| Số lượng: | |
|---|---|
1. Cầu phao nổi là cầu nổi trên mặt nước bằng thuyền hoặc bể phao thay vì trụ cầu. Cầu phao nổi bao gồm trụ nổi, bảng điều khiển, dầm phân phối và hệ thống cáp khí.
2. Điểm xem xét sơ đồ cơ bản của thiết kế cầu phao nổi
Tình trạng đường, công năng, kết cấu cầu phao, bản vẽ cầu phao, môi trường
3. Nguyên lý thiết kế cơ bản cầu phao nổi
Các nguyên tắc cần tuân thủ: mục tiêu hoạt động phải phù hợp với mục đích, an toàn, độ bền, chất lượng, dễ bảo trì và quản lý, hài hòa với môi trường, kinh tế và các chỉ số khác.
Lựa chọn loại công trình: cần xem xét các điều kiện về địa hình, địa chất, địa lý.
Số lượng kết cấu phao và tổng thể hệ thống phải đáp ứng các yêu cầu về cường độ, độ biến dạng và độ ổn định.
Tuổi thọ sử dụng của cầu phao nổi rất nhạy cảm với các điều kiện và yếu tố môi trường như tải trọng tự nhiên (như gió, sóng nước, dòng chảy, sự thay đổi của thủy triều, biến động phụ của mặt hồ) và hiện tượng ăn mòn. Trong điều kiện chi phí chu kỳ thấp, tuổi thọ của cầu phao nổi thường dự kiến là 75-100 năm.
Theo phân loại tầm quan trọng, cầu phao nổi được chia thành loại tiêu chuẩn và loại đặc biệt quan trọng, đó là cầu phao nổi loại A và cầu phao nổi loại B. Cầu phao nổi A khác với cầu phao nổi B. Cầu phao nổi B được chia thành: đường cao tốc, đường cao tốc đô thị, đường đô thị được chỉ định, đường quốc lộ thông thường, đường đôi, cầu cạn, cầu đường sắt, đặc biệt là các cây cầu địa phương và thành phố quan trọng.
Bảng dưới đây đưa ra sự phân loại các mức độ hoạt động hiện trạng của cầu phao nổi. Mức hiệu suất trạng thái 0 chủ yếu được so sánh với các mức hiệu suất khác từ 1-3. Đối với tải trọng giao thông, sóng bão, sóng thần và động đất, cầu phao được thiết kế theo nhiều mức hiệu suất.
Theo hệ số tầm quan trọng, thiết kế cầu phao nổi phải đảm bảo có mức công năng mục tiêu tương ứng được liệt kê trong Bảng 7, chẳng hạn như tải trọng, sóng bão, sóng thần và động đất.
4. Tải trọng thiết kế cầu phao nổi
Tải trọng thiết kế
Nó chủ yếu bao gồm: Tải trọng tĩnh, tải trọng động, tải trọng tác động (như va chạm, v.v.), áp lực đất (như cọc neo trong hệ thống neo trên cầu phao nổi), áp suất thủy tĩnh (bao gồm cả sức nổi), tải trọng gió, hệ số sóng nước (bao gồm hệ số giãn nở), hệ số địa chấn (bao gồm cả áp suất thủy động), hệ số thay đổi nhiệt độ, hệ số dòng nước, hệ số thay đổi thủy triều, hệ số biến dạng nền, hệ số chuyển động hỗ trợ, v.v. Tải trọng tuyết, tải ly tâm, hệ số sóng thần, hệ số triều cường, dao động hồ (thứ cấp) dao động), sóng xung kích tàu, chấn động biển, tải trọng phanh, tải trọng lắp ráp, tải trọng va chạm (bao gồm cả va chạm tàu), hệ số băng và áp suất băng, hệ số vận chuyển ven biển, hệ số vật thể trôi dạt, hệ số loại nước (xói mòn và ma sát) và các tải trọng khác.
