Tiêu chuẩn và chú giải đối với các công trình cảng ở nhật bản Phần 7 ppt

- II.73 - Hình 4.5.8 Chiều rộng cửa quy đổi B' v góc của trục sóng nhiễu xạ (b) Điều chỉnh đồ thị nhiễu xạ Trong đồ thị nhiễu xạ sóng tới pháp tuyến trong Hình T.4.5.7 (a)~(l) đồ thị nhiễu xạ no có một tỷ lệ khẩu độ gần bằng với tỷ lệ hiệu dụng thì đợc chọn. Đồ thị nhiễu xạ ny sau đó đợc quay cho tới khi hớng tới trùng khít với hớng nhiễu xạ nh đã xác định trong Bảng T.4.5.1. Sau đó đồ thị nhiễu xạ đợc sao lại v đợc lấy lm đồ thị nhiễu xạ cho sóng tới nghiêng. Sai số trong phơng pháp gần đúng thì lớn xung quanh cửa mở của đê chắn sóng, về hệ số nhiễu xạ, sai số lớn nhất có thể lên tới khoảng 0,1 về giá trị tuyệt đối. (3) Phơng pháp xác định hệ số nhiễu xạ trong một cảng Hệ số nhiễu xạ trong một cảng có hình dạng phức tạp thờng đợc tính bằng máy tính. Các phơng pháp tính nhiễu xạ gồm có phơng pháp Takayama, phơng pháp thừa nhận việc xếp chồng các lời giải giải tích cho các đê chắn sóng tách riêng, v phơng pháp tính sử dụng các hm số Green. (4) Phơng pháp lan truyền theo hớng Khi chiều di của một đảo hoặc chiều rộng lối vo một vịnh bằng ít nhất mời lần chiều di sóng của sóng tới, sẽ không có sự khác biệt lớn giữa chiều cao sóng có đợc bằng tính toán nhiễu xạ trực tiếp v ớc tính bằng cách sử dụng lợng năng lợng sóng theo hớng đi tới trực tiếp điểm đang quan tâm đằng sau đảo hoặc bên trong vịnh; phơng pháp sau gọi l phơng pháp lan truyền theo hớng. Tuy nhiên, nếu điểm đang quan tâm nằm ngay sau đảo hoặc mũi đất , ảnh hởng của sóng nhiễu xạ sẽ lớn, do đó không áp dụng đợc phơng pháp lan truyền theo hớng. (5) Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm mô hình thuỷ lực Nhờ các cải tiến trong các thiết bị tạo sóng ngẫu nhiên đa hớng, ngy nay dễ dng tạo ra các sóng lan truyền theo hớng trong các phòng thí nghiệm có nghĩa l có thể tiến hnh tơng đối dễ dng các thí nghiệm nhiễu xạ. Khi tiến hnh một thí nghiệm mô hình, một cửa mở trong mô hình cảng đợc tạo ra trong vùng tạo sóng hữu hiệu, v chiều cao sóng đợc đo đồng thời tại một điểm trong cảng. Hệ số nhiễu xạ có đợc bằng cách chia chiều cao sóng có ý nghĩa trong cảng cho chiều cao sóng có ý nghĩa tại cửa vo cảng lấy trung bình của ít nhất hai điểm quan sát. [2] Kết hợp khúc xạ v nhiễu xạ Khi tính toán nhiễu xạ đối với các sóng trong nớc có chiều sâu thay đổi lớn, phải xét cả sự khúc xạ của sóng. [Chú giải] (1) Khi chiều sâu nớc bên trong một cảng đợc lm ít nhiều đồng đều ví dụ bằng cách nạo vét (thờng l trờng hợp trong bến lớn), sự khúc xạ của sóng sau khi bị nhiễu xạ có thể bỏ qua. Trong trờng hợp ny để xác định chiều cao sóng trong bến, có thể chấp nhận trớc tiên tiến hnh tính toán chỉ xét đến khúc xạ v sóng vỡ từ điểm dự báo sóng nớc sâu tới cửa vo bến. Sau đó, tiến hnh tính toán nhiễu xạ cho vùng bên trong bến, lấy chiều cao sóng tới bằng chiều cao sóng tính đợc tại cửa vo bến. Trong trờng hợp ny, chiều cao sóng tại điểm đang quan tâm bên trong bến đợc biểu thị bằng phơng trình sau: H = K d K r K s H 0 (4.5.12) trong đó: : Hớng chỉnh của sóng nhiễu xạ : Hớng chỉnh của sóng tới www.Gia24.vn - II.74 - K d : hệ số nhiễu xạ tại điểm quan tâm trong cảng K r : hệ số khúc xạ tại lối vo bến K s : hệ số cạn tại lối vo bến (xem 4.5.5. Sóng vo cạn) H 0 : Chiều cao sóng nớc sâu Phơng pháp phơng trình cân bằng năng