Tts

Bµi gi¶ng tãm t¾t m«n häc C«ng tr×nh b¶o vÖ bê biÓn Ngêi so¹n:PGS.TS Vò UyÓn DÜnh Líp cao häc c«ng tr×nh BiÓn. Th¸ng 8 n¨m 2008 ViÖn X©y dùng C«ng tr×nh BiÓn- §HXD

49

ch¬ng 3 t¶i träng sãng t¸c ®éng lªn c«ng tr×nh b¶o vÖ bê

3.I. kh¸I niÖm chung

Khi thiÕt kÕ çc c«ng tr×nh gia cè bê chÞu t¸c ®éng cña sãng thêng ph¶i xem xÐt

nh÷ng vÊn ®Ò sau:

- æn ®Þnh vµ cêng ®é cña c«ng tr×nh díi t¸c dông cña lùc sãng lín nhÊt, trong

thiÕt kÕ thêng chän chiÒu cao sãng cã tÇn suÊt ®¶m b¶o: H1%, H1/10, H1/3.....

- ¶nh hëng céng hëng hay gÇn céng hëng ®èi víi c«ng tr×nh.

Lùc t¸c ®éng cña sãng phô thuéc çc yÕu tè:

- Gi¸ trÞ çc th«ng sè sãng (chiÒu cao sãng H, chu kú sãng T, chiÒu dµi sãng L ...)

- §Æc trng sãng lan truyÒn tõ ngoµi kh¬i vµo c«ng tr×nh (phô thuéc vµo ®Þa h×nh

®¸y vµ bê biÓn, sù xuÊt hiÖn çc hiÖn tîng biÕn d¹ng sãng…).

- Mùc níc tÝnh to¸n (MNTT) vµ ®é s©u níc t¹i ch©n c«ng tr×nh (ds).

- H×nh d¹ng kÕt cÊu c«ng tr×nh, trong ®ã cÇn chó ý ®Õn ®é dèc, ®é cong cña m¸i;

®é rçng, ®é nh¸m, ®é ®µn håi cña kÕt cÊu, ®é hë ch©n cña c«ng tr×nh...

Çc yÕu tè sãng nªu trªn chÞu ¶nh hëng cña ®é s©u vïng níc n¬i x©y dùng

c«ng tr×nh. Do vËy, khi tÝnh to¸n t¶i träng vµ t¸c ®éng cña sãng, tríc hÕt x¸c ®Þnh vïng

tÝnh sãng vµ lo¹i h×nh c«ng tr×nh. S¬ ®å x¸c ®Þnh t¶i träng sãng t¸c ®éng lªn çc d¹ng

chÝnh cña c«ng tr×nh b¶o vÖ bê ®îc tãm t¾t trªn h×nh 3.1.

H×nh 3.1. S¬ ®å x¸c ®Þnh t¶i träng sãng ®èi víi çc c«ng tr×nh ven bê


50

Lùc t¸c ®éng cña sãng cã thÓ x¸c ®Þnh theo lý thuyÕt hoÆc çc ph¬ng ph¸p kh¸c

nhau tuú thuéc vµo ®Æc trng sãng vµ h×nh thøc kÕt cÊu c«ng tr×nh. Khi tÝnh t¸c ®éng cña

sãng lªn c«ng tr×nh, c«ng tr×nh ®îc ph©n thµnh hai d¹ng chñ yÕu lµ d¹ng têng ®øng vµ

d¹ng m¸i nghiªng, çc d¹ng kh¸c ®Òu cã thÓ suy diÔn gÇn ®óng tõ hai d¹ng nµy.

Çc lo¹i sãng (sãng níc s©u (sãng kh«ng vì), sãng níc n«ng, sãng vì, sãng vç

bê) ®îc x¸c ®Þnh theo ®é s©u níc tÝnh to¸n, thÓ hiÖn trªn h×nh 3.2:

- Vïng A (vïng sãng níc s©u) d ≥ 0,5L

- Vïng B (vïng sãng níc n«ng) 0,5L > d > db

- Vïng C (vïng sãng vì) db > d ≥ dbr

- Vïng D (vïng sãng vç bê, sãng leo) dbr > d

H×nh 3.2. S¬ ®å ph©n vïng tÝnh sãng theo ®é s©u níc

Gi¸ trÞ ¸p lùc sãng thêng thÓ hiÖn qua biÓu ®å ph©n bè ¸p lùc sãng theo chiÒu cao

c«ng tr×nh, x¸c ®Þnh theo bèn ®¹i lîng c¬ b¶n :

- Kho¶ng çch lín nhÊt tõ ®Ønh sãng hay ®¸y sãng ®Õn mùc níc tÜnh Z0

- TrÞ sè lín nhÊt cña ¸p lùc sãng pmax

- TrÞ sè cña ¸p lùc sãng t¹i mùc níc tÜnh p0

- TrÞ cña ¸p lùc sãng t¹i mÐp ®¸y c«ng tr×nh pd

3.2. T¶I träng sãng lªn c«ng tr×nh cã d¹ng têng ®øng

BiÓu ®å t¶i träng ®îc x©y dùng theo ph¬ng tr×nh ¸p lùc sãng t¬ng øng víi h×nh

d¹ng ®êng mÆt níc trong vïng níc ®· x¸c ®Þnh.

3.2.1. T¶i träng sãng tÝnh theo çc lý thuyÕt sãng

A. Sãng kh«ng vì

1. Sãng tuyÕn tÝnh (sãng h×nh sin)

• Ph¬ng tr×nh ®êng mÆt sãng:


51

Hcos(kx t)

2η= − ω (3.1)

• Ph¬ng tr×nh ¸p lùc sãng:

1 ch[k(z d)]p H cos(kx t)

2 ch kd

+= γ − ω (3.2)

• Çc trÞ sè ®Æc trng cña biÓu ®å ¸p lùc sãng khi t=0 ; x=0

0

0,max

d,max

Hz

21

p H2

Hp

2ch kd

=

= γ

γ=

(3.3)

2. Sãng ®øng


Hsin kxsin tη= ω (3.4)


ch[k(z d)]p H sin kxsin t

ch kd

+= γ ω (3.5)

• Çc trÞ sè ®Æc trng cña biÓu ®å ¸p lùc sãng khi ωt=π/2 ; kx= π/2:

0

0,max

d,max

z H

p H

Hp

ch kd

=

= γ

γ=

(3.6)

3. Sãng bËc hai (Saint Flou)


2

2 2

1H [(1 R)sin kxsin t (1 R)cos kxcos t]

2

k Hcth kd[(1 R) cos2kxsin 2 t (1 R) sin 2kxsin 2 t]

8

η= + ω + − ω

− − ω − − ω (3.7)


a 00

p p sh( kz )z H sin t

sh 2kd

− −= − ± ω

γ (3.8)


52

• Çc trÞ sè ®Æc trng cña biÓu ®å ¸p lùc sãng:

- Trêng hîp sãng tíi (R=0) khi sinωt = ± 1

20

0,max

2 2

d,max

1z H kH cthkd

2

(1 R)Hd

2chkdp

8d1

4(1 R)H (1 R) H cthkd

(1 R)Hp

2ch kd

= +

+γ + =

++ + +

γ +=

(3.9)

- Trêng hîp sãng ®øng (R=1) khi ωt=π/2 ; kx= π/2:

0

0,max

2

d,max

z H

2Hd

2chkdp

8d1

8H 4H cthkd

Hp

ch kd

=

γ +

=+

+γ

=

(3.10)

4. Sãng níc n«ng (Cnoidal)


2

2 2 21 1 1 d

0

3 HHcn ( ,ke) cn ( ,ke) 1 cn ( ,ke)

4 d η = α − α − α − η (3.11)


2d

x xp H cn 2K(ke)( ) g(z )

L T = γ − − + η

(3.12)

trong ®ã:

0 d

2 22 2 2 2

d 2 20

2

1 2 20 00

d d

H E(ke ) H E(ke)(1 ke ) (1 ke )(8 3ke )(8 7ke )

K(ke) K(ke)12d ke

x 3H H 7ke 21 ( )

d d4ke d 8ke

= −η

η = − − + − − − ω −

α = −

Víi : ke - m« ®un tÝch ph©n ellipse x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:


53

22 2 3 H L

ke K (ke) (1 R)16 d d

= +

K(ke) - tÝch ph©n ellipse lo¹i I

E(ke) - tÝch ph©n ellipse lo¹i II


0

0,max 2

d,max

H E(ke)z (1 R) 1

ke K(ke)

d 0,5(1 R)Hschkdp

d ke K(ke)1

(1 R)H [K(ke) E(ke)]

p 0,5 (1 R)Hschkd

= + − + +

=+

+ −= γ +

(3.13)

5. Sãng ®¬n (Solitaire)


1

223

3HH sch (x C t)

4d

η= −

(3.14)

víi: C g(d H)= +

• Ph¬ng tr×nh ¸p lùc sãng: 1

223

3Hp H sch (x C t) g z

4d

= γ − −

(3.15)


