intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN VÀ ĐÊ CHẮN SÓNG - CHƯƠNG 3

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:45

Thêm vào BST
Báo xấu
532
lượt xem 123
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

ĐÊ CHẮN SÓNG TRỌNG LỰC TƯỜNG ĐỨNG 3.1. Điều kiện áp dụng. Kinh nghiệm thiết kế thi công cho thấy công trình đê chắn sóng kiểu tường đứng kinh tế hơn công trình đá đổ mái nghiêng do có hình dáng gọn nhẹ, giảm được khối lượng các vật liệu xây dựng như đá và bêtông. Điều kiện cơ bản nhất để áp dụng công trình kiểu tường đứng trọng lực là nền móng phải tốt. Đất nền lý tưởng nhất cho công trình này là nền đá. Tuy nhiên với loại đất có khả năng chịu tải tương đối...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN VÀ ĐÊ CHẮN SÓNG - CHƯƠNG 3

  1. Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng http://www.ebook.edu.vn Chương 3 ĐÊ CHẮN SÓNG TRỌNG LỰC TƯỜNG ĐỨNG 3.1. Điều kiện áp dụng. Kinh nghiệm thiết kế thi công cho thấy công trình đê chắn sóng kiểu tường đứng kinh tế hơn công trình đá đổ mái nghiêng do có hình dáng gọn nhẹ, giảm được khối lượng các vật liệu xây dựng như đá và bêtông. Điều kiện cơ bản nhất để áp dụng công trình kiểu tường đứng trọng lực là nền móng phải tốt. Đất nền lý tưởng nhất cho công trình này là nền đá. Tuy nhiên với loại đất có khả năng chịu tải tương đối tốt thì cũng có thể làm nền móng cho công trình trọng lực: đất, cát, sỏi tuy nhiên phải có biện pháp gia cố chống xói lở ở đáy. Như vậy, công trình đê chắn sóng loại tường đứng có thể được xác định theo các điều kiện sau: -Trên nền đất đá mọi độ sâu. -Trên nền đất rời với các điều kiện sau: + Với độ sâu lớn hơn 1,5÷2,5 lần chiều cao sóng tính toán thì đất nền trước công trình phải được gia cố tại các vị trí được dự kiến sẽ bị xói; + Với độ sâu không quá 20÷28m (khi đó áp lực của công trình lên nền đất ở giới hạn cho phép). 3.2. Mặt cắt dọc đê chắn sóng. Thông thường công trình đê chắn sóng được thi công ở độ sâu tự nhiên nhưng nền móng đã được sơ bộ chuẩn bị. Các lớp đệm đá phải được làm phẳng, cao trình của lớp đệm đá và chiều dày thoả mãn điều kiện kĩ thuật. Cao trình của lớp đệm đá phải nằm ở độ sâu > 1,25 chiều cao sóng tại chân công trình. Tránh trường hợp tạo ra sóng vỡ trước mặt công trình, chiều dày lớp đệm đá phải đảm bảo yêu cầu về mặt cấu tạo và phân tán lực sao cho nền đất có khả năng chịu tải. Đê chắn sóng theo chiều dọc trên mặt bằng thường có hình dạng gẫy góc và có thể chia thành 3 phần: gốc đê, thân đê, đầu đê. Mỗi phần có thể có giải pháp cấu tạo khác nhau, Ngay trên cùng 1 đoạn thân đê cùng có thể có nhiều giải pháp kết cấu và kích thước kết cấu khác nhau. Phần gốc đê được bố trí sâu vào trong bờ 1 đoạn bằng 1,5 lần chiều cao sóng. Đường bờ trên các đoạn đó phải gia cố ở bề mặt, biện pháp này nhằm bảo vệ gối khỏi sự phá hoại của sóng. Do sự chênh lệch của cao trình đường bờ dọc theo chiều dài dọc theo chiều dài đê là tương đối lớn do đó ĐCS có thể thiết kế theo dạng bậc thang, chiều cao kết cấu phụ thuộc vào độ dốc đáy và kết cấu công trình. Trong trường hợp công trình dạng khối xếp thì chiều cao mỗi bậc bằng 1 hàng khối xếp. Đê được bố trí trên các nền đất có cấu tạo địa chất không đều nên độ lún sẽ khác nhau. Mặt khác các phân đoạn có chiều cao khác nhau cũng gây ra độ lún khác nhau, chính vì vậy cho nên toàn bộ công trình theo chiều dọc cũng phải chia làm các phân đoạn dài từ 25÷45m. Các phân đoạn này cách nhau bởi khe lún thẳng đứng. 3-1
