋅ 461725, oo5 - các giá trị góc xoay đ−ợc tính theo công thức VI-26 với hệ số dãn nở của bê tông α=0.00001: 170
64. ααβαβ=⋅24 10−−−6 ,,, = =⋅ 32 106 ==⋅ 36 10 6 1 22 33 −−6 6 αβ44==38,, 4 ⋅ 10 αβ6 ==⋅⋅⋅== 6 α 17 β 17 =⋅ 55 10 ⋅ - sự thay đổi nhiệt độ ở bản đáy gây ra độ giãn dài về phía đát lấp: LT⋅ Δ 0 65 11 ΔL =⋅α =ìì=⋅10−−561815 10 m, dt22ì 2 2 06− XL5 ==⋅Δ d 1815 10 m ⋅ - thay các giá trị tìm đ−ợc ở trên vào các công thức tính hệ số của ph−ơng trình chính tắc và lập hệ ph−ơng trình chính tắc ta đ−ợc hệ khi chịu tác dụng của nhiệt độ nh− sau: 2078,,,,; 5MMM123−+−= 1324 5 333 3 504 0 0 −+1324,,,,,; 5MMMM1234 2024 7 − 1329 6 +−= 333 3 612 0 0 333,,,,,,; 3MMMMM12345−+−+−= 1329 6 2011 0 1331 3 333 3 669 6 0 333,,,,,; 3MMMM23−+ 1331 3 1672 7 45 −+= 665 5 5099 4 0 333,,,,, 3MMMMM3456−+−+−= 665 5 624 1 431 6 144 0 7 5940 ,; 0 0 −+−+−=431,,, 6MMM567 865 6 575 6 144,,; 0M8 990 0 0 −+576,,,,,; 6MMMM6789 865 6 −+ 575 6 144 0 −= 990 0 0 144,,,,, 0MMMMM678910−+−+ 575 6 865 6 575 6 144 0 −= 990 ,; 0 0 144,,,, 0MMMM7891011−−− 575 6 865 6 575 6 + 144 , 0 M −= 990 ,; 0 0 144,, 0MM8−+ 575 6 9 1009 , 6 M 10 − 575 , 6 M 11 −= 990 ,; 0 0 144,, 0MM91011−+−=⋅ 576 6 432 , 8 M 495 , 0 0 Khi xét đến tải trọng do cần trục thì thành phần tự do trong các ph−ơng trình chỉ có ở gối 5 và 6 . 0 Với cả hai gối số hạng tự do bằng nhau và bằng cnYy5=ìì3,, 0 0 6 20000 = 36000 Trong các ph−ơng trình các đại l−ợng sẽ đ−ợc tăng lên 106 lần. Việc giải hệ ph−ơng trình trên với kỹ thuật tính toán hiện đại không khó khăn gì, do vậy ở đây không trình bày. Đ12.Tính toán đầu ụ và trạm bơm. Khác với buồng ụ, đầu ụ luôn d−ợc chế tạo liền khối các mố của chúng có chiều dầy lớn để bố trí hầm dẫn n−ớc, thiết bị thuỷ lực và có thể cả trạm bơm. Điều kiện làm việc của đầu ụ cũng khác buồng vì đặc tr−ng tác dụng của tải trọng khác trong buồng. Tải trọng tác dụng lên đầu ụ th−ờng có h−ớng song song với trục buồng ụ, các lực này gây tr−ợt đầu ụ về phía buồng vì vậy sau khi tính toán độ bền đầu ụ cần phải kiểm tra ổn định. Phần lớn các tr−ờng hợp ng−ời ta bố trí phân đoạn buồng ụ tiếp giáp đầu ụ có kết cấu t−ờng liền đáy nên hệ số dự trữ ổn định lấy bằng 1,05 là đủ. Hiện nay ở các n−ớc đã tiến hành tính toán ổn định của đầu ụ có xét đến ảnh h−ởng của phân đoạn tiếp giáp đầu ụ. Khi đó vật liệu lấp đầy khe nối giữa đầu và buồng phải đ−ợc chọn xuất phát từ điều kiện chịu lực tr−ợt toàn phần, 171
