Bảng 6.4 Bảng tổng hợp các công thức tính áp lực sóng theo các trường phái Snip và Goda.

Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



Công thức Goda :



Cường độ áp lực tại mực nước tĩnh p1:



p1 = 0,5 ( 1 + cos β ) ( α 1 + λ 2α 2 cos 2 β ) ρ λ 1 H D



Cường độ áp lực tại đáy tường đứng p3 :



p3 = α 3 p1



Cường độ áp lực tại đỉnh tường đứng p4:



p4 = α 4 p1



Áp lực lên đáy móng tường đứng pu:



pu = 0,5 ( 1 + cos β ) λ 3α 1α 3 ρ H D



Chiều cao lớn nhất giả định của áp lực trên mực nước tĩnh η* :



η ∗ = 0,75( 1 + cos β ) λ 1 H D



Hình 6.10 Sự phân bố áp lực sóng.



Trang: 84



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



Bảng 6.5 Bảng tổng hợp giá trị áp lực sóng lên tường đứng

theo các trường phái Snip - Goda.

S

TT



Theo SNIP



Theo công thức Goda

Cường độ áp lực tại đỉnh tường đứng



1



p4 = 1,641(T / m2 )



(T / m2 )

p1 = 0



Cường độ áp lực tại mực nước tĩnh

2

p2=k2ρgh =



= 0,862(T / m2 )



p1 = 1,641(T / m 2 )



Cường độ áp lực tại đáy tường đứng

3

p5 =k5ρgh



= 0,535(T / m2 )



p3 = 1,406(T / m2 )



Áp lực lên đáy móng tường đứng

4



pzc = p5 = 0,535(T / m2 )



pu = 1,141(T / m 2 )



Công thức Goda đơn giản hơn trong tính toán, áp dụng tính toán áp lực sóng cho

cả đê chắn sóng tường đứng lẫn đê chắn sóng hỗn hợp, trong tính toán có xét đến các

yếu tố biến đổi áp lực sóng phụ thuộc loại kết cấu tường (các hệ số λ 1, λ2, λ3: đối với

tường đứng của đê chắn sóng hỗn hợp cũng như đê chắn sóng tường đứng



λ 1 = λ 2 = λ 3 = 1 , đối với tường đứng có phủ các khối bê tông tiêu sóng thì

λ 1 = λ 3 = 0,8 ÷ 1 , λ 2 = 0 ). Mặc dầu công thức Goda áp dụng thành công trong việc thiết

kế tường đứng với hầu hết các trường hợp, nhưng không thể áp dụng trong các điều

kiện hạn chế. Một trong số đó là tính toán tải trọng sóng tác động lên tường đứng trên

móng đá đổ có kích thước tương đối rộng và cao.Thực nghiệm cho thấy rằng chiều

rộng thềm và chiều cao khối đổ mái dốc nghiêng ảnh hưởng rất lớn đến cường độ áp

lực sóng. Áp lực sóng vỗ trở nên rất lớn khi khối đá đổ có chiều cao và chiều rộng

không thuận lợi. Vì công thức Goda không xét đến ảnh hưởng của bề rộng thềm và giá

Trang: 85



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



trị cường độ không thứ nguyên tối đa là 2, nên công thức này không có thể tính toán

được tải trọng sóng trong các điều kiện hạn chế.

Công thức Snip-22TCN tính toán có phức tạp hơn, có xét đến cả trường hợp

tính áp lực sóng trước tường và áp lực sóng nhiễu xạ sau tường (xét khi chiều dài phân

đoạn công trình l ≤ 0,8λ ) và cũng xét đến từng loại tải trọng sóng tác dụng tương ứng

với mỗi vị trí đặt công trình. Như vậy việc xác định các thông số sóng tính tính toán

đã bị “rời rạc hóa” không như cách xác định theo mô hình tổng thể khúc xạ - nhiễu xạ

- phản xạ sóng trong cảng ở công thức Goda. Trong công thức Goda thì vấn đề nầy

được giải quyết bằng phần mềm chuyên dụng Takayama”-OCDI. Tuy nhiên công thức

tính Snip-22TCN cũng chưa xét đến ảnh hưởng của đặc điểm kết cấu tường đứng

cũng như hình dạng, kích thước, đặc điểm kết cấu móng tường…

Giá trị áp lực sóng lên tường đứng phụ thuộc rất nhiều vào việc tính toán xác

định chiều cao sóng thiết kế, loại tải trọng sóng được tính toán, vị trí xác định áp lực

sóng trên tường đứng. Vị trí tính toán áp lực sóng trên mặt tường đứng ở hai công

thức có khác nhau tuy nhiên nói chung kết quả tính toán theo công thức Goda cao hơn

so với khi tính toán theo Snip-22TCN 222-95. Kết quả này chắc chắn ảnh hưởng đến

phương án lựa chọn quy mô, dạng kết cấu công trình…

6.3.4 Kết luận:



Như đã phân tích ở trên, kết quả phân tích tính toán nhận thấy rằng phương

pháp tính toán áp lực sóng lên kết cấu đê chắn sóng tường đứng theo công thức Goda

(Tiêu chuẩn thiết kế cảng Nhật bản OCDI - và nhiều nước Tây Âu) cho kết quả lớn

hơn so với khi tính theo công thức Snip (Tiêu chuẩn thiết kế Nga – và các nước Đông

Âu cũ, trong đó có Việt Nam).

