Chương Tải trọng tác động lên cơng trình bến Chương TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG LÊN CƠNG TRÌNH BẾN 2.1.Tải trọng tổ hợp tải trọng 2.1.1 Các tải trọng tác động lên cơng trình bến Tùy theo tính chất thưòi gian tác động tải trọng cơng trình bến người ta chia tải trọng thành hai loại: tải trọng thường xuyên tải trọng tạm thời Trong tải trọng tạm thời lại phân ba nhóm Tải trọng tạm thời tác động lâu dài, tải trọng tạm thời tác động tức thời (nhanh) tải trọng tạm thời đặc biệt 2.1.1.1 Tải trọng thường xuyên: Là tải trọng tác động lên cơng trình hay kết cấu cơng trình suốt trình khai thác, bao gồm: - Trọng lượng thân cơng trình bến; - Trọng lượng đất lấp cơng trình bến; - Tải trọng cơng trình thiết bị cơng nghệ đặt cố định bến; - Áp lực chủ động đất lấp sau cơng trình bến 2.1.1.2 Tải trọng tạm thời Là tải trọng tác động lên cơng trình thời gian thời kỳ định trình xây dựng khai thác cơng trình a) Tải trọng tạm thời tác động lâu dài: Tải trọng tác động lên cơng trình thưịi gian tương đối dài - Tải trọng máy bốc xếp di động, phương tiện vận tải hàng hóa xếp bến; - Áp lực chủ động đất ảnh hưởng tải trọng tạm thời bến; - Áp lực thủy tĩnh mực nước ngầm sau cơng trình bến cao mực nước trước bến, điều kiện hệ thống cơng trình nước ngầm bến hoạt động bình thường b) Tải trọng tạm thời tác động tức thời: Tải trọng tác động lên cơng trình thời gian ngắn - Tải trọng sóng; - Tải trọng tàu: lực neo tàu, lực tựa tàu lực va tàu cặp bến; - Tải trọng ngang cần cẩu; - Tải trọng tác động giai đoạn xây lắp c) Tải trọng tạm thời đặc biệt: Tải trọng tác động lên cơng trình thời gian ngắn, điều kiện đặc biệt 2-1 Chương Tải trọng tác động lên cơng trình bến - Áp lực thủy tĩnh mực nước ngầm sau cơng trình bến cao mực nước trước bến, điều kiện có nửa hệ thống cơng trình nước ngầm hoạt động được; - Tải trọng động đất, sóng thần Các tải trọng nói chọn để ghép vào với thành nhiều tổ hợp khác Cơng trình bến tính tốn theo hai loại tổ hợp tải trọng: Tổ hợp tổ hợp đặc biệt 2.1.2.Các tổ hợp tải trọng: Khi tính tốn cơng trình bến hay kết cấu người ta phải tổ hợp tất tải trọng đồng thời tác dụng lên cơng trình gây trạng thái ứng suất biến dạng bất lợi cho công trình hay phận 2.1.2.1 Tổ hợp tải trọng bao gồm: Các tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời tác động lâu dài số tải trọng tạm thời tác động tức thời Trong tải trọng tạm thời tác động tức thời chọn đưa vào tổ hợp phải tải trọng gây ảnh hưởng nhiều trạng thái ứng suất, biến dạng toàn kết cấu phận kết cấu cơng trình ngồi phải lựa chọn thành phần cách xếp đặt tải trọng cho có tổ hợp bất lợi 2.1.2.2) Tổ hợp tải trọng đặc biệt Gồm tải trọng thường xuyên tải trọng tạm thời có khả xảy lúc số tải trọng tạm thời đặc biệt Trong tải trọng tạm thời tác động nhanh nhân với hệ số tổ hợp n1 = 0,8 để xét đến việc thực tế tải trọng tạm thời đặc biệt tải trọng tạm thời khác có xác suất đạt đến giá trị lớn lúc Ngoài tải trọng kể trên, thiết kế cơng trình bến phải xem xét tác động khác có ảnh hưởng đến an tồn tuổi thọ cơng trình khả đất bị bào xói dịng chảy, sóng, chân vịt tàu, khả cấu kiện bị han gỉ bị tác động bao mòn phù sa Tải trọng dùng để tính tốn kết cấu cơng