Đây là đồ án tốt nghiệp của một sinh viên Đại Học Bách Khoa Đại Học Đà Nẵng, chuyên ngành kỹ thuật XD CÔNG TRÌNH THUỶ, đồ án được kham khảo nhiều tài liệu khác nhau nên không tránh được sai sót. Mặc khác , đê xây dựng lên một kịch bản đồ án như vậy tốn nhiều thời gian vào phần mềm (Mike, ArcGis 10.1, Plaxis) . Chú trọng thiết kế sơ bộ tuyến cảng, chọn được cao trình cảng, bố trí được các kịch bản giảm sóng cho vùng cảng, tính ổn định cảng .
Đồ Án Tốt Nghiệp : Thiết Kế Cảng Liên Chiểu GVHD : Ths Nguyễn Quang Bình LỜI NĨI ĐẦU Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình thuỷ với đề tài: “Thiết kế tuyến Cảng Liên Chiểu,TP Đà Nẵng” hoàn hành với giúp đỡ nhiệt tình, hiệu Khoa Thủy Lợi – Thủy Điện thầy cô giáo môn trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy Nguyễn Quang Bình trực tiếp tận tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu, thông tin khoa học cung cấp cho đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy cô Khoa trang bị cho em kiến thức chuyên môn để thực đồ án Em xin cảm ơn gia đình, bạn bè giúp đỡ mặt động viên khích lệ tinh thần, vật chất để em đạt kết ngày hơm Do nhiều hạn chế trình độ chun mơn, thời gian có hạn nên q trình làm đồ án tốt nghiệp, em khơng tránh khỏi sai sót Em mong muốn tiếp tục nhận bảo thầy, cô giáo góp ý bạn bè để em hồn thiện kiến thức SVTH: Nguyễn Thành Lâm Đồ Án Tốt Nghiệp : Thiết Kế Cảng Liên Chiểu GVHD : Ths Nguyễn Quang Bình LỜI CAM KẾT Em xin cam kết đảm bảo số liệu kết nghiên cứu đồ án tốt nghiệp trung thực không trùng lặp với đề tài khác Em xin cam đoan giúp đỡ việc thực đồ án tốt nghiệp cảm ơn thông tin trích dẫn đồ án tốt nghiệp rõ nguồn gốc Sinh viên thực Nguyễn Thành Lâm SVTH: Nguyễn Thành Lâm Đồ Án Tốt Nghiệp : Thiết Kế Cảng Liên Chiểu GVHD : Ths Nguyễn Quang Bình MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU LỜI CAM KẾT MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU .5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ TÍNH CẤP THIẾT CỦA CƠNG TRÌNH 1.1 Tính cấp thiết cơng trình 1.2 Mục tiêu nhiệm vụ công trình .8 1.2.1 Mục tiêu cơng trình 1.2.2 Nhiệm vụ cơng trình CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, DÂN SINH, KINH TẾ VÀ XÃ HỘI .10 2.1 Điều kiện tự nhiên 10 2.1.1 Vị trí địa lý .10 2.1.2 Đặc điểm địa hình 10 2.1.3 Đặc điểm địa chất 10 2.2 Điều kiện khí hậu, khí tượng, chế độ thuỷ văn hải văn .13 2.2.1 Các trạm khí tượng ( Sơn Trà ) 13 2.2.2 Đặc trưng khí tượng thuỷ văn khu vực 13 2.2.3 Đặc trưng khí tượng thuỷ văn hải văn .16 2.2.3.1 Thuỷ Văn 16 2.2.3.2 Hải Văn 16 2.3 Điều kiện dân sinh, kinh tế, xã hội 17 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU ĐỂ CHỌN MẶT CẮT VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH 19 3.1 Tuyến cơng trình 19 3.1.1 Vị trí tuyến đê cảng 19 3.1.2 Hình dạng tuyến đê cảng 19 3.1.3 Phân tích phương án kết cấu chọn giải pháp 19 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ 24 4.1 Tần suất thiết kế: 24 4.2 Hệ số K 24 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU GIẢM SĨNG CHO CƠNG TRÌNH CẢNG LIÊN CHIỂU 31 5.1 Kế hoạch đảm bảo ổn định vùng cảng 31 5.2 Sự lựa chọn vật liệu kết cấu 32 SVTH: Nguyễn Thành Lâm Đồ Án Tốt Nghiệp : Thiết Kế Cảng Liên Chiểu GVHD : Ths Nguyễn Quang Bình 5.3 Bố trí mũi phá sóng tetrapod .32 5.4 Thông số khối tetrapod 33 5.5 Bố trí lớp tetrapod 34 5.6 Mặt cắt điển hình 35 5.7 Tính tốn thơng số đê ngầm 35 5.8 Tính cao trình đê ngầm 37 5.9 Bố trí đê ngầm .37 CHƯƠNG 6: CHUYÊN ĐỀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM MIKE 21/3 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ GIẢM SÓNG CỦA MŨI PHÁ SÓNG KẾT HỢP ĐÊ NGẦM 39 6.1 Mở đầu 39 6.2 Phương pháp nghiên cứu .40 6.2.1 Mơ hình 40 6.2.2 Dữ liệu nghiên cứu .40 6.3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41 6.3.1 Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình 41 6.3.2 Mơ hình chi tiết 47 6.4 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ GIẢM SÓNG CỦA ĐÊ NGẦM ĐẾN KHU VỰC CẢNG LIÊN CHIỂU 51 6.5 Kết tính tốn 53 6.6 KẾT LUẬN 63 CHƯƠNG 7: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS .64 7.1 Giới thiệu phần mềm 64 7.2 Các mô-đun Plaxis 64 7.3 Cơ sở lí thuyết phần mềm 65 7.3.1 Cơ sở lí thuyết biến dạng .65 7.3.2 Lý thuyết dòng chảy ngầm 70 7.3.3 Lí thuyết cố kết 71 7.4 Áp dụng tính ổn định cho cảng Liên Chiểu .72 7.4.1 Số liệu .72 7.4.2 Kết tính tốn 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 SVTH: Nguyễn Thành Lâm Đồ Án Tốt Nghiệp : Thiết Kế Cảng Liên Chiểu GVHD : Ths Nguyễn Quang Bình DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU Hình Một số hình ảnh khu vực cơng trình cảng Liên Chiểu Hình Chi tiết mặt cừ 19 Hình Chi tiết me âm - dương 19 Hình Chi tiết cừ 19 Hình Chi tiết mặt cắt cừ 21 Hình Các yếu tố sóng leo 25 Hình Bản đồ sơ vị trí vùng cơng trình tương lai 29 Hình Đê chắn sóng Cơ Tơ , Quảng Ninh 30 Hình Đê chắn sóng khu neo đậu Quảng Ngãi 30 Hình 10 Góc giả định so với tuyến cơng trình 31 Hình 11 Các mặt tham chiếu khối dị hình tetrapod 31 Hình 12 Các kích thước thể khối dị hình 32 Hình 13 Mặt cắt điển hình mũi phá sóng đắp hồn tồn khối dị hình 33 Hình 14 Mặt cắt điển hình Đê Ngầm 34 Hình 15 Bố trí đê ngầm 37 Hình 16 Khơng gian trước sau xây dựng cảng Liên Chiểu 38 Hình 17 Khu vực nghiên cứu mơ hình 39 Hình 18 (A) Dữ liệu độ sâu địa hình (B) Dữ liệu hệ số nhám khu vực nghiên 40 Hình 19 Mực nước mơ theo mơ hình MIKE 21/3 đo trạm Phú Quý 41 Hình 20 Mực nước mơ theo mơ hình MIKE 21/3 đo trạm Cơn Đảo 41 Hình 21 Các vị trí sử dụng để hiệu chuẩn xác minh mơ hình 41 Hình 22 Mực nước mơ theo mơ hình MIKE 21/3 dự đốn mơ hình thủy triều tồn cầu FES2014 vị trí P14 42 Hình 23 Mực nước mơ theo mơ hình MIKE 21/3 dự đốn mơ hình thủy triều tồn cầu FES2014 vị trí P19 42 Hình 25 Chiều cao sóng mơ theo mơ hình MIKE 21/3 đo Bạch