Việc tính toán tải trọng sóng tác động lên công trình phụ thuộc rất nhiều vào trị

số và phương pháp xác định thông số sóng thiết kế. Các phương pháp xác định thông

số sóng thiết kế hiện nay lại phụ thuộc rất nhiều vào nguồn dữ liệu được cung cấp hay

số liệu điều tra khảo sát và phương pháp khảo sát để lấy số liệu, độ tin cậy của phương

pháp đó, các phương pháp hay các mô hình dự báo và tính toán sóng.

Sự lan truyền của sóng vào khu bể cảng có đê chắn sóng diễn ra rất phức tạp,

chịu ảnh hưởng đồng thời của nhiều hiện tượng và điều kiện khác nhau như: hiện

tượng khúc xạ, hiện tượng nhiễu xạ, hiện tượng phản xạ sóng trong cảng từ bờ bên

kia…điều kiện địa hình đáy biển, các điều kiện biên xung quanh khu bể cảng…

Trang: 86



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



Mô hình tính toán các thông số sóng trong công thức Goda áp dụng phương

pháp tính của tác giả Takayama - được áp dụng trong tiêu chuẩn thiết kế cảng Nhật

bản, là mô hình tổng thể có xét đến đồng thời đến các hiện tượng khúc xạ-nhiễu xạphản xạ sóng trong bể cảng cả khi có và không có công trình Đê chắn sóng nên độ

chính xác của kết quả tính sẽ hợp lý hơn so với khi áp dụng phương pháp của Snip (do

không phải bỏ qua nhiều hiện tượng cơ bản có ảnh hưởng đến độ chính xác của kết

quả tính toán).

Phương pháp tính toán áp lực sóng và trị số áp lực sóng lên tường đứng của đê

chắn sóng theo hai trường phái như đã phân tích ở các phần trên là khác nhau. Nhưng

nhìn chung, có thể sơ bộ nhận xét kết quả xác định trị số áp lực sóng lên tường đứng

theo công thức Goda lớn hơn so với công thức Snip. Công thức Goda đơn giản hơn

trong tính toán, áp dụng tính toán áp lực sóng cho cả đê chắn sóng tường đứng lẫn đê

chắn sóng hỗn hợp, trong tính toán có xét đến các yếu tố biến đổi áp lực sóng phụ

thuộc loại kết cấu tường có hay không có phủ các khối bê tông tiêu sóng. Công thức

Goda áp dụng thành công trong việc thiết kế tường đứng với hầu hết các trường hợp,

tuy nhiên công thức cũng không thể áp dụng được trong một số các điều kiện hạn chế

(một trong số đó là tính toán tải trọng sóng tác động lên tường đứng trên móng đá đổ

có kích thước tương đối rộng và cao). Công thức Sniptính toán có phức tạp hơn, xét

đến cả trường hợp tính áp lực sóng trước tường và áp lực sóng nhiễu xạ sau tường và

cũng xét đến từng loại tải trọng sóng tác dụng tương ứng với mỗi vị trí đặt công

trình.Tuy nhiên công thức tính Snip cũng chưa xét đến ảnh hưởng của đặc điểm kết

cấu tường đứng cũng như hình dạng, kích thước, đặc điểm kết cấu móng tường…

Do mức độ phức tạp của vấn đề, mặc dù các tác giả đã có rất nhiều công sức để

xây dựng nhiều lý thuyết sóng, đưa ra các công thức tính toán áp lực sóng song mới

chỉ giải quyết được 1 phần các yêu cầu thực tế của xây dựng công trình biển. Trong

quá trình tính toán và suy diễn đều phải xử lý có tính chất kinh nghiệm, vì vậy phần

lớn các công thức xác định theo các trường phái nêu trên đều là các công thức bán

kinh nghiệm, bán lý thuyết. Chẳng hạn các phương trình vi phân cơ bản của các lý

thuyết sóng đã nêu ra chỉ có thể mô phỏng gần đúng một số yếu tố vật lý của các hiện

tượng sóng. Từ đó, song song với việc xây dựng mô hình toán còn phải xây dựng các

mô hình vật lý trong các phòng thí nghiệm và phải tiến hành đo đạc khảo sát số liệu về

sóng ngoài hiện trường ngay tại các vị trí xây dựng công trình biển để hiệu chỉnh, bổ

sung kết quả tính toán trên mô hình.