0

0,max

d,max

z 0,87(1 R)H

d 0,5(1 R)Hp

1,15d1

(1 R)H

p 0,5 (1 R)H

= +

+ +=

++

= γ +

(3.16)

Çc ph¬ng tr×nh trªn ®îc thiÕt lËp trong hÖ täa ®é Lagrange víi trôc x trïng víi

mùc níc tÜnh (MNT) thÓ hiÖn trªn h×nh 3.3. Çc ký hiÖu ®îc sö dông:

H. L, T - chiÒu cao, chiÒu dµi, chu kú sãng

ω, k - tÇn sè sãng, sè sãng


54

d - ®é s©u níc

t - thêi gian

R - hÖ sè ph¶n x¹

sch - sec hyperbolic 1

schxchx

=

z0 - kho¶ng çch lín nhÊt tõ ®Ønh hay ®¸y sãng ®Õn MNT

pa - ¸p suÊt khÝ trêi

p0,max - trÞ sè ¸p suÊt lín nhÊt t¹i MNT (z=0)

pd,max - trÞ sè ¸p suÊt lín nhÊt t¹i ®¸y c«ng tr×nh (z=-d)

H×nh 3.3. Ký hiÖu biÓu ®å ¸p lùc sãng

B. T¶i träng sãng vì

Sãng lan truyÒn tõ ngoµi kh¬i vµo bê, do ¶nh hëng cña ®é s©u níc vµ ma s¸t

®¸y, khi vµo bê sãng bÞ biÕn d¹ng vµ bÞ vì. Trong tÝnh to¸n thêng ph©n thµnh hai trêng

hîp:

- Sãng vì tõ xa, cã kho¶ng çch ®èi víi c«ng tr×nh, cßn gäi lµ sãng x«.

- Sãng vì t¹i vÞ trÝ tiÕp gi̧ p víi c«ng tr×nh gäi lµ sãng vì t¹i ch©n c«ng tr×nh hay sãng ®æ

1. ¸p lùc sãng x«

• C«ng thøc chung ®Ó x¸c ®Þnh ¸p lùc sãng x« cã d¹ng:

g2

Vfp

2w

wx γ= (3.17)

trong ®ã: fw - hÖ sè, fw = 2 ÷4 tïy theo tÝnh chÊt cña sãng sau khi vì

Vw - vËn tèc luång níc do sãng x« g©y ra:


55

Vw = 0,75 C1 - V*

C1 - vËn tèc ®i tíi cña phÇn tö níc:

gdC1 =

ds- ®é s©u níc t¹i ch©n c«ng tr×nh;

V* - vËn tèc ®é quü ®¹o cña phÇn tö níc:

)dk(anhcotgk2*H*V 11=

k1- sè sãng t¹i vÞ trÝ tÝnh to¸n;

H* - chiÒu cao sãng x«, x¸c ®Þnh theo tµi liÖu quan tr¾c hay thÝ

nghiÖm, khi kh«ng cã sè liÖu th× lÊy gÇn ®óng theo b¶ng 3.2.

B¶ng 3.2. Gi¸ trÞ gÇn ®óng chiÒu cao sãng x« H*

d/L 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,24 0,26

H*/d 0,77 0,76 0,75 0,74 0,72 0,71 0,67 0,65 0,63 0,59 0,56 0,54 0,50

Tõ c«ng thøc chung (3.17), Djunkovski ®· ®Ò xuÊt c«ng thøc: * 2

x

(0,75C * V )p 1,7

2g

+= γ (3.18)

Çc trÞ sè ®Æc trng cña biÓu ®å ¸p lùc sãng theo (3.18): 2

0 0

2

0,max d,max

H (0,75C V )z h

2 2g

(0,75C V )p p 1,7

2g

∗ ∗ ∗

∗ ∗

+= + +

+= =

(3.19)

víi h0 lµ ®é d©ng ®êng trung b×nh cña mÆt sãng trªn MNT, cã thÓ lÊy h0=0,25H*.

2. ¸p lùc sãng ®æ

Sãng ®æ xuÊt hiÖn khi ®é s©u trªn bËc thÒm khèi b¶o vÖ t¹i ch©n c«ng tr×nh dc cã

gi¸ trÞ dc ≤ (1.25 ÷1.5)H vµ ®é s©u phÝa tríc c«ng tr×nh d>dgh.

Sau ®©y lµ mét sè ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n thêng gÆp:

• Ph¬ng ph¸p Hiroi (NhËt B¶n)

C«ng thøc x¸c ®Þnh ¸p lùc sãng ®æ:

0,maxkH

p H(3 )2

= γ + (3.20)


56

Çc trÞ sè ®Æc trng cña biÓu ®å ¸p lùc sãng theo (3.20):

0 0

0,max d,max

3Hz h

2kH

p p H (3 )2

= +

= = γ + (3.21)

z

ho

o

dp

po,max

d

dc

oz

pd

PhÝa biÓn C¶ng

a.BiÓu ®å ¸p lùc sãng x« theo Djunkovski b.BiÓu ®å ¸p lùc sãng ®æ theo Hiroi

H×nh 3.4. BiÓu ®å ¸p lùc sãng vì

3.2.2. T¶i träng sãng tÝnh theo tiªu chuÈn ViÖt Nam [5]

A. Sãng kh«ng vì

• ë vïng níc s©u, t¶i träng ngang P (kN/m) cña sãng t¸c ®éng lªn mÆt têng th¼ng

®øng khi ®Ønh sãng hoÆc ®¸y sãng ®Õn c«ng tr×nh ®îc x¸c ®Þnh theo biÓu ®å h×nh 3.5

víi p (kPa) ë ®é s©u z (m) x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: 2 2

kz 2kz 2 2kz

2 33kz

kH kHp gHe cos t g e cos t g (1 e )cos2 t

2 2

k Hg e cos2 t cos t

2

− −

−

= ρ ω − ρ ω − ρ − ω

− ρ ω ω

(3.22)

trong ®ã: ρ - khèi lîng riªng cña níc (t/m3)

g - gia tèc träng trêng (m/s2)

z - ®é s©u çc ®iÓm tÝnh to¸n, b¾t buéc x¸c ®Þnh víi çc ®iÓm z1= ηc , z2= 0,

z5 = d .

§é cao cña ®Ønh sãng trªn mùc níc tÝnh to¸n ηc, x¸c ®Þnh theo ®å thÞ h×nh 2.6 øng

víi çc gi¸ trÞ H, T vµ tû sè d/LO ®· biÕt hoÆc theo c«ng thøc:

2

2c

kHcth kd cos t

2η = − ω (3.23)

Çc trêng hîp ¸p lùc sãng ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt theo (3.22):

+ Trêng hîp 1: tríc têng cã ®Ønh sãng (h×nh 3.5a) víi ®é cao ηmax (khi cosωt = 1).

+ Trêng hîp 2: thêi ®iÓm ®Ønh sãng cao h¬n mùc níc tÝnh to¸n mét ®é cao ηC

(khi 0 < cosωt < 1), víi :


57

L

cos tH (8 d / L) 3

ω =π π −

+ Trêng hîp 3: thêi ®iÓm ch©n sãng n»m thÊp h¬n mùc níc tÝnh to¸n mét ®é

cao b»ng ηt (khi cosωt = -1), h×nh 3.5b.

a) Khi ®Ønh sãng ®Õn tßng b) Khi ch©n sãng ®Õn tßng

H×nh 3.5. BiÓu ®å x¸c ®Þnh ¸p lùc sãng lªn c«ng tr×nh d¹ng têng ®øng

• ë vïng níc n«ng biÓu ®å ¸p lùc sãng ®îc x¸c ®Þnh theo b¶ng 3.1, trong ®ã :

ρ : khèi lîng riªng cña níc biÓn

g : gia tèc träng trêng

H: chiÒu cao sãng thiÕt kÕ

L : chiÒu dµi sãng trung b×nh

k2, k3, k4, k5, k8 vµ k9 lµ çc hÖ sè ®îc lÊy theo h×nh 3.6.