Hổ năm 1996 43 Hình 26 Hướng sóng mơ theo mơ hình MIKE 21/3 đo Bạch Hổ năm 1996 43 Hình 27 Vị trí sử dụng để hiệu chỉnh kiểm định 44 Hình 28 So sánh chiều cao mơ phỏng, liệu sóng AVISO kết mơ hình WAVEWATCH-III điểm P5, P6, P7, P8 45 SVTH: Nguyễn Thành Lâm Đồ Án Tốt Nghiệp : Thiết Kế Cảng Liên Chiểu GVHD : Ths Nguyễn Quang Bình Hình 29 So sánh chu kỳ sóng cực đại mơ phỏng, liệu sóng AVISO kết mơ hình WAVEWATCH-III điểm P5, P6, P7, P8 45 Hình 30 So sánh hướng sóng mơ kết mơ hình WAVEWATCH-III điểm P5, P6, P7, P8 45 Hình 31 Vị trí điểm để hiệu chỉnh kiểm định 46 Hình 32 So sánh mực nước tổng hợp mô liệu đo trạm Sơn Trà 46 Hình 33 So sánh mực nước tổng hợp mơ liệu đo trạm Lý Sơn 47 Hình 34 So sánh chiều cao mơ sóng liệu kết từ mơ hình WAVEWATCH-III vị trí S1, S2 S3 48 Hình 35 So sánh liệu kết chu kỳ sóng mơ từ mơ hình WAVEWATCH-III vị trí S1, S2 S3 49 Hình 36 So sánh hướng sóng mơ liệu kết từ mơ hình WAVEWATCH-III vị trí S1, S2 S3 50 Hình 37 Bản đồ lưới chi tiết 51 Hình 38 Toạ độ vị trí bão đổ vào bờ biển Đà Nẵng 52 Hình 39 (1) Lúc bão chưa đổ bộ, (2) Lúc bão đổ vào, KB1 52 Hình 40 (1) Lúc bão chưa đổ bộ, (2) Lúc bão đổ vào có cơng trình mũi phá sóng, KB2 53 Hình 41 (1) Lúc bão chưa đổ bộ, (2) Lúc bão đổ vào có cơng trình mũi phá sóng kết hợp đê ngầm giảm sóng (Zđỉnh đê ngầm = -3m), KB3 53 Hình 42 (1) Lúc bão chưa đổ bộ, (2) Lúc bão đổ vào có cơng trình mũi phá sóng kết hợp đê ngầm giảm sóng (Zđỉnh đê ngầm = -1m), KB4 53 Hình 43 (1) Lúc bão chưa đổ bộ, (2) Lúc bão đổ vào có cơng trình mũi phá sóng kết hợp đê ngầm giảm sóng (Zđỉnh đê ngầm = +1m), KB5 53 Hình 44 Vị trí toạ độ điểm trích xuất kết 54 Hình 45 Độ cao sóng toạ độ t1 (trước mũi cảng) ứng kịch 55 Hình 46 Độ cao sóng toạ độ t2 (sau mũi phá sóng) ứng với kịch 55 Hình 47 Độ cao sóng toạ độ t3 (sau đê ngầm giảm sóng) cho kịch 55 Hình 48 Độ cao sóng toạ độ t4 (ven bờ biển Đà Nẵng) cho kịch 56 Hình 49 Hoa sóng tương ứng với kịch 1, 2, 3, 4, (trước mũi cảng) 58 Hình 50 Hoa sóng tương ứng với kịch 1, 2, 3, 4, (Tại vị trí sau mũi phá sóng) 59 Hình 51 Hoa sóng tương ứng với kịch 1, 2, 3, 4, (Tại vị trí sau đê ngầm) 60 Hình 52 Hoa sóng tương ứng với kịch 1, 2, 3, 4, (Tại vị trí ven bờ) 61 Hình 53 Áp lực nước lỗ rỗng 72 Hình 54 Ứng suất ban đầu 72 SVTH: Nguyễn Thành Lâm Đồ Án Tốt Nghiệp : Thiết Kế Cảng Liên Chiểu GVHD : Ths Nguyễn Quang Bình Hình 55 Chuyển vị đất 72 Hình 56 Chuyển vị theo phương x đất 73 Hình 57 Chuyển vị tổng thể, theo phương x, phương y hàng cừ 73 Hình 58 Chuyển vị tổng thể, theo phương x, phương y hàng cừ 73 Hình 59 Lực cắt, lực dọc mơ men hàng cừ ngồi 74 Hình 60 Lực cắt, lực dọc mô men hàng cừ 74 Hình 61 Chuyển vị đất 75 Hình 62 Chuyển vị theo phương x đất 75 Hình 63 Chuyển vị tổng thể, theo phương x, phương y hàng cừ 76 Hình 64 Lực cắt, lực dọc mô men hàng cừ 76 Bảng Thông số biểu thị nước triều năm đặc trưng 14 Bảng Lựa chọn kết cấu cho cơng trình chịu