tính toán đê chắn sóng mái nghiêng

Thông số sóng trong vùng không ảnh hởng của đờng bờChiều cao trung bình h d m và chu kỳ trung bình của sóng Ts ở vùng nớc sâu phải xác định theo đờng cong bao trên cùng ở đồ thị 2.1.. Nế

Phần 1:

Nhiệm vụ thiết kế môn học

Đề tài: Tính toán đê chắn sóng mái nghiêng.

Mục đích: Xác định kích thớc cơ bản của một phân đoạn đê chắn sóng mái

nghiêng:

- Cao trình đê

- Kích thớc chân khay, kích thớc viên đá

- Kích thớc khối phủ, lớp lót, đá lõi

- Kiểm tra ổn định trợt cung tròn

1.1 Số liệu ban đầu

- Xác định chiều cao, chiều dài, độ vợt cao,

trạng thái của sóng i%

1 Nêu ngắn gọn lý thuyết áp dụng trớc khi tính

2 Các hình vẽ minh hoạ, bảng biểu, đồ thị phải có tên, đánh số thứ tự

3 Các công thức phải đợc đánh số thứ tự

4 Nếu áp dụng tin học trong tính toán, phải đa vào phụ lục

5 Thuyết minh khổ A4, bìa Nilon, các đồ thị vẽ trên giấy kẻ ly (khuyến khích làm bằng vi tính) bao gồm các phần theo trình tự sau:

- Bìa ngoài

- Nhiệm vụ thiết kế môn học

- Mục lục

- Nội dung tính toán

- Phụ lục tính toán (nếu áp dụng tin học)

- Kết cấu: mặt bằng, cắt dọc, cắt ngang, kết cấu khối phủ, thống kê khối lợng vật liệu, thông số sóng dọc theo công trình.

- Bố trí công trình: mặt bằng bố trí công trình, sơ đồ tia khúc xạ

Phần 2:thiết kế

Chơng 1:

Chơng I

Số liệu ban đầu

Số liệ ban đầu

1.Bình đồ :

- Bình đồ số 1

2 Cấp công trình :

- Công trình cấp I3.Số liệu gió :

Khi xác định tham số sóng và nớc dồn cần chuyển vận tốc gió sang điều kiện mặt nớc Tốc độ gió trên 10m so với mực nớc trên biển đợc xác định theo công thức:

t t f

v

Kt : hệ số tính đổi tốc độ gió sang điều kiện mặt nớc

w vis w

v K

L = .υ

(1-3)Trong đó:

1.4.1 Chuyển tốc độ gió sang điều kiện mặt nớc

Tốc độ gió trên 10m so với mực nớc trên biển:

t t f

w K K v

v = Trong đó:

vt = 15 m/s

Kf đợc xác định nh sau:

975 , 0 15

5 , 4 675 , 0 5 , 4 675 ,

=

t f

v K

Với địa hình loại A và tốc độ gió vt = 15m/s tra bảng 2-3 ta đợc: Kt = 1,1

→v w = 0 , 975 1 , 1 15 = 16 , 1 (m/s)

1.4.2 Xác định đà gió

Giá trị của đà gió đợc xác định theo công thức:

w vis w

v K

.

=Trong đó:

Kvis = 5.1011

υ = 10-5 m2/s :hệ số nhớt động học của không khí

vw = 16,1 m/s

8 , 310 1 , 16

10 10 5

Mực nớc tính toán đợc lấy không lớn hơn :

1% (1 lần trong 100 năm) đối với công trình cấp I

5% (1 lần trong 20 năm) đối với công trình cấp II, III

10% (1 lần trong 10 năm) đối với công trình cấp IV

Chiều cao nớc dâng do gió (∆hsét) đợc xác định qua quan trắc thực tế Nếu không có số liệu quan trắc thực tế thì có thể xác định ∆hsét theo phơng pháp đúng dần (coi độ sâu đáy biển là hằng số)

b w set

w w w

h d

g

L v K

∆ +

=

) 5 , 0 (

.

2

(2-1)Trong đó: nớc dâng do bão ∆hb đợc xác định:

n b

P h

w w w

h d

g

L v K

∆ +

=

) 5 , 0 (

.