65. còn chiều dầy cần phải đảm bảo sao cho khi đầu ụ bị nghiêng không gây lực ép t−ờng buồng ụ. Nếu chiều dầy khe lún quá lớn thì phải sử lý đặc biệt. Để bảo đảm sự làm việc bình th−ờng của cửa ụ cần chú ý tới độ nghiêng dọc do ứng suất và độ lún không đều gây ra. Hệ số không đều của ứng suất lấy bằng 4ữ4,5 với đất cát, 3ữ3,5 với đất sét. Để kiểm tra điều kiện ổn định tr−ợt phẳng theo nền đáy đầu ụ ta sử dụng công thức ()PVfE−++t r H E t p sau: K t r = , () VI - 38 HEEBa+ aak_ trong đó: HB - áp lực thuỷ tĩnh của n−ớc; Eaa - áp lực chủ động của đất từ phía khu n−ớc; Eak -áp lực chủ động từ phía buồng . Các lực giữ chủ yếu là : - phản lực ma sát do khối l−ợng toàn phần của bê tông đầu ụ, của đất, n−ớc đè lên các bộ phận kết cấu sau khi đã trừ đi phần áp lực đẩy nổi và áp lực thấm của n−ớc V=Wđn - Wth . - hệ số ma sát tr−ợt của đất nền đ−ợc xác định có xét đến áp lực trung bình d−ới đáy đầu ụ ftr =tgϕ + c/σtb . (VI-39) - đối với đáy đầu ụ có các răng sâu 1,0ữ2,0 m thì ổn định của đầu đ−ợc kiểm tra theo mặt phẳng đáy răng và có kể đến khối đất nằm trong vùng đó. áp lực bị động từ phía buồng sẽ là lực giữ EH = Ebd - Eak . - lực tr−ợt còn có áp lực n−ớc tác dụng lên cửa và áp lực đất tác dụng lên hai bên t−ờng đầu ụ; - khi xét đến sự làm việc không gian của đầu ụ trong số các lực giữ còn có thêm lực ma sát của đất tác dụng lên l−ng t−ờng đầu ụ ϕ EkEtg= 2 i Δω , (VI-40) t p t p∑ i 2 i trong đó: Ei - áp lực của khối đất lấp sau l−ng t−ờng đầu ụ Δωi, tính phần nghiêng với ph−ơng thẳng đứng; ktp - hệ số xét đến các lực ma sát bằng 0,5. Việc tính toán độ bền của t−ờng và đáy đầu ụ đ−ợc tiến hành theo ph−ơng pháp gần đúng. T−ờng đ−ợc kiểm tra theo công thức nén lệch tâm ∑∑P M x ∑ M y σ= ± ± , (VI-41) F Wx Wy trong đó: ∑Ρ - tổng các lực gây nén; ∑Μx và ∑Μy - mômen của tất cả các lực lấy đối với trục x và trục y đi qua trọng tâm tiết diện; Wx và Wy - mômen kháng của tiết diện tính toán của t−ờng đầu ụ lấy đối với trục x và y. Ngoài ra t−ờng đầu ụ còn chịu mô men xoắn, song ảnh h−ởng của nó rất nhỏ nên bỏ qua. Đáy đầu ụ làm việc theo điều kiện không gian đ−ợc tính theo các vùng riêng rẽ (Hình VI-45). Theo biểu đồ và kết cấu đáy mà ta ấn định các vùng khác nhau, khi đó tuỳ thuộc vào vị trí dải tính toán mà tải trọng sẽ đ−ợc cân bằng. Sự cân bằng đ−ợc thể hiện ở chỗ thêm vào hay bớt đi của tải trọng thẳng đứng của mỗi vùng những lực cân bằng bằng về trị số với các lực cắt ngang phát sinh trong các tiết diện đứng Qyp Pyp = ωcp - ωy , (VI - 42) 172
66. trong đó ωcp - là diện tích của biểu đồ phản lực của đất qui về đoạn đang xét có đ−ợc từ tính toán chung xét đến sự làm việc không gian; ωy - là diện tích biểu đồ phản lực của đất của đoạn đang xét khi chỉ tính tác dụng của tải trọng thẳng đứng. Các lực cân bằng có thể qui về lực tập trung đặt ở giữa t−ờng. Một dải đ−ợc tách ra từ mỗi đoạn đáy đầu ụ có chều rộng là 1 m dài đ−ợc tính toán theo sơ đồ đã nêu trong tính toán đáy buồng ụ và theo tải các tải trọng cân bằng. Từ các mômen tính đ−ợc ta xác định mômen trung bình đối