tải bên 18 Bảng Hệ số chống trượt 22 Bảng Hệ số chống lật 23 Bảng Bảng tra hệ số chuyển đỗi k10 24 Bảng Hệ số kđ theo địa hình 24 Bảng Bảng tra tốc độ đà gió 26 Bảng Kích thước tính tốn khối tetrapod nhà đầu tư so với tiêu chuẩn hành 32 Bảng 9: Thống kê số liệu đê ngầm 50 Bảng 10: Các kịch nghiên cứu 50 Bảng 11 Mực nước tổng hợp bão Hmax(m), nước dâng ΔH (m) điểm tương ứng 56 Bảng 12 Kết tính tốn 76 SVTH: Nguyễn Thành Lâm Đồ Án Tốt Nghiệp : Thiết Kế Cảng Liên Chiểu GVHD : Ths Nguyễn Quang Bình CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ TÍNH CẤP THIẾT CỦA CƠNG TRÌNH 1.1 Tính cấp thiết cơng trình Đà Nẵng tách từ tỉnh Quảng Nam – Đà Nẵng cũ vào tháng năm 1997 trở thành thành phố trực thuộc trung ương Với hỗ trợ đầu tư trung ương với nổ lực quyền nhân dân thành phố, Đà Nẵng bước thay đỗi có tốc độ phát triển nhanh mặt Đi đôi với phát triển thành phố vấn đề thiếu hụt khan quỹ đất Vì vậy, việc phát triển quỹ đất bảo vệ khu vực dân cư cơng trình kỹ thuật hạ tầng dọc theo bờ biển Liên Chiểu – Thuận Phước, đồng thời xây dựng thêm tuyến cảng kinh tế khu vực phường Hoà Hiệp Nam, quận Liên Chiểu điều cấp thiết đáng ý 1.2 Mục tiêu nhiệm vụ cơng trình 1.2.1 Mục tiêu cơng trình + Giữ ổn định việc chống chọi phần sạc lở cuối khu vực đường Nguyễn Tất Thành + Tạo nên san hàng hoá xuất nhập khẩu, phân vùng kinh tế trọng điểm cảng liên quan để tập kết hàng hoá, tăng cường khối lượng hàng hoá nhập cảng vào Đà Nẵng + Tạo cho Đà Nẵng thương hiệu vùng kinh tế đặc thù + Tạo công ăn việc làm, giúp cho vùng dân cư phường Hồ Hiệp Nam có sống ổn định kinh tế gia đình 1.2.2 Nhiệm vụ cơng trình + Giữ cho phần bờ biển khu vực phường Hồ Hiệp Nam ổn định khơng bị sạt lở gây yếu tố thuỷ động lực học từ biển + Cơng trình cảng biển Liên Chiểu phù hợp với quy hoạch với Đà Nẵng nói riêng kinh tế khu vực Đơng Nam Á nói chung xem bước đà to lớn việc thúc đẩy kinh tế cảng biển phát triển thêm + Sự hình thành cảng biển Liên Chiểu đóng vai trò to lớn cho việc phát triển kinh tế Đà Nẵng, đưa kinh tế khu vực Đà Nẵng vươn tầm xa + Giải vấn đề việc Cảng Tiên Sa đạt ngưỡng suất, hai bên đầu Cảng tiếp ứng hàng hoá cho SVTH: Nguyễn Thành Lâm Đồ Án Tốt Nghiệp : Thiết Kế Cảng Liên Chiểu GVHD : Ths Nguyễn Quang Bình Hình Một số hình ảnh khu vực cơng trình cảng Liên Chiểu SVTH: Nguyễn Thành Lâm Đồ Án Tốt Nghiệp : Thiết Kế Cảng Liên Chiểu GVHD : Ths Nguyễn Quang Bình CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, DÂN SINH, KINH TẾ VÀ XÃ HỘI 2.1 Điều kiện tự nhiên 2.1.1 Vị trí địa lý Dự án cảng biển Liên Chiểu thuộc quận Liên Chiểu, thành phố Đà Nẵng Tuyến cảng nằm cuối bờ biển thuộc khu vực phường Hoà Hiệp Nam, điểm cuối đường Nguyễn Tất Thành đến giáp vào chân sườn núi phía Đơng khu vực đồi Xuân Dương Dự án với quy mô thiết kế sau dự báo nâng cấp cảng Liên Chiểu, xây dựng thêm công trình đê kè chắn sóng, nạo vét luồng lạch xây dựng thêm hạ tầng kỹ thuật