B¶ng 3.1. Gi¸ trÞ ¸p lùc sãng vïng níc n«ng lªn têng ®øng

Trêng hîp tÝnh to¸n Ký hiÖu ®iÓm tÝnh trªn biÓu ®å

§é s©u z çc ®iÓm tÝnh trªn biÓu ®å (m)

TrÞ sè ¸p lùc sãng p(kPa)

Khi ®Ønh sãng tiÕp gi¸p c«ng tr×nh

1

2

3

4

5

ηc

0

0,25d

0,5d

d

p1 = 0

p2 = k2ρgH

p3 = k3ρgH

p4 = k4ρgH

p5=k5ρgH

Khi ch©n sãng tiÕp gi¸p c«ng tr×nh

6

7

8

9

0

ηt

0,5d

d

p6 = 0

p7 =- ρgηt

p8 = - k8ρgH

p9 = - k9ρgH


58

a. §å thÞ x¸c ®Þnh çc hÖ sè k2, k3 b. §å thÞ x¸c ®Þnh çc hÖ sè k4, k5

c. §å thÞ x¸c ®Þnh çc hÖ sè k8, k9

H×nh 3.6. §å thÞ x¸c ®Þnh çc hÖ sè k

B. Sãng vì

1) Gi¸ trÞ lín nhÊt cña hîp lùc sãng vì theo ph¬ng ngang Px (KN/m) vµ theo ph¬ng

®øng Pz (KN/m) lªn c«ng tr×nh cã mÆt th¼ng ®øng (khi kh«ng cã ®Êt lÊp ë phÝa bê) ®îc

x¸c ®Þnh theo çc biÓu ®å ¸p lùc sãng tïy thuéc vµo vÞ trÝ c«ng tr×nh (h×nh 3.7):

• Khi c«ng tr×nh n»m ë ®é s©u mµ t¹i ®ã sãng ®æ lÇn cuèi (h×nh 3.7a):

u br

uc

Lp p gH (0,033 0,75)

dp

g

= = ρ +

η = −ρ

(3.24)

• Khi c«ng tr×nh n»m ë vông mÐp níc (h×nh 3.7b):

iu

n

ic

ap pi (1 0,03 )p

a

p

g

= = −

η = −ρ

(3.25)


59

H×nh 3.7. S¬ ®å tÝnh t¶i träng sãng vì lªn têng ®øng (khi kh«ng cã ®Êt lÊp phia bê)

• Khi c«ng tr×nh n»m trªn bê, cao h¬n ®êng mÐp níc nhng cßn n»m trong vïng

sãng leo (h×nh 3.7c):

gp

paa

17,0pp

lc

ur

ll

ρ−=η

−==

(3.26)

trong ®ã: cη - ®é cao cña ®Ønh sãng so víi mùc níc tÝnh to¸n t¹i vÞ trÝ c«ng tr×nh

d - ®é s©u níc t¹i ch©n c«ng tr×nh

Hbr - chiÒu cao sãng t¹i vÞ trÝ sãng ®æ lÇn cuèi

an - kho¶ng çch tõ vÞ trÝ sãng ®æ lÇn cuèi ®Õn mÐp níc (m)

ai - kho¶ng çch tõ vÞ trÝ sãng ®æ lÇn cuèi ®Õn c«ng tr×nh (m)


60

al - kho¶ng çch tõ ®êng mÐp níc ®Õn c«ng tr×nh (m)

ar - kho¶ng çch tõ ®êng mÐp níc ®Õn ranh giíi leo bê cña sãng vì khi

kh«ng cã c«ng tr×nh, x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

ϕ= ctgHa %1leol

Hleo1%: chiÒu cao sãng leo bê, tÇn suÊt ®¶m b¶o 1%, x¸c ®Þnh theo môc 3.4.

pu, pi, pl : gi¸ trÞ ¸p lùc sãng t¹i ®¸y t¬ng øng trong çc trêng hîp a, b, c.

Chó ý r»ng, trêng hîp c«ng tr×nh cao (z1 ≥ -0,3H), trÞ sè ¸p lùc sãng tÝnh theo çc

c«ng thøc (3.24), (3.25), (3.26) ph¶i nh©n víi hÖ sè kzd, cho trong b¶ng 3.2, trong ®ã z1 lµ

kho¶ng çch tõ ®Ønh c«ng tr×nh ®Õn MNTT.

B¶ng 3.2. Gi¸ trÞ hÖ sè kzd

Kho¶ng çch tõ ®Ønh c«ng

tr×nh ®Õn MNTT: z1 (m)

-0,3H 0,0 +0,3H +0,65H

HÖ sè kzd 0,95 0,85 0,8 0,5

2) Trêng hîp cã ®Êt lÊp ë phÝa bê , gi¸ trÞ lín nhÊt cña çc h×nh chiÕu theo ph¬ng ngang

Px (kN/m) vµ ph¬ng ®øng Pz (kN/m) cña t¶i träng sãng vì t¸c ®éng lªn têng ch¾n sãng

th¼ng ®øng khi sãng rót ®îc tÝnh theo çc biÓu ®å ¸p lùc sãng h×nh 3.8, víi gi¸ trÞ pr x¸c

®Þnh theo c«ng thøc:

r r brp g( z 0,75H )= ρ ∆ − (3.27)

trong ®ã: ∆zr - ®é h¹ thÊp cña mÆt níc so víi MNTT ë tríc têng khi sãng rót (m), ∆zr

phô thuéc vµo kho¶ng çch tõ mÐp níc ®Õn c«ng tr×nh al , x¸c ®Þnh theo biÓu thøc:

∆zr = 0 khi al ≥ 3 Hbr

∆zr = 0,25 Hbr khi al < 3 Hbr


61

H×nh 3.8. BiÓu ®å ¸p lùc sãng lªn têng th¼ng ®øng khi sãng rót (cã ®Êt lÊp phÝa bê) 3) Khi c«ng tr×nh n»m trong vïng sãng ®æ (db ≤ dcr trong suèt ®o¹n dµi ≥ 0,5 L tríc

têng), ®é cao lín nhÊt cña ®Ønh sãng ®æ so víi MNT x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

sur f sur0,5d Hη = − − (3.28)

T¶i träng theo ph¬ng ngang do sãng ®æ Pxc (kN/m) b»ng diÖn tÝch biÓu ®å ¸p lùc

ngang cña sãng (h×nh 3.9). Çc trÞ sè p (kPa) t¹i tung ®é z(m) cña biÓu ®å x¸c ®Þnh nh

sau: ∆zr

1 sur 1

2 sur 2 sur

sur3 f 3

fsur

z H ; p 0

1z H ; p 1,5 g H

3g H

z d ; p2

ch dL

= − =

= − = ρ

ρ= =

π

(3.29)

T¶i träng theo ph¬ng ®øng do sãng ®æ Pzc (kN/m) b»ng diÖn tÝch biÓu ®å ph¶n ¸p

lùc sãng (víi tung ®é biÓu ®å p3) vµ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

3zc

p aP 0,7

2 =

(3.30)

trong ®ã: db - ®é s©u tÝnh ®Õn ®¸y c«ng tr×nh

dbr - ®é s©u níc tÝnh to¸n ®Õn vÞ trÝ pmax trªn biÓu ®å

df - ®é s©u trªn khèi l¸t thÒm t¹i ch©n c«ng tr×nh

Hsur - chiÒu cao sãng ®æ

L - chiÒu dµi trung b×nh cña sãng ®æ

a - chiÒu dµy têng

a.Khi mÆt trªn líp ®Öm n»m ngang cao ®é ®¸y b.Khi líp ®Öm n»m trªn cao ®é ®¸y


62

H×nh 3.9. BiÓu ®å ¸p lùc sãng ®æ lªn têng th¼ng ®øng

3.2.3. T¶i träng sãng tÝnh theo SPM [6]

A. Sãng kh«ng vì

Theo Miche-Rundgren, sãng lan truyÒn, khi gÆp c«ng tr×nh cã d¹ng têng ®øng sÏ

xuÊt hiÖn hiÖn tîng ph¶n x¹. T¹i mÆt ®øng cña c«ng tr×nh, sãng cã chiÒu cao b»ng tæng

chiÒu cao cña sãng tíi vµ sãng ph¶n x¹ (h×nh 3.10), thÓ hiÖn bëi biÓu thøc:

= + = +w i r iH H H (1 R)H (3.31)

trong ®ã: Hi - chiÒu cao sãng tíi, Hr - chiÒu cao sãng ph¶n x¹

ho - kho¶ng çch ®êng trung b×nh mÆt sãng so víi MNT

R - hÖ sè ph¶n x¹; khi R=1: tríc têng cã sãng ®øng (Hw=2Hi)

d - ®é s©u níc tÝnh to¸n;

b - chiÒu cao c«ng tr×nh

H×nh 3.10. S¬ ®å x¸c ®Þnh çc th«ng sè sãng khi gÆp têng ®øng

T¶i träng sãng t¸c ®éng lªn mÆt têng gåm hai thµnh phÇn: ¸p lùc thñy tÜnh ps vµ

¸p lùc sãng p1, trong ®ã ¸p lùc sãng p1 tÝnh gÇn ®óng theo c«ng thøc: = γ

γ+ = π

s

i1

p d

H1 Rp

2 cosh(2 d / L)

(3.32)

T¶i träng tæng céng F t¹i ®¸y c«ng tr×nh (ë ®é s©u níc d) :

γ= + = +

2

s 1 1

dF F F F

2 (3.33)


63

S¬ ®å biÓu ®å ph©n bè ¸p lùc sãng khi ®Ønh sãng vµ ®¸y sãng ®Õn têng thÓ hiÖn trªn

h×nh 3.11.