  2. Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng http://www.ebook.edu.vn Khi chiều cao của lớp đệm đá cao hơn 2m thì phân đoạn lún thường lấy bằng 25m. Khi chiều cao lớp đệm < 2m thì phân đoạn lún < 45m. Bề rộng khe lún không vượt quá 5cm Phần đầu đê và thân đê cũng được phân cách bởi khe lún thẳng đứng. Đê tường Khe phân đoạn đứng lún bến Mái dốc tự nhiên của đất Đệm đá Hình 3-1. Mặt cắt dọc đê chắn sóng. 3.3. Các bộ phận cơ bản của đê tường đứng. Trong trường hợp tổng quát đê chắn sóng trọng lực bao gồm 2 bộ phận cơ bản: lớp đệm đá và tường đứng. Tường đứng được cấu tạo từ 2 bộ phận: phần dưới nước và phần kết cấu bên trên. Loại kết cấu công trình của đê chắn sóng được xác định bởi phần dưới nước, phụ thuộc vào kết cấu phần dưới nước, người ta phân biệt thành các loại: - Kết cấu bê tông khối xếp; - Kết cấu thùng chìm; - Kết cấu chuồng. 3.3.1. Kết cấu lớp đệm đá. Trong kết cấu trọng lực đối với nền đất nào cũng phải thi công lớp đệm đá trừ trường hợp tường đứng là kết cấu chuồng hoặc đổ BT tại chỗ trên nền đá. Công dụng của lớp đệm đá: - Phân bố ứng suất lên đất nền tự nhiên sao cho thoả mãn khả năng chịu lực của đất nền; - Bảo vệ đất nền dưới chân công trình khỏi bị xói; - Làm phẳng bề mặt cho kết cấu bên trên; - Gia tải làm tăng ổn định trượt cung tròn. Trong trường hợp đất nền là yếu thì lớp đệm có thể bao gồm lớp gối cát, tầng lọc ngược và lăng thể đá. Trong trường hợp nếu đê chắn sóng được đặt trên nền đá thì lớp đệm phải có bề dày >0,5m bằng vật liệu đá đổ hoặc 0,25m bằng vữa BT đựng trong các túi làm bằng vật liệu có độ bền cao. Khi nền đất là tương đối chặt thì cấu tạo của lớp đệm phải bao gồm tầng lọc ngược dày > 0,5m đối với các vật liều rời cũng có thể sử dụng vật liệu như vải địa kĩ thuật. Lớp đệm đá kể cả chiều dày tầng lọc ngược có chiều dày tối thiểu từ 1,5÷2m. Tuy nhiên lớp đệm đá không được có cao độ cao quá làm tăng khả năng sóng bị vỡ khi tác dụng vào công trình . Do đó cao trình của lớp đệm đá phải nằm dưới mực nước tính toán một khoảng không nhỏ hơn 1,25 chiều cao sóng tính toán tại chân công trình. 3-2
  3. Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng http://www.ebook.edu.vn Trong trường hợp đê chắn sóng dùng làm nơi neo đậu tàu thì cao trình lớp đệm đá phải thoả mãn điều kiện về neo đậu tàu. Nếu như cao trình của đất nền và chỉ tiêu cơ lí không thoả mãn chiều dày lớp đệm đá khi đó lớp đệm đá sẽ phải có một phần nằm trong đất hoặc toàn bộ nằm trong đất. Biể Cản n g Thềm Thềm trước sau á (0,3á 0,4)b ³ 3 m ³ 6 m (0,5 0,6)b Hình 3-2. Kết cấu đệm đá. Khi chọn sơ bộ kích thước của công trình thì chiều rộng của lớp đệm đá trước được lấy bằng 0,5÷0,6 chiều rộng tường nhưng không nhỏ hơn 6m. Chiều rộng của thềm sau lấy từ 0,3÷0,4 chiều rộng tường và không nhỏ hơn 3m. Nếu tốc độ của dòng đáy lớn có nguy cơ làm xói đất nền thì phải thi công 1 lớp bảo vệ chống xói ở trước mặt công trình dày từ 1÷1,5m nằm trong khoảng từ 0,25÷0,4λ (λ là chiều dài sóng tính toán), phụ thuộc vào độ lớn của đá và vận tốc sóng, mái dốc của lớp đệm đá nằm trong khoảng 1:2÷1:3 đối với mái dốc ngoài và dao động trong khoảng 1:25÷1:2 đối với mái dốc trong. Đường kính của viên đá ở thềm trong và thềm ngoài phải được kiểm tra dưới tác dụng của dòng chảy và sóng trong trường hợp đường kính viên đá không thoả mãn thì phải xác định kích thước của vật liệu phủ mặt. Đối với thềm sau các khối bảo vệ và đá trọng lượng lớn chỉ bố trí ở đoạn gần đầu đê nơi có sóng nhiễu xạ đủ lớn. Phần bên trong thông thường có kích thước nhỏ do sóng nhiễu xạ tắt nhanh dọc theo chiều dài đê. Nhằm mục đích giảm độ lún của công trình vật liệu đá sử dụng làm đệm phải có kích cỡ khác nhau (đá cấp phối) để giảm lỗ rỗng trong lớp đệm đá. Lớp đệm đá thông thường được tiến hành trước mùa bão để cho sóng đầm chặt thêm, sau đó sẽ được làm phẳng trước khi thi công phần tường đứng. 3.3.2. Kết cấu phần trên. Công dụng cơ bản của kết cấu phần trên là đảm bảo sự liên kết chắc chắn giữa các bộ phận riêng biệt của phần tường dưới nước đặc biệt là đối với kết cấu