Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Lựa chọn kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng phù hợp với điều kiện thi công từng vùng, ứng dụng cho đập phá sóng cảng Nghi Sơn - Thanh Hóa

mực nước biển dâng cao cùng với đỏ là các trận bão lớn de doa đến an toìn của khu vực cảng Nghỉ Sơn, đồng thời việc xây dựng các cảng biển lớn gặp khó khăn do công nghệ, điều kiện thi cô

LỜI CAM KÉT

Tôi tên là Nguyễn Văn Lượng.

Là học viên cao học nghành Xây Dựng Công Trình Thủy —Truong Dai Học Thuy Lợi.

Tôi xin cam đoan đề tài luận văn “Lựa chọn kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng phù hợp với điều kiện thi công từng vùng, ứng dụng cho đập phá sóng cảng Nghỉ Sơn — Thanh Hóa ” là công trình nghiên cứu do chính Tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của

PGS.TS Lê Xuân Roanh, dé tài này chưa được công bồ trên bat ky tạp chi, bài báo

LỜI CẢM ON

Luận văn Thạc sĩ chuyên nghành Xây Dựng Công Trình Thủy với để tài:

“Lựa chọn kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng phù hợp với diều kiện thi công rừng.vùng, ứng dung cho đập phá sing căng Nghỉ Sơn ~ Thanh Háu " được hoàn thànhTrước hết, tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tinh của PGS.TS Lê XuânRoanh, đã trực iếp hướng dẫn giúp đỡ học viên trong qué tình thực hiện luận vănnày

Tiếp đến, tôi xin được gửi lời cảm ơn tới quý Giáo sư, quý Thầy Cô tại Khoa CôngTrinh, Trường Đại Học Thủy Lợi đã trao cho tôi những kiến thúc quý bau trong lĩnh vực Xây dựng công trình thủy, giáp đỡ cho tôi có được hành trang diy đỏ rong nghề nghiệp.

Tôi cũng hết long cảm on sự giúp đỡ của Phòng Đảo Tạo đại học và sau dai học; quý

nh chị em lớp Cao học khóa 22 Trường Đại Học Thủy Lợi đã giúp tôi rong qué trình

học tập

Với thời gian và trình độ còn hạn chế, luận văn không thể trắnh khỏi những thiểu sót

Rit mong nhận được đóng góp ý kiến của các thầy cõ và đồng nghiệp

Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn! Kính chúc Thầy cô và đồng nghiệp sức khỏethành công và hạnh phúc.

Hà Nội, ngày 20 tháng 08 năm 2017

“Tác giả

Nguyễn Văn Lượng

iil

MỤC LỤC MỤC LỤC iiDANH MỤC HÌNH VE vDANH MỤC BANG BIEU vũ'CHƯƠNG I: TONG QUAN VỀ DAP PHA SONG VA KET CAU BẢO VE MAL

ĐẬP 3

1.1 Khải niêm về đập phá sóng và kết cầu bảo vệ mái 3

1.1.1 Giới thiệu chung va phân loại đập phá song

1.1.2 Kết edu bảo vệ mái đập phá sóng 101.2 Công tác thiết kế kết cầu bảo vệ mái đập phá sóng 7Kết luận chương 1 20

CHUONG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN LỰA CHON KET CAU BẢO VỆ MÁI ĐẬP PHA

SÓNG 212.1 Cơ sở pháp ý thiết kế kt cd bảo vệ mái đập phá sóng 212.2 Cơ sở thiết kế kết cấu bảo vệ mai đập phá sóng 22.2.1 Theo TCVN 9901 ~ 2104 +

2.2.2 Theo tiêu chuẩn thiết kế của Nhật Bản: 22

2.2.3 Chiều day khôi phủ mặt được xác định theo tiêu chun Anh, 32.3 Tỉnh toán lực tác động lên kết cầu 252.3.1 Các thông số trong tính toán két eft 252.3.2 Các dang lim việc cơ bản của dp ph sóng 3

2.3.3 Tính toán lan truyền sóng 26

2.344 Các đặc trưng thống kể của sóng 30

2.3.5 Tính toán ôn định 33

2.3.6 Kiểm tra trọng lượng khổi gia cổ 32.3.7 Tinh toán ôn định tổng thể 35

2.4 Phân tích lựa chon kết cấu, vật liệu 36

2.4.1 Yêu cầu chung của ác loại kết cầu, vật liệu 362.4.2 Lựa chọn vật liệu, kết phủ hop với điều kiện thi công 362.5 Các yêu tổ ảnh hưởng đến kết cầu bảo về mái 38

2.5.1 Ảnh hưởng của yếu tổ địa hình 38

3.5.2 Ảnh hưởng của yéu tổ địa chất

3.5.3 Ảnh hưởng của yếu tổ thủy hải văn khu vực

Kết luận chương 2

39

39

4(CHUONG 3: UNG DUNG TÍNH TOÁN KET CAU BẢO VE MAI DAP PHA SONG

CHO CANG NGHỊ SƠN THANH HÓA

3.1 Giới thiệu chung vé cảng Nghỉ Sơn ~ Thanh Hồu

3.11 VÌ tí địa lý và điều ty nhiên khu vực.

3.2 Cơ sở tính toán và thiết

3.2.1 Động leva tinh ôn định

3.2.2 Điều kiện thủy hải văn.

3.3.3 Tỉnh toán điều kiện thủy hải văn thết kế

3.3 Lựa chọn kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng Nghỉ Sơn

của khôi phủ Rakuna -1V3.3.1 Những ưu nhược

3.3.2 So sánh khối phủ Rakuna - IV với một số khối phủ khác.

3.3.3 Đề xuất phương án sử dụng khối phủ Rakuna - TV

3.4 Tính toán kiểm tra ôn định và độ bền của kết cầu

“4

“4 48

2

2 32 o 9

n

n n n 14

DANH MỤC HÌNH VEHình 1.1 Đập ngằm và đập có định cao hơn mực nước biển

Hình 1.2 Đập đảo (Chicago, Mỹ).

Hình 1.3 Đập nhô (Kaumalapau, Lanai Hawai)

Hình 1.4: Đập đảo (Plymouth, Anh).

Hình 1.5: Đập hỗn hợp (Eastern Port, Alexandria, Ai Cập).

Hình 1.6: Mặt cất dọc đập phá sóng [1]

Hình 1.7: Kết cầu khối rỗng [I]

Hình 1.8 Một kết cấu Cyelopit điễn hình [1]

Hình 1.9: Một kết cầu thùng chìm [1]

Hình 1.10: Các loại khối b tông dị hình cho để chắn sóng (21

Hình 1.11: Sơ đồ kích thước khối Tetrapod (3)

Hình L.12: Xếp khối dolos [4]

Hình 1.13: Khối Eeopode (1996) I5]

Hình 1.14: Khoi Accropode II (2004) [6]

Hình 1.15: Khoi HARO và các kích thước tiêu chuẩn [6]

Hình 1.16: Khối Accopode cho Ð)

Hình 1.17: Đề chin sóng cảng Tiên Sa - Đà Nẵng [7]

Hình 1.18: Để chin sóng nhà máy nhiệt điện Kiên Lương, Hà Tiên [7]

Hình 2.1: Các dang công trình bảo vệ bở biển [8].