H×nh 3.11. BiÓu ®å ph©n bè t¶i träng sãng lªn têng ®øng

Tïy thuéc vµo møc ®é ph¶n x¹ (R), ®é s©u níc d vµ gi¸ trÞ çc th«ng sè sãng, dÔ

dµng x¸c ®Þnh çc gi¸ trÞ t¶i träng sãng t¬ng øng b»ng çc ®å thÞ, vÝ dô sö dông h×nh 3.12,

3.13 (Saint Flou vµ Miche-Rundgren) ®Ó x¸c ®Þnh h×nh d¹ng mÆt sãng vµ çc gi¸ trÞ t¶i träng

sãng khi ®Ønh sãng hoÆc ®¸y sãng ®Õn c«ng tr×nh. Trong trêng hîp khi R=1 vµ kh«ng tÝnh

®Õn thµnh phÇn ¸p lùc thñy tÜnh nh sau:

- TÝnh gi¸ trÞ iHd

vµ i2

HgT

, sö dông ®å thÞ h×nh 3.12 t×m ®îc gi¸ trÞ o

i

hH

(trªn trôc tung)

theo trÞ sè iHd

(®êng cong trªn ®å thÞ) vµ trÞ sè i2

HgT

(trªn trôc hoµnh).

- T×m ®îc ho, x¸c ®Þnh çc kho¶ng çch yc, yt trªn s¬ ®å h×nh 3.10:

c o i

t o i

1 Ry d h H2

1 Ry d h H2

+ = + +

+ = − −

- Sö dông ®å thÞ h×nh 3.13 ®Ó x¸c ®Þnh trong trêng hîp:

+ Khi ®Ønh sãng tíi têng (®å thÞ h×nh 3.13a)

+ Khi ®¸y sãng tíi têng (®å thÞ h×nh 3.13b)

Tõ ®ã dÔ dµng suy ra trÞ sè ¸p lùc sãng tæng céng lªn têng ®øng theo 2 trêng hîp trªn.


64

H×nh 3.12. §å thÞ x¸c ®ÞnhchiÒu cao sãng(cha vì) lªn têng ®øng khi R=1

H×nh 3.13. §å thÞ x¸c ®Þnh t¶i träng sãng(chua vì) lªn têng ®øng khi R=1


65

§èi víi têng cã chiÒu cao t¬ng ®èi thÊp (h×nh 3.14a) hoÆc têng ®Æt trªn nÒn ®¸ ®æ

(h×nh 3.14b), trÞ sè t¶i träng tæng céng F cÇn ®îc hiÖu chØnh bëi hÖ sè gi¶m t¶i rf :

fc c

fc

h h hr (2 ) khi 0,5 1,0

y y y

hr 1,0 khi 1,0

y

= − < <

= ≥ (3.33)

trong ®ã: h - chiÒu cao têng

yc - chiÒu cao tõ ®¸y biÓn ®Õn ®Ønh sãng:

c 0 i

1 Ry d h H

2

+= + +

trÞ sè h0 cã thÓ t×m ®îc tõ ®å thÞ h×nh 3.12 (khi R=1)

T¶i träng tæng céng ®èi víi trêng hîp têng cã chiÒu cao thÊp ký hiÖu lµ F’ vµ

trêng hîp têng ®Æt trªn nÒn ®¸ ®æ ký hiÖu F” ®îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc: =

= −

'f

''f

F r F

F (1 r )F (3.34)

a. Trêng hîp têng cã chiÒu cao thÊp b. Trêng hîp têng ®Æt trªn nÒn ®¸ ®æ

H×nh 3.14. S¬ ®å x¸c ®Þnh çc trêng hîp sö dông hÖ sè gi¶m t¶i rf

B. Sãng vì

1. Sãng vì tõ xa

• Theo kÕt qu¶ nghiªn cøu cña Minikin (1955,1963), ¸p lùc sãng lín nhÊt trong trêng

hîp sãng vì t¹i mùc níc tÜnh cã gi¸ trÞ:

b sm s s

D s

H dp 101 (D d )

L D= γ + (3.35)

trong ®ã:

Hb - chiÒu cao sãng vì

ds - ®é s©u níc t¹i ch©n c«ng tr×nh


66

Ds = ds + m Ld

m - ®é dèc b·i

Ld - chiÒu dµi sãng t¹i ®é s©u d LD - chiÒu dµi sãng t¹i ®é s©u Ds

Lùc tæng céng (bao gåm ¸p lùc do sãng vì Fm vµ ¸p lùc thñy tÜnh Fs) t¸c dông lªn 1

mÐt dµi têng (h×nh 3.15) x¸c ®Þnh c«ng thøc:

= +

γ + = +

t m s

bs

m bt

F F F

Hd

p H 2F

3 2

(3.36)

H×nh 3.15. S¬ ®å ¸p lùc sãng vì (Minikin)

Theo Minikin, gi¸ trÞ Fm vµ pm (phô thuéc vµo ®é s©u níc ds, ®é dèc b·i m vµ chu

kú sãng T), dÔ dµng x¸c ®Þnh theo ®å thÞ h×nh 3.16 nh sau:

- X¸c ®Þnh chiÒu cao sãng vì lín nhÊt Hb

- TÝnh trÞ sè ds/gT2 Tra ®å thÞ h×nh 3.16 víi gi¸ trÞ ds/gT2 trªn trôc hoµnh vµ ®êng cong ®é dèc m ®·

cho, t×m ®îc trÞ sè m

b

pHγ

, tõ ®ã cã ®îc gi¸ trÞ pm. Thay vµo (3.36) x¸c ®Þnh ®ù¬c ¸p lùc

tæng céng Ft, trong ®ã tæng ¸p lùc sãng = m bm

p HF

3.

• Trêng hîp têng ®Æt trªn nÒn ®¸ ®æ, ¸p lùc sãng pm ®îc x¸c ®Þnh theo ®å thÞ h×nh

3.17a hoÆc theo c«ng thøc (3.35) víi çc gi¸ trÞ tû sè LD, Ds.

• Trêng hîp chiÒu cao têng t¬ng ®èi thÊp, cÇn hiÖu chØnh trÞ sè lùc tæng céng Ft b»ng

çch nh©n víi hÖ sè rm. . TrÞ sè rm phô thuéc vµo chiÒu cao sãng vì Hb vµ chiÒu cao têng

c’ vµ hÖ sè m¸i dèc m, x¸c ®Þnh theo ®å thÞ h×nh 3.17b.


67

Nh vËy: F’m = Fm r m

H×nh 3.16. BiÓu ®åx¸c ®Þnh ¸p lùc sãng vì (Minikin)

a. Trêng hîp têng ®Æt trªn nÒn ®¸ ®æ b. Trêng hîp têng cã chiÒu cao thÊp

H×nh 3.17. ¸p lùc sãng vì trong çc trêng hîp ®Æc biÖt (Minikin)

2. Sãng vì t¹i ch©n c«ng tr×nh

X¸c ®Þnh t¶i träng sãng khi c«ng tr×nh n»m ngay trong vïng sãng vì cÇn ph©n biÖt hai

trêng hîp tÝnh to¸n:

• Trêng hîp 1: mùc níc tÜnh n»m trong ph¹m vi chiÒu cao c«ng tr×nh (h×nh 3.18), t¶i

träng tæng céng (gåm ¸p lùc sãng pm vµ ¸p lùc thñy tÜnh ps) x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:


68

= +

γ γ += +

ct m s

2b c s c

tc

F F F

d h (d h )F

2 2

(3.37)

H×nh 3.18. ¸p lùc sãng ®æ (trêng hîp MNTn»m trong ph¹m vi chiÒu cao c«ng tr×nh)

• Trêng hîp 2: mùc níc tÜnh n»m trong ph¹m vi b·i (h×nh 3.19), t¶i träng tæng céng

(gåm ¸p lùc sãng pmvµ ¸p lùc thñy tÜnh ps) x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

= +

γ γ= − + −

ct m s

3 22b c 1 c 1

tc2 2

F F F

d h x h xF 1 1

2 x 2 x

(3.38)

Trong ®ã: hc - ®é cao mÆt sãng trªn mùc níc tÜnh: =c bh 0,78H

db - ®é s©u níc t¹i vÞ trÝ sãng ®æ lÇn cuèi tríc khi tíi c«ng tr×nh.

x1 - kho¶ng çch tõ MNT (SWL) ®Õn c«ng tr×nh

x2 - kho¶ng çch tõ MNT ®Õn h×nh chiÕu cña giao ®iÓm gi÷a ®êng bê vµ

®êng ®Ønh sãng kÐo dµi.

Çc ký hiÖu kh¸c cã ý nghÜa nh trªn.

H×nh 3.19. ¸p lùc sãng ®æ (trêng hîp MNTn»m trong khu vùc b·i)


69

3. Çc trêng hîp cÇn hiÖu chØnh

• Sãng xiªn

Trêng hîp sãng cã híng truyÒn ®Õn c«ng tr×nh theo mét gãc β, thµnh phÇn lùc

sãng sÏ gi¶m nhá so víi trêng hîp sãng truyÒn th¼ng gãc tíi c«ng tr×nh. Møc ®é suy

gi¶m tïy thuéc vµo trÞ sè gãc β (h×nh 3.20), x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

β = β2F Fsin (3.39)

Chó ý r»ng c«ng thøc (3.39) kh«ng sö dông cho trêng hîp c«ng tr×nh cã kÕt cÊu

d¹ng ®¸ ®æ.