Độ nổi, sóng nước, gió và chu kỳ tái diễn
Trong quá trình thiết kế cầu phao nổi, sự thay đổi mực nước do thủy triều, sóng thần và nước dâng do bão là một trong những tải trọng kiểm soát. Trục thẳng đứng của cầu phao nổi cần được xem xét trong thiết kế. Khi gió thổi qua mặt nước, sóng sinh ra sẽ tạo ra các tải trọng ngang, dọc và xoắn lên cầu phao nổi. Những tải trọng này phụ thuộc vào tốc độ gió, hướng, thời gian, chiều dài thổi (chiều dài vùng gió), cấu trúc kênh và độ sâu.
Tốc độ gió thiết kế là tốc độ trung bình trong khoảng thời gian 10 phút ở độ cao 10m so với mặt nước. Tải trọng tự nhiên như gió và động đất là yếu tố chính trong nhiều trường hợp.
Sóng nước bất thường
Bình thường sóng nước rất không đều. Chúng bao gồm các sóng nước đều đặn với nhiều thành phần tần số.
Do chu kỳ tự nhiên của cầu phao nổi dài hơn nhiều so với cầu truyền thống nên ảnh hưởng của sóng nước với chu kỳ dài lớn hơn. Về mặt tần số, quang phổ thể hiện sự phân bố năng lượng của sóng nước. Khi gió thổi từ một khoảng cách ngang nhất định, sóng nước tiếp tục truyền đi. Nhưng sau một thời gian nhất định, sóng nước dần dần ngừng mạnh và trở nên ổn định.
Tải kết hợp
Tải trọng tổng hợp sẽ có ảnh hưởng xấu đến cầu phao nổi.
Mức thủy triều được chia thành các loại sau:
Trong trận động đất: giữa HWL (mực nước cao) và LWL (mực nước thấp);
Trong khi có bão tuyết: giữa HHWL(HWL cao nhất) và LWL hoặc giữa HHWL và LLWL(LWL thấp nhất);
Điều kiện sử dụng: giữa HWL và LWL
Do đó, không có thiệt hại chết người nào xảy ra trong các đợt sóng thần, do sự thay đổi thủy triều cực lớn giữa HWL và LWL hoặc do mực nước dâng lên và hạ xuống.
5. Vật liệu cầu phao nổi
Vật liệu phổ biến là thép và bê tông.
Nói chung, sự ăn mòn của cấu trúc phao cần được xem xét trước tiên. Bởi vì độ kín nước của bê tông là rất quan trọng nên bê tông kín nước hoặc bê tông biển thường được sử dụng trong sản xuất cầu phao nổi. Trong số đó, xi măng Portland nóng chảy trung bình, xi măng xỉ lò cao Portland, xi măng bụi bay Portland có thể được sử dụng để làm cầu phao nổi. Hiệu ứng nhu động và co rút của kết cấu chỉ cần xét đến khi bể khô, do đó các hiệu ứng trên không cần xét đến khi hạ thủy. Bê tông chất lượng cao như bụi bay và bột silic là thích hợp nhất để làm bể nổi.
Vật liệu sử dụng trong hệ thống neo phải được lựa chọn theo mục tiêu thiết kế, môi trường, độ bền và tính kinh tế.
Do môi trường ăn mòn nên việc chống ăn mòn là cần thiết, đặc biệt ở những phần dưới mực nước trung bình MLWL sẽ xuất hiện hiện tượng ăn mòn cục bộ nghiêm trọng. Đối với những bộ phận như vậy, bảo vệ catốt thường được áp dụng.
Xử lý bề mặt thường được áp dụng theo các phương pháp xử lý bề mặt LWL bao gồm sơn, thêm bề mặt vật liệu hữu cơ, bề mặt mỡ khoáng, bề mặt vật liệu vô cơ, v.v. Xử lý bề mặt vô cơ bao gồm lớp phủ kim loại, chẳng hạn như lớp phủ titan, bề mặt thép không gỉ, kẽm, nhôm, hợp kim nhôm, v.v. Ảnh hưởng của độ sâu nước đến tốc độ ăn mòn phụ thuộc vào môi trường.
Ăn mòn văng là nghiêm trọng nhất và giới hạn trên của nó có thể được xác định theo cách lắp đặt kết cấu.