S nhà máy lọc dẫu Dung Quất [7]

Hình 2.2: Xác định đã gió tương đương De

Hình 2.3: Các yếu tổ của sóng

3.1: Phối cảnh tổng thể cảng Nghỉ Son

3.2: Mục nước trung bình năm [10]

Hình 3.3: Mực nước trung bình thing nhiều năm [10]

Hình 34: Hoa sóng Tram Hồn Ngư giai đoạn 1992-2002 [10]

Hình 3.5: Dưỡng tin suất mục nước tổng hợp tại điểm MC20

Hình 3.6: Phân khu vực tính sóng khu vực từ Quảng Ninh đến Quảng Nam

Hình 3.7: Bình để khu vực dự án.

Hình 3.8 Hình dạng khối phủ Rakkoma~ IV [12]

Hình 3.9 : Liên kết giữa các khối Rakuna — IV [13]

12 3 14

53

Mit cắt để cho các loại khối phủ l5]

Cấu tạo ván khuôn khối phủ Ralama ~ IV [12]

Tính toán khối phủ chân khay

Mỗi liên hệ giữa Ac và Re

Sơ bộ mở rộng đầu dé

Mặt cất ngang để xuất đoạn gốc đề

Mat cất ngang để xuất đoạn thân đệ

Mặt cắt ngang để xuất đoạn đầu để

67 68

DANH MỤC BANG BIEUBảng 1.1: Một số DPS sử dụng khối phi dị hình ở nước ta [7]

Bảng 2.1: Hệ số chuyển đổi kụ

Bảng 22: Hệ số K, theo đị hình

Bảng 2.3: Giá trị lớn nhất của đà giỏ.

He trong mỗi tương quan giữn suất xuất hiện P

Bang 24: Tri số

áiBảng 3.1: Vùng nước trước bế

Bảng 3.2: Ving nước trước bến số 2

Bang 3.3: Chu kỷ lập lại cho phép và mức đảm bảo thiết ké công trình để biển [3] Bảng 3.4: Chiều cao sóng và chu kỳ sóng ngoài khơi khu vực tir Quảng Ninh đến

Quảng Nam.

Bảng 3 5: Các chi số của khối phủ Rakuna ~ IV

Bang 3.6: Trọng lượng và thể tích các loại khối phủ Rakuna ~ IV [12]

Bảng 3.7: Giá trị khoảng ring điển hình cho lớp phủ [LI]

Bảng 3.8: Trọng lượng lớn nhất được gợi ý của các khối phủ bê tông [11]

20 26 2ï

saBảng 3.9: Bảng tinh toán so sánh chiều cao sóng thiết kế với các loại khối phủ Rakuna

~IN và khối Tetapod

Bảng 3.10: Trọng lượng lớp lót [11]

Bảng 3.11: Trọng lượng yêu edu một khối phủ (11),

Bảng 3.12: ‘nh tosin giá thành cho khối phủ Rakuna - IV.

toán giá thành cho khối phủ Tetrapod Bảng 3.14

Bảng 3.15: Biên sóng vỡ hướng sóng NE

Bảng 3.16: Biên sóng vỡ hướng sóng SE,

Bảng 3.17: Phương án tuyển đề xuất

toán giá thành cho khối phủ Accropod.

Bang 3.18: Kết quả tính toán

Bang 3.19: Trọng lượng yêu câu khối Rakuna - IV (sóng bão tin suất 100 năm).

st 35 56 58

MỞ DAU

1 Tính cấp thiết của Đề tài

Thanh Hóa là tỉnh chuyển tiếp giữa miền Bắc và miễn Trung Việt Nam VỀ hình

chính, Thanh Hóa là tỉnh cục bắc Trung Bi

n từ Nga Sơn Hậu Lộc Hoing Hóa Sim

tiếp giáp với Tây Bắc Bộ vàBắc Bộ Ving ven biển: Các bu

Sơn, Quảng Xương đến Tinh Gia Bờ biển dải, tương đối bằng phẳng

Khu kinh ế Nghỉ Sơn nằm ở phía Nam của tỉnh Thanh Hod, cách Hà Nội 200 km, cóđường bộ và đường sắt Quốc gia chạy qua, có cảng biển nước stu cho tiu có ải trong30,000 DWT cập bến Khu kinh tế Nghỉ Son (KKT Nghỉ Sơn) được đánh giá làtrọng diém phát triển phía Nam của Vùng kinh ế trọng điểm Bắc Bộ, đồng thời là cầu

ta vùng Bắc Bộ với Trung Bộ, với thị trường Nam Lào và Đông Bắc Thái Lan

“Chính phù đã xác dịnh mục iêu xây dựng và phát iển KKT Nghĩ Sơn thành một khu

kinh tẾ tổng hợp đa ngành, da lĩnh vực với tong tâm là công nghiệp nang và công

nghiệp cơ bản như: Công nghiệp lọc hoá dẫu, công nghiệp luyện cán thép cao cấp, cơkhí chế tạo, sửa chữa và đồng mới tàu biển gắn với việc xây dựng và khai thác cóhiệu quả cảng biển Nghỉ Son, diy mạnh xuất khẩu mỡ rộng ra thị trường Khu vực và thể giới

“rong những năm gin đây do biến đổi của khí hậu toàn cầu có điỄn biển ngây càngphúc tạp mực nước biển dâng cao cùng với đỏ là các trận bão lớn de doa đến an toìn

của khu vực cảng Nghỉ Sơn, đồng thời việc xây dựng các cảng biển lớn gặp khó khăn

do công nghệ, điều kiện thi công phức tạp và giá thành rit cao dẫn đến những khókhăn trong quá tình thi công, khó khăn vé vốn đầu tw xây dựng các công tình phục vụ

va khai thác trong cảng, Khi thi công công trình bién cần có biện pháp phù hợp nhằm,đảm bảo độ an “Chính vì vậy 48 tài giá thành hạ và thời gian thi công cho pl

“Lựa chọn kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng phù hợp với điều kiện thi công từng vùng,

ứng dụng cho đập phá sóng cảng Nghĩ Sơn ~ Thanh Hóa” có ý nghĩa khoa học thực

tiễn, góp phn bio vệ an toàn cho cảng Nghỉ Sơn ~ Thanh Hóa, đảm bảo phát triển

kinh tế-xã hội tỉnh Thanh Hóa trong thời gian ti

II Mục dich của ĐỀ tài

Trên cơ sở thống kê và phân tích các kết cấu bảo vệ mái dp phá sóng hiện tại 6 trong

và ngoài nước, sẽ đưa ra: Lựa chọn kết cấu bảo vệ mái đập phù hợp nhất nhằm đem lại

hiệu quả và khả thi đảm tính kinh tẾ và kĩ thuật của công tình cảng Nghỉ Sơn ~ ThanhHóa.

IIL Cách ti và phương pháp nghiên cứu

- Thu thập, tổng hợp, phân tích các tài liệu về thiết kế, thi công và quá trình khai thác

vận hành hệ thống các đề đập phá sóng đã được xây dựng và di vio khai thác sử dụng

= Tính toán, so sánh ác phương án để lựa chọn kết cầu phù hợp với điều kiện thi công

Tính toán, so sinh các phương én để đề xuất kế cfu phù hợp nht cho công

Nghĩ Sơn ~ Thanh Hóa

nh cảng

NG QUAN VE DAP PHA SÓNG VÀ KET CAU BẢO VỆ

phá sóng và kết cấu bảo vệ mái1LI-1 Giới hiệu chung và phân loại đập phá sống

Đập phá sóng là kết cấu công trình nhằm giảm hoặc trệt tiêu năng lượng sóng trướcKhi nó đi vào phạm vi bảo vệ Đập phá sóng có thể là đập ni, đập ngằm, đập Lồn dithoặc phân cách di Có nhiều cách phân loại đập phá sóng thy theo mục tiêu nghiêncứu, phương thúc tiếp cận va các đặc trưng của đập phá sóng.