H×nh 3.20. S¬ ®å x¸c ®Þnh ¸p lùc sãng truyÒn xiªn gãc víi c«ng tr×nh

• C«ng tr×nh kh«ng hoµn toµn th¼ng ®øng

Trêng hîp c«ng tr×nh cã çc d¹ng t¬ng tù nh trong h×nh 3.21, sö dông çc c«ng

thøc tÝnh ¸p lùc sãng F nªu trªn cho çc ®iÒu kiÖn sãng cô thÓ råi thªm vµo hÖ sè hiÖu

chØnh. C«ng thøc tÝnh to¸n cã d¹ng: 2

ttF F sin= θ (3.40)

C«ng thøc (3.40) cã thÓ sö dông cho tÊt c¶ çc trêng hîp, vÝ dô cÇn tÝnh t¶i träng

cña sãng vì xiªn ®Õn c«ng tr×nh th× gi¸ trÞ lùc F trong (3.40) ®îc thay b»ng gi¸ trÞ lùc Fβ

H×nh 3.21. S¬ ®å tÝnh gãc θ


70

3.3. T¶I träng sãng lªn têng nghiªng vµ m¸i nghiªng

Khi c«ng tr×nh cã ®é dèc m¸i t¬ng ®èi lín (α ≥ 450) th× c«ng tr×nh ®îc gäi lµ

têng nghiªng, khi c«ng tr×nh cã m¸i t¬ng ®èi tho¶i (α < 450) th× gäi lµ c«ng tr×nh m¸i

nghiªng. CÇn ph©n biÖt s¬ ®å vµ c«ng thøc tÝnh t¶i träng sãng t¸c ®éng lªn c«ng tr×nh d¹ng

têng nghiªng vµ m¸i nghiªng.

3.3.1. T¶i träng sãng lªn têng nghiªng

Trêng hîp tæng qu¸t, theo çc quy ph¹m, cã thÓ tÝnh t¶i träng sãng lªn têng

nghiªng nh trêng hîp ®èi víi têng ®øng nhng biÓu ®å ¸p lùc sãng cÇn ®îc vÏ th¼ng

gãc víi têng.

Khi d > dpg, ký hiÖu : H- chiÒu cao sãng, L - chiÒu dµi sãng, d - ®é s©u níc, quy

ph¹m CH-92-60 hiÖu chØnh çc c«ng thøc tÝnh ¸p lùc sãng ®èi víi têng nghiªng trong

trêng hîp 5H >d ≥ 2H vµ H/L ≥ 1/15 theo çc trêng hîp sau:

• Trêng hîp α = 90o (h×nh 3.22a) :

¸p lùc sãng t¹i ®é s©u d = 3H tÝnh theo c«ng thøc:

p3H = pd + (p0 - pd) (1- 3H/d) (T/m2) (3.41)

trong ®ã: p0, pd - ̧ p lùc sãng t¹i mùc níc tÜnh vµ t¹i ®¸y cã gi¸ trÞ nh trong trêng hîp têng

®øng;

• Trêng hîp α > 450 (h×nh 3.22b):

¸p lùc sãng t¹i ®é s©u d= 3H cã kÓ ®Õn ¶nh hëng cña ®é nghiªng têng x¸c

®Þnh theo c«ng thøc:

3H, 3Hop 1 p45αα = −

(3.42)

p3H,α kh«ng ®æi tõ ®é s©u d = 3H trë xuèng

• Trêng hîp α = 450 : p = 0 tõ ®é s©u 3H trë xuèng (h×nh 3.22c)

¸p lùc sãng t¹i mùc níc tÜnh p’o ®èi víi mäi trÞ sè α lÊy b»ng po (trêng hîp

têng th¼ng ®øng α = 90o) nhng cã ph¬ng th¼ng gãc víi mÆt têng dèc nghiªng. §iÓm

cao vµ thÊp h¬n MNT, çc tung ®é cña biÓu ®å thay ®æi theo ®êng th¼ng. T¶i träng cña

sãng vì lªn têng nghiªng ®îc x¸c ®Þnh t¬ng tù nh trªn sau khi ®· thay çc gi¸ trÞ ¸p

lùc sãng vì vµo biÓu ®å.


71

a) α = 900 b) α > 450 c) α = 450

H×nh 3.22. BiÓu ®å ¸p lùc sãng lªn têng nghiªng (hiÖu chØnh CH-92-60)

3.3.2. T¶i träng sãng lªn m¸i nghiªng

1. Ph¬ng ph¸p N.N. §junc«vxki

T¶i träng sãng lªn m¸i nghiªng ®îc x¸c ®Þnh theo tr×nh tù:

• X¸c ®Þnh ®é s©u sãng vì

§é s©u giíi h¹n dgh t¹i ®ã b¾t ®Çu xuÊt hiÖn sãng vì, cã thÓ x¸c ®Þnh theo çc

c«ng thøc gÇn ®óng nh sau:

- NÕu H/L = 0,02 ÷0,14 vµ m = 1,5 ÷5,0:

dgh = (0,7 ÷ 1,7)H (3.43)

- NÕu H/L = 0,04 ÷ 0,06 vµ m = 1,5 ÷ 5,0 :

dgh = (0,01 ÷ 1,2) H (3.44)

- Trêng hîp 110< α < 330:

dgh= H0 (0,47 + 0,023 H0/L0) (1+ m2) /m2 (3.45)

trong ®ã: H/ L = δ : ®é dèc sãng ; H - chiÒu cao sãng; L- chiÒu dµi sãng

m = cotgα ; α gãc t¹o bëi m¸i nghiªng vµ mÆt n»m ngang

H0 , L0 : chiÒu cao sãng, chiÒu dµi sãng vïng níc s©u

• Sãng sau khi vì t¹i ®é s©u giíi h¹n, sÏ ®i tíi ®Ëp vµo m¸i nghiªng theo luång dßng d¹ng

parabol vµ g©y nªn ¸p lùc lín nhÊt t¹i ®iÓm B (h×nh 3.23). To¹ ®é ®iÓm B trong hÖ trôc

xoy (gèc 0 lµ giao ®iÓm cña ®êng n»m ngang cã kho¶ng çch dÕn MNT b»ng dgh vµ m¸i

nghiªng) ®îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc:


72

− ± +=

2 2A A

A 02

B

BB

v vv 2gy

m mxg

xy =

m

(3.46)

trong ®ã : y0- tung ®é cña ®iÓm A ®Æc trng cho vÞ trÝ ®Ønh sãng t¹i thêi ®iÓm b¾t ®Çu ®æ

xuèng m¸i nghiªng: y0 = dgh+ hA

hA- kho¶ng çch tõ ®Ønh sãng ®Õn mùc níc tÜnh, x¸c ®Þnh theo c«ng thøc

kinh nghiÖm:

hA =[0,95 - (0,84m – 0,25) H0/L0] H0

vA - vËn tèc ngang lín nhÊt t¹i ®iÓm A:

0A 0

0 0 0

gL 2 d g 2 dv n th H cth

2 L 2L L

π π π= +

π

n - hÖ sè thùc nghiÖm:

0

20

H mn 4,7 3,4 0,85

L 1 m

= + − +

H×nh 3.23. S¬ ®å x¸c ®Þnh sãng lªn m¸i nghiªng

• TrÞ sè ¸p lùc lín nhÊt trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch t¹i ®iÓm B ®îc tÝnh theo c«ng thøc:

2

2BB max

vp 1,7 cos

2g= ϕ (3.47)

trong ®ã: vB - vËn tèc lín nhÊt t¹i ®iÓm B: 2 2B A B Av [v (gx / v ) ]= η +

η = 1 - (0,017 m - 0,02) H0

ϕ = 900 - (α+β) ; β B2A

g x tg = -

v


73

• BiÓu ®å ¸p lùc sãng t¸c dông lªn m i̧ nghiªng ®îc biÓu thÞ trªn h×nh 3.24. BiÓu ®å nµy ®îc ®Æc

trng bëi 4 cÆp trÞ sè pi vµ li (i = 1÷4) t¬ng øng nh sau:

p1 = 0,4 pBmax t¬ng øng víi l1 = 0,025 S

p2 = 0,1 pBmax t¬ng øng víi l2 = 0,065 S (3.48)



trong ®ã: 0

24

m LS

2 m 1=

−

2. Tiªu chuÈn ViÖt Nam [5]

• Trêng hîp m¸i nghiªng ®îc gia cè bëi çc tÊm b¶n (l¾p ghÐp hoÆc ®æ t¹i chç) vµ ®é

dèc m¸i 1,5 ≤ m ≤ 5,0, biÓu ®å ¸p lùc sãng cã d¹ng t¬ng tù nh h×nh 3.24 nhng çc

cÆp trÞ sè cã gi¸ trÞ nh sau:

- TrÞ sè ¸p lùc sãng lín nhÊt pmax (kPa) :

max s f tdp k k p g H= ρ ` (3.49)

trong ®ã: ks - hÖ sè, cã gi¸ trÞ:

sH H

k 0,85 4,8 m (0,028 1,15 )L L

= + + −

kf - hÖ sè, lÊy theo b¶ng 3.3.

ptd - trÞ sè lín nhÊt cña ¸p lùc sãng t¬ng ®èi t¹i ®iÓm B (h×nh 3.24), lÊy

theo b¶ng 3.4.

