Bài giảng Công trình bến - cảng - Chương 4: Công trình bến trọng lực

Chương 4. Công trình bến trọng lực.<br /> <br /> Chương 4.<br /> <br /> CÔNG TRÌNH BẾN TRỌNG LỰC.<br /> 4.1.Cấu tạo chung của công trình bến trọng lực.<br /> 4.1.1. Khái niệm chung<br /> <br /> (1) Công trình bến trọng lực là loại công trình thỏa mãn điều kiện ổn (chống lại được<br /> ngoại lực) nhờ vào trọng lượng bản thân công trình và phần lắp trên nó.<br /> (2) Công trình bến trọng lực bao gồm có nhiều loại<br /> - Khối xếp thông thường và khối xếp có khối giảm tải;<br /> - Công trình bến trọng lực kiểu tường góc neo ngoài và neo trong;<br /> - Công trình bến trọng lực kiểu thùng chìm, trục ống đường kính lớn.<br /> (3) Công trình bến trọng lực được xây dựng ở những nơi địa chất tốt: nền đất chặt cứng ít<br /> lún, nền đá, đất cát chặt...<br /> 4.1.2. Cấu tạo chung<br /> <br /> Công trình bến trọng lực gồm 4 bộ phận chính:<br /> 4.1.2.1. Kết cấu bên trên<br /> <br /> Dùng để liên kết các khối của công trình chính lại với nhau. Tạo thành mặt phẳng<br /> phía trước bến cho tầu neo đậu dễ dàng đồng thời là nơi lắp đặt các thiết bị đệm tàu và<br /> khắc phục những thiếu sót khi thi công các khối xếp.<br /> Kết cấu của kết cấu bên trên có thể là dầm mũ (đối với công trình bến trọng lực<br /> tường góc), tường góc nhỏ, hoặc các khối bê tông nhỏ được xây bằng vữa xi măng cát.<br /> <br /> 1<br /> <br /> 4<br /> 2<br /> <br /> 3<br /> Hình 4_ 1 Các bộ phân công trình bến trọng lực.<br /> 4.1.2.2. Kết cấu chính của công trình:<br /> <br /> Là phần chịu lực chính của công trình, được cấu tạo bởi các khối bê tông, các tường<br /> góc, trụ ống đường kính lớn hoặc kết cấu thùng chìm bằng bê tông cốt thép, thép trong<br /> công trình đây là bộ phận có trọng lượng lớn nhất quyết định sự ổn định của công trình<br /> dưới tác dụng của tải trọng ngoài.<br /> 4.1.2.3. Lớp đệm đá<br /> 4-1<br /> <br /> Chương 4. Công trình bến trọng lực.<br /> <br /> Kết cấu được tạo bởi các viên đá hộc thả tự do tạo thành lớp đệm.<br /> Nhiệm vụ:<br /> - Tạo ra một mặt phẳng để đặt kết cấu chính công trình;<br /> - Làm giảm áp lực do công trình truyền xuống đất nền;<br /> - Bảo vệ nền đất dưới đáy công trình dưới tác dụng của sóng, dòng chảy, ảnh<br /> hưởng của chân vịt tầu;<br /> <br /> G<br /> ϕ<br /> σ max<br /> <br /> ϕ<br /> <br /> σ min<br /> <br /> σ max<br /> <br /> σ min<br /> <br /> Hình 4_ 2 Sơ đồ truyền lực qua lớp đệm đá.<br /> - Tạo điều kiện cho nước phía sau công trình thoát ra phía trước dễ dàng;<br /> - Tạo điều kiện cho công trình liên kết chặt chẽ với đất nền.<br /> 4.1.2.4. Đất lấp sau tường<br /> <br /> Sử dụng đất cát hoặc đá hộc, cần chú ý xây dựng tầng lọc ngược để ngăn đất sau<br /> công trình trôi ra phía khu nước.<br /> 4.2. Cấu tạo công trình bến kiểu khối xếp.<br /> Công trình bến kiểu khối xếp gồm hai loại:<br /> a)<br /> <br /> 1<br /> <br /> 1<br /> <br /> b)<br /> <br /> 1<br /> 2<br /> <br /> 2<br /> <br /> 4b<br /> <br /> 2<br /> ≥ 0,3m<br /> <br /> 3<br /> ≥ 1m<br /> <br /> 4<br /> <br /> ≥ 1m<br /> <br /> ≥ 2m<br /> <br /> tn<br /> <br /> 3<br /> <br /> 4a<br /> <br /> 4a<br /> 3<br /> <br /> Hình 4_ 3 Cấu tạo công trình bến kiểu khối xếp<br /> a – Kiểu khối xếp thông thường; b – Kiểu khối xếp có giảm tải.