khối xếp. Chiều dầy tối thiểu của bản liên kết ở phần trên thường được lấy vào khoảng từ 1,5÷2m. Nếu dọc đê có dự kiến đi lại hoặc neo đậu tàu thì cao trình bản mặt phải cao hơn cao trình đỉnh sóng cực đại. Ngoài ra cao trình bản mặt cũng cần phải phù hợp cao trình khu đất trong cảng để đảm bảo cho phương tiện giao thông hoạt động bình thường. Tiết diện của tấm hắt sóng được kiểm tra theo khả năng chịu áp lực sóng. Về mặt cấu tạo bề rộng của tấm hắt sóng lấy từ 1,5÷2m. Độ vượt của tấm hắt sóng cao hơn đỉnh sóng đứng khoảng 0,5m nếu là loại đê không cho phép sóng tràn qua. 3-3
  4. Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng http://www.ebook.edu.vn Trong kết cấu phần trên cần phải bố trí các hào công nghệ, các chi tiết chờ để lắp đặt thiết bị hàng hải, các trang thiết bị neo đậu tàu: bích neo, đệm va. Hình 3-3. Kết cấu phần trên. 3.4. Kết cấu phần dưới nước. 3.4.1. Kết cấu bê tông khối xếp Công trình chắn sóng làm bằng khối xếp có độ ổn định và tuổi thọ cao. Việc thi công các công trình khối xếp nói chung không phức tạp về mặt máy móc công nghệ ngoại trừ cần phải có thiết bị cẩu phù hợp. Nhược điểm của công trình có BT khối xếp là độ nhạy cảm cao đối với hiện tượng lún không đều của đất nền . Bản thân khối xếp liên kết rời rạc với nhau nên khi đất nền lún không đều sẽ xảy ra hiện tượng trượt 1 phần tường so với phần khác. Ngoài ra năng suất lao động khi thi công khối xếp rất thấp, thời gian kéo dài. Hình dạng của khối xếp hợp lý nhất là khối chữ nhật, tỉ lệ giữa kích thước bé nhất và kích thước lớn nhất trong mặt bằng với chiều cao tương ứng >1 và
  5. Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng http://www.ebook.edu.vn aa b Hình 3-4. Sơ đồ xếp các khối Bảng 3.2. Độ lệch của khối xếp Độ lệch giữa các khe tương ứng với trọng Tiết diện công trình nơi lượng (m) có độ lệch giữa các khe Nhỏ hơn 40 ( T ) Lớn hơn 40 ( T ) - Trong mặt cắt ngang 0,8 0,9 - Trong mặt cắt dọc 0,5 0,6 - Trong các mặt cắt đứng 0,8 0,9 đầu đê Để liên kết các khối trên mặt bằng đôi khi các khối được tạo các mộng để sao cho 2 lớp kế cận nhau được cài lại vào nhau. Một số kết cấu tiêu biểu có dạng như sau: Biể Biể n n Mộng liên kết Hình 3-5. Mộng liên kết giữa các khối xếp. Mặt ngoài của tường phải được làm phẳng có nghĩa là bề rộng của các hàng theo chiều cao bằng nhau, kinh nghiệm khai thác cho thấy những phần nhô ra sẽ bị nước bào mạnh và dẫn tới phá huỷ BT khối xếp. Tuy nhiên với mục đích nâng cao sự ổn định của tường cho phép thiết kế hàng cuối cùng nhô ra khỏi mặt phẳng của tường tuy nhiên phần nhô ra này không vượt quá 0,6 lần chiều cao của khối. Nếu đê chắn sóng có dạng đường cong trên mặt bằng thì phải xếp các khối hình thang trên suốt đoạn cong, không cho phép nắn tuyến đê theo đường cong bằng cách thay đổi bề rộng khe hở giữa các khối. Góc ở đỉnh của đường gẫy khúc không nhỏ hơn 1700. 3-5
  6. Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng http://www.ebook.edu.vn Hình 3-6. Một số kết cấu đê khối xếp điển hình. 3.4.2. Kết cấu khối rỗng Kết cấu khối rỗng là các thùng không có đáy có vách ngăn dày từ 0,7÷1m, trọng lượng thùng từ 100÷200T. Khối rỗng được đặt trên đệm đá, bên trong đổ đầy vữa BT sau đó thi công kết cấu phần trên. Để cho vữa BT không thoát ra ngoài và đảm bảo liên kết giữa các khối khe ngang được chèn bằng các tấm chì hoặc sợi Amiăng. Các khối này được xếp chồng lên nhau theo cột đứng. Qua kinh nghiệm khai thác của các công trình chắn sóng khối rỗng người ta thấy độ bền của các khối rỗng không lớn do đó kết cấu này ít được ứng dụng. Một số kết cấu tiêu biểu của loại này như sau: C¶ng BiÓn BiÓn V¸ch ng¨n Hình 3-7. Kết cấu khối rỗng. 3.4.3. Kết cấu cyclopit: Để khắc phục những khiếm khuyết của kết cấu khối rỗng người ta đã chuyển sang ứng dụng kết cấu cyclopit. Các khối này được chế tạo hoặc là đặc hoàn toàn hoặc có các giếng trụ tròn để chờ sẵn, đường kính không lớn lắm đủ để lắp khung cốt thép sau đó đổ BT dưới nước. Trọng lượng của khối dao động từ 400 ÷500T, do ậy đòi hỏi phải có thiết bị chuyên dụng để vận chuyển và cẩu nâng. 3-6