trình có hai giá trị Tiêu chuẩn tính tốn Việc sử dụng giá trị để tính tốn phải phù hợp với quy định toán cụ thể Giá trị tiêu chuẩn loại tải trọng quy định sở quan trắc yếu tố tạo tải trọng chỉnh biên số liệu quan trắc phương pháp xác suất thống kế Giá trị tính tốn tải trọng xác định cách nhân giá trị tiêu chuẩn với hệ số vượt tải n Nếu việc giảm nhỏ trị số tải trọng ảnh hưởng xấu đến khả chịu tải cơng trình phận cơng trình giá trị tính tốn tải trọng dó xác định cách nhân giá trị tiêu chuẩn với số nghịch đảo hệ số vượt tải (1/n) Trong bảng 2.1 ghi giá trị hệ số vượt tải tải trọng thường gặp tính tốn cơng trình bến 2-2 Chương Tải trọng tác động lên cơng trình bến Bảng 2_ Giá trị vượt tải số tải trọng STT Tải trọng Hệ số vượt tải (n) Trọng lượng thân kết cấu bê tông, bê tông 1,05 (0,95) cốt thép, thép, đá gỗ Trọng lượng thân đất lấp 1,10 (0,90) Trọng lượng máy bốc xếp, phương tiện vận tải 1,20 hàng hóa xếp vùng ven bến Tải trọng phân bố hàng hóa xếp vùng 1,30 chuyển tiếp vùng sau bến Áp lực hông đất 1,20 (0,80) Tải trọng tàu 1,20 Tải trọng sóng 1,00 Áp lực thủy tĩnh nước ngầm 1,10 Tải trọng động đất 1,00 Ghi chú: - Các trị số ngoặc lấy tính tốn làm cho cơng trình nguy hiểm thêm - Theo Tiêu chuẩn ngành 22TCN 207-92 hàng dùng hệ số vượt tải n = 1,25 khơng sử dụng hệ số bảng 2.2.Trọng lượng thân cấu kiện cơng trình bến Trọng lượng thân cấu kiện cơng trình bến xác định sở kích thước hình học cấu kiện dung trọng vật liệu dùng để chế tạo cấu kiện Trường hợp cơng trình nằm mực nước tính tốn, xác định trọng lượng cấu kiện phải trừ lực đẩy thủy tĩnh tác dụng lên cấu kiện Trị số lực đẩy thủy tĩnh trọng lượng khối nước bị choán chỗ Đối với vật liệu có cấu trúc đặc (kim loại, bê tơng, bê tông cốt thép v.v ) dung trọng vật liệu nằm nước bằng: γ ®n = γ - (2 1) Trong đó: γ: dung trọng vật liệu khơng khí Trọng lượng đất lấp tác động đơn vị diện tích bề mặt nằm ngang cơng trình lấy tích số dung trọng đất chiều cao lớp đất lấp Dung trọng đất trạng thái đẩy (nằm nước) xác định có xét đến độ rỗng đất theo cơng thức: γ ®n = γr -1 1+ ε Trong đó: γr : Tỷ trọng bình qn hạt rắn, thơng thường; γr = 2,65 ÷ 2,75 T/m3; ε: Hệ số độ rỗng Đối với đất cát tính tốn thực tế lấy γđn = 1,0 T/m3 2.3 Áp lực thủy tĩnh tải trọng sóng 2-3 (2 2) Chương Tải trọng tác động lên cơng trình bến 2.3.1 Áp lực thủy tĩnh Áp lực thủy tĩnh tác động lên cơng trình bến xuất mực nước lòng bến cao mực nước trước bến Nguyên nhân dẫn đến chênh lệch hai mực nước thường mực nước trước bến hạ xuống triều rút, chịu tác động gió theo hướng từ bờ biển, mực nước dao động theo mùa có khi, mực nước ngầm dâng lên nước mưa rào nước thải từ máy bốc xếp thủy lực Có loại kết cấu cơng trình bến có kảh thoat nước, nhờ áp lực thủy tĩnh ngước ngầm háa khơng xuất Đó cơng trình bến có kết cấu dạng chuồng, dạng tường cừ cọc bê tơng cốt thép khơng có khóa liên kết, dạng tường trọng lực đệm đá có lăng thể giảm tải lòng bến v.v Áp lực thủy tĩnh nước ngầm thường xuất cơng trình bến dạng tường cừ thép đóng vào tầng sét, chân tường có tầng sét, có tác dụng tầng không thấm nước Lớp đất coi tầng không thấm nước hệ số thấm lớp đất nhỏ 1/10 hệ số thấm lớp đất lấp bên Trong thực tế có trường