lợng hoặc phơng pháp cân bằng năng lợng cải tiến trong đó có thêm vo một số hạng biểu thị sự tiêu tán do sóng vỡ thì thích hợp l phơng pháp tính khúc xạ đối với biển hở. Phơng pháp tính độ tĩnh lặng của bến của Takayama, trong đó các lời giải nhiễu xạ đối với các đê chắn sóng riêng rẽ đợc xếp chồng để có đợc sự thay đổi về chiều cao sóng của sóng không ổn định bên trong bến do nhiễu xạ v khúc xạ, có thể dùng đợc để tính nhiễu xạ trong khu vực bên trong bến, với điều kiện không có các biến động địa hình phức tạp trong bến. (2) Khi có những biến động lớn về chiều sâu nớc ngay tại các địa điểm có đê chắn sóng (đây thờng l trờng hợp của các bến tơng đối nhỏ v các khu vực bờ biển) cần xem xét đồng thời cả khúc xạ v nhiễu xạ bên trong bến. Nếu bỏ qua sự phản xạ của sóng v chỉ nghiên cứu đến sự thay đổi gần đúng của chiều sóng cao, có thể tính riêng rẽ khúc xạ v nhiễu xạ sau đó ớc tính sự thay đổi của chiều cao sóng bằng cách nhân hệ số khúc xạ v nhiễu xạ có đợc cùng với nhau. Các phơng pháp tính cho phép xem xét đồng thời khúc xạ v nhiễu xạ của sóng không ổn định độ dốc thoải phụ thuộc thời gian, một phơng pháp trong đó phơng trình Boussinesq đợc giải có sử dụng phơng pháp sai phân hữu hạn v phơng pháp ghép đa thnh phần của Nadaokav v.v Cũng có các ti liệu giải thích các phơng pháp khác 4.5.4 . Sự phản xạ của sóng [1] Khái quát Trong thiết kế công trình cảng v bến, phải nghiên cứu ảnh hởng của các sóng phản xạ từ các kết cấu lân cận đến công trình đang xem xét tới v ảnh hởng của các sóng phản xạ từ công trình đang xem xét tới các khu vực lân cận. [Chú giải] Cần ghi nhớ tới vấn đề các sóng phản xạ từ các công trình cảng v bến có thể gây ảnh hởng lớn tới sự vận hnh của tầu bè v việc bốc xếp hng. Ví dụ, các sóng phản xạ từ một đê chắn sóng thẳng đứng có thể gây ra nhiễu loạn trong luồng chạy tu, v sóng phản xạ liên tiếp từ tờng bến có thể lm rối loạn bên trong bến. [Chỉ dẫn kỹ thuật] (1) Tổ hợp của sóng phản xạ v sóng tới Chiều cao sóng H s khi cùng tồn tại các sóng tới v sóng phản xạ từ các biên phản xạ (một chuỗi các sóng tới v một chuỗi sóng phản xạ từ các biên phản xạ đợc gọi l nhóm sóng ) có thể tính theo phơng trình 22 2 2 1 ns HHHH (4.5.13) trong đó : H s : chiều cao sóng có ý nghĩa khi lấy đồng thời tất cả các nhóm sóng H 1 , H 2 H n : chiều cao sóng có ý nghĩa của các nhóm sóng Tuy nhiên, cần nhớ rằng, nếu tác động của sóng thay đổi theo hớng sóng, phải xét đến sự khác nhau trong các hớng sóng của các nhóm sóng khác nhau. Chiều cao sóng tính toán đợc có giá trị cho các vị trí cách xa một biên phản xạ it nhất khoảng 0,7 chiều di sóng Đối với sự nhiễu xạ v khúc xạ của các sóng m đối với chúng hớng sóng l một nhân tố quan trọng, chiều cao sóng có ý nghĩa đợc xác định riêng cho mỗi nhóm sóng bằng cách tiến hnh bất cứ tính toán no cần cho nhóm sóng đó, khi hớng sóng của các nhóm sóng khác nhau. Sau đó chiều cao sóng cấu thnh (tổ hợp) đợc tính bằng cách đa các chiều cao sóng có ý nghĩa đó vo các phơng trình (4.5.13) Một cách khác có thể chấp nhận đợc l xác định phổ cho mỗi nhóm sóng, cộng các phổ đó với nhau để tính dạng phổ khi các nhóm sóng cùng tồn tại v sau đó tiến hnh các tính toán trực tiếp nhiễu xạ v khúc xạ bằng sử dụng phổ đó www.Gia24.vn - II.75 - (2) Tổ hợp của chu kỳ Chiều cao sóng có ý nghĩa đợc dùng trong tính toán lực