  7. Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng http://www.ebook.edu.vn Kinh nghiệm khai thác cho thấy để cho các khối cyclopit không bị trượt thì giữa các lớp phải có các mộng theo chiều thẳng đứng. Đê chắn sóng khối xếp dạng cyclopit có nhiều ưu điểm so với khối xếp thông thường: - Do có trọng lượng lớn nên khả năng bị phá vỡ hoặc bị phá hỏng tương đối thấp; - Do giảm được 1 số thao tác trong quá trình lắp đặt nên rút ngắn được tiến độ thi công; - Có độ liền khối và độ bền cao. Một số kết cấu của công trình dạng cyclopit có dạng sau: Biể Biể Cản Cản n n g g Hình 3-8. Một kết cấu Cyclopit điển hình. Do các khối cyclopit có thể được gắn chặt với nhau bởi các chốt BTCT cho nên khi công trình bị sợ cố hoặc hư hỏng thì việc sắp xếp lại các khối là không thể thực hiện được. Do vậy khi thiết kế phải đánh giá chính xác thông số sóng tính toán, điều kiện địa chất, kích thước của kết cấu, loại tầng đệm và phương pháp bảo vệ nền khỏi bị xói lở. 3.4.4. Kết cấu thùng chìm: Trong nhiều trường hợp công trình có kết cấu khối xếp thậm chí có khối lượng lớn nhưng vẫn chưa đủ độ liền khối và vẫn bị phá hỏng. Nhưng nhược điểm này của khối xếp được khắc phục bằng sử dụng thùng chìm. Thùng chìm là những pôngtông bằng BTCT được chế tạo trên bờ và chuyển đến vị trí công trình và đánh chìm sau đó được lấp đầy bằng BT hoặc cuội sỏi & cát, đá dăm. Kết cấu thùng chìm có ưu thế cho phép giải phóng đá hoặc cát sỏi để di chuyển đến vị trí khác, vỏ thùng chìm được chế tạo tại bãi chuyên dụng hạ thuỷ và kéo đến vị trí xây dựng, sau khi đổ cát đá vào thùng các khoang được đậy bằng tấm BTCT dày từ 0,4 ÷0,5 3-7
  8. Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng http://www.ebook.edu.vn m để vật liệu không trôi ra ngoài các khe hở giữa tường thùng và các tấm BT được đổ BT. Vật liệu hợp lý nhất để đổ vào thùng là cát lẫn đá dăm do kinh phí thấp và công nghệ thi công đơn giản. Hơn nữa thời gian cần thiết để lấp đầy cát và đá dăm ít hơn nhiều so với việc đổ BT, đây chính là lợi thế lớn khi thi công ở vùng biển hở. Tuy nhiên việc lấp đầy bằng vật liệu rời có nhược điểm là khi tường mỏng bị vỡ cát sẽ trôi ra ngoài và sau đó thùng sẽ bị phá huỷ hoàn toàn. Để khắc phục nhược điểm trên các khoang ngoài theo chiều dọc và khoang ngoài theo chiều ngang được làm rộng 1m đổ đầy BT các khoang còn lại sẽ được đổ hỗn hợp cát và đá dăm. Tiết diện ngang của thùng chìm có thể là hình thang, hình chữ nhật và có mẩu conxon ở đáy. Một số kết cấu thùng chìm có dạng như sau: C¶ng BiÓn C¶ng BiÓn C¸t, ®¸ d¨m Hình 3-9. Một kết cấu thùng chìm điển hình. Để các thùng chìm luôn độc lập với nhau khoảng cách giữa chúng lấy bằng từ 20 ÷25 cm điều này hoàn toàn phù hợp với trường hợp phải thay thế các thùng bị hỏng mặt khác không được lớn quá để tránh trường hợp khi có sóng tạo thành dòng nước xói mạnh trôi đá dưới đáy thùng. Trong các khoang của thùng bố trí các lỗ van lấy nước với diện tích từ 0,015÷0,1 2 m , ở khoang đầu và khoang cuối của thùng không bố trí các van lấy nước. Chiều dày của tường và đáy thùng được xác định với việc tính toán với các tổ hợp tải trọng bất lợi nhất. Đối với vách ngăn tính theo điều kiện mở rộng vết nứt đến 0,1mm. Bố trí cốt thép được xác định theo tính toán: sơ bộ có thể lấy chiều dày đáy là từ 0,4÷0,45m, chiều dày tường ngoài từ 0,25÷0,3m, chiều dày vách ngăn lấy bằng 3-8
