Bảng 1.1 – Đặc điểm hàng hóa thông qua cảng Mỹ Thới trong năm Để thực hiện công tác bốc xếp hàng hóa, Cảng Mỹ Thới được dự kiến mở rộng xây dựng trong tương lai nhiều bến bãi phục vu
Trang 1ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PORT and COASTAL ENGINEERING Department
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Trang 2Lời cảm ơn
Đầu tiên, em xin được gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh, đã tận tình dạy dỗ, hướng dẫn và truyền đạt những kinh nghiệm quý báu trong suốt bốn năm học vừa qua, những kiến thức ấy đã giúp em hoàn thành luận văn tốt nghiệp và đồng thời trang bị cho em hiểu biết và sự tự tin khi bước vào chặng đường tiếp theo
Đặc biệt, em xin gửi lời cám ơn chân thành đến Thầy Nguyễn Thế Duy đã hướng dẫn
em tận tình trong suốt quá trình thực hiện đề tài Thầy đã luôn gợi ý em nhận ra các sai sót
và giúp sửa chữa những lỗi mà em mắc phải trong quá trình tính toán, đồng thời có thêm ý tưởng và phương án mới để giải quyết vấn đề hiệu quả và hợp lý hơn Bên cạnh đó, Thầy luôn theo sát và cho em những lời khuyên hữu ích giúp em có thể hoàn thành bài luận văn đúng thời hạn, đạt được các yêu cầu và nhiệm vụ mà ban đầu đã đặt ra
Cuối cùng, em xin chân thành cám ơn toàn thể các thầy cô giáo giảng dạy tại Bộ môn Cảng – Công trình Biển đã tận tình chỉ bảo em trong suốt những năm qua, truyền đạt cho
em một nền tảng lý thuyết cơ bản về công trình biển, từ đó có thể vận dụng vào luận văn tốt nghiệp một cách tốt nhất, đồng thời là tiền đề cho việc nghiên cứu tìm hiểu sâu hơn về chuyên ngành sau này
Trong quá trình làm luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót, em mong sự góp ý
từ phía thầy cô để luận văn được hoàn thiện hơn
Em xin chân thành cảm ơn!
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng 12 năm 2016
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Kiệt
Trang 3Mục lục
Lời cảm ơn 1
Mục lục 2
Danh mục hình ảnh 6
Danh mục bảng 10
TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH 14
1.1 Giới thiệu 14
1.2 Vị trí 15
1.3 Điều kiện giao thông, xây dựng và khai thác 16
THU THẬP VÀ XỬ LÍ SỐ LIỆU 17
2.1 Điều kiện tự nhiên 17
2.1.1 Địa hình 17
2.1.2 Địa chất 18
2.1.3 Khí tượng 20
2.1.4 Thủy văn 20
2.2 Tình hình diễn biến lòng sông 20
QUY HOẠCH CẢNG 21
3.1 Yêu cầu thiết kế 21
3.2 Đội tàu 21
3.3 Lượng hàng thông qua cảng 21
3.4 Đề xuất công nghệ và thiết bị bốc xếp trên bến 22
3.4.1 Đề xuất quy trình xuất nhập hàng và phương án bốc xếp 22
3.4.2 Lựa chọn thiết bị bốc xếp 26
3.4.3 Tính toán số lượng thiết bị 29
3.5 Tính toán số lượng bến 30
3.6 Các đặc trưng của bến 31
3.6.1 Chiều dài bến 31
3.6.2 Chiều rộng bến 31
3.6.3 Độ sâu trước bến 31
3.6.4 Cao trình đáy bến 32
3.6.5 Cao độ lãnh thổ cảng 32
3.7 Khu đất của cảng 33
3.7.1 Diện tích bãi container 33
3.7.2 Diện tích kho C.F.S 33
3.7.3 Đường giao thông 34
3.7.4 Công trình phụ trợ 34
3.8 Khu nước của cảng 35
3.8.1 Luồng chạy tàu 35
Trang 43.8.2 Vũng chờ tàu 36
3.8.3 Vũng bốc xếp hàng và chạy tàu 37
3.8.4 Vũng quay tàu 37
3.9 Quy hoạch mặt bằng bến cảng 39
3.9.1 Nguyên tắc bố trí 39
3.9.2 Các hạng mục cơ bản trong mặt bằng 39
3.9.3 Phương án bố trí mặt bằng bến 39
3.9.4 Đánh giá và lựa chọn phương án mặt bằng 42
PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU BẾN 43
4.1 Các kiểu kết cấu bến trong công trình bến 43
4.2 Xác định kết cấu bến khả thi 43
4.2.1 Thi công 43
4.2.2 Vật liệu sử dụng 44
4.2.3 Địa hình 44
4.2.4 Địa chất 44
4.2.5 Kết luận 44
4.3 Một số phương án thiết kế sơ bộ 44
MÔ HÌNH TÍNH TOÁN KẾT CẤU BẾN 47
5.1 Kết cấu bến cầu tàu 47
5.2 Quy trình tính toán kết cấu 50
5.3 Chi tiết kết cấu cọc các phương án 51
5.4 Tính toán sức chịu tải của cọc 52
5.5 Chiều dài tính toán cọc 61
5.6 Mô hình phương án 1 65
5.7 Mô hình phương án 2 69
5.8 Mô hình phương án 3 72
5.9 Mô hình phương án 4 75
5.10 Nhận xét 78
ĐỘNG ĐẤT TRONG CÔNG TRÌNH BIỂN 79
6.1 Giới thiệu 79
6.2 Một số phương pháp phân tích và tính toán động đất 79
6.2.1 Phương pháp phổ phản ứng 80
6.2.2 Phương pháp tính toán tĩnh phi tuyến (đẩy dần) 80
6.2.3 Phương pháp phân tích phi tuyến theo lịch sử thời gian 81
6.3 Lựa chọn các phương pháp tính toán 81