sóng khi có hai nhóm sóng có chu kỳ khác nhau xếp chồng lên nhau có thể đợc xác định bằng phơng pháp tổ hợp năng lợng (nghĩa l phơng trình (4.5.13)). Chu kỳ sóng có ý nghĩa T 1/3 có thể xác định bằng phơng trình sau: 2 3/1 2 3/1 2 3/1 2 3/1 2 3/1 2 3/1 3/1 // IIIIII III THTH HH kT (4.5.14) trong đó: )/ln(121,0 /0,1 P PD H RA H Rk (4.5.15) D = 0,08 (lnR T ) 2 0,15 lnR T (4.5.16) đ d d 18,0:6,0 8,01,0:ln144,0632,0 T TT R RR P (4.5.17) đ d d 14,0:0,10 4,01,0:ln33,497,13 T TT R RR A (4.5.18) R H = (H 1/3 )I/(H 1/3 ) II (4.5.19) R T =(T 1/3 )I/(T 1/3 ) II (4.5.20) (H 1/3 ) I , (H 1/3 ) II : chiều cao sóng có ý nghĩa của nhóm sóng I v II trớc khi xếp chồng (m) (T 1/3 ) I , (T 1/3 ) II : chu kỳ của sóng có ý nghĩa của các nhóm sóng I v II trớc khi xếp chồng (s) Chú ý rằng trong các phơng trình trên, I đựơc quy cho nhóm sóng có chu kỳ ngắn hơn , còn II cho nhóm sóng có chu kỳ di hơn. (3) Phơng pháp tính ảnh hởng của sóng phản xạ Các phơng pháp tính toán để nghiên cứu phạm vi ảnh hởng của sóng phản xạ từ một kết cấu gồm có phơng pháp phản xạ đảo đa giác v một phơng pháp đơn giản bằng đồ thị nhiễu xạ. (a) Phơng pháp phản xạ đảo đa giác Trong phơng pháp tính toán ny, lời giải lý thuyết cho biết sự biến dạng của sóng xung quanh một góc lồi đơn lẻ đợc tách thnh ba số hạng, đại diện cho sóng tới, sóng phản xạ v sóng phân tán. Số hạng cho sóng phân tán đợc khai triển dần dần để trở thnh một phơng trình thích hợp, để phơng pháp ny có thể đợc áp dụng cho trờng hợp có một số góc lồi. Khi có một số góc lồi, giả định một tiền đề l chiều di các cạnh giữa các góc ít nhất bằng năm lần chiều di sóng của các sóng tới, để cho các góc lồi không ảnh hởng lẫn nhau. Cần chú ý tới vấn đề l các sai số có thể trở nên lớn nếu các cạnh ngắn hơn thế. Vì có giả định khác l chiều sâu nớc đồng đều, không thể tính khúc xạ của các sóng phản xạ. Nói chung, với các mục đích thực tế, nếu chiều di các cạnh giữa các góc chỉ cần di ít nhất bằng 3 lần chiều di sóng của sóng tới cũng đủ. Phơng pháp tính ny cũng có thể áp dụng cho phản xạ của sóng không ổn định bằng cách xếp chồng các sóng thnh phần. Tuy các vấn đề nhiễu xạ sóng cũng có thể phân tích bằng phơng pháp tính toán ny, sẽ có sai số lớn nếu nó đợ c áp dụng cho nhiễu xạ sóng bởi kết cấu mỏng nh đê chắn sóng. (b) Phơng pháp đơn giản bằng đồ thị nhiễu xạ Giải thích phơng pháp ny bằng ví dụ cho trong Hình T.4.5.9. Chiều cao sóng tại điểm A ở mặt trớc của một đê chắn sóng thẳng đứng riêng rẽ đợc tính khi sóng tới đê chắn sóng theo một góc D. Thay vì đê chắn sóng riêng rẽ , giả định có hai đê chắn sóng ảo bán vô hạn với một cửa vo, nh đã cho trong Hình T.4.5.9 bằng đờng gạch ngắn. Sau đó, ta xét tình trạng sóng đi tới cửa ảo từ hớng sóng www.Gia24.vn - II.76 - của sóng tới v hớng đối xứng với hớng kia so với đê chắn sóng riêng rẽ (Nghĩa l hớng cho bởi mũi tên gạch ngắn trong Hình T.4.5.9) v vẽ đồ thị khúc xạ cho cửa mở (đờng gạch ngắn trong Hình T.4.5.9). Phạm vi ảnh hởng của sóng phản xạ đợc thể hiện bằng đồ thị nhiễu xạ đối với các đê chắn sóng ảo v cửa vo. Theo đó, giả định rằng hệ số nhiễu xạ tại điểm A đọc đợc l 0,68. tỉ lệ chiều cao sóng đối với các sóng tới tại điểm A có đợc bằng cách kết hợp giá trị 0,68 ny với một giá trị bằng 1,0 biểu thị sóng tới; vì l các năng lợng cộng với nhau, tỉ lệ chiều cao sóng trở thnh 2 