hợp sau bến tường cừ mực nước ngầm cao ÷ mét so với mực nước trước bến Độ chênh mực nước làm mơ men uốn cừ nội lực neo tăng lên 1,5 lần Bởi vậy, kết cấu bến tầng đất bên có tác dụng ngăn nước thiết kế cần xét tới xây dựng hệ thống cơng trình nước ngàm thích hợp đồng thời để lấp lịng bến phải dùng loại đất có hệ số thấm khơng nhỏ 5m ngày đêm Áp lực thủy tĩnh nước ngầm khơng cần xét đến trường hợp sau: - Bến có kết cấu tường trọng lực đặt đệm đá với chiều dày lớp đệm đá 0,5m (khơng phụ thuộc vào độ thấm nước đá biện pháp kết cấu dùng để che chắn không cho đát lọt qua khe tiếp giáp cấu kiện); - Bến dạng tường góc họăc tường cừ có khe tiếp giáp cấu kiện nằm cách không mét theo chiều dài bến che chắn tầng lọc ngược (khơng phụ thuộc vào độ thấm nước nền) Trong trường hợp khe tiếp giáp cấu kiện tường mặt bến có cấu tạo khơng thấm nước (cừ thép liên kết khóa chắn vật liệu tổng hợp v.v ) cần tính tốn áp lực thủy tĩnh tác động lên cơng trình mực nước ngầm cao mực nước trước bến Trong thực tế có hai trường hợp tính tốn sau 2.3.1.1).Trường hợp Bến tường cừ có chơn cừ nằm tầng khơng thấm nước (hình 2.1a) bến tường góc mà đáy tầng khơng thấm nước có lớp đệm đá dày khơng q 0,5m (hình 2.1b) Trong trường hợp áp lực thủy tĩnh xác định theo biểu đồ vẽ hình 2.1a, 2.1b, cột áp lực ∆h lấy hiệu số độ cao mực nước cao mực nước thấp trước bến, tức xem mực nước ngầm giữ nguyên cao độ mực nước cao mực nước trước bến hạ đến vị trí thấp q trình dao động mực nước theo ngày Với chế độ dao động mực nước theo mùa chiều dài tuyến bến 1000m, để dựng biểu đồ áp lực thủy tĩnh trị số ∆h giảm di 10 ÷ 20% 2-4 Chương Tải trọng tác động lên cơng trình bến b) a) MNCN ngÇm MN = h MNTN Tầng không thấm nớc h MNTN Biểu đồ AL thuỷ tĩnh Biểu đồ áp lực thuỷ tĩnh Tầng không thấm nớc c) MNCN MN ngầm tính toán MNTN l3 l1 l2 Biểu đồ AL thuỷ tĩnh Tầng không thấm Hỡnh 2_ S tớnh ỏp lực thủy tĩnh nước ngầm cơng trình bến 2.3.1.2.Trường hợp Bến tường cừ có chân tường đóng chưa đến tầng khơng thấm nước (hình 2.1c) Trong trường hợp để dựng biểu đồ áp lực thủy tĩnh nước ngầm cột nước ∆h xác định riêng cho hai chế độ dao động mực nước, theo mùa theo ngày Đối với dao động mực nước theo mùa, cột nước ∆h tính tốn theo cơng thức Shul ∆h = Vy L ⎡ ⎛ K th t ⎞⎤ ⎢1 − exp⎜ − L ⎟⎥ K th ⎣ ⎝ ⎠⎦ (2 3) Trong đó: Vy - Tốc độ hạ trung bình mực nước trước bến (xác định theo đường trình mực nước); L - Chiều dài giả định mạch thấm kth - Hệ số thấm đất; t - Thời gian hạ từ mực nước cao xuống mực nước thấp Công thức tính chiều dài giả định L mạch thấm có dạng: ( ) L = + l1 / l (l + l3 )sin 45o Trong đó: 2-5 l2 l + l3 (2 4) Chương Tải trọng tác động lên cơng trình bến l1 - Chiều sâu đóng cọc; l2 - Khoảng cách từ chân cọc đến cao độ mức nước cao nhất; l3 - Khoảng cách từ chân cọc đến bề mặt tầng khơng thấm nước Nếu l3 > l1, cơng thức (2.4) thay l3 l1 Trong thực tế tốc độ hạ mực nước trước bến Vy thay đổi theo thời gian Bởi vậy, cần tính tốn cột nước ∆h cách xác chia thời gian t đường trình hạ mực nước trước bến làm nhiều thời đoạn để tính dựng đồ thị biến thiên mực nước ngầm theo thời gian, từ tìm trị số ∆hmax dùng làm cột nước tính tốn biểu đồ áp lực Đối với chế độ dao động mực nước