6.4 Thiết kế công trình biển chịu động đất theo phương pháp phổ phản ứng 82
CÁC LOẠI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN BẾN 89
7.1 Giới thiệu 89
7.2 Tĩnh tải 89
7.3 Tải trọng môi trường 89
7.4 Tải trọng do cần trục 90
7.5 Tải trọng do tàu 91
7.5.1 Va tàu 91
Trang 57.5.2 Neo tàu 97
7.6 Tải trọng do hàng hóa và các phương tiện vận chuyển 105
7.6.1 Tải trọng do hàng hóa 105
7.6.2 Tải trọng do xe đầu kéo 106
TỔ HỢP TẢI TRỌNG 107
8.1 Kí hiệu các loại tải trọng 107
8.2 Tổ hợp tải trọng 107
8.2.1 Tổ hợp tải trọng trong điều kiện thường 107
8.2.2 Tổ hợp tải trọng xét đến động đất 141
GIẢI TĨNH LỰC KẾT CẤU 142
9.1 Khai báo các trường hợp tải trọng trong SAP2000 142
9.1.1 Tải hàng hóa 142
9.1.2 Tải cần trục 144
9.1.3 Tải dòng chảy 149
9.1.4 Lực va tàu 150
9.1.5 Lực neo tàu 150
9.1.6 Tải động đất 151
9.2 Nội lực và chuyển vị trong điều kiện không xét động đất 157
9.2.1 Phương án 1 157
9.2.2 Phương án 2 158
9.2.3 Phương án 3 159
9.2.4 Phương án 4 160
9.2.5 So sánh các phương án trong điều kiện không xét động đất 160
9.3 Nội lực và chuyển vị trong điều kiện động đất 165
9.3.1 Phương án 1 165
9.3.2 Phương án 2 166
9.3.3 Phương án 3 168
9.3.4 Phương án 4 169
9.3.5 So sánh nội lực và chuyển vị trong điều kiện thường so với động đất 170
9.4 Kết luận 173
9.5 Kết quả nội lực phương án chọn thiết kế 173
THIẾT KẾ CÁC CẤU KIỆN 178
10.1 Giới thiệu 178
10.2 Đặc trưng vật liệu 178
10.3 Tính cốt thép dầm ngang (B x H = 1500 x 1600mm) 178
10.3.1 Cốt dọc 178
10.3.2 Cốt đai 180
10.4 Tính cốt thép dầm dọc cần trục (B x H = 1400 x 1600mm) 181
10.4.1 Cốt dọc 181
10.4.2 Cốt đai 183
10.5 Tính cốt thép dầm dọc ngoài ray cần trục (B x H = 1200 x 1400mm) 184
10.5.1 Cốt dọc 184
10.5.2 Cốt đai 186
10.6 Tính cốt thép bản mặt 186
10.7 Kiểm tra độ mở rộng vết nứt 187
Trang 610.7.1 Kiểm tra sự hình thành khe nứt thẳng góc 187
10.7.2 Tính toán bề rộng vết nứt 190
10.8 Kiểm tra độ võng hệ dầm 194
10.9 Kiểm tra xuyên thủng 196
10.9.1 Kiểm tra xuyên thủng do tác dụng một cặp bánh xe 197
10.9.2 Kiểm tra xuyên thủng do tác dụng một trục bánh xe 198
10.9.3 Kiểm tra xuyên thủng do tác dụng toàn bộ xe 199
THI CÔNG CÔNG TRÌNH 201
11.1 Trình tự và biện pháp thi công 201
11.1.1 Công tác chuẩn bị 201
11.1.2 Công tác đóng cọc thử 201
11.1.3 Công tác đóng cọc đại trà 201
11.1.4 Công tác thi công bê tông cầu dẫn 201
11.1.5 Công tác thi công bê tông cầu chính 202
11.1.6 Công tác hoàn thiện 202
Tài liệu tham khảo 203
Trang 7Danh mục hình ảnh
Hình 1.1 – Vị trí cảng Mỹ Thới 15
Hình 2.1 – Bình đồ cảng và các hố khoan 17
Hình 2.2 – Mặt cắt địa chất qua điểm A HK1 HK4 19
Hình 3.1 – Tàu hàng tổng hợp 15000 DWT 21
Hình 3.2 – Quy trình nhập hàng bằng hệ thống xe mooc 23
Hình 3.3 – Quy trình xuất hàng bằng hệ thống xe mooc 23
Hình 3.4 – Sơ đồ xuất nhập container 25
Hình 3.5 – Kích thước cơ bản cần trục STS 26
Hình 3.6 – Đầu kéo container và romooc 27
Hình 3.7 – Kích thước cơ bản cần trục RTG 27
Hình 3.8 – Hình ảnh thực tế xe chụp đầu 29
Hình 3.9 – Sơ đồ tính toán các thông số của luồng tàu 35
Hình 3.10 – Kích thước vũng đợi tàu 37
Hình 3.11 – Quá trình tàu cập bến ngược dòng 38
Hình 3.12 – Quá trình tàu cập bến xuôi dòng 38
Hình 3.13 – Mặt bằng bố trí phương án 1 40
Hình 3.14 – Mặt bằng bố trí phương án 2 41
Hình 4.1 – Các kiểu kết cấu công trình bến 43
Hình 5.1 – Kích thước dầm dọc và dầm ngang 47
Hình 5.2 – Kết cấu bên trên cầu tàu 48
Hình 5.3 – Mặt bằng phân đoạn I cầu tàu 49
Hình 5.4 – Lưu đồ thiết kế chọn kích thước cọc tối ưu 50
Hình 5.5 – Sơ đồ tính toán sức chịu tải cọc theo đất nền 52
Hình 5.6 – Biểu đồ sức chịu tải của cọc bê tông và thép theo cường độ đất nền D700 59
Hình 5.7 – Biểu đồ sức chịu tải của cọc bê tông và thép theo cường độ đất nền D1000 60
Hình 5.8 – Sơ đồ tính chiều dài chịu uốn cọc 61
Hình 5.9 – Sơ đồ tính toán độ lún đầu cọc 62
Hình 5.10 – Mô hình cọc tính toán trong SAP2000 63
Hình 5.11 – Khai báo độ cứng lò xo 64
Hình 5.12 – Khai báo ngàm trượt 64
Trang 8Hình 5.13 – Mô hình 3D phương án 1 65
Hình 5.14 – Mặt cắt ngang bến phương án 1 67
Hình 5.15 – Mô hình 3D phương án 2 69
Hình 5.16 – Mặt cắt ngang bến phương án 2 71
Hình 5.17 – Mô hình 3D phương án 3 72