68,01 = 1,21. Tuy nhiên phải nhớ rằng, giá trị 1,21 ny biểu thị giá trị trung bình của tỉ lệ chiều cao sóng xung quanh điểm A. Không nên sử dụng phơng pháp ny cho các điểm nằm trong 0,7 chiều di sóng của đê chắn sóng riêng rẽ, vì các sai số do ảnh hởng ghép pha sẽ lớn. Với trờng hợp phản xạ sóng bởi một đê chắn sóng bán vô hạn, đê chắn sóng ảo cũng l một đê chắn sóng bán vô hạn ở hớng ngợc lại, v khi đó sử dụng đồ thị nhiễu xạ cho đê chắn sóng bán vô hạn. Khi hệ số phản xạ ở mặt trớc của đê chắn sóng nhỏ hơn 0,1 do có công trình hấp thụ sóng chẳng hạn, hệ số nhiễu xạ phải nhân với hệ số phản xạ trớc khi sử dụng. Ví dụ, nếu hệ số phản xạ của đê riêng rẽ l 0,4 trong vi dụ trớc, tỷ lệ chiều cao sóng ở điểm A trở thnh 04,1)68,04,0(1 2 u [2] Hệ số phản xạ Hệ số phản xạ phải xác định một cách thích đáng dựa trên các kết quả quan sát hiện trờng, thí nghiệm mô hình thuỷ lực, v các dữ liệu trớc đây. [Chỉ dẫn kỹ thuật] (1) Các giá trị gần đúng của hệ số phản xạ Nên xác định giá trị của hệ số phản xạ bằng các quan sát hiện trờng. Tuy nhiên, khi có khó khăn trong việc tiến hnh quan sát hiện trờng hoặc khi kết cấu đang xem xét cha đợc xây dựng, cần xác định các hệ số phản xạ theo các kết quả thí nghiệm mô hình thuỷ lực. Trong trờng hợp ny nên sử dụng các sóng không ổn định lm sóng thử nghiệm. Phơng pháp Goda v các ngời khác có thể sử dụng để phân tích các dữ liệu thử nghiệm sóng không ổn định. Dới đây liệt kê các giá trị gần đúng của hệ số phản xạ của một số loại kết cấu. Tờng thẳng đứng: 0,7 ~1,0 (0,7 trờng hợp đỉnh thấp nớc trn nhiều) Đê chắn sóng thẳng đứng ngập trong nớc: 0,5 ~0,7 Gò đá: 0,3 ~0,6 Khối bê tông đúc sẵn tiêu sóng: 0,3 ~0,5 Kết cấu thẳng đứng hấp thụ sóng: 0,3 ~0,6 Bãi biển tự nhiên: 0,05 ~ 0,2 Trừ tờng thẳng đứng, các giới hạn thấp trong các phạm vi nói trên của hệ số phản xạ tơng đơng trờng hợp của sóng dốc v các giới hạn cao hơn l của sóng có độ dốc thoải. tuy nhiên, cần nhớ rằng với kết cấu thẳng đứng hấp thụ sóng, hệ số phản xạ thay đổi với chiều di sóng, v hình dạng v kích thớc của kết cấu. Hình T.4.5.9. Sơ đồ nêu rõ ảnh hởng của sóng phản xạ www.Gia24.vn - II.77 - [3 ] Biến dạng của sóng ở các góc lõm, gần đầu đê chắn sóng v xung quanh các đê chắn sóng tách riêng. Xung quanh các góc lõm của kết cấu, gần đầu các đê chắn sóng v xung quanh các đê chắn sóng tách riêng, chiều cao sóng lớn hơn giá trị bình thờng của sóng tĩnh tại do ảnh hởng của nhiễu xạ v phản xạ. Sự tăng chiều cao sóng ny phải nghiên cứu chu đáo. Hơn nữa, cũng phải xem xét tính không ổn định của sóng trong phân tích [Chỉ dẫn kỹ thuật] (1) ảnh hởng của tính chất không ổn định của sóng Khi sự phân bố chiều cao sóng gần một góc lõm hay một đầu của đê chắn sóng đợc tính với sóng ổn định, ta có một dạng phân phối với các độ lợn sóng lớn. Tuy nhiên khi tính chất không ổn định của sóng đợc đa vo tính toán, dạng lợn sóng của đờng phân bổ trở nên nhẵn hơn trừ vùng trong phạm vi một chiều di sóng của góc lõm, v giá trị đỉnh của chiều cao sóng trở nên nhỏ hơn. Nh vậy việc tính toán sử dụng các sóng ổn định đã đánh giá quá cao độ tăng trong chiều cao sóng xung quanh các góc lõm v đầu đê chắn sóng. (2) Đồ thị để tính sự phân bố chiều cao sóng xung quanh một góc lõm Sự phân bố chiều cao sóng đối với sóng không ổn định gần một góc lõm đợc nêu trong Hình T.4.5.10. Hình ny