H×nh 3.24. BiÓu ®å t¶i träng sãng lªn m¸i nghiªng


74

B¶ng 3.3. HÖ sè kf

§é tho¶i cña sãng L / H 10 15 20 25 35

HÖ sè kf 1,0 1,15 1,3 1,35 1,48

B¶ng 3.4. TrÞ sè lín nhÊt cña ¸p lùc sãng t¬ng ®èi ptd

ChiÒu cao sãng H(m) 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 ≥4

TrÞ sè ptd 3,7 2,8 2,3 2,1 1,9 1,8 1,75 1,7

- Tung ®é zB (®iÓm ®Æt cña ¸p lùc sãng lín nhÊt pmax) x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

2B 2

1z A ( 1 2 m 1 )(A B)

m= + − + + (3.50)

trong ®ã:

2

2

1 mA H(0,47 0,023 L / H )

mB H[0,95 (0,84 m 0,25)H / L ]

+= +

= − −

- Tung ®é z3 øng víi chiÒu cao sãng leo lªn m¸i nghiªng, x¸c ®Þnh theo môc 3.4.

- BiÓu ®å ¸p lùc sãng t¸c dông lªn m i̧ nghiªng ®îc x¸c ®Þnh bëi 4 cÆp trÞ sè pi vµ li

t¬ng øng nh sau:

p1 = 0,4 pBmax t¬ng øng víi l1 = 0,0125 Lϕ

p2 = 0,1 pBmax t¬ng øng víi l2 = 0,0325 Lϕ (3.51)



trong ®ã: 24

L ctgL

2 ctg 1ϕ

ϕ=

ϕ −

3.4. ChiÒu cao sãng leo

§iÓm giíi h¹n phÝa trªn cña biÓu ®å ¸p lùc sãng ®îc x¸c ®Þnh tõ chiÒu cao sãng

leo, ký hiÖu Hleo. ChiÒu cao sãng leo phô thuéc chñ yÕu vµo gi¸ trÞ çc th«ng sè sãng lan

truyÒn vµo bê, h×nh d¹ng mÆt c¾t vµ kÕt cÊu gia cè bê…. Trêng hîp c«ng tr×nh cã mÆt

c¾t t¬ng ®èi ®¬n gi¶n, chiÒu cao sãng leo cã thÓ x¸c ®Þnh theo çc c«ng thøc gÇn ®óng;

trêng hîp c«ng tr×nh cã tÇm quan träng ®Æc biÖt hoÆc mÆt c¾t cã h×nh d¹ng phøc t¹p,

chiÒu cao sãng leo cÇn ®îc thÈm ®Þnh qua kÕt qu¶ thÝ nghiÖm trªn m« h×nh vËt lý.

ChiÒu cao sãng leo lªn m¸i nghiªng cã thÓ x¸c ®Þnh theo nhiÒu c«ng thøc (N.N.


75

§junkovxki, P.A.Sankin, çc quy ph¹m …), kÕt qu¶ chªnh lÖch kh¸ nhiÒu khi tÝnh to¸n

theo çc c«ng thøc kh¸c nhau. Sau ®©y lµ çc c«ng thøc thêng sö dông trong thiÕt kÕ çc

c«ng tr×nh b¶o vÖ bê.

3.4.1. Trêng hîp m¸i nghiªng cã cïng ®é dèc (h×nh 3.25)

ChiÒu cao sãng leo cã tÇn suÊt ®¶m b¶o i%, ký hiÖu Hleo i%, phô thuéc vµo ®é dèc

m¸i nghiªng m ®îc x¸c ®Þnh theo çc trêng hîp sau ®©y:

• Khi m =1,5÷ 5,0

w i%leo i% 2

k k k kH H L

1 m

∆ β=+

(3.52)

trong ®ã:

m : hÖ sè dèc m¸i nghiªng

H, L : chiÒu cao, chiÒu dµi trung b×nh cña sãng tríc ®ª

k∆: hÖ sè nh¸m vµ thÊm cña m¸i nghiªng, lÊy theo b¶ng 3.5.

kw : hÖ sè, phô thuéc tèc ®é giã W vµ ®é s©u vïng níc tríc ®ª, lÊy theo b¶ng 3.6.

kβ : hÖ sè ¶nh hëng khi híng sãng xiªn mét gãc β víi ®êng tim ®ª, (b¶ng 3.7).

ki% : hÖ sè tÇn suÊt ®¶m b¶o cña chiÒu cao sãng leo, lÊy theo b¶ng 3.8. §èi víi ®ª

b¶o vÖ bê kh«ng cho phÐp trµn, tÇn suÊt ®¶m b¶o lÊy lµ 2%, víi ®ª cho phÐp trµn tÇn suÊt

®¶m b¶o lµ 13%.

B¶ng 3.5. HÖ sè k∆

Lo¹i h×nh gia cè m¸i k∆

Tr¬n ph¼ng, kh«ng thÊm níc (bª t«ng nhùa ®êng)

Bª t«ng vµ tÊm l¸t bª t«ng

L¸t cá

§¸ x©y

§¸ héc ®æ hai líp (nÒn kh«ng thÊm níc)

§¸ héc ®æ hai líp (nÒn thÊm níc)

Khèi vu«ng 4 ch©n (l¾p ®Æt mét líp)

Tetrapod (2 líp)

Dolos (2 líp)

1,0

0,9

0,85 ÷ 0,9

0,75 ÷ 0,8

0,60 ÷ 0,65

0,50 ÷ 0,55

0,55

0,40

0,38


76

B¶ng 3.6. HÖ sè kW

W / gd ≤ 1 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 ≥ 5

Wk 1,00 1,02 1,08 1,16 1,22 1,25 1,28 1,30

B¶ng 3.7 . HÖ sè kβ

β (®é) ≤ 15 20 30 40 50 60

kβ 1,00 0,96 0,92 0,87 0,82 0,76

B¶ng 3..8 . HÖ sè ki%

i%

H/d

0,1 1 2 3 4 5 10 13 20 50

< 0,1 2,66 2,23 2,07 1,97 1,90 1,84 1,64 1,54 1,39 0,96

0,1÷0,3 2,44 2,08 1,94 1,86 1,80 1,75 1,57 1,48 1,36 0,97

>0,3 2,13 1,86 1,76 1,70 1,65 1,61 1,48 1,40 1,31 0,99

• Khi m ≤ 1,25

leo i% W i% 0H k k k k R H∆ β= (3.53)

trong ®ã: R0 : hÖ sè dÉn suÊt, phô thuéc ®é dèc m¸i m, lÊy theo b¶ng 3.9

Çc hÖ sè kh¸c trong (3.53) cã ý nghÜa vµ cã gi¸ trÞ t¬ng tù nh c«ng thøc (3.52).

B¶ng 3.9. HÖ sè R0

HÖ sè m¸i dèc m= cotg α 0 0,5 1,0 1,25

R0 (m) 1,24 1,45 2,20 2,50

• Khi 1,25 <m < 1,5

Gi¸ trÞ chiÒu cao sãng leo ®îc néi suy tõ çc trÞ sè tÝnh cho trêng hîp m=1,25 vµ m =1,5.

H×nh 3.25. S¬ ®å x¸c ®Þnh chiÒu cao sãng leo lªn m¸i nghiªng


77

3.4.2. Trêng hîp m¸i nghiªng cã thÒm gi¶m sãng

Khi m¸i nghiªng cã thÒm gi¶m sãng (h×nh 3.26), chiÒu cao sãng leo ®îc x¸c ®Þnh

theo môc 3.4.1, nhng hÖ sè m¸i dèc m ph¶i tÝnh ®æi thµnh hÖ sè m¸i dèc t¬ng ®¬ng,

ký hiÖu mc .

Ký hiÖu: bt - chiÒu réng thÒm; mT - hÖ sè m¸i dèc phÇn trªn thÒm, mD - hÖ sè m¸i

dèc phÇn díi thÒm, trÞ sè mc ®îc x¸c ®Þnh theo çc trêng hîp sau:

• Trêng hîp m¸i trªn vµ m¸i díi thÒm gi¶m sãng cã cïng ®é dèc: (mD = mT ; ∆m =

mD - mT =0):

= −

= +

tc T b

tb

dm m 1 4 k

L

bk 1 3

L

(3.54)

• Trêng hîp ®é dèc m¸i trªn lín h¬n ®é dèc m¸i díi (∆m = mD - mT > 0)

= + ∆ − ∆ −2 tc T l

dm (m 0,3 m 0,1 m )(1 4,5 )k

L (3.55)

• Trêng hîp ®é dèc m¸i trªn nhá h¬n ®é dèc m¸i díi (∆m = mD - mT < 0)

= + ∆ + ∆ +2 tc T l

dm (m 0,5 m 0,08 m )(1 3 )k

L (3.56)

trong ®ã:

dt - ®é s©u níc trªn thÒm gi¶m sãng; khi thÒm n»m díi mùc níc tÜnh th× lÊy gi¸

trÞ d¬ng, khi thÒm n»m trªn mùc níc tÜnh th× lÊy gi¸ trÞ ©m.