Hình 5.18 – Mặt cắt ngang bến phương án 3 74
Hình 5.19 – Mô hình 3D phương án 4 75
Hình 5.20 – Mặt cắt ngang bến phương án 4 77
Hình 6.1 – Các phương pháp tính toán kết cấu chịu động đất 79
Hình 6.2 – Sơ đồ xác định phổ thiết kế phản ứng đàn hồi 83
Hình 6.3 – Dạng của phổ phản ứng đàn hồi 84
Hình 6.4 – Phổ phản ứng đàn hồi cho các loại nền đất từ A đến E (độ cản 5%) 85
Hình 6.5 – Biểu đồ phổ phản ứng đàn hồi 87
Hình 7.1 – Sơ đồ các tải trọng cần tính toán 89
Hình 7.2 – Biểu đồ tra hệ số CD tính toán 90
Hình 7.3 – Sơ đồ và vị trí tải cần trục 91
Hình 7.4 – Sơ đồ tính toán và thiết kế đệm va 92
Hình 7.5 – Kích thước trụ đệm va 94
Hình 7.6 – Biểu đồ năng lượng, biến dạng và phản lực của đệm va 94
Hình 7.7 – Kích thước bề mặt đệm va 95
Hình 7.8 – Áp lực lớn nhất phân bố lên bản đệm 96
Hình 7.9 – Phạm vi tàu tác dụng lên bến 96
Hình 7.10 – Lực va tàu tác dụng lên bến 97
Hình 7.11 – Sơ đồ tính toán neo tàu 98
Hình 7.12 – Sơ đồ vị trí các dây neo cho tàu 100
Hình 7.13 – Sơ đồ tính toán góc β 101
Hình 7.14 – Sơ đồ phân bố tải trọng neo tàu trên một bích neo 102
Hình 7.15 – Bích neo bố trí cho bến 104
Hình 7.16 – Mặt cắt ngang hoạt tải do hàng hóa 105
Hình 7.17 – Mặt bằng hoạt tải do hàng hóa 105
Hình 8.1 – Sơ đồ các trường hợp tổ hợp tính toán 107
Hình 9.1 – Tải hàng hóa U1 142
Hình 9.2 – Tải hàng hóa U2 và U3 142
Hình 9.3 – Tải hàng hóa U4 và U5 142
Trang 9Hình 9.4 – Tải hàng hóa U6 và U7 143
Hình 9.5 – Tải hàng hóa U8, U9 và U10 143
Hình 9.6 – Gán giá trị tải hàng hóa tại mép bến 143
Hình 9.7 – Gán giá trị tải hàng hóa tại giữa bến 144
Hình 9.8 – Khai báo dữ liệu làn xe trên dầm cần trục trước 144
Hình 9.9 – Mặt bằng kí hiệu phần tử dầm của cần tàu 145
Hình 9.10 – Tải trọng 1 cần trục tác dụng lên ray trước 146
Hình 9.11 – Tải trọng của 1 cần trục tác dụng lên ray sau 146
Hình 9.12 – Tổng số thiết bị khai báo 147
Hình 9.13 – Nhóm tải trọng tác dụng lên ray trước 147
Hình 9.14 – Nhóm tải trọng tác dụng lên ray sau 148
Hình 9.15 – Các nhóm tải trọng trên ray trước và ray sau 148
Hình 9.16 – Gán nhóm tải trọng ray trước cho làn 1 148
Hình 9.17 – Gán nhóm tải trọng ray sau cho làn 2 149
Hình 9.18 – Gán giá trị lực do dòng chảy 149
Hình 9.19 – Mô hình lực do dòng chảy 149
Hình 9.20 – Lực va tàu trong mô hình 150
Hình 9.21 – Lực neo tàu M1 trong mô hình 150
Hình 9.22 – Gán giá trị lực neo tàu 151
Hình 9.23 – Khai báo mass source 151
Hình 9.24 – Khai báo phổ phản ứng trong SAP2000 152
Hình 9.25 – Khai báo trường hợp tải trọng động theo phương X 153
Hình 9.26 – Khai báo trường hợp tải trọng động theo phương Y 153
Hình 9.27 – Khai báo tải động đất theo phương X 154
Hình 9.28 – Khai báo tải động đất theo phương Y 154
Hình 9.29 – Khai báo tổ hợp động đất 1 155
Hình 9.30 – Khai báo tổ hợp động đất 2 155
Hình 9.31 – Khai báo tổ hợp bao trường hợp động đất 156
Hình 9.32 – Các dạng dao động cơ bản khi công trình chịu động đất 156
Hình 9.33 – Biểu đồ so sánh chuyển vị lớn nhất 161
Hình 9.34 – Biểu đồ so sánh khối lượng và chi phí cọc 161
Hình 9.35 – Biểu đồ so sánh sức chịu tải và lực dọc của cọc PA1 và PA3 162
Hình 9.36 – Biểu đồ so sánh momen cọc PA1 và PA3 162
Hình 9.37 – Biểu đồ so sánh sức chịu tải và lực dọc của cọc PA2 và PA4 163
Trang 10Hình 9.38 – Biểu đồ so sánh momen cọc PA2 và PA4 163
Hình 9.39 – Biểu đồ so sánh khả năng tối ưu chịu tải theo phương đứng 164
Hình 9.40 – Biểu đồ so sánh chuyển vị trong điều kiện động đất và ngược lại 171
Hình 9.41 – Biểu đồ so sánh lực dọc trong điều kiện động đất và ngược lại 171
Hình 9.42 – Biểu đồ so sánh momen trong điều kiện động đất và ngược lại 172
Hình 9.43 – Biểu đồ so sánh khả năng chịu lực cọc trong điều kiện động đất và ngược lại 172
Hình 9.44 – Momen nội lực hệ dầm cầu tàu 174
Hình 9.45 – Lực cắt của hệ dầm cầu tàu 174
Hình 9.46 – Momen M11 theo phương uốn ngang cầu tàu 175
Hình 9.47 – Momen M22 theo phương uốn dọc cầu tàu 175
Hình 9.48 – Biểu đồ so sánh momen điều kiện thường và động đất 177
Hình 10.1 – Tiết diện tính toán tại nhịp và gối 179
Hình 10.2 – Tiết diện tính toán tại nhịp và gối 182
Hình 10.3 – Tiết diện tính toán tại nhịp và gối 185
Hình 10.4 – Sơ đồ tính toán momen chống nứt tiết diện 187