trình by dạng phân bố giá trị cực đại chiều cao sóng, nh đã có đợc từ các tính toán bằng số cho mỗi hớng sóng chính. Ngời ta giả định rằng sóng phản xạ lại hon ton bởi đê chắn sóng. Trong đồ thị, K d l tỷ lệ của chiều cao sóng ở mặt trớc của đê chắn sóng chính với chiều cao sóng của sóng tới. Các sóng không ổn định sử dụng trong tính toán có một dạng phổ với S max = 75, ngụ ý một sự lan truyền theo hớng hẹp. Đờng chấm gạch di trong mỗi đồ thị cho ta sự phân bổ của giá trị cực đại chiều cao sóng tại môĩ điểm có đợc bằng cách dùng một cách tính toán gần đúng. Chiều di l 1 l chiều di đê chắn sóng chính, l 2 l chiều di cánh đê chắn sóng, v E l góc giữa đê chắn sóng chính v cánh. Hình vẽ ny có thể sử dụng để tính sự phân bố chiều cao sóng gần một góc lõm. Khi việc sử dụng chơng trình tính toán không dễ dng, có thể sử dụng phơng pháp tính gần đúng. (3) ảnh hởng giảm chiều cao sóng của công trinh hấp thụ sóng. Khi đặt một công trình hấp thụ sóng để ngăn cản sự tăng chiều cao xung quanh một góc lõm v nếu công trình hấp thụ sóng lm cho hệ số phản xạ của đê chắn sóng không lớn hơn 0,4 , hon ton có thể chấp nhận đợc việc bỏ qua sự tăng chiều cao sóng do sự có mặt của góc lõm. Tuy nhiên, đó chỉ l trờng hợp khi công trình hấp thụ sóng trải di ton bộ đê chắn sóng. Nếu đê chắn sóng di, không thể trông mong công trình hấp thụ sóng có hiệu quả cao trừ phi nó đợc xây dựng trên ton bộ chiều di của đê chắn sóng, vì ảnh hởng của sóng phản xạ từ cánh đê chắn sóng kéo di ngay cả đến các vị trí cách xa đáng kể góc lõm. Cũng có thể nói nh vậy về ảnh hởng của đê chính đến đê cánh. (4) Sự tăng chiều cao sóng ở đầu đê chắn sóng Gần đầu của một đê chắn sóng bán vô hạn hoặc đầu của đê chắn sóng ở lối vo bến (đặc biệt trong một khoảng một chiều di sóng kể từ đầu đê), sóng nhiễu xạ bởi đê chắn sóng lm cho chiều cao sóng cục bộ tăng cao so với chiều cao sóng tĩnh tiêu chuẩn. Vì sự phân bố chiều cao sóng có một dạng nhấp nhô ngay tại mặt sau của đê chắn sóng, cần chú ý rằng sự chênh lệch về mực nớc giữa bên trong v bên ngoi đê chắn sóng lm phát sinh một lực sóng lớn. Hình T.4.5.11 nêu một ví dụ các kết quả của một tính toán tỷ lệ lực sóng (nghĩa l tỷ lệ lực sóng với lực sóng của một sóng tĩnh tại) gần đầu một đê chắn sóng. (5) Tăng chiều cao sóng xung quanh một đê chắn sóng tách rờì D ọc một đê chắn sóng tách rời, sản sinh ra các sóng có chiều cao lớn hơn chiều cao của sóng tĩnh tiêu chuẩn, v sự phân bố chiều cao sóng có một dạng lợn sóng ngay ở mặt sau của đê chắn sóng. Đó l do ảnh hởng của sự nhiễu xạ sóng ở hai đầu đê chắn sóng. Lực sóng cũng trở nên lớn do độ chênh mực nớc ở hai phía trong v phía ngoi của đê chắn sóng. Đặc biệt cần chú ý rằng, với một đê chắn sóng tách rời, vị trí m lực sóng cực đại đợc tạo ra có thể di chuyển lớn với hớng sóng v tỷ lệ chiều di đê chắn sóng với chiều di sóng. Hình T.4.5.12 nêu một ví dụ các kết quả tính toán sự phân bổ lực sóng dọc đê chăn sóng tách rời đối với các sóng không ổn định đơn hớng. Trong tính toán ny, hớng sóng m khi đó lực sóng lớn nhất xảy ra l D = 30 0 (nghĩa l không phải khi các sóng đi tới vuông góc với đê chắn sóng m khi sóng tơí xiên một góc tơng đối) www.Gia24.vn - II.78 - Hình T.4.5.10. Sự phân bố giá trị cực đại của chiều cao sóng xung quanh góc lõm 32) Phơng pháp máy tính Phơng pháp lời giải gần đúng