Khu vực lên xuống là môi trường khắc nghiệt nhất và tốc độ ăn mòn thay đổi rất nhiều theo độ sâu.
Ở vùng nước mặn, môi trường trở nên ôn hòa hơn. Nhưng đối với một số điều kiện, chẳng hạn như dòng chảy và sự gia tăng vận chuyển, sự ăn mòn có thể được tăng tốc.
Môi trường lớp đất dưới đáy biển phụ thuộc vào mật độ muối, mức độ ô nhiễm và điều kiện khí hậu nhưng tốc độ ăn mòn tương đối ổn định.
Lưu ý: So với kết cấu cố định, cầu phao nổi thay đổi theo mặt nước nên không xảy ra hiện tượng lên xuống của thủy triều.
6. Trạng thái giới hạn của cầu phao nổi
Cầu phao nổi phải có đủ khả năng đối mặt với các mối nguy hiểm tiềm ẩn như tàu, mảnh vụn, gỗ, lũ lụt, đứt dây neo và tách hoàn toàn cầu sau khi bị gãy ngang hoặc xiên.
Mặc dù nước mang lại sức nổi cho cầu phao nổi nhưng nếu nước rò rỉ vào bên trong cầu phao nổi sẽ dần dần làm hỏng cầu phao nổi và cuối cùng dẫn đến chìm cầu. Đây là vấn đề nghiên cứu hiện nay về cầu phao nổi.
7. Thiết kế và phân tích cụ thể cầu phao nổi
Tính ổn định: đề cập đến khả năng tàu bị nghiêng dưới tác dụng của ngoại lực và trở về vị trí cân bằng ban đầu sau khi ngoại lực biến mất.
Ba trạng thái cân bằng:
1) Cân bằng ổn định: G nằm dưới M, trọng lực và lực nổi tạo thành mômen ổn định sau khi nghiêng.
2) Trạng thái cân bằng không ổn định: G lớn hơn M, trọng lực và lực nổi tạo thành mômen lật sau khi nghiêng.
3) Cân bằng ngẫu nhiên: G và M trùng nhau, trọng lực và lực nổi tác động lên cùng một đường thẳng đứng sau khi nghiêng, không có mô men xoắn.
Mối quan hệ giữa ổn định và điều hướng tàu:
1) Độ ổn định quá lớn, tàu lắc lư dữ dội, gây khó chịu cho người, sử dụng thiết bị dẫn đường bất tiện, dễ hư hỏng kết cấu thân tàu, dễ dịch chuyển hàng hóa trong hầm, gây nguy hiểm cho sự an toàn của tàu.
2) Độ ổn định quá nhỏ, khả năng chống lật của tàu kém, dễ xuất hiện Góc nghiêng lớn, khả năng phục hồi chậm, tàu nghiêng trên mặt nước lâu ngày và việc dẫn đường không hiệu quả.
Cũng như đối với thuyền, việc lật phao có liên quan đến độ ổn định tĩnh của chúng.
Trong quá trình thiết kế cầu phao nổi, một số đại lượng vật lý quan trọng nhất cần được xem xét: chuyển vị thẳng đứng, chuyển vị ngang và độ nghiêng.
Cho dù đó là điều kiện thời tiết bão tuyết thường xảy ra trong năm hay điều kiện bão tuyết khắc nghiệt xảy ra trong thế kỷ, sự thoải mái khi tham gia giao thông cần phải được xem xét cẩn thận trong thiết kế. Vì vậy, gia tốc phản ứng của cầu phải nằm trong khoảng giá trị có thể chấp nhận được.
Xử lý ổn định: Dễ xử lý là một trong những hiệu suất quan trọng nhất.
Độ mỏi: để ngăn ngừa hư hỏng kết cấu do tải trọng động như gió, sóng nước, v.v. Phương pháp đánh giá giống như đối với Cầu truyền thống.
Yếu tố địa chấn: Do cầu phao nổi có chu kỳ tự nhiên dài nên cần nghiên cứu ảnh hưởng của sóng địa chấn chu kỳ dài. Mặc dù các cầu phao vốn đã được cách ly nhưng khả năng chống chịu động đất của hệ thống neo cần phải được kiểm tra, đặc biệt là các cọc neo và móng.