3.1.1 Thông số sóng trong vùng không ảnh hởng của đờng bờ

Chiều cao trung bình h d (m) và chu kỳ trung bình của sóng T(s) ở vùng nớc sâu phải xác định theo đờng cong bao trên cùng ở đồ thị 2.1 Căn cứ vào các gía trị

của các đại lợng không thứ nguyên

w V

gt

, 2

w V

gL

, 2

w V

gd

để xác định các trị số 2

w

d V

h g

và

w V

T g

, lấy các giá trị bé nhất tìm đợc để tính ra chiều cao và chu kỳ trung bình của sóng Thời gian gió thổi lấy bằng 21600s khi không có số liệu

Nếu điểm tra nằm ngoài vùng đồ thị thì chỉ tra trên đờng cong bao trên và khẳng định đợc sóng khởi điểm là sóng nớc sâu, nếu điểm tra nằm dới đờng cong bao trên thì sóng khởi điểm là sóng nớc nông

Khi tốc độ gió thay đổi dọc theo đà gió thì cho phép lấy h d theo kết quả xác

định liên tiếp chiều cao sóng cho các đoạn có tốc độ gió không đổi

3.1.2 Thông số sóng trong vùng ảnh hởng đờng bờ

Hình dạng đờng bờ đợc coi là phức tạp nếu tỷ số 2

đầu gió, trong đó các chớng ngại vật với góc mở ≤ 22,50 không cần xét đến

Đối với vùng mà thông số sóng hình thành do có sự ảnh hởng của đờng bờ thì thông số sóng khởi điểm h d , T sẽ đợc xác định theo cách sau:

- Lấy hớng gió chính

- Lấy thêm về hai bên ba tia (3 phơng truyền sóng), góc hợp mỗi tia là 22,50

- Xác định đà gió theo mỗi tia : kéo dài các tia sao cho cắt đờng bờ

Đà gió trên mỗi tia min[L1

L

L =Xác định Lni : hình chiếu của Li trên tia chính

Dựa vào chiều sâu trung bình di, Lni, thời gian gió thổi t xác định h i

4

2 4

2 3

2 3

2 2

2 2

2

25 1 ,

Chu kỳ sóng xác định theo phơng pháp 7 tia đợc xác định từ giá trị h d

π

λ

2

.

2

T g T

V

T g V

h g

w w

3.1.3 Chiều dài sóng khởi điểm

Chiều dài trung bình λd của sóng xác định theo công thức sau:

π

λ

2

.T2

g

=

3.1.4 Chiều cao sóng với suất đảm bảo i%

Chiều cao sóng với suất đảm bảo i% trong hệ hd,i (m) phải xác định bằng cách nhân chiều cai trung bình của sóng với hệ số ki lấy từ hình 2.2 ứng với đại lợng không thứ nguyên 2

.

w V

L g

Khi đờng bờ có hình dạng phức tạp thì trị số 2

.

w V

L g

phải xác

định theo đại lợng .2

w

d V

h g

và đờng cong bao trên cùng của hình 2.1

Các thông số của sóng với suất đảm bảo 1; 2; 4% phải lấy theo các hàm phân

bố đợc xác định theo các số liệu hiện trờng, còn nếu không có hoặc không đủ các

số liệu đó thì lấy theo kết quả xử lý các bản đồ khí tợng Khi sóng khởi điểm là nớc nông thì tra theo L, d sau đó lấy giá trị nhỏ nhất

3.1.6 Phân vùng sóng khởi điểm

Khi đã xác định đợc tham số sóng khởi điểm có thể là sóng nớc sâu, có thể sóng nớc nông, ta cần xác định ranh giới của vùng sóng khởi điểm

Vẽ mặt cắt dọc theo phơng của gió

- Nếu là sóng nớc sâu lấy từ MNTT một đoạn

Do các tia lấy về hai bên của hớng gió chính không bị chắn bởi đờng bờ Nên

ta tính toán với trờng hợp thông số sóng không nằm trong vùng ảnh hởng của đờng bờ

(hình vẽ)

Do không có số liệu về thời gian gió thổi nên lấy t = 21600s

Ta có:

5 , 13171 1

, 16

21600 81

, 16

310800

81 , 9

, 16

5 , 20 81 , 9

1 1 , 16 068 , 0

1 068 , 0 068

V

h

g

w w

(m)91

, 5 81 , 9

1 1 , 16 6 , 3

1 6 , 3 6

,

3

g V T

V

T

g

w w

(s)Chiều dài trung bình của sóng khởi điểm xác định theo công thức:

56 , 54

2

91 , 5 81 , 9

Với sóng nớc nông ta có:

376 , 0 56 , 54

5 ,

Kẻ đờng song song với mực nớc lan truyền sóng, cách một khoảng dcr,u, cắt đờng

đáy tại vị trí nào thì đó là vị trí sóng đổ lần cuối

5.2 Tính toán.

5.2.2 Chiều cao sóng đổ.

Chiều cao sóng đổ hsur,1%(m) phải xác định đối với các độ dốc đáy i cho trớc theo

các đờng 2,3,4 trên đồ thị 2.5 Cách xác định nh sau: dựa vào

d

d

λ để tìm 2

% 1 , sur T g

94 , 3

Để tra đồ thị ta có tỷ số 0 , 375

56 , 54

5 , 20

98 , 0 98

Hình 2.3 Đồ thị xác định η c,sur

56 , 54

5 ,

sur c sur

k u 0,75 0,63 0,56 0,5 0,45 0,42 0,4 0,37 0,35

n - số lần sóng đổ lấy từ n=2,3,4 với điều kiện thoả mãn bất phơng trình:

43 , 0

Chương 7.

XÁC ĐỊNH THễNG SỐ SểNG TẠI CHÂN CễNG TRèNH

7.1 Xỏc định chiều cao, chiều dài, độ vượt cao,trạng thỏi của súng i%.

Nh n xột: ậ c n c v o tớnh toỏn chă ứ à ở ương 6 ta phõn vựng được vựng súng đổ

v vựng súng biộn d ng Ta th y cụng trỡnh n m trong vựng súng đô nờn cỏcà ạ ấ ằthụng s súng t i chõn cụng trỡnh tớnh nh thụng s súng trong vựng súng đổố ạ ư ố

vị tri 1 của công trình nằm ở độ sâu d=6.4m

vị tri 2 của công trình nằm ở độ sâu d= 4.3mnờn ta n i suy thụng s súng t i chõn cụng trỡnh ộ ố ạ được cỏc giỏ tr b ng sau:ị ả

Bảng 7.1.Thụng số súng tại chõn cụng trỡnh.

7.2.Xỏc định thụng số súng nhiễu xạ.

7.2.1.Chi u cao súng nhi u x ề ễ ạ

Chi u cao súng nhi u x hề ễ ạ dif (m) trong khu nướ được c che ch n xỏc nh theoắ địcụng th c:ứ

-v ẽ đường biên khu t sóng.ấ

T O1;O2 ta v ừ ẽ đường th ng song song v i hẳ ớ ướng sóng ó chính l BKSđ à

-v ẽ đường m t sóng ặ → r1, r2

Qua A v ẽ đường tròn đường kính AO1 r→ 1=AO1=172.6m c t BKS1 t i 1 i mắ ạ đ ể dóng sang BKS2 ta s v ẽ ẽ được 1 đường tròn tâm O2 bán kính r2=287.4m

-v ẽ đường biên nhi u x ễ ạ

Biên nhi u x ễ ạ được xác nh b ng kho ng cách t biên khu t sóng tđị ằ ả ừ ấ ương ngứ theo công th c sau:ứ

r l

ϕ

λ λ

λ

Ho c theo 22TCN 222-95 (tặ ương đương nhau)

Cho ri m t v i giá tr ta s xác nh ộ à ị ẽ đị được biên nhi u x tễ ạ ương ngứ

b ng kho ng cách t BKS c a ằ ả ừ ủ đập có góc ϕ nh theo công th c:ỏ ứ

( )

5

2

1 3

2

2 1

3

1

2 1

5

2

1 3

2 1

2 2 1 3

1

2 1

.

1

.