1.1.1.1 Phân loại theo tương quan với mực nước

"Đập ngập (dé chim) là loại đập có cao trình định đập thấp hơn cao trình mực nước thicông, thậm chí còn thấp hơn cả mực nước thấp thiết kể Đập ngập thường được xâydung để tiêu giảm năng lượng sóng biển và ngăn cát cho mục đích bảo vệ bờ khỏi bị

xói lở, bảo vệ luỗng tàu ở vùng cửa sông chịu tác động ảnh hưởng của sóng biển và

'hi bỂ cảng dùng làm bãi tắm hoặc chỉ ngăn cắt, phủ sa

Dap không ngập là loại đập có cao trình định đập luôn cao hơn mực nước cao thiết kế.

“Đập không ngập còn chia ra thành hai loại: đập hạn chế sóng tràn (cho phép một mức

độ sóng tràn qua đình đập) va dập không cho phép sóng tràn qua đỉnh.

8 ngắm trong điều kiện bảo (Bd nhô trong điều kiện thường,

= Đập phá sóng xa bờ (đập đảo hay đập tự do) là đập phá sóng mà ci 2 đầu đập không nổi với bờ (tuyén đập có thé hoặc không song song với bờ),

7 ,

Hinh 1.2 Đập đủo (Chicago, My) ân 13 Dip nh (Kumalapen, Lana, Hae

- Đập hỗn hop: trên thực tế, nhiều trường hợp thường kết hợp bổ trí xây dựng tuyển

đập phá sóng theo cá hai kiểu nói trên

Hình 1.4: Đập đảo (Plymouth, Anh) inh 1.5: Đập hỗn hop (Eastern Port,

Alexandria, Ai Cấp) 1.1.1.3Phân loại theo công dụng dap phá sóng.

Đập đăng để chin sóng: để chin sóng hay tiêu tín một phn năng lượng sóng khi iếpcân công tình nhằm tạo ra một khu nước có độ tinh lặng theo yêu cầu (ví dụ như đập,phá sóng bảo vệ vùng nước trong cảng biển);

- Đập ngăn cất: ngăn chặn sự xâm nhập bùn cát vào khu nước được quan tâm( ví dụ

đập ngăn cán cát bồi King tại vùng cửa sông);

- Đập phá sóng, ngắn cát ngăn chặn bùn cất và giảm chiều cao sóng eho Khu nước sau công trình (ví dụ đập mỏ han, Jetty tại cửa sông);

= Đập hướng dòng chảy: xây đựng tại cửa sông, chỗ hải ưu mạnh để cải thiện diềukiện luỗng hàng hải, chỉnh trị cửa sông,

1.1.1.4 Phân loại theo hình dang mặt cắt ngang đập phá sóng

CCách phân loại này thông dụng nhất vì nó phân ánh được các đặc trưng cơ bản của kết

cấu, không những về cầu tạo mà cả phương pháp tính toán, các giải pháp thi công Dựa trên góc độ này kết cầu đập được phân thành.

4 Đập phú sóng tường đứng

Điều kiện áp dụng: Kinh nghiệm thiết kế và thi công cho thấy công trình đập phá sóng

kiểu tường đứng kinh tế hon đá đổ mái nghiêng do có hình dáng gon nhọ giảm được

khối lượng các các vật liệu xây dụng như đã và bẽ tông Điễu kiện cơ bản nhất để áp

dụng công trình dang tường đứng trọng lực là nền móng phải tốt Bat nên lý tưởng

thì cũng có thé làm nền móng cho công trình trọng lực: đất, cất, sỏi tuy nhiên phải có

biện pháp gia có chống xói lở ở đáy.

Niu vậy dip phá sóng loại tưởng đứng có thể được xác định theo các điều kiện sau:

~ Trên nén đất đá mọi độ sâu

- Trên nên đt rời với các điều kiện sau

++ Với độ sâu lớn hơn (1,5 2,8) lần chiều cao sống tính toán thi đắt nén trước công

trình phái được gia cổ tg các vị trí xối

+ Với độ sâu không quá (20% 28)m (khi đồ áp lực của công nh lên

cho phép).

đất ở giới hạn

Mặt cắt dọc đập phá sóng: Thông thường công trình đập phá sóng được thi công ở đội

sâu tự nhiên nhưng nền móng đã được sơ bộ chuẩn bị Các lớp đệm đá phải được làm.

phẳng, cao tình của lớp đệm đã và chiều dày thỏa man điều kiện kỹ thuật

Cao tình của lớp đệm đá phải nằm ở độ sâu >1,25m chiều cao sóng ti chân côngtrình Tránh trường hợp tạo ra sóng vỡ trước mặt công trình, chiều day lớp đệm đá

phải đám bảo yêu cầu về mặt cấu tạo và phân tần lực sao cho nén đắt có khả năng chịu.

dải

Đập phá sóng theo chiều đọc trên mặt bằng thường có dạng hình gãy góc và có thể

in: gốc để, thân đ inhau, ngay trên cùng 1 đoạn thân dé cũng có thé có nhiều giải pháp kết cấu và kích

códchia làm 3 pl lu dé, Mỗi ph số giải pháp cấu tạo khác

thước kết cấu khác nhau

Phin gốc đập được bổ tí sâu vào trong bở 1 đoạn bằng 1.5 lin chiễu cao sing Đường

bờ trên các đoạn dé phải gia cổ ở bÈ mặt, biện pháp này nhằm bảo vệ gối khỏi sự pháhoại của sóng.

Dap được bố trí trên các nền đất cầu tạo địa chat không đều nên độ lún sẽ khác nhau.Mặt khá

chính vì vậy cho nên toàn bộ công trình theo chiều dọc cũng phải chia làm các phân

đoạn dai từ (25~45)m, Các phân đoạn này cách nhau bởi các khe lún thẳng đứng.

cao khác nhau các phân đoạn có chiễ ‘ing gây ra các độ lún khác nhau,

Khi chiều cao của lớp đệm đá cao hơn 2m thì phân đoạn lún thường lấy bằng 25m khichí cao lớp đệm <2m thi phân đoạn lún <45m Bé rộng khe lún không vượt quá

Sem Phần đầu đập và thân đập cũng được phân cách bởi các khe lún thẳng đứng,

Khetườnglún - 98 ting ding

Pn đoạn bến Đường mat đất nhiên

(a)

6 :

60 Xa 2> oe

> 7 ema Hình 1.6: Mặt cắt dọc đập phá sóng [1]

“Các bộ phận cơ bản của đập phá sóng tường đứng

“rong trường hợp tổng quát đập phá sóng trọng lực bao gồm 2 bộ phận cơ bản: lớpđệm đá và tường đứng Tường đứng được cấu tạo từ 2 bộ phận: phẩn kết cấu dướinước và phần kết cấu phía trên Loại kết cấu công trình của dip pha sóng được xácđịnh bởi phần dưới nước, phụ thuộc vào kết cấu phần dưới nước, người ta phân thành.các loại

~ Kết cầu bê tông khối Xếp

~ Kết cầu thùng chìm.