theo ngày, cột nước ∆h tính tốn theo cơng thức ⎛ k t ⎞ ∆ h = Vy t ⎜1 - th ⎟ ⎝ 2.L ⎠ (2 5) Trong trường hợp tường bến có áp lực thủy tĩnh nước ngầm, xác định áp lực đất lên tường nên tính tốn hiệu chỉnh dung trọng đất lấp nằm mực nước ngầm theo cơng thức: γ ®n = γ ®n ± γ n i (2 6) Trong đó: γđn- Dung trọng đất trạng thái đẩy nổi, xác định theo công thức (2.2); γn- Dung trọng nước, lấy 1,0T/m3; i- Độ dốc dòng thám, xác định theo mạng lưới thủy động tính gần theo biểu thức: i= ∆h max L (2 7) Trong công thức (2.6) dấu cộng dùng vùng áp lực chủ động đất, dấu trừ dùng vùng áp lực bị động 2.3.2 Áp lực sóng Thường xét đến bến có kết cấu dạng tường cừ tường trọng lực chiều cao sóng 0,5m Trong trường hợp tải trọng sóng lớn hình thành chân sóng tiến đến mặt tường 2-6 Chương Tải trọng tác động lên cơng trình bến a) b) MNTT MNTT ζt ζt Hình 2_ Biểu đồ áp lực sóng bến tường cừ(a) bến trọng lực (b) Đối với bến tường cừ biểu đồ áp lực sóng có dạng hình 2.2a, xem áp lực sóng tác động phạm vi từ mực nước tính tốn đến cao độ đáy nước trước bến Đối với bến tường trọng lực áp lực sóng xác định theo biểu đồ hình 2.2b Độ chênh ζt cao độ chân sóng mực nước tính tốn phụ thuộc vào thơng số tính tốn sóng (chiều cao sóng h bước λ) chiều sâu nước trước bến Đại lượng ζt trung độ p biểu đồ áp lực sóng xác định theo Quy phạm tính tốn tải trọng tác động cơng trình thủy 2.4.Tải trọng tàu 2.4.1 Tải trọng gió, dịng chảy tác động lên tàu Tải trọng tàu tác động lên cơng trình bến bao gồm ba loại tải trọng neo tàu, tải trọng tựa tàu tải trọng va tàu cập bến Nguyên nhân làm xuất tải trọng neo tàu tải trọng tựa tàu tác động gió lên phần tàu tác động dòng chảy lên phần tàu ngập nước Khi gió dịng chảy hướng phía khu nước tác động chúng đẩy tàu tách khỏi bến làm căng dây neo, tạo tải trọng neo truyền vào cơng trình bến qua bích neo Nếu gió dịng chảy tác động theo hướng ngược lại tàu bị đẩy áp vào bến, tạo tải trọng tựa tàu Tải trọng va xuất đưa tàu cập bến Hình thành vào thời điểm tàu bắt đầu tiếp xúc với bến, trị số tải trọng va tăng dần đạt giá trị lớn toàn động tàu chuyển thành biến dạng cơng trình bến thiết bị đệm tàu trước bến Để tính tốn tải trọng neo tàu tải trọng tựa tàu trước hết phải xác định tải trọng gió dịng chảy tác động lên tàu 1) Thành phần ngang Wq(KN) thành phần dọc Wn(KN) tải trọng gió tác động lên tàu, xác định theo công thức: Wq = 73,6.10−5 A q Vq2ξ Wn = 49,0.10 −5 A n Vn2ξ 2-7 (2 8) (2 9) Chương Tải trọng tác động lên cơng trình bến Trong đó: Aq; An - Diện tích hướng gió tàu theo hướng mạn tàu theo hướng mũi tàu, tính m2; Vq Vn - Thành phần ngang thành phần dọc tốc độ gió, lấy theo tần suất 2% cho thời gian vận tải thủy, tính m/s; ξ - Hệ số xét đến tác động không luồng gió lấy theo bảng 2.2 tùy thuộc vào chiều dài hình chiều tàu tàu lên mặt phẳng vng góc hướng gió Bảng 2_ Hệ số ζ Chiều dài hình chiếu tàu lên ≤ 25 mặt phẳng vng góc với hướng 25 ÷50 gió tính n (Lth) 1,00 0,80 Hệ số ξ 50 ÷100 ≥100 0,65 0,50 Khi tính diện tích hướng gió tàu phải xét tác động che chắn gió vật cản nằm đầu gió cách lấy diện tích hướng gió tàu (Aq, An) trừ trị số tính đổi diện tích che chắn gió Ac vật cản gió Trị số tính đổi Ac xác định theo công thức: Ac = (hb+αc.Hc)L (2 10) Trong đó: hb - Chiều cao từ mặt bến đến cao độ mực nước cao tính m; Hc - Chiều cao trung bình vật cản, tính m; L - Chiều dài vùng chắn gió, láy chiều dài tàu Lt Lt < Lb lấy chiều dài bến Lb Lt >Lb tính mét; αc - Hệ số chắn gió, xác định theo công thức: α c = 0,5 H c Lc lc L th (2 11) Trong đó: lc - Khoảng cách trung bình từ vật cản đến mép bến, tính mét (khi lc 2htgϕ +1,0m): l = lk1 = 2htgϕ +l1 + 1,0m (2 31) - Với hai chân hai cần trục cạnh (khi lo < 2htgϕ + 1,0m): l = lk2 = 2htgϕ + l1 + lo + l2 + 1,0m 2.6 Áp lực ngang đất 2-19 (2 32) Chương Tải trọng tác động lên cơng trình bến Đối với bến tường chắn (tường trọng lực, tường cừ, cầu tàu có tường cừ phía trước phía sau v.v ) áp lực ngang đất chiếm phần chủ yếu tổng tải trọng tác động lên cơng trình Tải trọng hàng hóa, thiết bị bốc xếp phương tiện vận tải đặt khu đất tiếp giáp với bến truyền vào kết cấu cơng trình bến qua khối đất đắp làm gia tăng áp lực ngang đất trị số áp lực đất có quan hệ hàm số với độ võng di chuyển vị kết cấu bến, việc dựng biểu đồ áp lực đất lên toán phức tạp trường hợp đơn giản đồng 2.6.1.Áp lực đất chủ động Thành phần nằm ngang áp lực đất chủ động trọng lượng thân đất tải trọng rải gây phải xác định theo lý thuyết cân bằn giới hạn đất có xét đến đặc điểm trượt theo mặt cong lăng thể phá hoại (theo phương pháp lý thuyết cân giới hạn sêcôlôp xki Goluskevich) Quy luật biến thiên áp lực đất chủ động phạm vi lớp đất đồng quy luật tuyến tính Ngồi thành phần nằm ngang áp lực chủ động phép xác định theo lý thuyết cổ điển (Culomb) mặt trượt phẳng lăng thể phá hoại Trung độ biểu đồ thành phần ngang áp lực chủ động phương pháp xác định theo công thức: ( ) σax = q itc + Σγ itc h i λ a − Cλ ac (2 33) Tung độ biểu đồ thành phần đứng áp lực đất chủ động xác định theo công thức: σay = σax tg(α + δ ) (2 34) Trong đó: q itc - Hoạt tải bến, áp lực hoạt tải q itc truyền theo mặt phẳng phá hoại đến điểm cần tính trung độ áp lực đất chủ động lên tường; Σγ tc h i - Áp lực thẳng đứng trọng lượng thân đất độ sâu cần xác định tung độ biểu đồ áp lực chủ động γ itc - Dung trọng đất trạng thái ẩm tự nhiên bị đẩy bão hòa nước hi- Chiều cao lớp đất thứ i có đặc trưng lý; C- Lực dính đất nằm độ sâu cần xác định tung độ biểu đồ áp lực đất chủ động (khi tính tốn theo trạng thái giới hạn nhóm I C = CI; nhóm II C = CII); λa λac- Các hệ số thành phần nằm ngang áp lực đất chủ động lực dính xác định theo sau: - Trong trường hợp tường bến có mặt sau thẳng đứng mặt đất nằm ngang hệ số thành phần nằm ngang áp lực đất chủ động theo lý thuyết cần giới hạn lấy theo bảng 2.10 2-20 Chương Tải trọng tác động lên cơng trình bến Bảng 2_ 10 Hệ số thành phần ngang áp lực đất chủ động Hệ số thành phần nằm ngang áp lực đất chủ động theo Góc ma Xokolopxki Goluskevich, góc ma sát δ bằng: sát 0,5ϕ ϕo λa λac λa λac (1) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 (2) 0,70 0,68 0.66 0.63 0.61 0.59 0.57 0.55 0.53 0.51 0.49 0.47 0.45 0.44 0.42 0.41 0.39 0.38 0.36 0.34 0.33 0.32 0.31 0.33 0.28 0.27 0.26 0.25 0.24 0.23 0.22 (3) 1,68 1,65 1,62 1,59 1,56 1,53 1,50 1,47 1,45 1,42 1,40 1,37 1,34 1,32 1,29 1,27 1,25 1,22 1,20 1,18 1,16 - (4) 0,66 0,64 0,61 0,59 