Phơng pháp máy tính Phơng pháp lời giải gần đúng www.Gia24.vn - II.79 - H×nh T.4.5.11. Ph©n bè lùc sãng däc mét ®ª ch¾n sãng b¸n v« h¹n H×nh T.4.5.12. Ph©n bæ lùc sãng däc ®ª ch¾n sãng t¸ch rêi Tû lÖ lùc sãng Sãn g kh«n g æn ® Þ nh Sãng æn ®Þnh Tû lÖ lùc sãng www.Gia24.vn - II.80 - 4.5.5. Sóng vo cạn Khi sóng lan truyền vo vùng nớc nông, phải xét đến vấn đề sóng vo cạn bên cạnh hiện tợng nhiễu xạ v khúc xạ. Phải xét đến tính phi tuyến của sóng khi tính hệ số cạn [Chú giải] Hiện tợng sóng vo cạn l một trong các yếu tố quan trọng dẫn đến việc thay đổi chiều cao sóng trong vùng nớc ven bờ. Nó minh hoạ vấn đề chiều cao sóng trong vùng nớc cạn cũng bị chi phối bởi chiều sâu nớc v chu kỳ sóng. Hình T.4.5.13 đã đợc vẽ ra dựa trên lý thuyết sóng di phi tuyến của Shuto. Nó gồm có giải pháp tuyến tính hoá bởi lý thuyết sóng biên độ nhỏ v cho phép tính hệ số cạn từ nớc sâu vo nớc nông. Trong đồ thị, K s l hệ số cạn, ' 0 H l chiều cao sóng nớc sâu tơng đơng, H l chiều cao sóng ở độ sâu nớc h, v l o l chiều di sóng nớc sâu. Hình T.4.5.13. Đồ thị tính hệ số cạn 4.5.6. Sóng vỡ Tại các vị trí m độ sâu nớc không lớn hơn khoảng ba lần chiều cao sóng nớc sâu tơng đơng, phải xét đến sự thay đổi chiều cao sóng do sóng vỡ. Phải xét đến tính chất không ổn định của sóng khi tính sự thay đổi trong chiều cao sóng do sóng vỡ. [Chú giải] Sau khi chiều cao sóng tăng lên do vo cạn, sóng bị vỡ ở một độ sâu nớc no đó v chiều cao sóng giảm nhanh. Hiện tợng ny gọi l sóng vỡ. Nó l một yếu tố quan trọng phải xét khi xác định các điều kiện sóng tác động lên các kết cấu đờng biển. Đối với sóng ổn định, nơi sóng vỡ luôn luôn cùng một chỗ; nó đợc gọi l "điểm sóng vỡ". Đối với sóng không ổn định, vị trí sóng vỡ tuỳ thuộc vo chiều cao v chu kỳ của các sóng riêng lẻ, do đó hiện tợng sóng vỡ xảy ra trên một khoảng cách no đó; vùng đó đợc gọi l "vùng sóng vỡ" Đ ờng suy giảm www.Gia24.vn - II.81 - [Chỉ dẫn kỹ thuật] (1) Thay đổi chiều cao sóng do sóng vỡ Sự thay đổi trong chiều cao sóng do sóng vỡ có thể đợc xác định bằng cách sử dụng các hình T.4.5.14 (a) ~ (e) hoặc hình T.4.5.15 (a) ~ (e). Các hình ny cho thấy sự thay đổi chiều cao đối với sóng không ổn định do Goda tính có sử dụng một mô hình lý thuyết về sóng vỡ. ở khu vực bên phải của đờng chấm gạch trên mỗi đồ thị, sự thay đổi trong độ cao sóng đợc tính bằng cách sử dụng hệ số cạn (xem 4.5.5. Sóng vo cạn). ở khu vực bên trái đờng chấm gạch ny, sự thay đổi trong độ cao sóng chủ yếu do sóng vỡ, do đó chiều cao sóng phải đợc xác định bằng đồ thị ny. Còn với độ dốc đáy, nên sử dụng độ dốc đáy trung bình trên khu vực m tỷ lệ của chiều sâu nớc so với chiều cao sóng nớc sâu tơng đơng h/H o ' l trong phạm vi 1,5 tới 2,5. (2) Phạm vi áp dụng đồ thị về sự thay đổi chiều cao sóng ở các vị trí m chiều cao nớc không hơn khoảng một nửa chiều cao sóng nớc sâu tơng đơng, một phần lớn năng lợng sóng đợc chuyển đổi thnh năng lợng của dòng dao động hơn l năng lợng nhấp nhô của mực nớc. Vì vậy, khi tính lực sóng tác động lên kết cấu ở vùng nớc rất nông, nên sử dụng chiều cao sóng ở chỗ chiều sâu nớc l một nửa chiều cao sóng nớc sâu tơng đơng, nếu công trình đang xem xét có tầm quan trọng lớn. (3) Công thức tính gần đúng chiều cao sóng vỡ Việc tính toán các sự thay đổi trong chiều cao sóng dựa trên một mô hình lý thuyết đối với hiện tợng