- Kết cầu chuồng.

b, Đập phá sing dạng két cầu khỏi rằng,

Kết cấu khối rỗng là các thủng không đây cỏ vách ngăn day từ (0.71)m, trọng lượng

thùng từ (1002000tấn Khôi rỗng được đặt trên đệm đá, bên trong dé diy vữa bê tông

sau 46 thi công kết cầu phẫ trên

Một số kết cấu biểu thị của loại này được thể hiện ở hình L.7 san

nước Trọng lượng của khối dao động từ (400=S00)T, do vậy phải có thiết bị chuyên.

cdụng để vận chuyển và cầu nâng.

Hình L8: Mặt kết cấu Cyclopi điến hình [1J

4 Đập phá sóng kết edu thing chim

Trong nhiễu trường hợp công tình có kết cầu khôi xếp thậm chí có khổi lượng lớnnhưng vẫn chưa dã độ liền khối và vẫn bị phá hông Những nhược điểm này của khối

thùng chìm có ưu thxếp được khắc phục bằng sử dụng thùng chìm Kết cất

i chuyển đến vị tí khác, vỏ thùng chim được ch Bãi chuyên dung hạ thủy và kéo đến vị trí xây đụng, sau đó đỗ cát đã vào thùng cáckhoang được đậy bằng tim be tông cốtthép dày từ (0.40.5) để ậtiệu không ri rìngoài các khe hở giữa các tường thùng và các tắm bẽ tông dược đổ tông.

Đập phá sóng kết cấu chuing

Kết cất chuồng gỗ được ứng dụng cho đề chin sóng ở những g là vật liệu tại chỗ và

khong có sinh vật an môn hay lim mục gổ, Chuồng là khung có tiế diện đối xứng,

8

chigu dai thông thường là 50m, chiễu rộng <20m, chiễu cao từ (6zl0Jm Chudng gỗđược chia thành các ô có kích thước mặt bin 1.ấxI.5 mẺ đến 2.5x2.5 mỶ được ngănbởi các vách dọc, vách ngang Phía dưới chuồng có đáy, bên trong được đỗ đầy đá,mặt tn được đổ bằng lớp bê tông mũ

“Thực tế có hai loi chuồng, chuồng liên kết kiểu Nga và chuồng liên kết kiểu Mỹ Với

chuỗi 1g lên kết kiểu Nga các cây gỗ được liên kết bằng mi ông li, với ch kếtkiểu Mg các thanh gỗ được ắp thành các ô vuông và liên kết với nhau bằng bulông

Do chuồng kiểu Mỹ iên kết bằng Kim loại nên tổi thợ thấp hơn so với chuồng kiểuNgà

£ Đập phá sóng mái nghiêng

Đập phá sông mái nghiêng được áp dung ở những nới có địa chấ

sâu không quá 20m Đập phá sóng mái nghiêng được ứng dụng rộng rãi nhằm tận dụng được các vật liệu sin có, tại chỗ: đá, bê tổng Ngoài ra đập phá sóng máinghiêng còn tin dụng nhiễu khối bê tông có hình thù kì dị nhằm tiêu bao năng lượngsóng và liên kết với nhau

Dựa vào đặc điểm vật liệu và cấu tạo, kết đập phá s ng mái nghiêng được phân thành:

~ Đập phá sóng mái nghiêng bằng đã

~ Đập phá sóng mái nghiêng với bê tông gia cố hình hộp.

= Đập phá sóng với các khỗi b tông phức hình

“Trong đồ dip phá sóng mái nghiêng bing đá có ưu điểm vé nguồn vật liệu (có thé khai

thác sử dụng vặt liệu địa phương) tuy nhiên lại có nhược điểm là khi nền bị lún cục bộ.

hoặc đưổi tác dung của sóng dồn nén, các liên kết do chen bị phá vỡ, các hồn đã tích

rời nhau ra Vì trọng lượng bản thân quá nhỏ nên dễ bị sóng cuốn ti

âu bảo vệ má

Do đồ việc áp dung các la kết ing khối phủ dị hình thay thé cho kết

đã truydn thống là cần thiết nhất la đối với các công tinh bảo vệ cho bén cảng

và các công trình dm bao an toàn cho giao thông đường thủy.

1.1.2 Kết cấu bảo vệ mái đập phá sóng.

'Kết cấu bảo vệ mái là lớp tiếp xúc trực tiếp với sóng biển và các tác nhân gây hại cho

bờ cần bảo vệ Là lớp sử dùng các khối dị hình, cát khối bÊ tông lát mái hoặc các vậtliệu kích thước lớn nhằm mục đích chắn sóng hay làm tiêu tan năng lượng sóng

1.1.2.1 Phân loại kết cd bảo vệ mái đập phá sing

a Két cấu bảo vệ mãi truyền thẳng

Trong kết clu truyền thống người ta sử dụng những tang đá và những khổi bê tông

thông thường để xây dung các hệ thống dé chắn sóng, kè bờ, dé ngăn cat giảm sóng;

Phương pháp này có wu điểm là vật liệu dễ chế tạo và dễ thi công Song các ting đó,

mặc dù đá cỡ lớn hay các khối bê tông thông thường đều có xu hướng bị lệch khỏi vịtrí theo thời gian bởi các tác động của sống gió rong một thời gian đài Thấy được sự

bit lợi đó người ta phát minh và sử dụng các khối dj hình để thay thể vì những ưu

điểm của nó, khi được đưa vào sử dụng vận hành các khối dj hình có thể được theo đốiquan tắc, thuận tiện cho iệc sửa chữa bảo dưỡng công tình định kỳ

6, Kết edn bảo về mái bằng khổi ph dị hình

Khối di hình là một cấu bê tông phức hình sử dụng làm khối phủ trên đê chắnsóng Hình dang của một khối dj hình được thiết kế để tiêu tan các lực lượng của sóng.đến bằng cách cho phép nước chảy xung quanh chứ không phải là ngăn chm lại hay

chấn kín sóng

Các khối này làm việc bằng cách phân ly, hơn là ngăn chặn năng lượng của sóng,Thiết ki a nó làm lệch hầu hết năng lượng sóng sang một bên, làm cho chúng khókhăn hơn để phá hoại, so với các ting đá hay khối b tông phẳng khác Thiết kế củachúng đảm bảo ring chúng tạo thành một dai chic tự lồng vio nhau nhưng vẫn có

8

những chỗ r

Cúc khối phủ kỹ dị được sử đọng vớ rất nhiều hình dang và kich thước khác nhau,một số hình dạng tiêu biểu như trong hình 1.10.