Hình 10.5 – Momen nội lực MC 1 do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng 189
Hình 10.6 – Sơ đồ tính nứt cho cấu kiện chịu uốn chữ nhật 190
Hình 10.7 – Momen nội lực do tải trọng dài hạn MC2 192
Hình 10.8 – Sơ đồ tính toán độ võng giữa nhịp do biến dạng uốn 194
Hình 10.9 – Diện tích bánh xe tác dụng lên mặt bến 196
Hình 10.10 – Sơ đồ tải trọng bánh xe tác dụng lên mặt bến 197
Hình 10.11 – Diện tích khuếch tán do lực xuyên thủng tác dụng trường hợp 1 197
Hình 10.12 – Diện tích khuếch tán do lực xuyên thủng tác dụng trường hợp 2 198
Hình 10.13 – Diện tích khuếch tán do lực xuyên thủng tác dụng trường hợp 3 199
Trang 11Danh mục bảng
Bảng 1.1 – Đặc điểm hàng hóa thông qua cảng Mỹ Thới trong năm 14
Bảng 3.1 – Thông số tàu container 15000 DWT 21
Bảng 3.2 – Kích thước container 22
Bảng 3.3 – Thông số cần trục STS 26
Bảng 3.4 – Thông số cơ bản xe container 27
Bảng 3.5 – Thông số kích thước cần trục RTG 28
Bảng 3.6 – Thông số cơ bản xe chụp đầu 28
Bảng 3.7 – Kết quả tính toán số lượng thiết bị trong cảng 30
Bảng 3.8 – Kết quả tính toán số lượng các bến 31
Bảng 3.9 – Cao trình đáy thiết kế cho tàu 32
Bảng 3.10 – Kết quả tính toán diện tích bãi từng loại container 33
Bảng 3.11 – Bề rộng đường 2 làn và 4 làn xe 34
Bảng 3.12 – Diện tích các công trình phụ trợ trong cảng 35
Bảng 3.13 – Kết quả tính toán diện tích vũng chờ đợi tàu 37
Bảng 3.14 – Nhận xét phương án 1 và phương án 2 42
Bảng 4.1 – Các phương án tính toán đề xuất 45
Bảng 4.2 – So sánh ưu điểm và nhược điểm giữa các phương án vật liệu cọc 45
Bảng 4.3 – So sánh ưu điểm và nhược điểm giữa các phương án bố trí cọc 46
Bảng 5.1 – Kết quả tính toán tổng tải theo phương đứng 47
Bảng 5.2 – Chi tiết kết cấu các phương án thiết kế 51
Bảng 5.3 – Hệ số an toàn sức chịu tải cọc 53
Bảng 5.4 – Thông số đầu vào địa chất tại HK4 53
Bảng 5.5 – Thông số cọc ống thép và cọc ống BT DUL 54
Bảng 5.6 – Kết quả tính toán sức chịu tải cọc D700 bê tông theo cường độ đất nền 55
Bảng 5.7 – Kết quả tính toán sức chịu tải cọc thép D700 theo cường độ đất nền 56
Bảng 5.8 – Kết quả tính toán sức chịu tải cọc thép D1000 theo cường độ đất nền 57
Bảng 5.9 – Kết quả tính toán sức chịu tải cọc bê tông D1000 theo cường độ đất nền 58
Bảng 5.10 – Thông số tính toán đầu vào phương án 1 65
Bảng 5.11 – Sức chịu tải cọc phương án 1 66
Bảng 5.12 – Kết quả tính toán mô hình cọc phương án 1 67
Trang 12Bảng 5.13 – Kết quả tính toán sức chịu tải theo vật liệu cọc 68
Bảng 5.14 – Sức chịu tải cọc phương án 2 69
Bảng 5.15 – Kết quả tính toán sức chịu tải theo vật liệu cọc 70
Bảng 5.16 – Kết quả tính toán mô hình cọc phương án 2 71
Bảng 5.17 – Sức chịu tải cọc phương án 3 72
Bảng 5.18 – Thông số tính toán đầu vào phương án 3 73
Bảng 5.19 – Kết quả tính toán mô hình cọc phương án 3 73
Bảng 5.20 – Sức chịu tải cọc phương án 4 75
Bảng 5.21 – Thông số tính toán đầu vào phương án 4 76
Bảng 5.22 – Kết quả tính toán mô hình cọc phương án 4 76
Bảng 6.1 – So sánh các phương pháp tính toán 81
Bảng 6.2 – Các phương pháp tính toán và phạm vi áp dụng 82
Bảng 6.3 – Vận tốc sóng cắt trung bình 85
Bảng 6.4 – Giá trị các tham số mô tả phổ phản ứng đàn hồi 86
Bảng 6.5 – Hệ số ứng xử 86
Bảng 6.6 – Giá trị phổ phản ứng đàn hồi 88
Bảng 7.1 – Thông số kỹ thuật cần trục 91
Bảng 7.2 – Thông số đệm va CSS 1250 94
Bảng 7.3 – Kết quả tính toán lực neo do gió 99
Bảng 7.4 – Kết quả tính toán lực neo do dòng chảy 100
Bảng 7.5 – Kết quả tổng hợp lực neo do gió và dòng chảy 100
Bảng 7.6 – Bảng tổng hợp lực do gió và dòng chảy 102
Bảng 7.7 – Kết quả phân phối lực neo tại dây neo 4 và 5 103
Bảng 7.8 – Kết quả phân phối lực neo tại dây neo 1 và 3 103
Bảng 7.9 – Kết quả phân phối lực neo tại dây neo 6 103
Bảng 7.10 – Kết quả phân phối lại lực ngang tại dây neo 4 và 5 104
Bảng 7.11 – Kết quả phân phối lại lực ngang tại dây neo 1 và 3 104
Bảng 7.12 – Kết quả phân phối lại lực ngang tại dây neo 6 105
Bảng 8.1 – Kí hiệu các loại tải trọng và số trường hợp tải 107
Bảng 8.2 – Trường hợp tổ hợp tính toán 108
Bảng 8.3 – Hệ số tổ hợp γ 108
Bảng 8.4 – Hệ số tổ hợp ψ 108
Bảng 8.5 – Tổ hợp tải trọng trường hợp bất lợi set B 109
Bảng 8.6 – Tổ hợp tải trọng trường hợp có lợi set B 117