  9. Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng http://www.ebook.edu.vn 0,15÷0,2m trong trường hợp vật liệu hỗn hợp là cát và đá dăm. Trường hợp sử dụng vật liệu rời để lấp khoang bên ngoài thì chiều dày của tường ngoài phải lớn hơn 0,5÷0,6m, đôi khi đến 0,8m. Thi công đê chắn sóng bằng thùng chìm có các ưu điểm sau : - Không đòi hỏi cần cẩu có sức nâng lớn, giảm khối lượng công tác của thợ lặn, thời gian thi công phần dưới nước rút ngắn nhiều so với khối xếp: - Kết cấu thùng chìm còn có ưu thế là giải phóng đá, sỏi hay cát để di chuyển đến vị trí khác. thông thường với thùng chìm được chế tạo trên bãi chuyên dụng sau đó hạ thuỷ và kéo đến vị trí xây dựng. Tuy nhiên cần phải lưu ý là giá thành 1m dài công trình bằng thùng chìm có thể cao hơn giá thành công trình của khối xếp do phải tính đến chi phí xây dựng bãi và thiết bị hạ thuỷ. - Các thùng chìm khác phải có mối nối sao cho chúng kết hợp với nhau để không có khoảng hở khi sóng đánh vào làm phá hoại cục bộ thùng chìm. Sãng tíi Sãng tíi Hình 3-10. Kết cấu liên kết thùng chìm. 3.4.5. Kết cấu chuồng Kết cấu chuồng gỗ được ứng dụng cho đê chắn sóng ở những vùng gổ là vật liệu tại chỗ và không có sinh vật ăn mòn hay làm mục gỗ. Chuồng gỗ là khung có tiết diện đối xứng, chiều dài thông thường là 50m, chiều rộng
  10. Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng http://www.ebook.edu.vn Hình 3-11. Một số kết cấu đê chuồng gỗ. 3.5. Tải trọng sóng tác động lên đê chắn sóng trọng lực tường đứng. 3.5.1. Tải trọng sóng nước sâu Khi độ sâu nước đến đáy db > 1,5h và độ sâu nước trên khối lát thềm ở móng công trình dbr ≥ 1,25h thì phải tính toán công trình chịu tải trọng của sóng đứng từ phía vùng nước không được che chắn. Tại vùng nước sâu tải trọng sóng là tải trọng sóng đứng nước sâu. Hình 3-12. Biểu đồ áp lực sóng đứng tác dụng lên mặt tường thẳng đứng. a). Khi đỉnh sóng tiếp cận công trình - b). Khi đáy sóng tiếp cận công trình Trong tính toán này phải dùng độ sâu tính toán quy đổi d(m) thay cho độ sâu đến đáy db trong các công thức xác định bề mặt sóng và áp lực sóng. Độ sâu tính toán quy đổi d(m) xác định theo công thức: d = d f + k br (d b − d f ) (3- 1) Trong đó: df - độ sâu thềm đá; db- độ sâu nền đất; d - độ sâu quy đổi; kbr - hệ số, được xác định theo đồ thị (3-13). 3-10
  11. Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng http://www.ebook.edu.vn Hình 3-13. Đồ thị các giá trị của hệ số kbr. Tải trọng sóng được xác định cho 3 trường hợp bất lợi nhất: - Khi độ vượt sóng cao nhất; - Khi lực ngang của sóng tới lớn nhất; - Khi lực ngang của sóng rút lớn nhất. Dao động lên xuống η(m) của bề mặt tự do của sóng (kể từ mực nước lan truyền sóng) phải xác định theo công thức: k .h 2 η = −h. cos ωt − .cthkd . cos 2 ωt (3- 2) 2 Trong đó: h - chiều cao sóng tới thiết kế tại chân công trình (m); 2π ω= - tần số sóng; T T - trị số trung bình của chu kỳ sóng, s; t -thời gian, s; 2π k= - số sóng; λ λ - trị số trung bình của chiều dài sóng, m. Ba trường hợp tính toán áp lực sóng tương ứng với η theo công thức trên khi cos ωt nhận những giá trị sau: a, cosωt = 1 - khi trước tường là đỉnh sóng với độ cao ηmax so với mực nước tính toán. c, 0 < cos ωt < 1 - ở thời điểm mà tải trọng sóng theo hướng ngang Pxc (kN/m) đạt giá trị cực đại khi sóng tới, lúc bề mặt sóng cao hơn mực nước tính toán một độ cao là ηc , trong trường hợp này trị số cos ωt phải xác định theo công thức: λ cos ωt = (3- 3) ⎛d ⎞ π .h.⎜ 8π − 3 ⎟ ⎝λ ⎠ 3-11