Be, Ga KB

Hình 1.10: Các loại khối bê tông dj hình cho dé chắn sóng (2]

4) Khối 6 cánh b) Khối 6 chớp ) Khối 4 chang, d) Khối Hohlquader cân đối ) Khối

‘Tetrahedron, g) Khối Tetrapod, h) Khối Stabilopod, i) Khối Hohlquader chữ N, k)Khi Dipod, 1) Khối Dolos, m) Khối Stabit, n) Khỗi thấp

1.1.2.2 Mật số khối phủ được sử dung phổ biến trên thé giới

4 Khối Tetrapod

Tetrapod là khối dj hình phá sóng được nghiên cứu và ứng dụng đầu tiên trên thé giới.Nghiên cứu và phát triển vào năm 1950 bởi Laboratoire đDauphinois HYDRA ULIQUE (nay SOGREAH) ở Grenoble, Pháp, Họ không còn bảo vệ sing chế vì vậy Tetrapod được sử đụng rộng rãi trên nhà thầu Tại Việt Nam các khối dị hình đã được giới thiệu trong tiêu chuẩn TCVN9901- 2014

thể giới, được sản xuất bởi n

Khôi Tetrapod được cấu tạo bởi 4 hình nói chum vào một điểm, chụp theo nhiều góccạnh Bê tông dùng để chế tạo khối tối thiểu mác 200, bình thường là 250, 300 Banđầu xác định trong lượng khối Tetrspod theo các thông sổ sóng tính toán qua một

phương pháp nhất định nào đó, rồi sau đó dựa vào hình dang khối và tỷ lệ kích thước.

sấc chiết mà xác định được diy đủ các kích thước bình học của khối

inh 1.11: Sơ đồ kích thước khái Terupod [3]

Tetrapod là cơ sở cho các cau trúc bê tông tương tự dé sử dụng trong các đê chắn sóng.trong đồ tiêu biểu là khổi Cubc (Mỹ, 1959), Stabit (Anh,1961), Akmon (Hà Lan1962), Dolos (Nam Phí, 1963), các Stabilopod (Romanin,1968), Seabee (Úc, 1978), các Cube Hollow (Đức, 1991), A-jack (Mỹ, 1998), và các Xbloe (Hà Lan, 2001) Ti Nhật Bản, Tetrapod là từ thường được sử dựng như là một tên chung cho các khối dị hình phá sóng dù cho hình dang khác.

Sin xuất chế tạo các khối dị hình phá sóng đã trở hành ngành của Nhật Bản trong thờihiện đại Người ta ước tính rằng gần 50 phn trăm của 35.000 km đường bờ biển của

"Nhật Bản đã được bảo vệ hoặc thay đổi bởi Tetrapod ác khối phá sóng khác Việcứng dụng nhiều công nghệ này làm khách du lịch đến đảo Hawaii thường cảm thấykhó khăn để tim thấy những bãi biển hoang sơ và bờ biến không thay đổi gi, đặc biệt là

ở nữa phía Nam của đảo.

"Ngày nay, để chắn sóng mái nghiêng được sử dụng rit nhiều các khi bê tông có hìnhthù đặc biệt vừa tiêu bao được năng lượng sóng vừa liên kết chắc chắn với nhau Cáckhối có các tên gọi: Khôi Tetrapod, Trbar, Dolos, ipod, Stabit, khối mui ri, khốichữ T Dưới đây thể hiện 24 loại khối bê tông và bê tông cốt thép dị dạng đã x

trên nhiễu tuyển

b, Khối Dolos

Khối dolos (số nhiễu dolosse dịch gin đúng "sương khớp đốt ngón tay", phát âm

gần đăng "dohl-awe-sah") là một khối bê tông tong một hình dang hình học phức tạp

có trọng lượng lên tối 20 tin, được sit dung với số lượng lớn để bảo vệ bờ biển từ các

tử đại dưỡng tác động và sự ăn môn của các yếu

Bai biển Dania Erojacks Họ cũng được sử dụng để bẫy biển cát để ngăn chặn x6i

mn Với 10.000 dolos dé tạo một km đường bờ biển Dolos cũng dang được sử dụng trong các dòng sông ở Tây Bắc Thái Bình Dưỡng của Hoa Kỷ, để kiểm soát x6i mòn.ngăn chặn di cự kênh và để tao và phục hồi mỗi trường sing cá hồi Địa phương qutiêu bang, các chuyên gia ngành liên bang và tư nhân trong thiết kể kỹ thuật địt mạosông ngồi và bio tin (hủy sin đang lầm việc với nhau để bio vệ cơ sở hạ ting côngsông quan trong như đường giao thông và phát tiễn thương mại và din cư, trong khiduy tủ, cải ạo, phục, hoặc tạo rà môi rường sống đưới nước

Khối Accropode

Khối Accropode là khối dị hình gia cỗ do con người tạo bé tông đổi tượng được thiết

Xế để chống lại các ác động của sóng trên để chắn sóng và công trình ven biển

“Các Accropode được phát triển bởi SOGREAH năm 1981 Acctopode sử dụng trongmột lớp duy nhất trên thân đê.- Khối Ecopode như một cục đá được phát triển bởiSOGREAH Một ứng dụng bằng sáng chế đã được nộp trong năm 1996 Các mẫu sắc

và kiểu dáng đá như thể được chỉ định để phù hợp với cảnh quan xung quanh Năm

1999, SOGREAH đổi hình dạng ban đầu của Aceropode (xì được chế 10 vật liệu dự thửa) và bỗ sung thêm các tinh năng ma sát ở dạng kim tự thấp nhỏ Một ứng dung

B

sáng chế đã được nộp cho hình dang này được sửa đổi Năm 2004.

hình 1999 đã được thực hiện, kết quả là Aceropode II

bê tông đúc sẵn không cốt thép được thiết kế dé làm khối phủ bể mặt, bảo ove các dang,kết cấu công trình bảo vệ như các tuyến dé song, dé chắn sóng và các kết cất

bờ Dưới đây là một số đặc tính của khối phủ HARO.

bảo vệ

Khối HARO là khối bê tông đúc sẵn có hình đáng chung là hình chữ nhật trên mặtbằng, ở giữa có lỗ rồng lớn, hai cạnh ngắn của khối được cấu tạo nhô ra đối xúng làcác chân én định bình nêm Hình dáng đặc biệt này giúp cho khỏi có cấu tạo cứng.vững và dm bảo yếu tổ độ rỗng (porosity) cao (P= 51%)

“Các kích thước chuẩn của khối HARO được trình bày trong hình 1.11

Hình 1.15: Khối HARO và các kích thước tiêu chuẩn [6]

Hình dạng thấp, chắc chin của khối HARO tạo ra đặc tỉnh cơ lý vũng chắc của khối.Khoảng trống ở giữa kl ối giúp tod nhiệt tốt hơn sơ với các khối đặc (CUBE) khi tiến

"hành đúc bé tông khối, không xảy ra hiện tượng xuất hiện vết nứt nghiêm trọng nhưdối với các khối đặc Kết quả nghiên cửu bằng mô hình phần tử hữu hạn 3D và thựcnghiệm thí nghiệm phá huỷ động, tinh, thả rơi tại các mức tải 150kN và ISKN đối với.khôi HARO đều cho kết quả rt tốt

= Độ dn định của khối bảo vệ bề mặt là quan trọng nhất đối với công trình để chin

sóng, công trình bảo vệ bờ, Để kiểm tra độ dn định của khối HARO và có kết quả so sánh với các khối khác, một loại các thí nghiệm trên mồ hình vật lý đã được tiến hànhtrong máng sóng 2 chiều của phòng thí nghiệm thuỷ lực thuộc Đại học Ghent (Bì)

e, Khối Stone ~ block

Là mot loại khối phủ được dùng chủ yếu cho các công trình kẻ lát mái để biển hoặc gia

6 bảo vệ chân công trình đười mai, nó cũng được sử dụng gia cỗ mái cho cúc công

nh d& chim phá sóng và lát mái bảo vệ cho công trinh dé tiều phá sóng dang hỗnhợp

Hiện nay, chủ yếu các DPS của Việt Nam đều sử dụng khối phũ Teưapod Nguyên dochủ yếu là do khối phũ Tetapod có nhiều su điểm hơn các khối phủ khác và do đãmua được bản quyền chế tae Dưới đây là một số công trình sử dụng khối phủ đị hìnhcho đập phá sóng (DPS):

7 Giới thiệu khổi phủ Rakuna —1V

Tình 1.16: Hình dạng khối phủ Raluna — IV [18]

Rakuna - IV là khối phủ

Hình đáng bên ngoài của Rakuna - IV gan giống với khối phủ Tetrapod song góc cạnh

hơn đặc biệt có thêm bốn hốc ở trên bề mặt giúp tăng khả năng phá sóng, cải thiện liênkếtgiữn các khỗi với nhan, it kiện vật iu

u sóng kiểu mới được phát minh năm 2007 tại Nhật Bản.