Trang 13Bảng 8.7 – Tổ hợp tải trọng trường hợp set C 125
Bảng 8.8 – Tổ hợp tải trọng trường hợp “characteristic” 133
Bảng 8.9 – Tổ hợp tải trọng trường hợp “quasi – permanent” 140
Bảng 8.10 – Tổ hợp tải trọng trường hợp động đất 141
Bảng 9.1 – Các trường hợp lực neo gán trong mô hình 150
Bảng 9.2 – Kết quả tính toán phương án 1 157
Bảng 9.3 – Kết quả tính toán phương án 2 158
Bảng 9.4 – Kết quả tính toán phương án 3 159
Bảng 9.5 – Kết quả tính toán phương án 4 160
Bảng 9.6 – So sánh nội lực và khả năng chịu tải cọc 162
Bảng 9.7 – Kết quả tính toán trường hợp động đất phương án 1 165
Bảng 9.8 – Kết quả tính toán trường hợp động đất cọc xiên 1:10 166
Bảng 9.9 – Kết quả tính toán trường hợp động đất cọc xiên 1:6 167
Bảng 9.10 – Kết quả tính toán trường hợp động đất phương án 3 168
Bảng 9.11 – Kết quả tính toán trường hợp động đất cọc xiên 1:10 169
Bảng 9.12 – Kết quả tính toán trường hợp động đất cọc xiên 1:6 170
Bảng 9.13 – So sánh chuyển vị trong điều kiện xét động đất và ngược lại 170
Bảng 9.14 – Kết quả tổng hợp nội lực hệ dầm cầu tàu không xét động đất 176
Bảng 9.15 – Kết quả tổng hợp nội lực hệ dầm cầu tàu xét động đất 176
Bảng 9.16 – Kết quả tổng hợp nội lực hệ sàn cầu tàu không xét động đất 176
Bảng 9.17 – Kết quả tổng hợp nội lực hệ sàn cầu tàu xét động đất 176
Bảng 10.1 – Đặc trưng vật liệu kết cấu bên trên 178
Bảng 10.2 – Kết quả tính toán cốt thép chịu uốn cho dầm ngang 180
Bảng 10.3 – Kết quả tính toán cốt thép chịu uốn cho dầm dọc cần trục 183
Bảng 10.4 – Kết quả tính toán cốt thép chịu uốn cho dầm dọc ngoài ray cần trục 185
Bảng 10.5 – Kết quả tính toán cốt thép chịu uốn cho sàn 187
Bảng 10.6 – Kết quả kiểm tra sự hình thành khe nứt thẳng góc 188
Bảng 10.7 – Kết quả tính toán bề rộng vết nứt hệ dầm cầu tàu 193
Bảng 10.8 – Giá trị độ võng cho phép 194
Bảng 10.9 – Kết quả kiểm tra độ võng dầm ngang 195
Bảng 10.10 – Kết quả kiểm tra độ võng dầm dọc cần trục 195
Bảng 10.11 – Kết quả kiểm tra độ võng dầm dọc ngoài cần trục 196
Bảng 10.12 – Kết quả tính toán lực xuyên thủng trường hợp 1 198
Bảng 10.13 – Kết quả tính toán lực xuyên thủng trường hợp 2 199
Trang 14Bảng 10.14 – Kết quả tính toán lực xuyên thủng trường hợp 3 200
Trang 15TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH
1.1 Giới thiệu
An Giang là tỉnh giáp biên giới phía Tây Nam Tổ Quốc, giáp ranh với Campuchia và các tỉnh lân cận trong nước như Cần Thơ, Đồng Tháp, Kiên Giang Nằm trên thượng nguồn hai nhánh sông Tiền và sông Hậu có chiều dài trên 100km dọc theo bờ sông Hậu Đây là một nơi được sự ưu đãi lớn của thiên nhiên về nguồn nước giúp cho ngành nông nghiệp của An Giang phát triển và được xem là vựa lúa của cả nước
Hàng năm, An Giang cung cấp cho các nơi một lượng lớn về tài nguyên khoáng sản như
đá xuất khẩu, cát xây dựng và các loại thủy sản Ngoài ra còn một lượng hàng đáng kể từ biên giới về An Giang được phân phối ra các nơi trong nước Với vùng sông nước mênh mông rộng lớn như thế thì việc lưu thông hàng hóa bằng đường thuỷ là then chốt, đồng thời đóng vai trò quan trọng trong việc giảm giá thành sản phẩm do chuyên chở
Với một bến tàu 3000T và một Ụ ghe có trọng tải dưới 100T cùng một số thiết bị tương ứng với thời điểm xây dựng cảng trước đây, cảng Mỹ Thới chỉ phục vụ bốc xếp một lượng hàng hóa khiêm tốn, tối đa chỉ được khoảng 200 000 T/năm
Dựa vào báo cáo tình hình kinh tế xã hội của tỉnh trong nhiều năm qua và tổng hợp từ các số liệu thống kê tính toán của ngành Giao Thông Vận Tải Tỉnh thì lượng hàng hóa dự
kiến thông qua Cảng Mỹ Thới đến năm 2020 sẽ là 4 200 000 T/năm
Bảng 1.1 – Đặc điểm hàng hóa thông qua cảng Mỹ Thới trong năm
Để thực hiện công tác bốc xếp hàng hóa, Cảng Mỹ Thới được dự kiến mở rộng xây dựng trong tương lai nhiều bến bãi phục vụ liên tục và nhanh chóng, cụ thể như sau:
Thời gian lưu bãi trung bình
1 2
4
Trang 16 Tổng diện tích khu đất xây dựng toàn cảng Sd là: 195 890m2
Tổng diện tích khu nước của cảng Sn là: 105 987m2
Tỷ lệ giữa tổng diện tích lãnh thổ cảng Sd và tổng diện tích khu nước Sn là 1.84
Tổng chiều dài bến dự kiến là: 842 m gồm các tuyến bến hàng tổng hợp xếp dỡ các loại hàng hóa như: lương thực thực phẩm, nông sản, phân bón thuốc trừ sâu, xi măng clinker, gỗ, kim khí điện máy, thiết bị …