sóng vỡ thờng yêu cầu sử dụng máy tính. Tuy nhiên, xét đến tính biến đổi của hiện tợng v độ chính xác tổng thể , có thể chấp nhận tính sự thay đổi chiều cao sóng bằng cách sử dụng công thức đơn giản sau đây: ^` đ t 2,0/:,,min 2,0/: 0 ' 0 ' 0max ' 00 0 ' 0 3/1 LhHKHhH LhHK H sl s EEE (4.5.21) trong đó: ^` ắ ẵ ]tan4,2exp[/32,0;92,0max ]tan2,4exp[52,0 ])(tan20exp[)/(028,0 29,0 0 ' 0max 5,138,0 0 ' 00 TE TE TE LH LH l (4.5.22) Hệ số cạn K s đợc xác định bằng Hình T.4.5.13, các toán tử min { } v max { } lấy giá trị tối thiểu v tối đa của các đại lợng bội số trong ngặc (tơng ứng) v tanT l độ dốc đáy Tơng tự, một công thức tính toán gần đúng cho chiều cao sóng cao nhất H max đợc cho nh sau: (4.5.23) trong đó : ^` ắ ẵ ]tan4,2exp[/53,0;65,1max ]tan8,3exp[63,0 ])(tan20exp[)/(052,0 29,0 0 ' 0 * max * 5,138,0 0 ' 0 * 0 TE TE TE LH LH l (4.5.24) (4) Đồ thị để tính toán chiều cao sóng vỡ 35) Nếu giá trị tối đa (H 1/3 ) đỉnh của chiều cao sóng có ý nghĩa trong vùng sóng vỡ đợc lấy nh đại diện của chiều cao sóng vỡ, sau đó đờng cong chỉ số sóng vỡ trở thnh nh trong Hình T.4.5.16. Nếu độ sâu nớc (H 1/3 ) đỉnh tại đó chiều cao sóng có ý nghĩa l cực đại đợc lấy lm đại diện của chiều sâu sóng vỡ, khi đó, đồ thị để tính chiều sâu sóng vỡ trở thnh nh trong Hình T.4.5.17 ^` đ t 2,0/:8,1,,min 2,0/:8,1 0 ' 0 ' 0 * max *' 0 * 0 0 ' 0 max LhHKHhH LhHK H sl s EEE www.Gia24.vn - II.82 - Hình T.4.5.14(b) Đồ thị chiều cao sóng có ý nghĩa trong vùng sóng vỡ với độ dốc đáy bằng 1/20 độ dốc đáy Hình T.4.5.14(a) Đồ thị chiều cao sóng có ý nghĩa trong vùng sóng vỡ với độ dốc đáy bằng 1/10 độ dốc đáy Hình T.4.5.14(c) Đồ thị chiều cao sóng có ý nghĩa trong vùng sóng vỡ với độ dốc đáy bằng 1/30 độ dốc đáy Hình T.4.5.14(d) Đồ thị chiều cao sóng có ý nghĩa trong vùng sóng vỡ với độ dốc đáy bằng 1/50 độ dốc đáy Độ dốc đáy Độ dốc đáy Đ ờng suy giảm Đ ờng suy giảm Đ ờng suy giảm Đ ờng suy giảm Độ dốc đáy Độ dốc đáy www.Gia24.vn [...]... có ý nghĩa - II.84 - www.Gia24.vn (5) Tiêu chuẩn chiều cao sóng vỡ đối với sóng ổn định Hình T.4.5.18 cho biết tiêu chuẩn chiều cao sóng vỡ đối với sóng ổn định Hình nwy có thể dùng để tính tiêu chuẩn chiều cao sóng vỡ trong các thì nghiệm mô hình thuỷ lực sử dụng sóng ổn định Đoờng cong trong đồ thị đoợc tính gần đúng bằng phoơng trình sau: H0 L0 ê ư ẵ Sh 0, 17 ô1  expđ 1,5 1  15 tan4 /3 T ắằ L0... vw hoớng đối xứng với hoớng kia so với đê chắn sóng riêng rẽ (Nghĩa lw hoớng cho bởi mũi tên gạch ngắn trong Hình T.4.5.9) vw vẽ đồ thị khúc xạ cho cửa mở (đoờng gạch ngắn trong Hình T.4.5.9) Phạm vi ảnh hoởng của sóng phản xạ đoợc thể hiện bằng đồ thị nhiễu xạ đối với các đê chắn sóng ảo vw cửa vwo Theo đó, giả định rằng hệ số nhiễu xạ tại điểm A đọc đoợc lw 0,68 tỉ lệ chiều cao sóng đối với các sóng... lớn với hoớng sóng vw tỷ lệ chiều dwi đê chắn sóng với chiều dwi sóng Hình T.4.5.12 nêu một ví dụ các kết quả tính toán sự phân bổ lực sóng dọc đê chăn sóng tách rời đối với các sóng không ổn định đơn hoớng Trong tính toán nwy, hoớng sóng mw khi đó lực sóng lớn nhất xảy ra lw D = 300 (nghĩa lw không phải khi các sóng đi tới vuông góc với đê chắn sóng mw khi sóng tơí xiên một góc toơng đối) - II .77 -... đê chắn sóng tách rời, sản sinh ra các sóng có chiều cao lớn hơn chiều cao của sóng tĩnh tiêu chuẩn, vw sự phân bố chiều cao sóng có một dạng