để tàu thuyền vào cảng Để đảm bảo an toàn thời gian khai thác cảng Liên Chiểu, hạng mục dự kiến xây dựng kèm với mục đích bảo vệ, dự gồm hạng mục kè chắn sóng (dài 820m), đê chắn sóng (dài 350m), luồng tàu dài khoảng 7,2km – rộng 160m – cao độ đáy nạo vét (-14m) Toạ độ địa lí dự án vào khoảng: + 108°06’ đến 108°08’: Kinh Độ Đông + 16°5’ đến 16°07’: Vĩ Độ Bắc Ranh giới hành khu vực dự án: + Đơng: giáp biển vịnh Vũng Thùng + Tây: giáp khu du lịch Nam Ơ khu dân cư phường Hồ Hiệp Nam + Nam: giáp cuối đường Nguyễn Tất Thành + Bắc: giáp đồi Xuân Dương – Núi Nam Ô 2.1.2 Đặc điểm địa hình Khu vực khảo sát khu vực ven biển, có địa hình tương đối phẳng, trạng khu vực diễn biến sạt lở phức tạp Cao độ mặt đất tự nhiên thay đổi từ cao trình +5,9(m) đến +3,8(m), giáp đồi Xuân Dương, núi Nam Ô 2.1.3 Đặc điểm địa chất Phần 1: Tầng lớp địa chất khu vực ven bờ biển Đà Nẵng - Lớp 1: lớp đất cát hạt trung, màu vàng nâu, kết cấu rời rạc đến chặt vừa, bề dày lớp đất khoảng từ 4,2m đến 6,0m, giá trị SPT biến đổi từ N = ~ 16 búa, khả chịu tải trung bình * Thành Phần Hạt: + Hạt sạn: 0,48% SVTH: Nguyễn Thành Lâm 10 Đồ Án Tốt Nghiệp : Thiết Kế Cảng Liên Chiểu GVHD : Ths Nguyễn Quang Bình liên hệ kết cấu đại diện ứng xử vật liệu Mối liên hệ kết cấu tỷ lệ ứng suất biến dạng tuỳ thuộc vào loại vật liêu để lựa chọn mô hình vật liệu cho phù hợp Mối quan hệ ứng suất biến dạng: M (7.4) Với M ma trận độ cứng vật liệu Kết hợp công thức (7.1), (7.3) (7.4) dẫn đến công thức vi phân riêng phần thứ hai chuyển vị u Để kết hợp trực tiếp, công thức cân biểu diễn theo Galerkin (1967), cho phương trình liên tục trạng thái cân tĩnh: u T T ( L b)dV (7.5) Trong đó: u biểu thị biến thiên chuyển vị động học; Ứng dụng lý thuyết Green cho tích phân phần cho số hạng (7.5) ta có: T dV uT bdV uT tdS (7.6) Tích phân phạm vi mà lực kéo giới hạn xuất Ba thành phần lực kéo giới hạn xem vectơ t công thức (7.6) công thức gần thực tế Sự phát triển trạng thái ứng suất σ xem trình dư: i i 1 dt (7.7) Trong đó: - i : Trạng thái ứng suất thời mà chưa biết; i 1 : Trạng thái ứng suất trước biết; : Độ dư ứng suất, tích phân tỉ lệ ứng suất số gia thời gian nhỏ; Nếu công thức (7.6) xem trạng thái ứng suất xuất thời điểm i, ứng suất chưa xác định i loại trừ sử dụng phương trình (6.7), ta có: T T i T i T i 1 dV u b dV u t dS dV (7.8) * Rời rạc hoá theo lưới phần tử hữu hạn Theo phương pháp PTHH, vật thể liên tục chia thành số lượng hữu hạn phần tử Mỗi phần tử bao gồm số nút Mỗi nút có số bậc tự tương ứng giá trị riêng chưa xác định; nguyên tắc cho điều kiện biên cụ thể SVTH: Nguyễn Thành Lâm 66 Đồ Án Tốt Nghiệp : Thiết Kế Cảng Liên Chiểu GVHD : Ths Nguyễn Quang Bình tốn giải Trong trường hợp lý thuyết biến dạng bậc tự tương ứng cấu kiện chuyển vị Với phần tử, chuyển vị u thu từ giá trị nút rời rạc vecto ν dùng nội suy thu ma trận N : u N (7.9) Mối liên hệ động học: (7.10) L N B Trong đó: - : Vecto sáu thành phần biến dạng - L N : Toán tử vi phân : Ma trận hệ số hình dạng - B : Ma trận nội suy biến dạng - : Vecto khoảng cách nút Trong mối liên quan (7.10), B ma trận nội suy biến dạng, mà bao gồm tích phân phần hàm nội suy, (7.9) (7.10) sử dụng biến, số gia, dạng loại Cơng thức (7.8) viết dạng: T (B ) i i i 1 dV ( N )T b dV ( N )T t dS (B )T dV (7.11) Chuyển vị riêng rẽ nút đưa bên ngồi tích phân: T BT dV T N T bi dV T N T t i dS T BT i 1dV (7.12) T Để (6.12) mang yếu tố động học chấp nhận biến chuyển vị δν , công thức viết sau: T B dV N T i T i T i 1 b dV N t dS B dV (7.13) Công thức điều kiện cân phát sinh hình dạng bị rời rạc Số hạng đầu bên phải với số hạng thứ xuất vecto ngoại lực số hạng cuối có xuất vecto phản lực từ bước trước Sự khác vecto ngoại lực vecto nội lực cân số gia ứng suất Mối liên hệ số gia ứng suất biến dạng phi tuyến Kết số gia biến dạng thường không tính tốn trực tiếp phương pháp lặp tồn thích hợp cho giải phương trình cân (7.13), cho tất điểm vật liệu SVTH: Nguyễn Thành Lâm 67 Đồ Án Tốt Nghiệp : Thiết Kế Cảng Liên Chiểu GVHD : Ths Nguyễn Quang Bình * Vật liệu đàn hồi Số gia ứng suất chứa tích phân loại ứng suất theo (7.7) Với mơ hình đàn dẻo khác số gia ứng suất tính tốn theo cơng thức: e p D ( ) (7.14) Trong đó: e - D : Ma trận đàn hồi vật liệu số gia ứng suất thời; - Δε : Biến dạng dư xác định từ số gia chuyển vị xác định từ ma trận nội suy B p Với vật liệu đàn hồi Δε =0 , với vật liệu có tính đàn dẻo số gia biến dạng dẻo xác định theo công thức (Vermeer 1979): i1 i g g 1 p (7.15) Trong công thức trên, ∆λ số gia bội số đàn dẻo ω tham số biểu thị loại tích phân theo thời gian Khi ω = tích phân hàm ω = tích phân hàm ẩn Vermeer, 1979 việc dùng tích phân hàm ẩn (ω = 1) có số ưu điểm chính, giải việc cập nhật ứng suất từ mặt chảy dẻo trường hợp chuyển từ trạng thái ứng xử đàn hồi sang trạng thái ứng xử đàn dẻo Hơn nữa, chứng minh tích phân hàm ẩn, điều kiện xác đinh, đưa đến ma trận vi phân xác định đối xứng / , mà xác định có ảnh hưởng q trình lặp Do ưu điểm này, hạn chế tạo tích phân hàm ẩn ý việc đưa loại tích phân theo thời gian khác Với ω = 1, công thức rút gọi sau: i g p (7.16) Thay (7.16), (7.14) vào (7.7) ta được: g D i tr e e tr i 1 Với D SVTH: Nguyễn Thành Lâm i (7.17) (7.18) 68 Đồ Án Tốt Nghiệp : Thiết Kế Cảng Liên Chiểu GVHD : Ths Nguyễn Quang Bình σ tr vecto ứng suất phụ, dựa vào ứng suất đàn hồi ứng suất thí nghiệm, ngồi trạng thái ứng suất xem xét ứng xử vật liệu đàn hồi tuyến tính Số gia bội số đàn dẻo ∆λ dùng cơng thức (7.17) tính từ điều kiện mà trạng thái ứng suất thỏa mãn điều kiện đàn dẻo: i (7.19) f ( ) Với mơ hình cứng tuyến tính đàn hồi tuyệt đối số gia bội số đàn dẻo viết dạng: tr f ( ) d h (7.20) tr i g f Khi d D e (7.21) Trong đó: h thông số biểu thị tham số độ cứng, h = cho mơ hình đàn hồi tuyệt đối số mơ hình cứng tuyến tính Từ suy trạng thái ứng suất viết