0,56 0,54 0,52 0,50 0,48 0,46 0,44 0,42 0,41 0,40 0,38 0,36 0,35 0,33 0,32 0,30 0,29 0,28 0,27 0,26 0,25 0,24 0,23 0,22 0,21 0,20 0,19 (5) 1,57 1,53 1,50 1,46 1,43 1,40 1,37 1,34 1,31 1,28 1,25 1,22 1,20 1,18 1,15 1,12 1,10 1,07 1,25 1,02 1,00 - Ghi chú: - Có thể sử dụng bảng tính tốn theo lý thuyết cổ điển cho trường hợp mặt tường thẳng đứng mặt đất nằm ngang; - Khi tính tốn theo nhóm I trạng thái giới hạn λa = λaI λac = λacI, theo nhóm II λa = λaII, λac = λacII; 2-21 Chương Tải trọng tác động lên cơng trình bến α- Góc nghiêng so với phương đứng mặt phẳng tính tốn tiếp nhận áp lực đất chủ động (khi tính tốn theo nhóm I trạng thái giới hạn α = α I theo nhóm II α = α II ); δ- Góc ma sát đất lên mặt phẳng tiếp nhận áp lực chủ động (khi tính tốn theo nhóm I trạng thái giới hạn δ = δI, theo nhóm II δ= δII) Ghi chú: - Nếu Cλac > σax đoạn ta lấy σax = 0; - Nếu tường có mặt sau thẳng đứng cho phép xác định σax theo lý thuyết cổ điển, cịn tường có mặt sau nghiêng dùng lý thuyết cân giới hạn; - Đối với đất dính mực nước giao động, tùy theo vị trí độ ẩm mà lấy dung trọng γtc đất hình sau (hình 2.9) γH γ A γn Hình 2_ Vị trí khu vực đất theo độ ẩm A - Biên độ trung bình dao động triều γH - Ở trạng thái ẩm tự nhiên; γ - Ở trạng thái bão hòa nước; γn - Ở trạng thái đẩy thủy tĩnh 1) Cao trình đáy bến; 2) Cao độ trung bình đỉnh triều; 3) Cao độ trung bình chân triều - Phía cao độ trung bình đỉnh triều, lấy theo số liệu khảo sát địa chất công trình; - Phía cao độ trung bình chân triều, trạng thái đẩy thuỷ tĩnh Lấy theo công thức ( ) tc tc γ tc = γ s − ε o γ s − − 2-22 (2 35) Chương Tải trọng tác động lên cơng trình bến Trong đó: tc γ s - Khối lượng riêng hạt cứng đất εo- Thể tích lỗ hổng cm3 đất Ghi chú: Khi có số liệu đủ tin cậy xét đến trạng thái đẩy khơng hồn tồn với đất dính có độ ẩm hữu hạn, lớp đất dính khơng có lớp kẹp thấu kính thấm nước - Trong phạm vi mực nước cao mực nước thấp mực nước dao động với biên độ trung bình, coi tất lỗ hổng dất chứa đầy nước theo công thức: ( ) tc tc γ tc − γ s = ε o γ s − (2 36) Khi tính tốn theo lý thuyết cổ điển, hệ số thành phần ngang áp lực đất chủ động Xác định theo công thức: λa = tgα + taβ tg (α + δ ) + tg(β + ϕ) (2 37) Trong đó: α, δ- Như dẫn β- Góc phá hoại (góc đường thẳng đứng mặt phá hoại) ϕ- Góc ma sát đất Trong trường hợp riêng, khơng có tải trọng mặt bến, tải trọng phân bố toàn mặt bến, mặt sau tính tốn tường bến giả định nghiêng góc α = β = 45o-4/2; góc ma sát đất mặt sau bến δ = ϕ, trường hợp mặt sau tường bến thẳng đứng khơng có ma sát, tức δ = α = hệ số thành phần ngang áp lực chủ động xác định theo công thức: λa = tg2 (45o-φ/2) (2 38) Hệ số thành phần nằm ngang lực kháng trượt lực dính đất xác định theo công thức: λ ax = λ a (2 39) Góc phá hoại β tính toán theo lý thuyết cổ điển xác định công thức tgβ = − V ± V(V + tgϕ − tgα ) − Ctgϕtgα + Sβ (2 40) Trong đó: V = tg (α + δ + ϕ) , α, δ, ϕ - Như dẫn Sβ- Hệ số, xét đến vị trí hoạt tải lăng thể phá hoại, xác định theo công thức: Sβ = 2-23 [ ( tc Z ∑ q o − q itc ( ) tc H H.