với toàn đầu ụ Mcp, rồi xác định mômen tính toán cho từng vùng theo công thức MM+ M = ic p , (VI-43) i p 2 trong đó Mi - mômen của vùng đang xét. Nhà và các bộ phận của trạm bơm đ−ợc tính toán theo độ bền chung và cục bộ. Khi tính toán độ bền cục bộ thì các bộ phận đ−ợc xem nh− những dầm, tấm đơn giản kê hay ngàm hoặc gối trên biên. Khi tính toán khung thì tiến hành nh− đáy đầu ụ. Việc chọn vùng tính toán, khung của vùng và tấm tuỳ thuộc vào kết cấu của trạm bơm. Hình VI-45. Sơ đồ tính toán đáy đầu ụ. a - phân chia đáy đầu thành các vùng; b - biểu đồ phản lực của đất nền. Đ13. Tính toán hệ thống cấp thoát n−ớc của ụ. Nh− đã trình bày tr−ớc đây, hệ thống cấp thoát n−ớc của ụ là một trong những bộ phận quan trọng của ụ. Việc cấp n−ớc có thể tiến hành thông qua các lỗ trong cửa ụ có van đóng mở, hoặc qua hệ thống đ−ờng hầm ở đầu ụ có cửa đ−a n−ớc vào ụ thông qua hệ thống đ−ờng hầm có cửa xả. Những số liệu ban đầu để tính hệ cấp n−ớc là : kích th−ớc mặt bằng của ụ, độ sâu cấp n−ớc tính từ mực n−ớc trung bình ở khu n−ớc H, các mực n−ớc đặc tr−ng, kiểu cửa của hầm và thời gian mở của nó, thời gian làm đầy. Khi làm đầy ụ qua các lỗ ở cửa ụ thì diện tích lỗ với thời gian đã cho có thể tính gần đúng theo công thức: 2Ω H ω= , (VI-44) Τμ2g Κ 173
67. trong đó: ω - diện tích tiết diện lỗ, m2; Ω - diện tích mặt n−ớc của ụ, m2; H - độ sâu n−ớc ở buồng ụ, m; T - thời gian cấp n−ớc đầy ụ; μ - hê số tiêu hao bằng 0,7 - 0,8; g - gia tốc trọng tr−ờng, m/s2; K - hệ số xét đến thời gian mở cửa hầm. Để tính toán hệ tháo n−ớc của ụ ng−ời ta xác định thời gian tháo và tuỳ thuộc vào khối l−ợng n−ớc cần tháo mà ta chọn kiểu và số l−ợng máy bơm, sau đó xây dựng đồ thị đặc tính thuỷ lực của hệ Ηξ = ϕ(Q), trong đó Ηξ - tổng tổn thất thuỷ lực v 2 Η =+h ξ , (VI-45) ξ ∑ l i ∑ i 2g trong đó: ∑ h l i - tổng tổn thất cột n−ớc trên chiều dài của các đoạn riêng biệt của hệ; v 2 ξ - tổng tổn thất cột n−ớc với vận tốc v tại tiết diện đang xét phù hợp với ∑ i 2g l−u l−ợng đã cho Q. Tổng tổn thất cột n−ớc trong hệ Hc bằng Hc = Hg + Hξ , (VI-46) trong đó: Hg - chiều cao đẩy của máy bơm đ−ợc đo bằng độ chênh mực n−ớc ở trong buồng ụ và khu n−ớc. Chia khối l−ợng n−ớc chung thành những khối l−ợng bộ phận ΔWi, và trên đồ thị đ−ờng đặc tính chung của hệ (Hình VI-46) có thể nhận giao điểm của các đồ thị H = f(Q) của máy bơm và Hc = f(Q) của hệ tháo n−ớc đối với mực n−ớc tháo đang xét. Khi hệ số tổn thất ξ nh− nhau thì các đ−ờng cong Hc = f(Q) sẽ song song với đ−ờng cong có điểm đầu khi Q = 0. Khi đó thời gian tháo khối n−ớc bộ phận ΔWi giữa các mực n−ớc i 2ΔWi và i-1 sẽ là Τi = , (VI-47) ()QQii−1 + trong đó Qi và Qi-1 - l−u l−ợng t−ơng ứng với các điểm làm việc của máy bơm đối với các mực n−ớc i và i-1. Tổng thời gian tháo n−ớc sẽ là T=∑Ti . (VI-48) Q Q Q Q Q Q MNCN 5 4 3 2 1 0 H0 H1 H2 Q=f(H) H3 H5 H4 H Hình VI-46. Đặc tr−ng thuỷ lực của hệ tháo n−ớc. 174