Thiết bị bốc xếp của cảng chủ yếu gồm có cần cẩu bánh hơi 25T, 15T, xe nâng 20T, 10T, ôtô tải Container, ôtô H18, H30, …
Cảng Mỹ Thới là cảng biển, phạm vi ảnh hưởng chủ yếu là tỉnh An Giang và các tỉnh lân cận
1.2 Vị trí
Cảng được dự kiến nâng cấp mở rộng tại thị xã Mỹ Thới cách TP Long Xuyên 7 km và cách ranh giới tỉnh Cần Thơ khoảng 2 km theo quốc lộ 91
Hình 1.1 – Vị trí cảng Mỹ Thới
Trang 171.3 Điều kiện giao thông, xây dựng và khai thác
Vị trí cảng Mỹ Thới nằm cách TP Long Xuyên 7km, cách cảng Cần Thơ 50km, cách cửa biển Định An 140km và nằm trên đoạn sông Hậu có bề rộng lớn, chiều sâu nước lớn nên thuận lợi cho các tàu lớn nhỏ cập bến dễ dàng
Hiện nay tuyến đường thủy nội địa TP.HCM – Sa Đéc – Lấp Vò – Chợ Gạo – kênh Cây Khô đang được nâng cấp, nên việc giao thông giữa cảng Mỹ Thới và TP.HCM rất thuận lợi
Cảng được nối với quốc lộ 91 bằng nhiều tuyến đường rất tiện cho việc tập kết cũng như phân phối hàng hóa cho khu công nghiệp
Nguồn điện, nguồn nước uống có quanh năm, từ cơ sở vật chất hiện có của cảng rất thuận lợi cho việc nâng cấp mở rộng cảng
Nguồn vật liệu địa phương như: cát, đá, gạch, xi măng rất dồi dào (đá Cô Tô, cát vàng Tân Châu, cát san lấp ở Long Xuyên, ximăng Hà Tiên (Kiên Giang)
Có nhiều đơn vị thi công về công trình cảng
Nguồn lao động phổ thông: sử dụng nguồn nhân lực tại địa phương
Trang 18Đây là đoạn thẳng nhất của khúc cong lớn của sơng Hậu
Lịng sơng nơi xây dựng cảng có chiều rộng khoảng 750m và có độ sâu từ 12m đến 18m (hệ cao độ Mũi Nai) thuận tiện cho tàu ra vào
-Độ dốc lịng sơng giảm dần từ bờ ra phía sơng, chiều rộng lịng sơng có độ sâu -12m đạt đến khoảng 500m Ta có bình đồ của khu vực và vị trí các hố khoan như sau:
*GHI CHÚ:
-KÍCH THƯỚC BẢN VẼ GHI BẰNG M -CAO ĐỘ LÀ HỆ CAO ĐỘ MŨI NAI(OMN) -CAO ĐỘ ĐÁY THIẾT KẾ -8.0m -CAO ĐỘ MẶT BẾN +4.0m.
-TỔNG DIỆN TÍCH KHU NƯỚC: 113750 m2 -TỔNG DIỆN TÍCH KHU ĐẤT: 162150m2 -TỈ LỆ: Sl/Sn = 1.43
N
HỐ KHOAN 3 HỐ KHOAN 2
-18.0
-16 -14 -10 -8 -6 0 +2
-4 0 +2
-12
-10 -8
-14
-16
-12
-16 -14
-10
-8
-6
0 -4 +2
HỐ KHOAN 1
-11.5m HỐ KHOAN 4
-16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 0 +2
500m 200m
100mBÌNH ĐỒ VÀ VỊ TRÍ CÁC HỐ KHOAN
KHU ĐẤT CỦA CẢNG
Hình 2.1 – Bình đồ cảng và các hố khoan
Trang 20 Lớp 6: Cát bột nâu xậm có chiều dày trung bình từ 2.0m đến 9.3m
Dung trọng đẩy nổi đn = 1.082 T/m3
Trang 212.1.3 Khí tượng
Khí hậu nhiệt đới gió mùa, hàng năm có hai mùa rõ rệt
Mùa mưa: từ tháng 6 đến tháng 10, trùng gió mùa Tây Nam mang nhiều hơi nước Mùa khô: từ tháng 11 đến tháng 5 năm sau, trùng với gió mùa Đông Bắc không mưa, khí hậu nóng và khô rất nóng
Nhiệt độ cao nhất vào tháng 4 là 300 C thấp nhất từ tháng 12 đến tháng 1 là 20 0C
Độ ẩm trung bình năm: W = 79,8%
Lượng mưa trung bình năm: Wr = 103,8 mm
Lượng mưa cao nhất vào tháng 8: 269,5mm
Tổng số giờ nắng trung bình năm: S = 2377,3 giờ
Mực nước kiệt nhất vào tháng 4
Mực nước cao nhất quan trắc được: 2,89m (năm 1978)
Mực nước thấp nhất quan trắc được: - 0.89m (năm 1960)
Biên độ dao động mực nước trong năm từ 2,5m đến 3,5m
2.2 Tình hình diễn biến lòng sông
So sánh giữa bình đồ khu vực năm 1995–1997 cho thấy diễn biến lòng sông bình thường, không phức tạp
Vị trí cảng nằm ở phía thẳng nhất của khúc cong lớn nhất trên sông Hậu, nhìn tổng thể thì thuộc phần lõm của bờ sông, không có khả năng bồi lắng tại vị trí công trình và có khả năng xói nhiều hơn là bồi
Vận tốc dòng chảy lớn nhất tại khu vực xây dựng là 1.2 m/s khi triều lên
Trang 22QUY HOẠCH CẢNG
3.1 Yêu cầu thiết kế
Nhằm đáp ứng nhu xuất – nhập khẩu các loại hàng hóa đa dạng ngày càng tăng cao Dựa vào địa hình khu vực xây dựng cảng, với độ sâu trung bình từ 12m đến 18m, có khả năng xây dựng cảng tiếp nhận cho tàu container 15000 DWT
3.2 Đội tàu
Thiết kế cho tàu container có tải trọng tối đa: 15000 DWT Tham khảo [1], trang 490:
Bảng 3.1 – Thông số tàu container 15000 DWT
Hình 3.1 – Tàu hàng tổng hợp 15000 DWT 3.3 Lượng hàng thông qua cảng
Trọng tải
tối đa
Lượng giãn nước Chiều dài
Chiều dài giữa hai đường vuông góc
Chiều rộng
Số lượng containers
Mớn nước không hàng