1 , 1

=

ϕ

ϕ ϕ

ϕ

ϕ

ϕ ϕ

ϕ ϕ

th

th th

r th

r

th

th th

th r r th

r b

- Xác nh giao i m c a tia chính v đị đ ể ủ à đường m t sóng ( i m B).ặ đ ể

B n m trên ằ đường tròn tâm O1 cách BKS1 105m, được xác nh b ng cách vđị ằ ẽ hình nh hvư

1

c n u xác nh ế đị ϕ c theo TCN 222-95 trong ó đ l 1 , l 2l kho ng cách t BKS à ả ừ đến BNX t i v trí i m B.ạ ị đ ể

- Xác nh h s nhi u x đị ệ ố ễ ạ K dif , ϕcho i m B: gi ng nh nhi u x 1 đ ể ố ư ễ ạ đập v cóà

th l y ể ấ ở đập b t k (vì tính theo 2 ấ ỳ đập thì t i B các h s nhi u x ph iạ ệ ố ễ ạ ả

b ng nhau)ằ

a 1

r 7 , 0 th 5 , 0

( )

2

2 1 , 2 ,

=

b

l l K

K dif dif

c

ϕ ϕ

Ta o trên hv7.2 có l đ 1=124,7m; l2=205,4 m

- Xác nh h s đị ệ ố K dif , ρcho i m A: gi ng nh trđ ể ố ư ường h p 1 ợ đập, l y ấ đập mà

i m A n m trong vùng khu t sóng, n u A n m ngo i BKS c a c hai p thì

HWL - m c n ự ướ c trung bình c a tháng cao nh t ủ ấ

-Chi u cao nh ê tho mãn lề đỉ đ ả ượng nước tr n qua không gây phá ho i côngà ạtrình trên m t ê.ặ đ

Chi u cao c n thi t c a k t c u trên m c nề ầ ế ủ ế ấ ự ướ ĩc t nh ph thu c nhi u v oụ ộ ề à chi u cao sóng leo v sóng tr n Chi u cao sóng leo v sóng tr n ph thu c v oề à à ề à à ụ ộ à

nh n v hình d ng k t c u, sâu n c t i chân công trình, d c áy

phía trước công trình v các à đặc tr ng c a sóng t i Vì ph thu c v o nhi uư ủ ớ ụ ộ à ề

bi n s nên không th mô t to n b hi n tế ố ể ả à ộ ệ ượng sóng leo v tr n trong i uà à đ ề

ki n c a t t c các ph m vi có th c a các bi n s hình h c v i u ki nệ ủ ấ ả ạ ể ủ ế ố ọ à đ ề ệ sóng Nhi u tác gi ã nghiên c u trong phòng v th c a ề ả đ ứ à ự đị để xác nh cácđịthông s sóng leo v sóng tr n cho các i u ki n k t c u v i sóng khác nhau vố à à đ ề ệ ế ấ ớ à cho các k t qu theo d ng bi u ế ả ạ ể đồ để có th s d ng thu n ti n trong thi t k ể ử ụ ậ ệ ế ếSóng tr n qua nh ê khi chi u cao sóng leo l n h n à đỉ đ ề ớ ơ độ ượ v t cao c a côngủtrình so v i m c nớ ự ướ ặc l ng RC.

Hình 3-1 Độ vượt cao của công trình

L u lư ượng tr n ph thu c v o t ng d ng công trình c th , ta c n xác nhà ụ ộ à ừ ạ ụ ể ầ đị

i l ng n y m b o an to n cho các công trình trên m t ê khi thi t k

Hình 3-2 Lưu lượng tràn giới hạn

thêm, sau ó s đ ẽ đượ àc l m ph ng trẳ ước khi thi công ph n tầ ường đứng

Trong k t c u tr ng l c ế ấ ọ ự đố ớ ề đấ ài v i n n t n o c ng ph i thi công l p ũ ả ớ đệ đ m á

tr trừ ường h p tợ ường đứng l k t c u chu ng ho c à ế ấ ồ ặ đổ BT t i ch trên n n á.ạ ỗ ề đCông d ng c a l p ụ ủ ớ đệ đm á:

- Phân b ng su t lên ố ứ ấ đấ ề ựt n n t nhiên sao cho tho mãn kh n ng ch u l cả ả ă ị ự

c a ủ đấ ềt n n;