<br /> 4.2.1. Cấu tạo công trình bến trọng lực kiểu khối xếp thông thường.<br /> 4.2.1.1. Kết cấu bên trên:<br /> <br /> Thường là khối bê tông cốt thép đổ tại chỗ hoặc là các khối bê tông nhỏ được xây<br /> theo kiểu hình bậc thang vữa xi măng cát. (mác bê tông các khối 200 ÷ 250).<br /> 4.2.1.2. Kết cấu chịu lực chính:<br /> 4-2<br /> <br /> Chương 4. Công trình bến trọng lực.<br /> <br /> Là các khối bê tông mác 200 ÷ 250 xếp thành lớp theo dạng bậc để đảm bảo điều<br /> kiện ổn định trọng lượng 1 khối 25 ÷ 60T tùy theo cần trục.<br /> - Để toàn bộ công trình làm việc có tính chất toàn khối thỏa mãn điều kiện ổn định<br /> khoảng cách các khe giữa lớp trên và dưới theo phương ngang tn ≥ (0,8 ÷ 0,9m), theo<br /> phương dọc td ≥ ( 0,6÷ 0,8)m.<br /> - Kích thước của khối phải tuân theo quy định sau:<br /> dµi<br /> ≥ 3;<br /> cao<br /> <br /> réng<br /> ≥1<br /> cao<br /> <br /> réng<br /> td<br /> <br /> dµi<br /> <br /> cao<br /> <br /> Hình 4_ 4 Sơ đồ xếp so le khối theo phương thẳng đứng.<br /> - Việc chọn kích thước của từng khối là vấn đề rất khó khăn vì vừa phải thỏa mãn<br /> kích thước các khối theo tỷ lệ trên, vừa bảo đảm số lượng loại khối không quá nhiều<br /> đồng thời vừa bảo đảm khoảng cách so le giữa khối trên và dưới tn, td, trọng lượng các<br /> khối phải phù hợp với sức nâng của cầu trục. Đặc biệt là ở những chỗ tiếp giáp các đoạn<br /> bến thường là khó xác định kích thước nhất.<br /> Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, thi công không yêu cầu cầu trục có sức nâng lớn.<br /> Nhược điểm: Tốn vật liệu, nền chịu lực lệch tâm lớn, hiện nay ít được dùng.<br /> 4.2.1.3. Lớp đệm:<br /> <br /> Thường là đá hộc, trọng lượng một viên ≥ 15kg/1viên. Chiều dầy lớp đệm thường ≥<br /> 1,0 mét trong trường hợp đất nền là nền đá cứng có thể làm lớp đệm bằng các bao xi<br /> măng bề dầy tổng cộng của các bao ≥ 0,50m.<br /> 4.2.1.4. Vật liệu lấp sau tường:<br /> <br /> 1<br /> :1<br /> <br /> 45°- ϕ/2<br /> <br /> 2-3m<br /> <br /> Hình 4_ 5 Một số dạng khối đá giảm tải sau bến.<br /> Vật liệu lấp sau tường có thể bằng đá hoặc bằng cát. Để giảm áp lực đất tác dụng<br /> lên tường trong nhiều trường hợp người ta sử dụng khối lăng thể đá giảm tải (4a) kết hợp<br /> 4-3<br /> <br /> Chương 4. Công trình bến trọng lực.<br /> <br /> với cát lấp phía sau (4b). Giữa cát và khối đá giảm tải phải có tầng lọc ngược để ngăn<br /> không cho cát chui vào khối đá giảm tải.<br /> Áp lực gây trượt do lăng thể trượt gây ra nên người ta thường dùng vật liệu có ϕ<br /> càng lớn càng tốt. Khoảng cách ụ được tính toán theo điều kiện kinh tế, nhưng thường lấy<br /> a = 2 ÷ 3m.<br /> Ghi chú: Khi có lăng thể đá giảm tải trọng tính toán áp lực đất cần xét điều kiện<br /> xuất hiện áp lực phụ thêm do việc khối đá giảm tải không thay thế hết lăng thể trượt.