Mớn nước lớn nhất DWT (T) DT (T) L OA (m) L BP (m) B (m) TEU D bl (m) D v (m)
15000 20000 152 145 23.5 1000 4.9 8.7
Trang 23Kích thước container thông dụng được trình bày dưới bảng sau:
mn thời gian khai thác trong năm của cảng (12 tháng)
kth hệ số không đều của lượng hàng trong tháng (lấy 1.2)
Số tàu vào bến trong một tháng:
420000
28 15000
th T t
Q n
trong đó
Qt tải trọng tối đa của tàu vào cảng
Như vậy trong 1 tháng bến có 28 tàu 15000 DWT vào bến
3.4 Đề xuất công nghệ và thiết bị bốc xếp trên bến
Công nghệ bốc xếp được hình thành dựa trên cách thức cảng hoạt động và loại hàng hóa
mà cảng tiếp nhận Việc chọn lựa công nghệ bốc xếp còn phụ thuộc vào:
Quy mô của bến: năng suất hàng hóa, quy trình xuất nhập khẩu, diện tích bến, khả năng quản lý
Khả năng tiếp nhận hàng hóa trong tương lai của cảng
3.4.1 Đề xuất quy trình xuất nhập hàng và phương án bốc xếp
Quy trình nhập hàng:
Loại container Chiều dài (m) Chiều rộng (m) Chiều cao (m) Trọng lượng (T)
Trang 24Hình 3.2 – Quy trình nhập hàng bằng hệ thống xe mooc
Quy trình xuất hàng:
Hình 3.3 – Quy trình xuất hàng bằng hệ thống xe mooc
Phương án bốc xếp:
Trang 25 Container được đưa tới bằng tàu có tải trọng 15000 DWT, sử dụng cần trục Ship To Shore Gantry (STS) để đưa các container từ tàu lên bến
Đối với các container xuất đi trực tiếp: sử dụng đầu kéo container và rơ-moc để vận chuyển đi thẳng không qua bãi
Đối với các container lưu bãi:
+ Các container có hàng: sử dụng cần trục RTG để bốc xếp hàng hóa tại bãi, xe đầu kéo container và rơ-moc để vận chuyển hàng vào bãi và ngược lại
+ Các container rỗng: sử dụng xe nâng thủy lực (Reach stacker hoặc Side Picks) kết hợp cần trục RTG để vận chuyển vào bãi
Ngoài ra xe nâng thủy lực còn phục vụ cho việc sắp xếp, phân loại hàng, giao hàng
Trang 28Bảng 3.4 – Thông số cơ bản xe container
Hình 3.6 – Đầu kéo container và romooc
Trang 29Bảng 3.5 – Thông số kích thước cần trục RTG
d) Xe nâng chụp đầu
Bảng 3.6 – Thông số cơ bản xe chụp đầu
Xe nâng chụp đầu
Trang 30Hình 3.8 – Hình ảnh thực tế xe chụp đầu
3.4.3 Tính toán số lượng thiết bị
Số lượng thiết được tính toán dựa theo lượng hàng của bến (lượng hàng lớn nhất đối với từng thiết bị), các phương án bốc xếp, năng suất của các thiết bị bốc xếp hay vận chuyển Công thức tính số lượng thiết bị như sau:
tb
ng ng
n Q P
trong đó
ntb số lượng thiết bị
Qng lượng hàng thiết bị bốc xếp trong ngày (T)
Png năng suất bốc xếp trong ngày (T)
Năng suất của thiết bị được xác định bởi:
ng kt ca ca m t
P P n t k k
trong đó
Pkt công suất kỹ thuật của máy (T/h)
nca số ca trong ngày (3 ca)
tca thời gian của một ca (8h)
km hệ số sử dụng máy (0.60.8)
kt hệ số sử dụng thời gian bốc xếp (0.75)
Trang 31Bảng 3.7 – Kết quả tính toán số lượng thiết bị trong cảng
Đối với xe romooc, năng suất còn phụ thuộc vào quãng đường di chuyển trong bến Năng suất xe romooc trong 1 giờ được xác định như sau:
3600 3600 14.5
36 ( / ) 0.9 (TEU/ h)1438
xe kt
4.2
m
trong đó:
t1 thời gian đợi vào cổng (lấy 60 s)
2t2 thời gian xe chở hàng vào bãi và ngược lại, giả sử quãng đường vận chuyển
Pth tổng công suất cần trục trong tháng
ktt hệ số thời tiết (lấy theo bảng 6.3 [3] )
kb hệ số bến bận (lấy theo bảng 6.4 [3] )
(TEU) Qng (T)
Pkt (TEU/h nca tca (h) kt
Trang 32Bảng 3.8 – Kết quả tính toán số lượng các bến
Vậy số lượng bến cần thiết là 2 bến
LOAi Chiều dài tàu tính toán
di Chiều dài dự trữ của bến (lấy theo bảng 6.5 [3] )
Pth
Trang 33Z dự phòng tốc độ tàu chạy, (lấy 0.2 m theo bảng 5.4 [3] )
Từ đó, tính được độ sâu thiết kế có tính đến sự bồi lấp của khu nước:
Tương tự, cao trình đáy yêu cầu cho các trường hợp tàu được ghi trong bảng sau:
Bảng 3.9 – Cao trình đáy thiết kế cho tàu
Vậy cao trình đáy bến thiết kế cho bến là -11.0 m
Trang 343.7 Khu đất của cảng
3.7.1 Diện tích bãi container
Diện tích bãi được xác định theo mục 7.4 [4], trang 97
365
i
C t F S
Ci lượng container lưu bãi
td thời gian trung bình đặt container (ngày)
F diện tích cần thiết cho một TEU kể cả đường đi lại của thiết bị
r chiều cao chất cao trung bình / chiều cao chất cao danh nghĩa
mi hệ số diện tích sử dụng trung bình
Bảng 3.10 – Kết quả tính toán diện tích bãi từng loại container