68. Ch−ơng 1 Những khái niệm chung về nhμ máy đóng mới vμ sửa chữa tμu thuỷ Đ1. Những nhiệm vụ cơ bản của x−ởng đóng mới vμ sửa chữa tμu thuỷ. I. Công tác sửa chữa tμu thuỷ. Nh− chúng ta đã biết, hiện nay số l−ợng tàu thuỷ trên thế giới rất lớn. Trong quá trình khai thác, do nhiều nguyên nhân làm cho các con tàu bị hao mòn, h− hỏng cục bộ và xuống cấp. Để tăng tuổi thọ của những con tàu, một vấn đề lớn đặt ra là cần phải sửa chữa. Công tác sửa chữa phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cao và đảm bảo thời gian sửa chữa ít nhất, vì đây là một vấn đề có ý nghĩa kinh tế và quốc phòng lớn. Những nhiệm vụ cơ bản của công tác sửa chữa là: Bảo đảm sự hoạt động bình th−ờng của tàu trong suốt thời gian khai thác, ngăn ngừa h− hại thiết bị và vỏ tàu; Bảo đảm thời gian sửa chữa nhanh chóng; Trang bị lại và cải tiến tính năng khai thác của tàu, kéo dài tuổi thọ của chúng. Trên cơ sở các nhiệm vụ đặt ra, công tác sửa chữa có thể phân thành 4 hình thức sau: Bảo d−ỡng; Tiểu tu (sửa chữa nhỏ); Trung tu (sửa chữa vừa); Đại tu (sửa chữa lớn). Các hình thức sửa chữa trên mang tính định kỳ. Ngoài ra còn có những hình thức sửa chữa không định kỳ, đó là sửa chữa những con tàu bị nạn. 1/- Bảo d−ỡng: là hình thức sửa chữa thấp nhất, đ−ợc tiến hành một phần trong lúc vận hành, một phần ở cảng. Công việc chủ yếu là lau chùi, kiểm tra các thiết bị máy móc và sơn phần vỏ tàu trên mặt n−ớc. 2/- Tiểu tu: công tác này đ−ợc tiến hành theo định kỳ hàng năm. Nhiệm vụ chủ yếu là sửa chữa những h− hỏng đ−ợc phát hiện trong lúc bảo d−ỡng mà do thiếu thiết bị nên ch−a sửa chữa đ−ợc, cạo gỉ và quét sơn phần d−ới n−ớc của thân tàu. 3/- Trung tu: là hình thức sửa chữa vừa, đ−ợc tiến hành từ 2 - 3 lần giữa 2 kỳ đại tu. Các công việc bao gồm phần việc của công tác tiểu tu năm đó và còn tiến hành sửa chữa hoặc thay thế một số cá biệt các thiết bị không còn khả năng làm việc bình th−ờng, đồng thời tiến hành sửa chữa, thay thế một số cấu kiện vỏ tàu. Mục đích là duy trì sự khai thác bình th−ờng của con tàu trong khoảng thời gian giữa hai kì trung tu, đại tu. 4/- Đại tu: nhiệm vụ của công tác này là sửa chữa thân tàu, thiết bị và máy móc một cách triệt để, nhằm khôi phục lại trạng thái kỹ thuật ban đầu. Thời gian giữa 2 kì đại tu th−ờng là 9 - 12 năm. Bốn hình thức sửa chữa đã nêu trên, trừ hình thức bảo d−ỡng, đều đ−ợc tiến hành tại nhà máy. II. Nguyên tắc đóng tμu hiện đại. Sự tăng tr−ởng về số l−ợng và kích th−ớc tàu thuỷ thể hiện sự phát triển của công nghiệp đóng tàu. Để minh hoạ điều này chúng ta có thể xem bảng (I-1) d−ới đây. Số l−ợng và kích th−ớc tàu tăng nhanh là động lực thúc đẩy kỹ thuật đóng tàu và công tác tổ chức sản xuất ngày càng hoàn thiện hơn. Công tác đóng tàu trong những năm gần đây đã đ−ợc tiêu chuẩn hoá và chuyên môn hoá rất cao. Kể từ khi hàn điện ra đời và thay thế hình 3
69. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Hình ( I - 1 ). Sơ đồ phân chia tàu thành các phân đoạn. Bảng (I-1). Bảng phân phối số l−ợng tàu của đội tàu thế giới. Năm Tàu dầu có trọng tải Tàu hàng có trọng tải ( 1000 tấn) (1000 tấn ) Hàng rời Hàng bách hoá 20 100 200 20 50 100 20 50 100 1970 50 15 4 33 7 2 19 2 - 1975 50 23 10 40 12 3 24 3 - 1980 45 27 10 46 16 7 28 7 3 thức tán rivê, thì việc đóng tàu đ−ợc tiến hành theo ph−ơng pháp phân đoạn. Quá trình công nghệ đóng mới theo ph−ơng pháp phân đoạn đ−ợc chia thành 3 giai đoạn: 1/- Gia công cấu kiện vμ lắp ghép phân đoạn: Dựa vào tính chất và kích th−ớc của tàu cần đóng, dựa vào thiết bị nâng và vận chuyển của nhà máy, ng−ời ta chia thân tàu thành nhiều đoạn. Trọng l−ợng và kích th−ớc của các đoạn phải t−ơng đối đồng đều và có thể tới 300T (Xem H.I-1). Các cấu kiện đ−ợc gia công trong phân x−ởng gia công, sau đó chuyển sang phân x−ởng hàn để hàn chúng thành các phân đoạn. 2/- Lắp ghép thân tμu: Sau khi các phân đoạn đã đ−ợc hoàn thành, chúng đ−ợc chuyển đến vị trí lắp ghép thành thân tàu. Vị trí lắp ghép là các công trình thuỷ công nh−: bệ tàu, ụ tàu, triền tàu hoặc đà tàu. Sau khi hoàn thành giai đoạn này, ng−ời ta tiến hành thử các mối hàn kín n−ớc, sau đó sơn phần d−ới n−ớc của thân tàu, rồi tiến hành hạ thuỷ. 3/- Trang trí thiết bị vμ thử nghiệm: Tàu đ−ợc hạ thuỷ và đ−a tới bến trang trí để lắp máy, trang bị các thiết bị điện, hệ thống đ−ờng ống, kiến trúc phần trên boong và quét sơn. Sau khi trang trí xong, ng−ời ta tiến hành thử máy, cho chạy thử để phát hiện và bổ sung những thiếu xót có thể xảy ra, rồi tiến hành bàn giao cho đơn vị đặt hàng. Đ2. Các bộ phận chủ yếu của nhμ máy đóng mới vμ sửa chữa tμu thuỷ. Mặt bằng bố trí các bộ phận sản xuất trong 1 nhà máy đóng mới hoặc sửa chữa tàu thuỷ phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ sản xuất nh−: ph−ơng pháp đóng tàu, dây chuyền sản xuất, nhiệm vụ sản xuất của nhà máy, loại công trình nâng, hạ Tuy thế, một cách tổng quan ta có thể phân thành những bộ phận chủ yếu sau đây: 1/- Bộ phận sản xuất chính: Đây là bộ phận chủ yếu nhất trong nhà máy, th−ờng nó bao gồm 3 phân x−ởng thành phần: phân x−ởng vỏ tàu, phân x−ởng mộc, phân x−ởng cơ khí. Phân x−ởng thân tàu: Bao gồm x−ởng gia công cấu kiện thân tàu, x−ởng lắp ghép phân đoạn, x−ởng gia công, lắp, nối đ−ờng ống, tổ sơn, tổ lắp ghép thân tàu tại bệ và tổ trang trí thiết bị trên tàu. 4