loợn sóng ngay ở mặt sau của đê chắn sóng Đó lw do ảnh hoởng của sự nhiễu xạ sóng ở hai đầu đê chắn sóng Lực sóng cũng trở nên lớn do độ chênh mực noớc ở hai phía trong vw phía ngowi của đê chắn sóng Đặc biệt cần chú ý rằng, với một đê chắn sóng tách rời, vị trí... của đê biển vw địa hình đáy biển [Chú giải] Hiện toợng sóng leo phụ thuộc vwo một loạt yếu tố, nho các đặc trong của sóng, hình dạng vw vị trí của đê biển vw địa hình đáy biển; vì vậy chiều cao sóng leo thay đổi rất phức tạp Có thể dùng các đồ thị tính toán vw các phoơng trình dựa trên các kết quả của các nghiên cứu troớc đây, nhong chúng chỉ có thể áp dụng trong các điều kiện hạn chế nwo đó Khi đê... tính chiều cao sóng giới hạn ở vùng sóng vỡ, cần xét đến sự tăng nwy trong mực noớc Độ dốc đáy Hình T.4.5.18 Tiêu chuẩn chiều cao sóng vỡ đối với sóng ổn định (6) Thay đổi chiều cao sóng tại các bờ biển có đá ngầm Tại các bờ biển có đá ngầm tại đó noớc nông vw đáy biển bằng phẳng kéo dwi trên một khoảng cách dwi, sự thay đổi chiều cao sóng không thể tính trực tiếp bằng các Hình 4.5.14 vw 4.5.15 Thay... bằng cách kết hợp giá trị 0,68 nwy với một giá trị bằng 1,0 biểu thị sóng tới; vì lw các năng loợng cộng với nhau, tỉ lệ chiều cao sóng trở thwnh 1  0,682 = 1,21 Tuy nhiên phải nhớ rằng, giá trị 1,21 nwy biểu thị giá trị trung bình của tỉ lệ chiều cao sóng xung quanh điểm A Không nên sử dụng phoơng pháp nwy cho các điểm nằm trong 0 ,7 chiều dwi sóng của đê chắn sóng riêng rẽ, vì các sai số do ảnh hoởng... xây dựng, cần xác định các hệ số phản xạ theo các kết quả thí nghiệm mô hình thuỷ lực Trong troờng hợp nwy nên sử dụng các sóng không ổn định lwm sóng thử nghiệm Phoơng pháp Goda vw các ngoời khác có thể sử dụng để phân tích các dữ liệu thử nghiệm sóng không ổn định Doới đây liệt kê các giá trị gần đúng của hệ số phản xạ của một số loại kết cấu Toờng thẳng đứng: 0 ,7 ~1,0 (0 ,7 troờng hợp đỉnh thấp noớc... do vwo cạn, sóng bị vỡ ở một độ sâu noớc nwo đó vw chiều cao sóng giảm nhanh Hiện toợng nwy gọi lw sóng vỡ Nó lw một yếu tố quan trọng phải xét khi xác định các điều kiện sóng tác động lên các kết cấu đoờng biển Đối với sóng ổn định, nơi sóng vỡ luôn luôn cùng một chỗ; nó đoợc gọi lw "điểm sóng vỡ" Đối với sóng không ổn định, vị trí sóng vỡ tuỳ thuộc vwo chiều cao vw chu kỳ của các sóng riêng lẻ, do... dwi sóng, vw hình dạng vw kích thoớc của kết cấu - II .76 - www.Gia24.vn [3 ] Biến dạng của sóng ở các góc lõm, gần đầu đê chắn sóng v xung quanh các đê chắn sóng tách riêng Xung quanh các góc lõm của kết cấu, gần đầu các đê chắn sóng vw xung quanh các đê chắn sóng tách riêng, chiều cao sóng lớn hơn giá trị bình thoờng của sóng tĩnh tại do ảnh hoởng của nhiễu xạ vw phản xạ Sự tăng chiều cao sóng nwy . kế công trình cảng v bến, phải nghiên cứu ảnh hởng của các sóng phản xạ từ các kết cấu lân cận đến công trình đang xem xét tới v ảnh hởng của các sóng phản xạ từ công trình đang xem xét tới các. Tiêu chuẩn chiều cao sóng vỡ đối với sóng ổn định. Hình T.4.5.18 cho biết tiêu chuẩn chiều cao sóng vỡ đối với sóng ổn định. Hình ny có thể dùng để tính tiêu chuẩn chiều cao sóng vỡ trong các. của các nhóm sóng khác nhau. Chiều cao sóng tính toán đợc có giá trị cho các vị trí cách xa một biên phản xạ it nhất khoảng 0 ,7 chiều di sóng Đối với sự nhiễu xạ v khúc xạ của các sóng m đối với