- B o v ả ệ đấ ềt n n dưới chân công trình kh i b xói;ỏ ị

- L m ph ng b m t cho k t c u bên trên;à ẳ ề ặ ế ấ

- Gia t i l m t ng n nh trả à ă ổ đị ượt cung tròn

Trong trường h p ợ đấ ề à ết n n l y u thì l p ớ đệm có th bao g m l p g i cát,ể ồ ớ ố

t ng l c ngầ ọ ượ à ăc v l ng th á.ể đ

Trong trường h p n u ê ch n sóng ợ ế đ ắ đượ đặc t trên n n á thì l p ề đ ớ đệm ph iả

có b d y >0,5m b ng v t li u á ề à ằ ậ ệ đ đổ ho c 0,25m b ng v a BT ặ ằ ữ đựng trong cáctúi l m b ng v t li u có à ằ ậ ệ độ ề b n cao

Khi n n ề đấ à ươt l t ng đối ch t thì c u t o c a l p ặ ấ ạ ủ ớ đệm ph i bao g m t ngả ồ ầ

l c ngọ ược d y > 0,5m à đố ới v i các v t li u r i c ng có th s d ng v t li uậ ề ờ ũ ể ử ụ ậ ệ

nh v i a k thu t ư ả đị ĩ ậ

L p ớ đệm á k c chi u d y t ng l c ngđ ể ả ề à ầ ọ ược có chi u d y t i thi u tề à ố ể ừ 1,5÷2m Tuy nhiên l p ớ đệ đm á không được có cao độ cao quá l m t ng khà ă ả

n ng sóng b v khi tác d ng v o công trình Do ó cao trình c a l p ă ị ỡ ụ à đ ủ ớ đệ đ m á

ph i n m dả ằ ưới m c nự ước tính toán m t kho ng không nh h n 1,25 chi u caoộ ả ỏ ơ ềsóng tính toán t i chân công trình.ạ

Trong trường h p ê ch n sóng dùng l m n i neo ợ đ ắ à ơ đậ àu t u thì cao trình l pớ

m á ph i tho mãn i u ki n v neo u t u N u nh cao trình c a t

n n v ch tiêu c lí không tho mãn chi u d y l p ề à ỉ ơ ả ề à ớ đệ đm á khi ó l p đ ớ đệ đ m á

s ph i có m t ph n n m trong ẽ ả ộ ầ ằ đất ho c to n b n m trong ặ à ộ ằ đất

Hình 3- Kết cấu đệm đá.

Khi ch n s b kích thọ ơ ộ ước c a công trình thì chi u r ng c a l p ủ ề ộ ủ ớ đệ đ m á

trướ được c l y b ng 0,5ấ ằ ÷0,6 chi u r ng tề ộ ường nh ng không nh h n 6m.ư ỏ ơChi u r ng c a th m sau l y t 0,3ề ộ ủ ề ấ ừ ÷0,4 chi u r ng tề ộ ường v không nh h nà ỏ ơ 3m

N u t c ế ố độ ủ c a dòng áy l n có nguy c l m xói đ ớ ơ à đấ ềt n n thì ph i thi công 1ả

l p b o v ch ng xói trớ ả ệ ố ở ước m t công trình d y t 1ặ à ừ ÷1,5m n m trong kho ngằ ả

t 0,25ừ ÷0,4λ (λ l chi u d i sóng tính toán), ph thu c v o à ề à ụ ộ à độ ớ l n c a á vủ đ à

v n t c sóng, mái d c c a l p ậ ố ố ủ ớ đệ đm á n m trong kho ng 1:2ằ ả ÷1:3 đố ới v i mái

d c ngo i v dao ố à à động trong kho ng 1:25ả ÷1:2 đố ới v i mái d c trong.ố

ng kính c a viên á th m trong v th m ngo i ph i c ki m tra

g n ầ đầ đu ê n i có sóng nhi u x ơ ễ ạ đủ ớ l n Ph n bên trong thông thầ ường có kích

thước nh do sóng nhi u x t t nhanh d c theo chi u d i ê Nh m m c íchỏ ễ ạ ắ ọ ề à đ ằ ụ đ

gi m ả độ lún c a công trình v t li u á s d ng l m ủ ậ ệ đ ử ụ à đệm ph i có kích c khácả ỡnhau ( á c p ph i) đ ấ ố để ả gi m l r ng trong l p ỗ ỗ ớ đệ đm á