  12. Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng http://www.ebook.edu.vn Khi d / λ ≤ 0,2 và khi công thức trên cho cosωt >1 thì lấy cosωt =1. b, cos ωt = −1 - ở thời điểm tải trọng sóng theo hướng ngang Pxc đạt giá trị cực đại khi sóng rút, lúc chân sóng nằm thấp hơn mực nước tính toán một độ cao bằng ηt . Ở vùng nước sâu thì tải trọng nằm ngang Px của sóng đứng tác động lên mặt tường thẳng đứng khi chịu đỉnh sóng hoặc chân sóng phải xác định theo biểu đồ áp lực sóng, trong biểu đồ này đại lượng p (kPa) ở độ sâu z(m) phải xác định theo công thức: k .h 2 − 2 kz p = ρgh.e − kz cos ωt − ρg cos 2 ωt .e 2 (3- 4) (1 − e −2kz )cos 2ωt − ρg. k 2h .e −2kz cos 2ωt cos ωt 2 23 k .h − ρg 2 Trong đó: ρ - khối lượng riêng của nước, t/m3; z - tung độ của các điểm (z1 = ηc, z2 = 0,.., zn = d) tính từ mực nước tính toán. Lấy p = 0 khi có đỉnh sóng (z1 = - ηc) và bụng sóng (z2 = 0) trước tường. 3.5.2. Tải trọng sóng nước nông Ở vùng nước nông tải trọng sóng là sóng đứng nước nông, tung độ biểu đồ áp lực sóng khi chịu đỉnh sóng và bụng sóng xác định theo bảng 3-3. Bảng 3-3. Giá trị áp lực sóng p. Stt điểm Độ sâu z của các điểm (m) Trị số áp lực p (kPa) Khi đỉnh sóng tiếp cận công trình -ηc 1 p1 = 0 2 0 p 2 = k 2 ρgh 3 0,25d p 3 = k 3ρgh 4 0,5d p 4 = k 4 ρgh 5 d p 5 = k 5 ρgh Khi chân sóng tiếp cận công trình 6 0 p6 = 0 p 7 = −ρgη t ηt 7 p 8 = −k 8 ρgh 8 0,5d p 9 = −k 9 ρgh 9 d Giá trị của các hệ số k2, k3, k4, k5, k8, k9 lấy theo biểu đồ hình 3-14. Tải trọng sóng theo hướng ngang Px xác định theo diện tích biểu đồ áp lực sóng trong phạm vi chiều cao mặt tường thẳng đứng. 3-12
  13. Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng http://www.ebook.edu.vn Hình 3-14. Biểu đồ xác định các hệ số k. 3.5.3. Các trường hợp đặc biệt. Trường hợp đỉnh công trình nằm cao hơn mực nước tính toán một độ cao z sup < η max hoặc nằm thấp hơn mực nước tính toán thì áp lực sóng p(kPa) phải xác định tương tự như trên, sau đó nhân với hệ số kc xác định theo công thức: z sup k c = 0,76 ± 0,19. (3- 5) h Trong đó dấu “+“ và dấu “-“ tương ứng với các vị trí của đỉnh công trình nằm cao hơn hoặc thấp hơn mực nước tính toán. Trị số dao dộng η của bề mặt tự do của sóng cũng được nhân với hệ số kc. Khi sóng từ vùng nước không được che chắn tiến đến công trình dưới một góc α (độ) giữa phương truyền sóng và pháp tuyến của công trình thì trong các tính toán ổn định công trình và độ bền của đất nền trị số tải trọng sóng tác dụng lên mặt tường thẳng đứng được giảm bớt bằng cách nhân với hệ số kcs, Bảng 3-4. Giá trị kcs α kcs 45 1,0 60 0,9 75 0,7 3-13
  14. Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng http://www.ebook.edu.vn Khi góc α gần bằng 900, nghĩa là khi sóng di động dọc theo tường thì tải trọng sóng xác định như sóng nhiễu xạ. 3.5.4. Tải trọng sóng nhiễu xạ. Tải trọng nằm ngang do sóng nhiễu xạ từ phía khu nước được che chắn phải xác định khi chiều dài tương đối của phân đoạn công trình l ≤ 0,8λ . Khi đó giá trị p(kPa) của biểu đồ áp lực sóng tính toán có thể dựng theo 3 điểm cho 2 trường hợp Hình 3-15. Tải trọng sóng nhiễu xạ. a) Khi đỉnh sóng tới công trình; b) Khi chân sóng tới công trình 3.5.4.1. Khi đỉnh sóng trùng với điểm giữa phân đoạn công trình. 2 hdif khdif z1 = η max = − − p1 = 0 (3- 6) cthkd ; 2 8 ⎛ hdif khdif ⎞ 2 ⎜ cthkd ⎟ p 2 = k1 ρg z2 = 0; − (3- 7) ⎜2 ⎟ 8 ⎝ ⎠ ⎛ hdif khdif ⎞ 2 ⎜ ⎟ p3 = k l ρg z3 = d f ; − (3- 8) ⎜ 2chkd 4sh 2kd ⎟ ⎝ ⎠ 3.5.4.2. Khi chân sóng trùng với điểm giữa phân đoạn công trình. z1 = 0 ; p1 = 0 (3- 9) 2 hdif khdif z 2 = ηt = p2 = − k l ρgηt − (3- 10) cthkd ; 2 8 ⎛ hdif khdif ⎞ 2 ⎜ ⎟ p3 = − k l ρg z3 = d f ; + (3- 11) ⎜ 2chkd 4sh 2kd ⎟ ⎝ ⎠ Trong đó: hdif - chiều cao sóng nhiễu xạ; kl - hệ số lấy theo bảng 3-5. Bảng 3-5. Xác định hệ số kl 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 l/λ kl 0,98 0,92 0,85 0,76 0,64 0,51 0,38 0,26 3-14