L - chiÒu dµi sãng

Çc c«ng thøc trªn thÝch hîp trong ®iÒu kiÖn:

mT = 1,0 ÷1,4 ; mD = 1,5 ÷3,0

t td b0,067 0,067; 0,25

L L= − ÷ + ≤

H×nh 3.26. Sãng leo lªn m¸i nghiªng cã thÒm gi¶m sãng


78

3.4.3. ChiÒu cao sãng leo x¸c ®Þnh theo 22-TCN 222-95

Khi sãng vµo bê theo híng vu«ng gãc víi c«ng tr×nh vµ ®é s©u níc tríc c«ng

tr×nh d ≥ 2H1% th× chiÒu cao sãng leo x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

leo i% r p spr l i 1%H k k k k k H= (3.57)

trong ®ã:

Hleo i% - chiÒu cao sãng leo víi suÊt ®¶m b¶o i%

r pk , k - hÖ sè nh¸m vµ hÖ sè thÊm qua m¸i dèc, lÊy theo b¶ng 3.10. KÝch thíc

®Æc trng r trong b¶ng ®Æc trng cho lµ ®é nh¸m cña m¸i nghiªng, ®îc lÊy b»ng ®êng

kÝnh trung b×nh cña çc khèi vËt liÖu gia cè m¸i (®¸, tÊm b¶n hoÆc khèi bª t«ng, bª t«ng

cèt thÐp).

spk - hÖ sè, lÊy theo b¶ng 3.11. Gãc α trong b¶ng lµ gãc nghiªng cña m¸i so víi

®êng n»m ngang.

kl - hÖ sè, lÊy theo çc ®êng cong t¬ng øng víi ®é tho¶i cña sãng vïng níc s©u

(L0/H1%) trªn h×nh 3.27.

ki - hÖ sè tÇn suÊt ®¶m b¶o chiÒu cao sãng leo, lÊy theo b¶ng 3.12

H1% - chiÒu cao sãng tÝnh to¸n víi suÊt ®¶m b¶o 1%

B¶ng 3.10. HÖ sè r pk , k

KÕt cÊu gia cè m¸i dèc

§é nh¸m t¬ng ®èi r/H1%

HÖ sè kr HÖ sè kp

B¶n bª t«ng (bª t«ng cèt thÐp) Cuéi sái, ®¸ hoÆc çc khèi bª t«ng (bª t«ng cèt thÐp)

- < 0,02

0,005 ÷0,01 0,02 0,05 0,1

> 0,2

1 1

0,95 0,90 0,8 0,75 0,7

0,9 0,9 0,85 0,8 0,7 0,6 0,5

B¶ng 3.11. HÖ sè spk

TrÞ sè ctgα 1 ÷ 2 3 ÷5 >5

HÖ sè

spk khi vËn tèc giã ≥ 20 m/s 1,4 1,5 1,6

khi vËn tèc giã = 10 m/s 1,1 1,1 1,2

khi vËn tèc giã ≤ 5 m/s 1,0 0,8 0,6


79

B¶ng 3.12. HÖ sè ik

SuÊt ®¶m b¶o sãng leo i% 0,1 1 2 5 10 30 50

HÖ sè ki 1,1 1,0 0,96 0,91 0,86 0,76 0,68

H×nh 3.27. §å thÞ çc gi¸ trÞ hÖ sè kl

3.4.4. ChiÒu cao sãng leo x¸c ®Þnh theo SPM [6]

§å thÞ h×nh 3.28 cho kÕt qu¶ gÇn ®óng chiÒu cao sãng leo lªn m¸i nghiªng cã líp gia cè tr¬n,ph¼ng, phô thuéc vµo çc th«ng sè:

- §é dèc m¸i ®ª m = cotgα

- §é s©u níc t¹i ch©n c«ng tr×nh ds

- Çc th«ng sè sãng: chiÒu cao sãng Ho vµ chu kú sãng T

H×nh 3.28. §å thÞ x¸c ®Þnh chiÒu cao sãng leo theo SPM[6]


80

3.4.5. ChiÒu cao sãng kÕt qu¶ thùc nghiÖm

Çc c«ng tr×nh nghiªn cøu ®îc thùc hiÖn ®èi víi sãng ®iÒu hßa vµ sãng ngÉu

nhiªn, t¸c ®éng lªn m¸i nghiªng trong ®iÒu kiÖn ®é dèc m¸i thay ®æi, vËt liÖu gia cè m¸i

nghiªng ®a d¹ng (®¸ thiªn nhiªn, tÊm b¶n, khèi gia cè cã h×nh d¹ng phøc t¹p…), kÕt qu¶

nghiªn cøu cho phÐp x¸c ®Þnh chiÒu cao sãng khi sãng leo trªn m¸i (Run up) vµ khi sãng

®æ nhµo (Run down). Nh÷ng kÕt qu¶ nµy ®· ®îc giíi thiÖu vµ sö dông réng r·i trong thiÕt

kÕ çc c«ng tr×nh b¶o vÖ bê cña Ph¸p.

1. C«ng thøc tÝnh to¸n ®èi víi sãng ®iÒu hßa

Ký hiÖu Ru lµ chiÒu cao sãng khi leo trªn m¸i nghiªng vµ Rd lµ kho¶ng çch khi

sãng nhµo xuèng m¸i so víi mùc níc tÜnh (h×nh 3.25). Gi¸ trÞ Ru vµ Rd phô thuéc vµo trÞ

sè çc th«ng sè sãng, ®é dèc m¸i nghiªng vµ lo¹i h×nh vËt liÖu, kÕt cÊu khèi gia cè m¸i,

thÓ hiÖn díi d¹ng:

ur

dr

RA[1 exp(BI )]

HR

A[1 exp(BI )]H

= −

= − (3.58)

trong ®ã: rI - th«ng sè Irrbaren-B¹ttes: rs s

tgI

H / L

α=

Hs , Ls - chiÒu cao, chiÒu dµi sãng cã ý nghÜa

α - gãc nghiªng t¹o bëi m¸i vµ ®êng n»m ngang

A, B - hÖ sè, phô thuéc vËt liÖu, kÕt cÊu khèi gia cè m¸i, cho trong b¶ng 3.13.

Trªn h×nh 3.29 thÓ hiÖn çc kÕt qu¶ thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh gi¸ trÞ hai ®¹i lîng Ru/H

vµ Rd/H ®èi víi mét sè d¹ng gia cè m¸i thêng sö dông trong c«ng tr×nh b¶o vÖ bê.

a) Gia cè m¸i b»ng ®¸ ®æ b)Gia cè m¸i b»ng khèi T Tetrapod c) Gia cè m¸i b»ng khèi Dolos

H×nh 3.29. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh Ru/H vµ Rd/H


81

B¶ng 3.13. HÖ sè sãng leo D¹ng vËt liÖu gia cè Ru/ H Rd/ H

A B HÖ sè t¬ng quan

A B HÖ sè t¬ng quan

§¸ tù nhiªn (Dai &Kamel) Tetrapod (Jackson) Dolos (Wallingford)

1,3648 0,034 1,216

-0,596 -0,75 -0,568

0,61 0,74 0,74

-0,8523

-1,0607

-0,4256

-0,266

0,6

0,83

2. C«ng thøc tÝnh to¸n ®èi víi sãng thèng kª

Çc c«ng thøc díi ®©y sö dông cho trêng hîp chiÒu cao sãng H tu©n theo luËt ph©n bè Rayleigh, ký hiÖu:

- Ru: chiÒu cao sãng leo lªn m¸i nghiªng, ®¹i lîng uR

H cã quan hÖ víi th«ng sè

Irrbaren-B¹ttes rI biÓu thøc:

0,51r

Ru0,67 I

H= (3.59)

- Ru(p): chiÒu cao sãng leo t¬ng `øng víi tÇn suÊt ®¶m b¶o p, cã nghÜa:

u uPr ob [R R (p)] p> = ; Ru (p) x¸c ®Þnh theo biÓu thøc:

0,51

u

2z,1/ 3 z,1/ 3

R (p) tg Ln p0,67

H 2H /1,56T

α = −

(3.60)

Hz,1/3 - chiÒu cao sãng ®¸ng kÓ t¹i vïng níc cã ®é s©u z tríc c«ng tr×nh

T - chu kú sãng, thêng lÊy b»ng gi¸ trÞ chu kú ®Ønh phæ chu kú sãng Tp.

C«ng thøc (3.60) cho kÕt qu¶ kh¸ kh¶ quan ®èi víi m¸i ®ª gia cè b»ng ®¸ rêi hoÆc khèi cubiques. H×nh 3.30 so s¸nh çc gi¸ trÞ chiÒu cao sãng leo theo kÕt qu¶ thÝ nghiÖm vµ kÕt qu¶ tÝnh theo lý thuyÕt sãng ngÉu nhiªn cña Kamphuis vµ Mohamed ®èi hai h×nh thøc gia cè nªu trªn.