γ + 2q + ∑ γ itc − γ n tc n tc o )] (2 41) Chương Tải trọng tác động lên cơng trình bến a i ; q itc - Tương ứng bề rộng dải tải trọng i cường độ tải trọng dải i H đoạn có q H ≠ q o (Hình 2.10) a3 tc q1 tc q4 = q a4 tc q2 a5 tc tc q5 tc q0 H γ1tc γntc α h1 a2 hn a1 β Hình 2_ 10 Sơ đồ hoặt tải bến xác định hệ số Sβ tc q o - Cường độ tải trọng giao điểm mặt bãi với mặt phẳng phá hoại; H- Tổng chiều cao lăng thể phá hoại; γ itc h i - Dung trọng chiều cao lớp đất thứ i; tc γ n - Dung trọng lớp đất bên trọng lăng thể phá hoại Khi xác định, khối đất lấp, góc nghiêng α mặt phẳng tiếp nhận áp lực chủ động (xem hình 2-10) góc nghiêng β tương ứng với mặt phá hoại phải xuất phát từ điều kiện áp lực chủ động lăng thể phá hoại tác động lên tường có giá trị lớn Trong trường hợp (đã nêu trên) góc phá hoại xác định theo công thức: (2 42) β = 45o − ϕ Khi có lăng thể đá giảm tải, biểu đồ áp lực chủ động dựng theo cách trình bày với giả thiết lớp đất, đá kéo dài vơ tận, sau cộng thêm vào biểu đồ áp lực tải trọng đất nằm mái dốc khối đá để bên lăng thể trượt Tung độ ∆σi biểu đồ áp lực gia tăng (hình 2.11) trường hợp tổng quát xác định sau: - Trong phạm vi lăng thể đá với chiều cao ∆H theo công thức: ∆σi = 2-24 (q tc i ) + ∑ γ itc h i (λ ar − λ ak )So ∆H (2 43) Chương Tải trọng tác động lên cơng trình bến - Phía lăng thể đá với chiều cao ∆t theo công thức ∆σi (q = tc i ) + Σγ itc h i (λ ar − γ ak )So ∆t (2 44) Trong q itc + Σγ itc h o - Áp lực trọng lượng thân đất tải trọng khai thác cao độ giao điểm mái dốc lăng thể đá với mặt phá hoại, mặt phá hoại vẽ từ điểm cần xác định tung độ ∆σi mặt sau tường bến λ ar - Hệ số thành phần ngang áp lực chủ động đất nằm mái dốc lăng thể đá γ ak - Hệ số thành phần ngang áp lực chủ động đá đổ; So’ So- Hình chiếu lên phương đứng đoạn mái dốc đá, đoạn nằm mặt phẳng đá vẽ qua chân đoạn ∆H ∆T mặt phẳng tính tốn tường mặt (xem hình 2.11) q ϕ1 ;γ1 h a βK H σ1 H βK 1: β1 = tg(45°- ϕ1 /2) m0 σ2 σ'2 t ϕ0 ;γ0 β0 = tg(45°- ϕ0 /2) σ3 Hình 2_ 11 Sơ đồ áp lực đất chủ động tải trọng đất nằm mái dốc lăng thể đá Các cơng thức tính tốn tung độ biểu đồ ∆σ1 = ∆σ (q ) γ h (γ ar − γ ak )S'o ∆H (2 45) tc γ h + γ S'o (γ ar − γ ak )S'o H ) (2 46) tc γ h + γ S'o (γ ar − γ ak )So ∆t ) (2 47) tc tc (q = ∆σ'2 = 2-25 (q tc tc tc tc Chương Tải trọng tác động lên cơng trình bến ' ∆σ3 = (q ( )) tc γ h + γ S'o + So (γ ar − γ ak )So ∆t tc tc (2 48) Các hình chiếu xác định theo công thức: S'o = HtgBk − a + tgβk (2 49) Hm o − a − S'o (1 + m o ) + b So = + mo (2 50) Các ký hiệu khác xem hình vẽ 2.11 Ghi chú: Có thể xem áp lực lăng thể phá hoại khối đá đổ truyền lên mặt phẳng tính tốn góc βk = 26o 2.6.2 Áp lực đất bị động Áp lực bị động đất xác định theo lý thuyết cân giới hạn có xét đến đặc điểm mặt trượt lăng thể bị động đường cong Trong phạm vi lớp đất đồng quy luật biến thiên áp lực theo chiều sâu coi tuyến tính; Tung độ biểu đồ thành phần ngang áp lựuc bị động lên tường thẳng đứng mặt đất nằm ngang xác định theo công thức: - Với áp lực đất bị động thuận chiều: σq = λ p Σγ itc h i + Cγ pc (2 51) - Với áp lực bị động nghịch: ( ) σ p = q itc + Σγ itc h i λ p + Cλ pc (2 52) Trong Σγ itc h i , c, q itc - Như dẫn trên, tung độ áp lực bị động; λ p - Hệ số thành phần ngang áp lực đất bị động đất, lấy theo bảng 2.11, tùy theo góc ma sát ϕ đất tiết diện cần tính tung độ, biểu