  15. Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng http://www.ebook.edu.vn Khi độ sâu ở khu nước được che chắn d ≥ 0,3λ thì biểu đồ áp lực sóng có dạng hình tam giác với áp lực sóng tại độ sâu z 3 = 0,3λ bằng 0. Phản áp lực sóng trong các mạch ngang của tường khối xếp và ở đáy công trình phải lấy bằng trị số tương ứng của áp lực sóng theo hướng ngang tại điểm biên, còn trong phạm vi bề rộng đáy công trình coi phản áp lực này biến thiên theo quy luật tuyến tính. Lưu tốc đáy cực đại vb,max (m/s) ở mặt trước tường thẳng đứng (do tác động của sóng đứng) ở khoảng cách 0,25λ kể từ mép trước của tường phải xác định từ công thức: 2k sl πh vb ,max = (3- 12) π 4π λsh db λ g Trong đó: ksl - hệ số lấy theo bảng 3-6. Bảng 3-6. Giá trị ksl 8 10 15 20 30 λ/h ksl 0,6 0,7 0,75 0,8 1 Trị số cho phép của lưu tốc đáy không gây xói vb,max đối với đất có đường kính thành phần hạt D (mm) phải xác định theo hình 4.15. Khi v b. max > v b,adm cần có biện pháp chống xói đất nền. Hình 3-16. Đồ thị xác định vb,max. Biểu đồ phản áp lực sóng bên dưới khối lát thềm ở móng công trình phải lấy theo dạng hình thang. Các tung độ pbr,i (kPa) (với i = 1,2 hoặc 3) xác định theo công thức: chk (d − d f ) pbr ,i = k br ρgh cos kxi ≤ p f (3- 13) chkd Trong đó: xi - khoảng cách từ tường đến cạnh tương ứng của khối lát thềm, m; kbr - hệ số lấy theo bảng 3-7; pf - áp lực sóng ở độ cao đáy công trình. 3-15
  16. Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng http://www.ebook.edu.vn Bảng 3-7. Giá trị kbr Độ sâu tương đối Hệ số kbr với độ thoải sóng λ / h d/λ ≤ 15 ≥ 20 0,32 0,30 0,30 3.5.5. Tải trọng sóng vỡ. Khi độ sâu nước trên khối lát thềm ở móng công trình d br < 1,25h và độ sâu đến đáy d b ≥ 1,5h thì phải tính toán công trình chịu tải trọng sóng vỡ từ phía vùng nước không được che chắn. Đây cũng chính là điều kiện để xác định cao trình thềm đá sao cho không tạo ra sóng vỡ trước công trình. Tải trọng nằm ngang Pxc (kN/m) do sóng vỡ tác động lên tường phải lấy theo diện tích biểu đồ áp lực sóng nằm ngang. Trong biểu đồ này trị số p(kPa) tại tung độ z phải xác định theo các công thức: z1 = − h p1 = 0 (3- 14) z 2 = 0 p2 = 1,5 ρgh ρgh z3 = d f p3 = (3- 15) 2π ch df λ Hình 3-17. Tải trọng sóng vỡ. Tải trọng thẳng đứng Pzc do sóng vỡ tác động lên đáy tường phải lấy bằng diện tích biểu đồ phản áp lực của sóng và xác định theo công thức: p3 a Pzc = μ (3- 16) 2 Trong đó: μ - hệ số lấy theo bảng 4.2 a Khoảng cách điểm đặt lực tới mép trước công trình là . 3 3-16
  17. Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng http://www.ebook.edu.vn Bảng 3-8. Hệ số μ. a ≤3 5 7 9 db − df Hệ số μ 0,7 0,8 0,9 1,0 Lưu tốc cực đại vf,max (m/s) trên mặt thềm trước tường đứng xác định theo công thức: gh v f ,max = (3- 17) 2π ch df λ 3.5.6. Tải trọng sóng đổ. Khi đáy nước trước tường trên suốt một đoạn dài ≥ 0,5λ kể từ mép tường trở ra có độ sâu d b ≤ d cr thì phải tính toán công trình chịu tải trọng sóng đổ từ phía vùng nước không được che chắn. Trong trường hợp này độ cao ηc,sur (m) của đỉnh sóng đổ cao nhất so với mực nước tính toán phải xác định theo công thức: η c ,sur = −0,5d cr − hsur (3- 18) Trong đó: hsur - chiều cao sóng đổ; dcr - độ sâu lâm giới. Hình 3-18. Tải trọng sóng đổ. a, Thềm đá trong đất - b, thềm đá nằm trên đất. Tải trọng nằm ngang Pxc (kN/m) do sóng đổ tác động phải lấy theo diện tích biểu đồ áp lực ngang của sóng. Trong biểu đồ này trị số áp lực p (kPa) tại tung độ z xác định theo công thức: z1 = −h sur ; p1 = 0 (3- 19) z 2 = − h sur / 3; p 2 = 1,5ρgh sur (3- 20) ρghsur z3 = d f ; p3 = (3- 21) ⎛ 2π ⎞ ⎜ ch df ⎟ ⎝ λ sur ⎠ Trong đó: λ sur - chiều dài trung bình sóng đổ, m. 3-17