sau: tr f ( ) g D d h i Ký hiệu tr i e (7.22) giới thiệu McCauley, có quy ước sau: x x x ; x x x ; * Phương pháp lặp toàn Thay mối quan hệ số gia ứng suất số gia biến dạng (7.4) vào (7.13) dẫn đến: i i i i 1 K f ex f in (7.23) Trong công thức K ma trận độ cứng, ν vectơ chuyển vị gia tăng, f iex vectơ ngoại lực f iin1 vectơ nội lực Chỉ số i thể số bước lặp Tuy nhiên, quan hệ số gia ứng suất biến dạng thường không tuyến tính, ma trận độ cứng khơng thể tính xác trước Do đó, chương trình tính lặp u cầu phải thỏa mãn hai điều kiện cân mối liên quan liên tục Chương trình lặp viết sau: j j i i 1 K f ex f in SVTH: Nguyễn Thành Lâm (7.24) 69 Đồ Án Tốt Nghiệp : Thiết Kế Cảng Liên Chiểu GVHD : Ths Nguyễn Quang Bình Chỉ số j thể số lần lặp δν vectơ chuyển vị gia tăng sau, mà tính từ số gia chuyển vị bước thứ i: i n j (7.25) j 1 Khi n số lần lặp i Ma trận độ cứng K dùng (7.24), thể ứng xử vật liệu theo cách xấp xỉ Một cách xác ma trận độ cứng, tích phân phải đáp ứng cân với sai số định Trong trường hợp đơn giản K cho ứng xử đàn hồi tuyến tính với: T e (7.26) K B D BdV e Công thức (5.33) ma trận độ cứng đàn hồi Trong D ma trận vật liệu đàn hồi theo định luật Hook B ma trận nội suy biến dạng Dùng ma trận độ cứng đàn hồi cho chương trình lặp đơn giản (thơ) độ cứng vật liệu mà khơng bị tăng, chí dùng mơ hình đàn dẻo khơng liên kết Mơ hình vật liệu với ứng xử tuyến tính phạm vi đàn hồi, mơ hình Morh – Coulomb, dùng ma trận cứng đàn hồi thường thích hợp, ma trận độ cứng hình thành phân tích trước bước tính tốn 7.3.2 Lý thuyết dòng chảy ngầm * Phương trình dòng chảy ổn định Dòng chảy lỗ nhỏ trung bình diễn tả Định luật Darcy Xét dòng chảy mặt phẳng thẳng đứng x-O-y theo phương trình áp dụng đây: qx k x x q y k y y (7.27) Trong đó: - q : lưu lượng dòng chảy - k : hệ số thấm - : gradient cột nước Các phương trình biểu thị lưu lượng đặc trưng q, phụ thuộc vào tính thấm k độ dốc áp lực nước ngầm Trong đó, xác định sau: y p w Trong đó: SVTH: Nguyễn Thành Lâm 70 Đồ Án Tốt Nghiệp : Thiết Kế Cảng Liên Chiểu - GVHD : Ths Nguyễn Quang Bình y : tọa độ trục tung p : áp lực chất lỏng ( chủ động bị động ) w : trọng lượng riêng chất lỏng Đối với dòng chảy mơi trường liên tục ta có: q x q y 0 x y * Dòng chảy bề mặt phần tử Bề mặt phần tử xem xét đặc biệt tính tốn mực nước ngầm Các phần tử xuất không xuất Khi phần tử tắt, tập hợp đầy đủ cấp áp lực lỗ rỗng tự Khi bề mặt phần tử bật lên, khơng có dòng chảy từ phía bề mặt phần tử đến phía khác 7.3.3 Lí thuyết cố kết * Các phương trình lí thuyết cố kết Các phương trình cố kết sử dụng trọng Plaxis dựa lý thuyết Biot Định luật Darcy cho dòng chảy lỏng vật liệu đàn hồi giả thiết cho đất Các phương trình thiết lập giả thiết biến dạng nhỏ Theo nguyên lý Terzaghi, ứng suất chia thành ứng suất hữu hiệu áp lực nước lỗ rỗng: ' m ( p steady p ex cess ) Với ( xx yy zz xy yz zx )T m (1 1 0 0)T Trong đó: - : vecto ứng