Trang: 87



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



Nếu điều kiện và thời gian cho phép, có thể đo đạc và xác định lại các thông số

sóng thực tế tại vị trí công trình đê chắn sóng trong thực tiễn trong một khoảng thời

gian nhất định nào đó làm cơ sở kiểm nghiệm lại thì việc đánh giá nhận xét công thức

sẽ có độ tin cậy cao hơn.

Vì vậy theo nhận xét trên và việc tiêu chuẩn 22 TCN 222-1995_Tải trọng và tác

động lên công trình thủy (trước đây) và 14 TCN 130 – 2002_ Hướng dẫn thiết kế đê

biển (hiện nay đang dùng) đang áp dụng công thức Snip. Nên ta chọn kết quả của

công thức Snip để phục vụ cho việc tính toán phần sau.



Trang: 88



Đồ án tốt nghiệp



CHƯƠNG 7:

ĐỊNH KÈ



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



TÍNH KIỂM TRA KẾT CẤU VÀ ỔN



7.1 Trường hợp tính toán:



Khi chịu tải trọng, các áp lực thì trong kè sẽ phát sinh các ứng suất, nếu giá trị

các ứng suất này vượt quá sức chống cắt thì kè sẽ bị phá hoại vì trượt. Mặt phá hoại

thường xảy ra tại các vị trí có tính xung yếu: Khe biến dạng, mạch ngừng, mặt tiếp

xúc giữa đập và nền, trong đó mặt nguy hiểm nhất là mặt tiếp xúc giữa đập và nền.

Mặt khác công trình có thể bị đẩy nổi hoặc bị lật. Do đó phải kiểm tra ổn định lật cho

các mặt cắt đặc trưng của kè.

Ta phân ra các trường hợp khác nhau có thể làm mất ổn định của kè.

Ta tính toán cho ổn định của kè về chống trượt và chống lật (k) .

7.1.1 Trường hợp 1:



Mực nước cao thiết kế, chiều cao sóng dương và sau kè không chịu tác dụng

của áp lực đất (thời kỳ vừa thi công xong chưa đắp đất)

7.1.2 Trường hợp 2:



Mực nước thấp thiết kế, chiều cao sóng dương và chịu áp lực đất ở phía sau kè.

7.1.3 Trường hợp 3 :



Mực nước thấp thiết kế, chiều cao sóng âm và chịu áp lực đất ở phía sau kè.

7.1.4 Phân tích lực tác dụng kết cấu:

+

+

+

+

+

+

+

+



Trọng lượng bản thân công trình (trên và dưới mực nước ngầm)

Trọng lượng của đất và nước trên kè.

Áp lực đất chủ động.

Áp lực nước lỗ rỗng.

Áp lực nước sóng dương, sóng âm.

Áp lực thủy tĩnh.

Lực đẩy nổi Acsimet, sóng.

Lực kéo của cọc.



7.1.5 Các số liệu tính toán:

+ Đất đắp sau kè: (Theo tiêu chuẩn 22 TCN222 – 95 – Tải trọng và tác



động do sóng và tàu lên công trình thủy)

+ Dung trọng tự nhiên

Trang: 89



γ w = 18750(N/m3)



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



+ Dung trọng khô



γ c = 15320(N/m3)



γ bh = γ c + γ n × n = 1,532 + 1× 0,428 = 19600( N / m3 )



+ Dung bão hòa



+ Dung trọng đẩy nổi



γ dn = γ bh − γ n = 19600 − 10250 = 9350( N / m3 )



+ Hệ số vượt tải:

nđ =1,2 (Áp lực đất chủ động)

nđ =0,9 (Áp lực đất bị động)

+ Hệ số vượt tải của sóng ns = 1,2 .

+ Hệ số vượt tải của trọng lượng công trình n = 1,4 .

+ Trường hợp đất ngập nước ứng với hệ số rỗng của đất đắp là



ε



= 0,749



thì:



n=



ε

0,749

=

= 0,428

1 + ε 1 + 0,749



m=



1

1

=

= 0,572

1 + ε 1 + 0,749



Thể tích rỗng trong 1cm3 của đất là:



Thể tích phần rắn trong 1cm3 của đất là:

+ Góc ma sát trong của đất đắp sau lưng đê:



ϕ = 20 0 .



- Khi tính với trường hợp đất bảo hoà:



ϕ = 20 0 − 50 = 15 0 .



- Khi tính với trường hợp đất khô:



ϕ = 20 0 + 50 = 250 .



+ Cao trình đỉnh kè: +5m

+ Cao trình đất đắp sau kè: +4m

+ Bề rộng móng (đài cọc): Lm= 3,0m

+ Chiều dài phân đoạn kè: B = 3m

+ Chiều cao của đài cọc: h = 0,8m

Trang: 90