Hiện nay Karuna - IV dang thu hút sự quan tâm nghiên cứu một số nước như Nhật

Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc v.v Ở Việt Nam trường đại học Thủy lợi cũng đã nghiên cứu trên mô hình vật lý về loại khối phủ này.

Dus đây là một vài chỉ số đặc trong của khối

"Bảng 1.1: Các chỉ sổ của khối phủ Rakuna— 17

Hệ số rỗng (%) K, Số én định Ny

56,5 108 253

Bang 1.2: Trọng lượng và thé tích các loại khối phủ Rakuna ~ IV [12]

Loại khối “Trọng lượng “Thể tích (m3)

or 625 2,716

ST 785 3415

lật 11,85 5,154

16T 15,89 6,908 20T 2009 8,736 25T 24,98 10,861

1.2 Công tác thiết kế kết cầu bảo vệ mit p phá sóng

6 Việt Nam nhiều công tình dip phi sóng cũng đã áp dụng các Khối bétOng dị bìnhtiêu giảm sóng

(a) các khối Terapod 5: 76 và 97T sử dung để phá sóng nhiệt điện Vĩnh Tân, khốiTetrapod (11+15)T sử dụng đập phá sóng cảng Nghỉ Sơn I~ Thanh Hóa khối

‘Tetrapod và khối Accropode dùng trong công trình đập phá sóng Dung Quat, khối

“Terapod áp dung nhiều công tình khác: đập phá sóng cảng Tiên Sa, đập phí sóng cảng Bạch Long

cá Để Ghi ~ Bình Định, dé biển Đức Long ~ Bình Thuận [7]

;, Âu tiu Song Tử Tây ~ Trường Sa, dip phá sóng Phú Qi

7

Tình 1-17: Khối Accopode cho BPS nhà may le dầu Dung Quit [7]

(b) Đập phá sóng tường đứng với thùng chìm bêtông cốt thép

6 Việt Nam hiện nay cũng có nhiều công trình áp dung kết cấu thùng chìm BTCTnhư: Cảng Bach Long Vĩ (Hai Phong), dio Đá Tây (quà

Quý (Bình Thuận), cảng Hòn Mắt (Nghệ An), cảng Tiên Sa (Đà Nẵng) [7]

dao Trường Sa), đáo Phú

©) Bip phá sóng với kết cầu thùng chìm bằng bê tông cốt thép (BTCT)

Ki cu này xây đựng lẫn đầu tiên ở cing Comeau (Canada), một số công inh tríthé giới cảng Funakawa (Nhật Bản), cing Than (Trung Quốc), đập phí sóng cảng

Volti — Genoa, Mantelli, La Spiza (Italy), đập phá sóng cảng Hanstholm (Đan.

Mạch)

6 Việt Nam chưa áp dụng kết cấu này.

(8) Đập phá sóng ống vải địa kỹ thuật

Ở Việt Nam đã sử dụng bảo vệ bờ biển Long Hải, Vũng Tau, làm kè mỏ hàn, chắn sóng Tam Hải (Quảng Nam)

(e) Đập phá sóng sử dụng cọc trụ ống bêtông cốt thép và cọc cử vay

G Việt Nam, đập phá sóng bằng cử lần đầu tiên được áp dụng trong công trình nhàmráy nhiệt điện Kiên Lương, Ha Tin, với cử Lasen bing bêtng cốtthép có chiều rộng

Im và dai từ 28 đến 44m, nặng 15 đến 25 tấn, được sản xuất theo công nghệ độc quyển của hãng Misubishi (Nhật Bản)

3 | ĐeHnbiểnVmhTin | BinhThuận Terapol 97T

4 Để CS Đông Hồi Nghệ An Tempol | 1047.13.87

5 Để CS Ving Ang Hà Tĩnh Terapod air

6 | pecscingcnin may | thie Thign ud} Rakuna 40T, 167

7 | ĐÊCSCảngNghiSơnl | ThanhHóa Tetrapod sat

8 | ĐềCSlaehHuyện Hải Phòng Terapod 32T,

9 Để c Dung Quit Quảng Ngai | Accropode st

10 Ninh Cơ Nam Định Haro 38,127

Kết luận chương 1

Việt Nam là đất nước có bở biển dài, các hoạt động từ các loại hình vận tải biễn, cảngbiển dang triển nhanh chóng ở nước ta và các nước trên thể giới Trong khi việc ápdụng các kết cấu bảo vệ an toàn cho các công trình cảng biển, bảo vệ bờ ở nước ta sửdụng vật liệu, công công nghệ tiền tién còn nhiều hạn chế; vì vậy việc nghiên cứu đềxuất các phương án kết cấu đảm bảo an toàn cho các công trình cảng biển là việc quan.trong và cẩn thiết đễ ứng ph với tinh hình khí hậu ngày càng phúc tạp đảm bảo an

toàn cho an ninh quốc phòng và phát tiển kinh tế xã hội

Việc xây dựng BPS là vô cùng cần thiết nhưng rất tốn kém và phức tạp trong môi trường biển chịu tác động liên tục của sóng, gió, dòng chảy Nghiên cứu lựa chọn kếtcấu bảo vệ mái đập để đảm bảo kinh tế kỹ thuật là một nội đung quan trọng trong việcthiết kế ĐPS

20

'CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN LỰA CHỌN KET CAU BAO VỆ MAL

DAP PHA SÓNG

2.1 Cơ sở pháp lý phá sóng.

Việc tính toán thi lập phá sóng phải tuân thủ các quy định như Luật xây dựng

ih chính- kỹ

2014, luật Tiêu chuẩn, Quy chuẩn 2006 và một số văn ban pháp lý và

thuật khi áp dung,

“Trong quá trình nghiên cứu, tính toán thiết kế phải tuân theo các tiêu chuẩn quy phạm

sau (và không hạn chổ):

Tiêu chuẩn về thiết kế dé ién TCVN 9901-2014 [3]

~ Công trình bến cảng biển, tiêu chuẩn thiết ké 2:

(1992) [14]

“TCN 207-92, Bộ Giao thông Vận tải

- Tải trong tác độn do sng và tàu lên công tình thy, téu chu thết kế 22 TCN 222.