8. Thiết kế thân cầu phao nổi: Phao thông thường chủ yếu xem xét bể phao riêng biệt. Như đã giải thích trước đó, các đặc tính thủy động lực của từng bể có thể được nghiên cứu riêng lẻ và sau đó kết quả thu được có thể được sử dụng để phân tích hệ thống tổng thể. Trong thực tế, các phương pháp rời rạc như phương pháp phần tử hữu hạn thường được sử dụng trong phân tích hệ thống toàn cục. Đối với phương pháp phân tích này, khối lượng bổ sung của mỗi bể, các yếu tố giảm chấn thủy động lực và thủy động lực phải được xem xét và vị trí tâm nổi của bể phải được đưa vào.
Thiết kế tốc độ gió và chiều cao sóng hiệu dụng: chiều cao sóng hiệu dụng 2,5m là điểm mấu chốt của cầu phao. Để đảm bảo chiều cao sóng hiệu quả dưới 2,5m cần phải thiết lập rào chắn sóng. Hiệu ứng nhớt và hiệu ứng dòng chảy tiềm năng là hai yếu tố quan trọng trong việc phân tích chuyển động sóng nước tới và ứng suất của các công trình dưới nước. Đối với lý thuyết dòng thế năng, chủ yếu đề cập đến hiệu ứng tán xạ và bức xạ của sóng nước xung quanh kết cấu.
Sự phân tán nước là quan trọng nhất. Vì vậy, việc áp dụng lý thuyết tán xạ sóng nước để phân tích bài toán ở vùng này là rất hợp lý.
Trên thực tế, mặc dù lý thuyết dòng thế năng chất lỏng bề mặt tự do dựa trên giả định rằng chất lỏng không thể nén được, không quay và không nhớt, kết quả dự đoán của nó rất phù hợp với kết quả thực nghiệm. Đây là lý do tại sao lý thuyết tán xạ sóng nước dựa trên lý thuyết dòng điện thế tuyến tính thường được áp dụng trong phân tích thiết kế.
Thiết kế kết cấu thượng tầng: chủ yếu bao gồm lựa chọn loại kết cấu, thiết kế thành phần kết cấu và nội dung chống ăn mòn.
Thiết kế thân nổi: Thiết kế thân nổi rất khác so với thiết kế cầu truyền thống. Thiết kế thân nổi bao gồm: lựa chọn loại thân nổi, thiết kế bộ phận kiểm soát lũ thân nổi, thiết kế chống va chạm tàu, thiết kế kết cấu phần kết nối chuyển tiếp, chống ăn mòn, các công trình phụ trợ và thiết kế kết cấu neo.
Thiết kế kết cấu neo: xác nhận loại, phân bố và số lượng kết cấu neo. Trong thiết kế, cần phải hiểu các thông số khác nhau của môi trường, chẳng hạn như tốc độ gió, sóng nước và dòng chảy, động đất, thay đổi nhiệt độ, sóng thần, chấn động mặt hồ (sóng thứ cấp), sóng nước chu kỳ dài, thiết kế kết cấu neo cọc neo, neo xích neo, bệ chân căng và các điều kiện khác, cũng như phương pháp neo qua hai đầu của kẹp.
Thiết kế cơ sở: thiết kế cơ sở thường bao gồm: xác nhận tải trọng, chọn loại móng.
Thiết kế phụ kiện: lựa chọn và thiết kế cấu trúc kết nối.
9. Ứng dụng cầu phao nổi: dành cho người đi bộ, đường bộ và đường sắt.
10. Đặc điểm của cầu phao nổi: Kết cấu không phức tạp, dễ tháo rời nhưng chi phí bảo trì cao.
Mục đích của việc xây dựng cầu phao nổi thường được chia thành hai loại: một là đáp ứng nhu cầu sẵn sàng chiến đấu của quân đội hoặc cứu trợ thiên tai. Do nền nổi thay thế nền cố định phức tạp dưới nước nên cầu phao nổi dễ lắp đặt, dễ tháo dỡ, di tản và ẩn náu dễ dàng hơn, dễ tải và vận chuyển hơn, đồng thời có tốc độ và tính cơ động vượt trội.