L p ớ đệ đm á thông thường được ti n h nh trế à ước mùa bão để cho sóng đầ m

ch t ặ

Cảng Biển

8.3.1.Mỏi d c th m ỏ ố ề đ

Mỏi d c c a l p ố ủ ớ đệ đm ỏ n m trong kho ng 1:2ằ ả ữ1:3 đố ới v i mỏi d c ngo iố à

v dao à động trong kho ng 1:2,5ả ữ1:2 đố ới v i mỏi d c trong.ố

Ta ch n mỏi d c ngo i 1:2,5 mỏi d c trong 1:2ọ ố à ố

8.3.2.Chi u r ng th m ỏ ề ộ ề đ

Xỏc nh theo cụng th c:đị ứ

b= max 2 ; 0 , 4 =max(7,84;0,4.(3+1,5))=7,84 m (3- 0)

HTK - chi u cao súng thi t k ề ế ế

dS - chi u sõu ngang trề ước th m ỏ.ề đ

n ng súng b v khi tỏc d ng v o cụng trỡnh Do ú cao trỡnh c a l p ă ị ỡ ụ à đ ủ ớ đệ đ m ỏ

ph i n m dả ằ ưới m c nự ước tớnh toỏn m t kho ng khụng nh h n 1,25 chi u caoộ ả ỏ ơ ềsúng tớnh toỏn t i chõn cụng trỡnh.ạ

theo tiêu chuẩn và số liệu dịa chất thuỷ văn ta chọn chiều dày lớp đệm 1m

Hỡnh 3-31 Sơ đồ xỏc định đường kớnh viờn đỏ chõn thềm tường đứng.

19 , 0 50

6 , 0 8 ,

S

b n

S

h

h D

H N

9 ,

03 ,

4 ,

2 − =1,34

Chơng 4 :

Xác định thông số sóng biến dạng

4.1 Lý thuyết áp dụng

4.1.1 Chiều cao sóng biến dạng

Chiều cao sóng có suất đảm bảo i% ở vùng nớc nông với độ dốc đáy ≥ 0,001

đợc xác định theo công thức:

d i l r t

ad : khoảng cách giữa các tia sóng cạnh nhau vùng nớc sâu (m)

a : khoảng cách giữa chính các tia sóng đó nhng theo đờng thẳng vẽ qua một

điểm cho trớc ở vùng nơc nông (m)

Trên mặt bằng khúc xạ, các tia sóng ở vùng nớc sâu phải lấy theo hớng lan truyền sóng đã đợc cho trớc, còn ở vùng nớc nông thì phải kéo dài các tia đó phù hợp với sơ đồ và các đồ thị trên hình 2.5

Hệ số tổn thất kl lấy theo bảng 2.6 ứng với các giá trị đã biết của đại lợng

d

d

λ(d – chiều sâu khu nớc) và độ dốc đáy i, khi i ≥ 0,03 thì kl = 1

4.1.3 Chiều dài sóng biến dạng

Bớc sóng truyền từ vùng nớc sâu vào vùng nớc nông phải xác định theo đồ thị

4.2 Tính toán

4.2.1 Xác định chiều cao của sóng biến dạng

Vì sóng là sóng nớc nông có độ dốc đáy ≥ 0,001 nên chiều cao sóng với suất

đảm bảo i% đợc xác định theo công thức:

d i l r t

i k k k k h

h =

kt : hệ số biến hình ( tra theo đồ thị 2.5 )

kl : hệ số tổn thất tra theo bảng 2.6

ki : đợc xác định nh sóng nớc sâu tra theo đồ thị 2.2 với suất đảm bảo i = 1%

ad : khoảng cách giữa các tia sóng cạnh nhau vùng nớc sâu (m)

a : khoảng cách giữa chính các tia sóng đó nhng theo đờng thẳng vẽ qua một

điểm cho trớc ở vùng nơc nông (m)

Việc xác định ad, a đợc thực hiện nh sau:

+ Vẽ tia khúc xạ:

- Trơn hoá đờng đồng mức

- Vẽ các đờng đồng mức trung gian

- Xác định α (góc hợp giữa hớng sóng tới và pháp tuyến đờng đồng mức trung gian)

- Xác định tỷ số:

d d

d d

λ λ