hệ số vào kho, lấy bằng 95%
Ke hệ số không đều chất tải của kho
tk thời gian lưu kho, 7 ngày
Tn thời gian khai thác cảng trong 1 năm (ngày)
Qb lượng hàng lẻ thông qua năm (T)
E F
Trang 353.7.3 Đường giao thông
Yêu cầu về thiết kế đường giao thông:
Quy hoạch đường trong cảng phải đảm bảo quãng đường vận chuyển ngắn, ít đường giao cắt tránh ùn tắc, tránh thời gian vận chuyển kéo dài
Chọn đặc trưng loại đường theo mục 8.2 [3] như sau:
Đường cấp I
Độ dốc dọc đường không lớn hơn 5%
Chọn đường bê tông xi măng, bê tông nhựa có độ dốc ngang i = 1.5%
Tốc độ xe 10km/h chọn bán kính cong tối thiểu là 10 m, cho hàng bình thường
Kiểu lát mặt bãi, mặt đường cho hàng kiện và hàng rời là loại vĩnh cửu, sử dụng xi măng toàn khối
Trang 36Bảng 3.12 – Diện tích các công trình phụ trợ trong cảng
3.8 Khu nước của cảng
3.8.1 Luồng chạy tàu
Bề rộng luồng chạy tàu được xác định theo mục 7.2 [5], thiết kế cho 2 làn tàu:
Trang 37Khi đó, bề rộng luồng tàu tính toán được:
Cảng biển nằm sông có đặc điểm: tàu đi từ 2 phía (hạ lưu và thượng lưu) đến, không có
đê chắn sóng Vì vậy cần bố trí 2 vũng sao cho như sau:
Khi tàu cập bến và đỗ vào tuyến để tiến hành công tác bốc xếp hàng hóa thì nhất thiết phải đỗ ngược dòng chảy (việc cập bến diễn ra dễ dàng khi tàu di chuyển ngược dòng chảy), do đó sau khi cập bến từ phía hạ lưu vào, tàu cần có vũng quay vòng để ra biển từ phía thượng lưu
Đối với trường hợp tàu cập bến xuôi dòng cần phải đi vào vũng quay vòng rồi cập bến ngược dòng Sau khi bốc xếp hàng xong, tàu sẽ quay vòng 1 lần nữa để ra biển
Diện tích của vũng được xác định theo công thức trong [2], trang 44:
tv v
trong đó:
ntv số tàu đồng thời đợi chờ trên vũng
v
diện tích của một bến vũng đợi chờ tàu
Số tàu đồng thời chờ đợi trên vũng
2
n th d tv
Tn thời gian khai thác của cảng trong năm (lấy bằng 365)
td thời gian đỗ của tàu trên vũng (lấy 1 ngày)
2 số biểu thị mỗi tàu đến cảng cần đỗ trên vũng đợi chờ 2 lần
Diện tích của một vũng đợi chờ:
v L OA H neo L OA
trong đó:
Hneo chiều sâu khu nước nơi thả neo
Kết quả tính toán được ghi trong bảng sau:
Trang 38Bảng 3.13 – Kết quả tính toán diện tích vũng chờ đợi tàu
Hình 3.10 – Kích thước vũng đợi tàu 3.8.3 Vũng bốc xếp hàng và chạy tàu
Vũng bốc xếp và chạy tàu được bố trí ngay sát bến, vừa đảm bảo cho sự trao đổi bốc xếp giữa các tàu, vừa để cho tàu đi lại dọc bến
Bố trí bến thẳng, chạy dọc theo đường bờ cho bến cầu tàu Chiều rộng của vũng bốc xếp
và chạy tàu được xác định theo [2], trang 53:
Cần bố trí 2 vũng quay tàu cho tàu cập bến ngược dòng và xuôi dòng
Đường kính vũng quay tàu đối với tàu có sự giúp đỡ của tàu lai dắt được xác định theo công thức trong [2], trang 47:
Mô tả quá trình cập bến theo điều kiện tàu cập bến và rời bến:
Tàu cập bến ngược dòng (từ phía hạ lưu):
+ Tàu đi ngược dòng vào vũng đợi I Sau thời gian đợi để vào bến, tàu cập vào bến
để bốc xếp hàng hóa Sau khi bốc xếp xong, tàu sẽ đi vào vũng quay vòng II để
(m)
Hneo (m)
ωv(m2)
Qn (103 T) ntv
Số tàu
)
Trang 39quay đầu và đi vào vũng chờ II Cuối cùng, tàu sẽ từ vũng chờ II đi ra biển (hướng
di chuyển lúc đầu)
Hình 3.11 – Quá trình tàu cập bến ngược dòng
Tàu cập bến xuôi dòng (từ phía thượng lưu):
+ Tàu đi xuôi dòng vào vũng quay tàu I để vào vũng đợi I Khi đó quá trình cập bến giống như trường hợp tàu đi ngược dòng Sau khi bốc xếp hàng xong, tàu đi vào vũng đợi II Sau đó tàu sẽ đi về phía thượng lưu (hướng di chuyển ban đầu)
Hình 3.12 – Quá trình tàu cập bến xuôi dòng
Nhận xét:
+ Vũng chờ II đủ điền kiện bố trí cho tàu lớn nhất vì khi đó tàu “không hàng” với cao độ yêu cầu là -6.3 m lớn hơn cao độ đáy lớn nhất của 2 vũng trên là -11.0m
Trang 40+ Vũng quay tàu I cho tàu “đầy hàng” đi xuôi dòng, được bố trí trong vùng có cao
độ đáy nhỏ hơn -11.0m (cao độ để tàu hoạt động)
+ Vũng chờ đợi I được bố trí trong vùng có cao độ đáy lớn hơn -11.0 m
Hệ thống giao thông đảm bảo thời gian xe vận chuyển hàng hóa hợp lí, tránh gây ùn tắc Khu vực hành chính, khu vực sinh hoạt công nhân cần bố trí hợp mỹ quan, trồng nhiều cây cũng như hạn chế ảnh hưởng các tác động từ khu vực các như: tiếng ồn khu xưởng sửa chữa hoặc mùi từ các kho
3.9.3 Phương án bố trí mặt bằng bến