Trong thời chiến, nó có thể vượt qua các chướng ngại vật trên sông, đảm bảo vận tải đường sắt và đường bộ, trong thời bình, khắc phục thiên tai lũ lụt, tiến hành sửa chữa nhanh chóng và cứu trợ thiên tai hoặc nhanh chóng liên lạc với hai bên để vận chuyển các loại vật liệu xây dựng quy mô lớn, là phương tiện khẩn cấp linh hoạt và hiệu quả ngắn hạn, vì vậy nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về loại cầu phao nổi này có ý nghĩa thực tiễn rất lớn.
Mục đích còn lại chủ yếu là cân nhắc về mặt kinh tế, cụ thể là khi độ sâu nước của khu vực rất lớn hoặc đáy rất mềm thì việc xây dựng các trụ cầu truyền thống là không phù hợp. Lúc này, tận dụng sức nổi tự nhiên của nước, cầu phao nổi không cần trụ cầu truyền thống hay nền móng tốt sẽ trở thành lựa chọn tốt hơn.
| THÔNG SỐ KỸ THUẬT CẦU TƯỜNG THÉP EVERCROSS - GREAT | ||
| EVERCROSS - CẦU TƯỜNG THÉP TUYỆT VỜI |
Cầu Bailey (Compact-200, Compact-100, LSB, PB100, China-321,BSB) Cầu mô-đun (GWD, HBD60, CB300, Delta, 450-type, v.v.), Cầu giàn, Cầu Warren, Cầu vòm, Cầu tấm, Cầu dầm, Cầu dầm hộp, Cầu treo, Cầu dây văng, Cầu nổi, v.v. |
|
| KỲ THIẾT KẾ | Nhịp đơn 10M ĐẾN 300M | |
| ĐƯỜNG VẬN CHUYỂN | LÀN ĐƠN, LÀN ĐÔI, ĐA NĂNG, LÀNH ĐI, ETC | |
| KHẢ NĂNG TẢI | AASHTO HL93.HS15-44,HS20-44,HS25-44, BS5400 HA+20HB,HA+30HB, AS5100 Truck-T44, IRC 70R Loại A/B, NATO STANAG MLC80/MLC110. Xe tải-60T, Trailer-80/100Ton, v.v. Cầu cấp 1 Hàn Quốc DB24 |
|
| LỚP THÉP | EN10025 S355JR S355J0/EN10219 S460J0/EN10113 S460N/BS4360 Lớp 55C AS/NZS3678/3679/1163/Lớp 350, ASTM A572/A572M GR50/GR65 GB1591 GB355B/C/D/460C, v.v. |
|
| GIẤY CHỨNG NHẬN | ISO9001, ISO14001, ISO45001, EN1090, CIDB, COC, PVOC, SONCAP, v.v. | |
| HÀN | AWS D1.1/AWS D1.5 AS/NZS 1554 hoặc tương đương |
|
| bu-lông | ISO898,AS/NZS1252,BS3692 hoặc tương đương | |
| MÃ MẠ KỲ | ISO1461 AS/NZS 4680 ASTM-A123, BS1706 hoặc tương đương |
|
| Mức độ hiệu suất | Mô tả mối nguy hiểm |
| 0 | Không làm hỏng sự ổn định của cầu |
| 1 | Không có thiệt hại cho chức năng cầu |
| 2 | Mặc dù hư hỏng có một số hạn chế về chức năng của cây cầu nhưng những chức năng này có thể được phục hồi |
| 3 | Các mối nguy hiểm có thể làm mất chức năng cầu nhưng được hạn chế để tránh sập, lún, trôi |
Thẻ nóng: Cầu Bailey Pontoon, Cầu Bailey di động, Cầu Bailey triển khai nhanh, Cầu Bailey tái sử dụng, Trung Quốc, Tùy chỉnh, OEM, nhà sản xuất, công ty sản xuất, nhà máy, giá cả, trong kho