đồ áp lực bị động góc ma sát lăng thể bị động với trường: λ pc - Hệ số áp lực bị động lực dính, xác định theo bảng 2.11, theo cơng thức: λ pc = 0,9λ p − tgϕ (2 53) Ghi chú: -Áp lực đất bị động đất xác định theo lý thuyết cổ điển với giả thiết mặt trượt phẳng lăng thể bị động Trong trường hợp tung độ biểu đồ áp lực bị động xác định theo cơng thức trên, giá trị λp lấy theo bảng 2.11 λpz theo công thức: λ pc = λ p theo bảng 2.11 2-26 Chương Tải trọng tác động lên cơng trình bến -Đối với lớp đất mặt, nơi mà cấu trúc đất dính bị phá hoại lấy C = Trị số đầy đủ lực dính lấy từ độ sâu 1,0m Từ cao trình đáy đến độ sâu 1,0m, lực dính tăng từ đến C theo quy luật tuyến tính Bảng 2_ 11 Hệ số thành phần ngang áp lực bị động đất Hệ số thành phần ngang áp lực bị động đất theo Góc ma sát Xơcơlơva Gơ-luskevich góc masat δ 0,334 ϕ đất ϕo λp λpc λp λpc λp λpc (1) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 2-27 (2) 1,14 1,21 1,26 1,31 1,37 1,42 1,47 1,53 1,58 1,63 1,69 1,76 1,82 1,89 1,96 2,04 2,12 2,20 2,28 2,37 2,46 2,56 2,66 2,77 2,88 3,00 3,12 3,25 3,39 3,54 3,69 3,85 4,02 4,20 4,39 4,60 (3) 1,28 1,34 1,39 1,45 1,51 1,58 1,65 1,72 1,79 1,87 1,94 2,01 2,08 2,15 2,23 2,86 2,91 2,97 3,02 3,08 3,14 3,20 3,26 3,33 3,39 3,46 - (4) 1,20 1,28 1,34 1,40 1,45 1,51 1,57 1,64 1,72 1,79 1,86 1,96 2,04 2,14 2,25 2,40 2,52 2,65 2,78 2,93 3,09 3,26 3,44 3,64 3,85 4,08 4,33 4,60 4,89 5,21 5,56 5,94 6,37 6,83 7,35 7,92 (5) 1,56 1,67 1,77 1,87 1,95 2,04 2,14 2,23 2,32 2,42 2,52 2,62 2,73 2,84 2,95 3,10 3,17 3,26 3,33 3,42 3,52 3,61 3,71 3,82 3,92 4,04 - (6) 1,23 1,31 1,39 1,47 1,55 1,63 1,71 1,80 1,90 2,01 2,12 2,27 2,42 2,56 2,71 2,93 3,13 3,36 3,59 3,86 4,16 4,49 4,82 5,19 5,59 6,00 6,43 6,93 7,47 8,00 8,60 9,22 9,90 20,57 11,30 12,18 (7) 2,01 2,15 2,25 2,40 2,55 2,65 2,80 2,94 3,09 3,24 3,39 3,58 3,77 3,95 4,14 3,42 3,54 3,66 3,79 3,93 4,08 4,24 4,39 4,56 4,73 4,90 Chương Tải trọng tác động lên cơng trình bến Trường hợp mặt đất trước tường nghiêng góc θo với đường nằm ngang (hình 2.12) xác định tung độ biểu đồ áp lực bị động đất lý thuyết cổ điển theo công thức: σ p = λ p θΣγ itc h i + Cγ cd (2 54) Trong đó: λ pθ = Zp = (1 − zp ) cos ϕ cos δ (2 55) sin (ϕ + δ )sin (ϕ − θ) cos δ cos θ (2 56) λ cθ = λpθ (2 57) Trong công thức trên: Σγ itc h i , C dẫn trên; δ - góc ma sát đất với tường; ϕ- Góc ma sát đất; MÐp bÕn B β1 = (45°+ ϕ1 /2) β2 = (45°+ ϕ2 /2) C ϕ1; γ1; C ϕ2; γ2 ; C ϕ3; γ3 h2 A h3 θ 1:m h1 Mùc n−íc β3 = (45°+ ϕ3 /2) D Hình 2_ 12 Sơ đồ tính tốn áp lực bị động đất đáy nghiêng ABCD Mặt lăng thể ép trồi theo lý thuyết cổ điển 2-28 ... tốn tải trọng tác động cơng trình thủy 2.4 .Tải trọng tàu 2.4 .1 Tải trọng gió, dịng chảy tác động lên tàu Tải trọng tàu tác động lên cơng trình bến bao gồm ba loại tải trọng neo tàu, tải trọng. .. vượt tải (1/n) Trong bảng 2.1 ghi giá trị hệ số vượt tải tải trọng thường gặp tính tốn cơng trình bến 2-2 Chương Tải trọng tác động lên cơng trình bến Bảng 2_ Giá trị vượt tải số tải trọng STT Tải. .. sau: 2-15 Chương Tải trọng tác động lên cơng trình bến - Tải trọng vùng mép bến trường hợp bến có cần trục tàu hỏa lấy tải trọng phân bố q = 4T/m2 Trường hợp bến có cần trục, tàu hỏa tải trọng phân