95 Bộ Giao thông Van tải (1995) (15).

ố liệu điều kiện tự al

- Quy chuẩn Việt Nam

.02:2009/BXD Bộ xây dựng (2009) [I6]

dùng tong xây dyn QCVN

“Thành phần khối lượng khảo sit dia hình: Ap dụng Tiêu chuẩn TCVN $478- 2010

(211.

~ Ngoài ra cũng dp dụng các quy định sau:

+ Tài liệu thu thập có thời gian không quá 05 năm đối với vùng bãi trước cảng én định

và không quá 01 năm đổi với vùng bãi đang bồi hoặc xói

+ Để tính toán truyền sóng từ vũng nước sâu vào vi chân công trinh cin khảo ít ítnhất 01 mặt cắt ngang dai diện (vuông góc với hướng của cảng) từ mÉp nước tới khuvue ngoài khơi có độ sâu trên 10m,

“Trong tính toán thiết kế kết cấu bảo về mái đập phá sóng chiều dày khối phủ có thểXác định theo:

21

2:2 Cơ sở thiết kế kết cầu bão vệ m iP phá sóng

3g là chiều diy lớp bảo vệ mái, mẹ

ụ là khối lượng riêng cia vậtliệu khối phủ, vm

1 là khối lượng riêng của nước biển: y= 1,03 tim":

«Wh số phụ thuộc vào ình dạng và cách lắp đặt các cấu kiện

Hụ là chiều cao sóng tiết kế

& Tah số sóng vỡ

22)

LL, là chiều dai sóng thiết kế (m);

TH, là chiều cao sóng thiết ế (m);

2.2.2 Theo tiêu chuẩn thiết Ké của Nhật Bản:

Trọng lượng khối phủ được tính theo công thức Hudson

Wey!

w

KoX tứ (2.3)

Trong đó:

Ws Trọng lượng khối bảo vệ (1;

Hp : Chiều cao sóng thiết kế tại vị

2

í công trình, Họ =1.27 H1/3, (m);

X + Tỉ số tương đối giữa dung trọng khối bảo

sau: X= Wd(Wy = 1);

‘Wy: Dung trọng khối bảo vệ (T/m3); Wy: Dung trong nước (T/m3):

‘a: Góc mái đốc; Ky : Hệ số dn định.

“Trọng lượng tính theo công thức trên là trọng lượng tối thiểu dùng cho các phân đoạn

để, tuy nhiên khi dũng ta còn phải tăng giảm khối lượng lên theo các yêu cầu saKhôi phủ được đặt trong vùng sóng vỡ thì trọng lượng tăng lên từ 10-25% so với trường hợp không có sóng vỡ.

Ving đầu mũi dé thì trọng lượng tăng lên từ 20%-30% so với trọng lượng tính toán.

cho thân đề,

Mai đê phía trong bé cảng (mái đê 2) sóng giảm nhiễu nên tong lượng khối phủ có thểgiảm 30% so với mái dé phía biển (mái dé 1).

“Trọng lượng khối phủ phía trong

Việc tính toán khối phủ phía trong là rất phức tạp, các thay đổ về cấu tạo của để chấn

sóng sẽ làm thay đổi khá lớn về kinh phí xây dựng và có thể ảnh hướng đến mức độ an

toàn của công tình kết quả tính toán lưa chọn cần được kiểm chứng nghiệm mô hình

vật lý dé đưa ra trọng lượng khối phủ hợp lý nhất Trong trường hợp không thể kiểm.

chứng bằng thí nghiệm mô hình vật lý thì trọng lượng khối phủ phía trong được lựachọn như sau:

“Tại các đoạn đầu đê lựa chọn trong lượng khối phủ phía trong được lế trọnglượng khối phía ngoài hoặc xem xét giảm 1 phần trọng lượng khối phía ngoài

“Tại các đoạn gốc dé và thân dé do có Tường đứng nên ta sử dụng đá hộc kích cỡ sẽđược tính toán cụ thể ở phần sau để gia cổ

“Chiều day và phạm vi của lớp phủ

-12.3 Chiều day khối phủ mặt được xác định theo tiêu chuẩn Anh:

Chiều dày khối phủ mặt xác định the tiêu chuẩn Anh theo “Chỉ dẫn thiết ké và thi

23

công Để chắn sóng Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội (BS 6349)

(24)

Trong đồ

tụ ¿ Chiều day lớp phủ mặt tương ứng với msi am;

1: Số lớp khối phủ : Ky : Hệ số lớp

Wag : Trọng lượng tính toán của khối phủ mặt (t;

st? Trọng lượng riêng của vật liệu lầm khối phủ (2.4 Ưm);

#: Gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s?

“Trọng lượng và chiều đày lớp đá lót

“Trọng lượng lớp lot dưới: Theo BS 6349, trọng lượng lớp lót dưới được tính như sau:

G5) Trong 46:

a: Số lớp đá n=2:W, : Trong lượng riêng vật liệu (2.59 m8).

Ky: Hệ số Ky=1.15 (Đá xếp ngẫu nhiên); W : Khối lượng đá danh định;

Lõi đề và lớp đệm: Lõi đề sử dụng vật liệu đá không phân loại trọng lượng đá lồi đề

tạo bằng (1/4000 - 1/200) W, Đá với cấp phối 5-500kg được sử

“được chọn theo

dụng để làm lõi đề.

Lớp độm được sử dụng với mục dich là để ngăn lún và giảm xói chân đề Lớp đệm thường làm từ đá có trong lượng từ(05-23)kg Chiều dày lớp đệm từ (60 -150}em,2.3 Tính toán lực tác động lên kết cầu

2.3.1 Cúc thông sé trong tinh toán kết cầu

Mội tuyến đập được phân chia làm 3 phân đoạn:

"Đầu đập: Một phân đoạn sit cửa cảng

‘Than đập: Đoạn dài nhất chiếm tới 70-80% tổng chiều dài của tuyển dé chắn sóng vàđược chia nhỏ thành nhiều phân đoạn.

Vị trí tuyển của đập phá sóng

- Với tác dụng khác nhau hệ thông để yêu cầu có quy hoạch khác nhau nhằm đạt

hiệu quả cao nhất Đặc biệt là việc bổ trí quy hoạch tuyển đập, khoảng cách các

tuyến, chiều đài tuyến v.v

- Lựa chọn đựa rên cơ sở_ so sánh kinh tế kỹ thuật các phương án, rên cơ sở Xem

xét: Sự phù hợp quy hoạch tổng thé phát triển toàn vùng, điỀu kiện địa hình, địachất diễn cửa sông bo biển, vị trí công trình hiện c công trình xây dựng

25

theo quy hoạch, an toàn thuận lợi trong xây dựng quản lý, khai thác đề cả khu vực được dé bảo vệ, bảo vệ các di tích văn hóa, lịch sử và địa giới hành chính.