<br /> (điều 66-BCH 3-67).<br /> 4.2.2.Cấu tạo công trình bến khối xếp có khối giảm tải<br /> <br /> Công trình bến trọng lực có khối xếp giảm tải có cấu tạo cơ bản như công trình bến<br /> có khối xếp thông thường tuy nhiên có những điểm khác như sau:<br /> - Để áp lực công trình truyền xuống đất nền đều hơn, để giảm áp lực đất tác dụng<br /> lên tường người ta cấu tạo khối xếp giảm tải có kích thước lớn trọng lượng từ 100 ÷<br /> 120T;<br /> - Kết cấu bên trên có cấu tạo kiểu tường góc BTCT hoặc là khối bê tông cốt thép<br /> được đổ tại chỗ;<br /> - Theo mặt cắt ngang mỗi một hàng chỉ xếp một khối và các khối được xếp lệch<br /> nhau, vì vậy khi xếp phải kiểm tra khoảng cách của khối xếp dưới cùng (nhô ra khu nước<br /> nhiều nhất) đến đáy tàu phải lớn hơn 0,30m để đảm bảo an toàn cho tầu.<br /> Ưu điểm: Tốn ít vật liệu hơn so với khối xếp thông thường, áp lực công trình truyền<br /> xuống đất nền tương đối đồng đều hơn.<br /> Nhược điểm: thi công khó khăn, đòi hỏi cầu trục có sức nâng lớn.<br /> 4.3.Cấu tạo công trình bến trọng lực dạng tường góc.<br /> Công trình bến trọng lực dạng tường góc neo trong và tường góc neo ngoài. Cấu tạo<br /> mỗi loại đều bao gồm dầm mũ, tường mặt, bản đáy và hệ thống neo.<br /> 4.3.1.Sơ bộ định kích thước<br /> 4.3.1.1. Công trình bến tường góc neo ngoài.<br /> <br /> - ha = (0,25 ÷ 0,35)Ht; t n ≤<br /> <br /> Ht<br /> t<br /> ; hn ≥ n<br /> 2<br /> 2<br /> <br /> - B = (0,65 ÷ 0,8)Ht; hđ = (0,3 ÷ 0,4)m; a = 0,50m<br /> - b = 1,20m.<br /> 4.3.1.2. Công trình bến tường góc neo trong<br /> <br /> - ha = (0,25 ÷ 0,35)Ht; B = (0,7 ÷ 1,0)Ht<br /> - hd = (0,35 ÷ 0,50)m; a = 1,00m; b = 1,20m<br /> - α = 45o ÷ 55o; Bk = 0,1B.<br /> <br /> 4-4<br /> <br /> Chương 4. Công trình bến trọng lực.<br /> 1<br /> tn<br /> <br /> hn<br /> <br /> ha<br /> <br /> 6<br /> <br /> ha<br /> <br /> 1<br /> <br /> Ht<br /> <br /> Ht<br /> <br /> 7<br /> 2<br /> <br /> 5b<br /> a<br /> <br /> 5b<br /> a<br /> <br /> 3<br /> <br /> 3<br /> <br /> h®<br /> <br /> b<br /> <br /> 5a<br /> <br /> b<br /> <br /> h®<br /> <br /> 6<br /> <br /> 2<br /> <br /> B<br /> <br /> α<br /> <br /> B<br /> <br /> 4<br /> <br /> Bx<br /> <br /> 5a<br /> <br /> 4<br /> <br /> Hình 4_ 6 Cấu tạo công trình bến trọng lực.<br /> a – Tường góc neo ngoài; b- Tường góc neo trong.<br /> 4.3.2. Mô tả cấu tạo<br /> 4.3.2.1. Dầm mũ<br /> <br /> 1). Cấu tạo:<br /> Bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ, mác 200 ÷ 300#. Có mặt cắt ngang hình chữ nhật<br /> hoặc là hình thang vuông.<br /> Chiều rộng đỉnh: b = 0,4 ÷ 1,0;<br /> Chiều rộng đáy: B = 0,6 ÷ 1,20;<br /> Chiều cao: h = 0,8 ÷ 1,5m;<br /> Các kích thước khác:<br /> e1; e2 = 0,2 ÷ 0,3 m;<br /> a = 0,5 ÷ 1,0 m;<br /> Khi tường mặt bằng cọc ván thép dầm mũ cần được kéo sân xuống dưới mực nước<br /> thấp thiết kế 0,2m.<br /> <br /> a<br /> <br /> h<br /> <br /> b<br /> <br /> MNT<br /> <br /> e2<br /> 0,2m<br /> <br /> Cäc v¸n thÐp<br /> <br /> e1<br /> B<br /> <br /> Hình 4_ 7 Cấu tạo dầm mũ.<br /> 4-5<br /> <br />