  18. Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng http://www.ebook.edu.vn Tải trọng thẳng đứng Pzc (kN/m) lấy bằng diện tích biểu đồ phản áp lực sóng (với tung độ biểu đồ p3) và xác định theo công thức: ⎛p a⎞ Pzc = 0,7⎜ 3 ⎟ (3- 22) ⎝2⎠ Lưu tốc đáy lớn nhất của sóng đổ vf, max (m/s) phía trước tường thẳng đứng từ phía khu nước không được che chắn xác định theo công thức: ghsur v f ,max = (3- 23) 2π ch df λ sur 3.5.7. Tải trọng sóng leo theo TCN 222-95. Hình 3-19. Tải trọng sóng vỡ sau đổ. a) Công trình nằm tại vị trí sóng đổ lần cuối. b) Công trình ở vùng mép nước; c) Công trình trong vùng sóng leo Sau khi đổ lần cuối sóng sẽ leo lên mái dốc, nếu công trình nằm trong vùng sóng mép nước nó sẽ chịu tải trọng sóng leo. Giá trị lớn nhất của hình chiếu theo phương ngang Px (kN/m) và hình chiếu theo phương đứng Pz (kN/m) của hợp lực tải trọng do sóng vỡ tác động lên tường chắn sóng xác định theo các biểu đồ áp lực sóng theo phương ngang và phương đứng, các giá trị p (kPa) và ηc (m) xác định tuỳ thuộc vị trí công trình. 3.5.7.1. Khi công trình nằm ở độ sâu mà tại đó sóng đổ lần cuối: 3-18
  19. Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng http://www.ebook.edu.vn ⎛ ⎞ λ p = pu = ρghbr ⎜ 0,033 + 0,75 ⎟ (3- 24) ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ d pu ηc = − (3- 25) ρg 3.5.7.2. Khi công trình nằm ở vùng mép nước: ⎛ ⎞ a p = pi = ⎜1 − 0,3 i ⎟ pu (3- 26) ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ an pi ηc = − (3- 27) ρg 3.5.7.3. Khi công trình nằm trên bờ cao hơn mép nước nhưng vẫn trong phạm vi sóng leo: ⎛a ⎞ p = pl = 0,7⎜1 − l ⎟ pu (3- 28) ⎜a ⎟ ⎝ ⎠ r pl ηc = (3- 29) ρg Trong đó: ηc - độ cao của lưng sóng so với mực nước tính toán tại vị trí từ chân sóng, m; hbr - chiều cao sóng tại vị trí sóng đổ lần cuối, m; an - khoảng cách từ vị trí sóng đổ lần cuối đến mép nước, m; ai - khoảng cách từ vị trí sóng đổ lần cuối đến công trình, m; al - khoảng cách từ mép nước đến vị trí công trình; an - khoảng cách từ mép nước đến ranh giới leo bờ của sóng vỡ (không có công trình), xác định bằng: a r = hrun1% ctgϕ hrun1% - chiều cao sóng leo. 3.5.8. Tải trọng sóng leo theo CEM 2000. Công trình có thể được bố trí để chỉ chịu tải trọng sóng vỡ trong hầu hết các trường hợp thuỷ triều và bão lớn. Các thí nghiệm mô hình đã chỉ ra rằng xấp xỉ 78% chiều cao sóng đổ là trên mực nước tĩnh khi sóng vỡ vào bờ dốc (Wiegel -1964). Sóng vỡ được giả định là giảm tuyến tính từ vị trí sóng đổ lần cuối đến giao điểm của mực nước và đường bờ, nơi có chiều cao sóng bị giảm xuống độ cao Hswl = 0,2Hb với bờ biển có độ dốc 0,01 ≤ tanβ ≤ 0,1. Khối lượng nước của sóng vỡ được giả định là tiến vào bờ với vận tốc bằng vận tốc vận tốc sóng đổ trong lý thuyết tuyến tính, C = ghb . a, Khi tường đứng nằm dưới nước trong vùng sóng vỡ: tường đứng sẽ chịu áp lực sóng kết hợp cả áp lực tĩnh và động như hình 3-20. Chiều cao sóng tại tường Hw xác định bằng tam giác đồng dạng là: 3-19
  20. Chương 3. Đê chắn sóng tường đứng http://www.ebook.edu.vn ⎛ ⎞ h H w = ⎜ 0,2 + 0,58 s ⎟H b (3- 30) ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ hb Hình 3-20. Công trình trong vùng sóng vỡ. Trong đó: hS - chiều sâu nước tại tường; hb - chiều sâu nước tại vị trí sóng đổ. Trên mực nước tĩnh, thành phần động của áp lực là: 1 1 ρC 2 = ρghb pd = (3- 31) 2 2 Và thành phần lực động tác dụng lên một đơn vị chiều dài tường là: ρghb H w Rd = p d H w = (3- 32) 2 Mômen lật quanh chân tường do áp lực động là: ⎛ H⎞ M d = Rd ⎜ hs + w ⎟ (3- 33) 2⎠ ⎝ Thành phần áp lực tĩnh biến thiên từ 0 ở độ cao Hw trên mực nước tĩnh đến cực đại tại chân tường, giá trị cực đại xác định bằng: Ps = ρg (hs + H w ) (3- 34) Lực do thành phần tĩnh tác dụng lên một đơn vị chiều dài tường là: ρg (hs + H w )2 Rs = (3- 35) 2 Và mômen lật là: ⎛ h + H w ⎞ ρg (hs + H w )3 (3- 36) M s = Rs ⎜ s ⎟= 3⎠6 ⎝ Lực và mômen tổng hợp trên một đơn vị chiều dài tường là tổng của thành phần động và tĩnh: (3- 37) RT = Rd + Rs (3- 38) MT = M d + M s b, Trường hợp tường nằm trên bờ (cao hơn mực nước tĩnh) nhưng vẫn chịu sóng leo: 3-20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2