Tốc độ gió tính toán Wyo, ml, là tố độ gió ấy trung bình trong 10 min tự ghi của máy:

đo gió ở độ cao 10 m trén mặt nước

ky là hệ số tính lại tốc độ gió đo được bằng máy đo gió

28)

ky hg số tính dồi tốc độ gió sang điều kiện mặt nước, ky lẤy như sau :

+ Khi đo trên bãi cát bằng phẳng : kạ = 1.0

++ Khi đo trên các loại địa hình A, B, C, tị số ky lẾytheo bảng 2.2:

1) Dang địa hình A là dạng địa hình trồng trải (bờ biển, bờ hồ trống trải, đồng cỏ,

đồng có có rừng thưa hay rừng non);

2) Dạng địa hình B là vùng thành phố, kể cả ngoại 6, các vùng rừng ram và các địahình tương ứng có các vật chướng ngại phân bố đều khắp, với chiều cao chướng.ngại vật cao hơn TÔ m so với mặt đấu

3) Dang địa hình C là khu vực trong thành phố với các nhà cao hơn 25 m

7

Đà gid xúc định theo thực ế địa diém dự báo, ký hiệu là D, đơn vị lan Cách xác

định đã gió như sau

> Đối với các vũng nước hep (xinh, có nhiễu dio chin gió ở phí ngoài v ,

đà gió D xác định theo phương pháp đồ giải "đà gió tương đương” D., xem

hình 22:

Hinh 2.2: Xác định đà giỏ tương đương De Tit vị trí dự báo về một đường thẳng theo hướng gió chính (tia xạ chỉnh), đường này

có a=

- Trong phạm vi + 45” của hai phía tia xa chính, cứ 7,5" vẽ một tia xa, góc của các tỉa

xathirilkay: ø¡=7.5i, Khoảng cách dén rên gis i, Đã gió tương đường D,

là tị số trung bình hình chiếu của các trị số r, lên tia xạ chính:

xn cos! a,

Yeose, 29)

> Đối với vùng không có yéu tổ địa hình han chế, giá tị trung bình của đã gió D,

m, được xác định theo công thức:

D=5xI101x” (2.10)

trong đó:

28

w là tốc độ gió

'v làhệ số nhớt động học của không khí: v= 10% ‘ss;

> Gis trị lớn nhất của đã gió, ký hiệu là Ð,„;, được xác định theo bảng 2.3;

h ton cho trước (tương ứng với tin suất thiết kế), nức:

Bảng 2.3: Giá trị lớn nhất của đồ gió

Tốc độ toán, W, mis 20 2 30 | 40 | 50

Đã gió lớn nhất, D„„ km, 1600 | 1200 600 | 200 | 100

> Tốc độ gió toán khi đã gió nhỏ hơn 100 km được xác định theo số liệu

‘quan trắc thực tế đổi với tốc độ gió cực đại hàng năm, không xét đến độ dai thời

gian có gió;

> Khi đả gió lớn hơn 100 km, tốc độ gió tính toán phải xác định có xét đến sự.

phân bố tốc độ gió theo không gian

6 Đường trung bình

2.3.4 Các đặc trưng thong kê của sóng

Sóng là một quá trình ngẫu nhiên nên các yếu tổ sóng có thé tuân theo một quy luật

thống kê nhất định Dé dự báo sóng, cần xác định các đặc trưng thống kê sau đây củasống

a Giá trị trung bình chiều cao của một bộ phận sóng lớn nảo đó trong liệt sóng đo đạc:

~ Chiễu cao sống trung bình, ký hiệu Hạ, hoặc 77, cộng chiễu cao tắt cả các sóng liêntue đo được chia cho tổng số cơn sống N:

- Chiễu cao trung bình của 1/10 sóng Kin Hao: sắp xếp chiều cao của tất cả N con sống

đo được theo thứ tự từ lớn đến bé, lấy ra N/10 trị số đầu tiên và tinh trung bình của chúng:

b Giá tr chidu cao sóng tin suất uy tích Hay:

Chiều cao sóng có tin suất 1 % (Hs): 1 % số con sóng thống kê có chiều cao binghoặc lớn hơn trị số đố;

~ Chiều cao sóng có thn suất 5 % (Hasq): 5% số con sóng thẳng kẻ có chiễu cao bằng

hoặc lớn hơn trị số đó,

CHU THICH: H,y« chỉ có ý nghĩa về sự phân bé của liệt sóng trong một quá trình

sóng do gió, không cỏ ý nghĩa vé hoàn kỷ của chiều sóng (chu ky số năm lặp lại)

© Quan hệ giữa Hp và H, tinh theo các công thức sau:

30

“Trong vùng nước sâu: _ ( Hyg =2,42H,

Hys5, = L95H,

Hạ, = L61H, (2.14)Hy; = L60H, = Hyg

Hyjjo = 2,03H,Trong vùng nước nông: | Hạ =2,30H,

Bang 2.4: Trị trong méi tương quan giữa ne với tdn suất xuất hiện P

1 Tin suất uất hiện P, 96

4 Chiều cao sóng tinh toán không lớn hon 78 % chiều cao h vi ở giới han đó song sẽ

đổ Trong giai đoạn thiết kế sơ bộ có thể lấy H,; = 0,6 h Chu ky sóng không đều có thể

"biểu thị bằng chu ky trung bình của sóng F,

đài sóng được tính toán theo công thức:

31

— 2.16) trong đó;

L.

la gia tốc trong trường, mis

T, là chu kỳ trùng bình của sống sĩ

hy là là độ sâu mực nước tại điểm tính toán, m.

f Tinh toán các yếu tổ sóng do gió theo phương pháp Bretshneider

"Phương pháp Bretshneider dựa trên giả thiết là sóng sinh ra đo gió trong khu vực trong điều kiện bão thiết kể, phù hợp khu vực chịu ảnh hưởng trực tiếp trên hướng gió thổi

sóng tinh theo phương pháp này áp dụng các công thức sau:

& ——_ lagiatốcưọng trường mi

H, — Iàchiều cao sóng ínhtoán,m;

T, - làchukÿdinhsốngnh toán s:

D laa gid hit kd m

h là độ sâu nước trung bình của khu vực, m;

w vd tbe gid hide

32

1 Sóng được xác định trong điều kiện gió thổi qua khu vực với vận tốc không đổitrong một khoảng thời gi đủ đài (từ mười lãm phút trở lên) dé sóng có thể đạt được.mức phát triển lớn nhất, thích hợp với việc sử dụng tài liệu thống kê gió trung bình.hàng gig của các trạm khí tượng.

1 Tinh toán chiều cao sóng nước sâu theo phân bổ xác suất Weibull

Phân bố xác suất Weibull (hay còn gọi là phân bé

dang thường dùng để mô tả thống kê sự xuất hiện của các đại lượng cực trị trong khí

suất Rosin ~ Rammler) là một

tượng, thủy văn vả dự báo thời tiết như dòng chảy lũ, gió lớn nhất trong khoảng thờigian dài

“Từ những số liệu sóng nước sâu ngoài khu vực dự án ta có thể sử dụng phần mém

FEC 2008 dé xây dựng đường phân phối tin suất Weibull

Theo kinh nại có thể xác định chu kỳ sóng dựa vào tương quan giữa chu kỳ sóng viel ho H <22,6cao sóng nước sâu tại vùng biển Bắc Bộ và Trung Bộ, thống

mí Ap dung công thức của Nguyễn Xuân Hùng 1999),

ALS (19)

2xT„ G20) Trong phạm vi luận văn nay ta ding phương pháp này để tink toán chidu cao sống

1 Xác định tham số sóng nước nông

Sử dụng mô hình truyền sóng dang ENDEC ~ WADIBE: để tính toán, Chương trình được phát triển bởi tập thể giáo viên Khoa kỳ thuật biển đại học Thủy Lợi.

Trong phạm vi luận văn này ta ding phương pháp nay để tính toán chiéu cao sóng,

Trong đó:

3