H×nh 3.30. KÕt qu¶ chiÒu cao sãng leo theo thÝ nghiÖm vµ theo lý thuyÕt sãng ngÉu nhiªn


82

3.5. ¸p lùc thuû tÜnh

Khi tÝnh to¸n t¶i träng t¸c ®éng lªn m¸i nghiªng c«ng tr×nh, ngoµi ¸p lùc ®éng do

sãng cÇn ph¶i tÝnh ®Õn ¸p lùc tÜnh cña níc t¸c dông lªn m¸i nghiªng khi cã sãng t¸c

®éng. BiÓu ®å ¸p lùc thñy tÜnh trong trêng hîp nµy cã d¹ng h×nh tam gi¸c víi çc trÞ sè

x¸c ®Þnh nh sau (h×nh 3.31):

T¹i ®iÓm O, giao ®iÓm cña ®é s©u ph©n giíi víi m¸i nghiªng (vµ còng lµ gèc cña hÖ trôc täa ®é): 0 0p (0,1m 0,2)H= +

T¹i ®iÓm B, n¬i cã ¸p lùc thuû ®éng cña sãng lín nhÊt: B 0p 0,055 m H=

T¹i ®iÓm C, n¬i mÆt níc tÜnh c¾t m¸i nghiªng: c Bp 0,6 p=

T¹i ®iÓm D, n¬i kÕt thóc chiÒu cao sãng leo: pD = 0

H×nh 3.31. BiÓu ®å ¸p lùc thñy tÜnh

Nh vËy, viÖc tÝnh to¸n kÝch thíc vµ cêng ®é cña kÕt cÊu gia cè trªn m¸i ®ª sÏ

c¨n cø vµo çc gi¸ trÞ cña hai biÓu ®å ¸p lùc thuû ®éng cña sãng (h×nh 3.24) vµ ¸p lùc

thuû tÜnh (h×nh 3.31). Hai lo¹i ¸p lùc nµy cã ph¬ng t¸c dông Ðp vµo m¸i nghiªng.

3.6. ¸p lùc ngîc (¸p lùc §Èy næi)

Khi sãng t¸c ®éng lªn m¸i ®ª, ngoµi ¸p lùc ®éng vµ ¸p lùc tÜnh, cßn cã t¸c dông

cña ¸p lùc ngîc cña sãng theo ph¬ng tõ phÝa trong m¸i ®ª híng ra phÝa ngoµi. ¸p lùc

ngîc nµy xuÊt hiÖn do ®é chªnh cét níc khi sãng leo lªn m¸i ®ª vµ mùc níc tÜnh. ViÖc

x¸c ®Þnh ¸p lùc ngîc cã ý nghÜa quan träng ®èi víi bµi to¸n kiÓm tra æn ®Þnh çc khèi gia

cè m¸i, ®Æc biÖt lµ trêng hîp m¸i ®îc gia cè b»ng çc tÊm b¶n bª t«ng.

¸p lùc ngîc ®èi víi çc tÊm gia cè b»ng bª t«ng trªn m¸i nghiªng ®îc x¸c ®Þnh

theo c«ng thøc :

c s f dnp k k p g H= ρ (3.61)

trong ®ã: ks - hÖ sè, lÊy theo c«ng thøc (3.54)

kf - hÖ sè, lÊy theo b¶ng 3.3.

pdn - ¸p lùc ngîc t¬ng ®èi, lÊy theo h×nh 3.32b.


83

BiÓu ®å ¸p lùc ngîc trªn m¸i nghiªng (h×nh 3.32a) ®îc x¸c ®Þnh theo çc trÞ sè

sau:

x1 - kho¶ng çch tõ ®iÓm 0 (giao ®iÓm MNTT vµ m¸i nghiªng) ®Õn ®iÓm B (®iÓm chÞu ¸p lùc sãng lín nhÊt): 1 Bx z / sin= α ; trong ®ã: zB tÝnh theo (3.55); α - gãc gi÷a

m¸i nghiªng vµ ®êng n»m ngang.

f B leob (z H ) / sin= + α

a. BiÓu ®å x¸c ®Þnh ̧ p lùc ngîc b. §å thÞ x¸c ®Þnh ̧ p lùc ngîc t¬ng ®èi

H×nh 3.32. ̧ p lùc ngîc

BiÓu ®å ¸p lùc ngîc cña sãng phô thuéc vµo h×nh thøc gia cè trªn m¸i nghiªng,

nhng chñ yÕu ®èi víi lo¹i gia cè b»ng b¶n bª t«ng. §èi víi lo¹i gia cè nµy biÓu ®å ¸p

lùc ngîc cßn phô thuéc vµo h×nh thøc khe nèi gi÷a çc tÊm gia cè. Sau ®©y lµ mét sè

trêng hîp hay gÆp trong thùc tÕ:

1. Trêng hîp gia cè b»ng b¶n bª t«ng vµ khe nèi hë

BiÓu ®å ¸p lùc ngîc cña sãng cã h×nh d¹ng vµ kÝch thíc thÓ hiÖn trªn h×nh

3.33a. Çc trÞ sè trªn biÓu ®å ®îc x¸c ®Þnh nh sau:

5 leo 0

2 5

0 0

2,6p 0,277 (H H )

mp 0,4 p

0,1 (L / H )

= γ −

=

ε =

(3.62)

2. Trêng hîp gia cè b»ng b¶n bª t«ng vµ khe nèi kÝn

Trêng hîp nµy biÓu ®å ¸p lùc ngîc cã d¹ng nh trªn h×nh 3.33b. VÞ trÝ vµ trÞ sè

çc ®iÓm ®Æc biÖt trªn biÓu ®å x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

* 02 0

0

*0 0

Lmp 0,085 H (1 )

m 1 H

0,15 (L / H )

= γ ++

ε =

(3.63)


84

3. Trêng hîp gia cè b»ng b¶n bª t«ng mµ ®o¹n trªn (®o¹n chÞu t¸c ®éng cña sãng) cã

khe nèi hë, cßn ®o¹n díi cã khe nèi kÝn

BiÓu ®å ¸p lùc ngîc biÓu thÞ trªn h×nh 3.33c, trong ®ã tam gi¸c phÝa trªn lÊy nh

biÓu ®å 3.33a, tam gi¸c díi lÊy nh biÓu ®å 3.33b.

Ngoµi nh÷ng c«ng thøc nªu trªn cßn nhiÒu c«ng thøc cña nhiÒu t¸c gi¶ kh¸c, song

nãi chung, nh÷ng c«ng thøc tÝnh ¸p lùc ngîc ®Òu chØ lµ gÇn ®óng. Khi thiÕt kÕ çc c«ng

tr×nh cã tÇm quan träng ®Æc biÖt, nªn kiÓm tra b»ng thùc nghiÖm.

H×nh 3.33. BiÓu ®å ̧ p lùc ngîc cña sãng trªn m i̧ nghiªng gia cè b»ng çc tÊm b¶n bª t«ng

3.7. ¸p lùc cña sãng lªn c«ng tr×nh cã d¹ng têng cong

T¶i träng sãng lªn têng cong thêng ®îc x¸c ®Þnh qua thÝ nghiÖm cho tõng

trêng hîp cô thÓ. Trong ®iÒu kiÖn kh«ng cã kh¶ n¨ng thÝ nghiÖm th× cã thÓ tÝnh to¸n gÇn

®óng nh sau:

1. Theo 22 TCN 222-95

¸p lùc sãng lªn mÆt cong c«ng tr×nh x¸c ®Þnh nh trêng hîp mÆt c«ng tr×nh th¼ng

®øng, sau ®ã ®æi híng çc lùc thµnh phÇn theo híng vu«ng gãc víi mÆt cong, biÓu ®å

¸p lùc sãng cã d¹ng nh h×nh 3.34.

H×nh 3.34: BiÓu ®å ¸p lùc sãng lªn têng cong


85

2. Theo Quy ph¹m CHuΠ- 92- 60

¸p lùc sãng do sãng vì lªn ®o¹n cong cña têng ch¾n sãng ®îc x¸c ®Þnh theo

c«ng thøc:

pcong = 0,5 p (1 + cos2βcong) (3.64)

trong ®ã:

βcong (®é) - gãc gi÷a ®êng th¼ng ®øng vµ tiÕp tuyÕn víi ®êng cong t¹i ®iÓm x¸c ®Þnh ¸p lùc

cña têng ch¾n sãng

p - ¸p lùc sãng vì tÝnh trong trêng hîp sãng rót, gåm ¸p lùc ®Èy næi vµ ¸p lùc x«

ngang vµo têng t¹i mùc níc tÜnh, tÝnh gÇn ®óng theo c«ng thøc:

p = 1,5H (3.65)

BiÓu ®å ¸p lùc sãng lªn têng ch¾n cã d¹ng cong t¬ng tù nh h×nh 3.34.

Documents

Tts