suất tổng - ' : vecto ứng suất hữu hiệu - pexcess - m : vecto đơn vị thành phần ứng suất pháp : áp lực dư lỗ rỗng Lời giải cho điều kiện ổn định kết thúc trình cố kết psteady Trong Plaxis, psteady định nghĩa sau: pstead M weight pinput Với: pinput áp lực nước lỗ rỗng tổng đầu vào chương trình dựa mực nước ngầm tính tốn dòng chảy ngầm Chú ý: phạm vi Plaxis, ứng suất nén xem bị động, áp dụng cho ứng suất hữu hiệu áp lực nước lỗ rỗng Các phương trình viết dạng gia tăng Ký hiệu ứng suất hữu hiệu gia tăng ' biến dạng gia tăng ' , phương trình cân là: SVTH: Nguyễn Thành Lâm 71 Đồ Án Tốt Nghiệp : Thiết Kế Cảng Liên Chiểu GVHD : Ths Nguyễn Quang Bình M (xxyyzzzyyzzx )T Trong đó: M ma trận độ cứng vật liệu 7.4 Áp dụng tính ổn định cho cảng Liên Chiểu 7.4.1 Số liệu - Đê chắn sóng thiết kế cừ BTCT loại W500-B1000 có mơ men chống nứt 377 KN.m - Tải trọng tính tốn chọn tải trọng lớn mà bích neo làm việc ứng với T = 1,15*S = 1,15*17 = 19,55T Ta chọn T = 20T để tính tốn Tải trọng tính tốn tàu tránh trú bão bên khu neo đậu bên ngồi biển có tàu neo đậu va vào đê chắn sóng Ở kiểm tra với trường hợp bất lợi là: + TH1: Hệ thống cừ làm việc bình thường + TH2: Chỉ hàng cừ phía neo tàu làm việc Hệ số ổn định đê chắn sóng phải thỏa mãn điều kiện: + Ktt>[K]; Với [K] = 1.15 (Cơng trình cấp IV) + Mơmen chống nứt đê chắn sóng phải thỏa mãn điều kiện: Mtt < [M] = 377 KN.m 7.4.2 Kết tính tốn Kiểm tra theo bố trí dự án SVTH: Nguyễn Thành Lâm 72 Đồ Án Tốt Nghiệp : Thiết Kế Cảng Liên Chiểu GVHD : Ths Nguyễn Quang Bình Hình 53 Áp lực nước lỗ rỗng Hình 54 Ứng suất ban đầu a Kết tính tốn TH1 Hệ thống cừ làm việc bình thường Hình 55 Chuyển vị đất SVTH: Nguyễn Thành Lâm 73 Đồ Án Tốt Nghiệp : Thiết Kế Cảng Liên Chiểu GVHD : Ths Nguyễn Quang Bình Hình 56 Chuyển vị theo phương x đất Hình 57 Chuyển vị tổng thể, theo phương x, phương y hàng cừ ngồi Hình 58 Chuyển vị tổng thể, theo phương x, phương y hàng cừ SVTH: Nguyễn Thành Lâm 74 Đồ Án Tốt Nghiệp : Thiết Kế Cảng Liên Chiểu GVHD : Ths Nguyễn Quang Bình Hình 59 Lực cắt, lực dọc mô men hàng cừ ngồi Hình 60 Lực cắt, lực dọc mơ men hàng cừ b Kết tính tốn TH2 Chỉ có hàng cừ bên làm việc SVTH: Nguyễn Thành Lâm 75 Đồ Án Tốt Nghiệp : Thiết Kế Cảng Liên Chiểu GVHD : Ths Nguyễn Quang Bình Hình 61 Chuyển vị đất Hình 62 Chuyển vị theo phương x đất SVTH: Nguyễn Thành Lâm 76 Đồ Án Tốt Nghiệp : Thiết Kế Cảng Liên Chiểu GVHD : Ths Nguyễn Quang Bình Hình 63 Chuyển vị tổng thể, theo phương x, phương y hàng cừ Hình 64 Lực cắt, lực dọc mô men hàng cừ Bảng 12 Kết tính tốn Tính tốn Kết dự án Kết tính tốn 1.15 Mtt KN.m 187.67 [M] KN.m 377 3.299 1.15 168.12 377 2.18 1.15 88,90 377 THTT Ktt [K] TH1 2.573 TH2 TH1 TH2 2,08 1.15 90,58 377 Từ kết ta thấy kết tính tốn có sai khác so với kết dự án Và với loại cừ BTCT chọn W500-B100 đảm bảo điều kiện an toàn ổn định ứng suất Nên tác giả đề nghị kết cấu dự án thay đổi kiểm SVTH: Nguyễn Thành Lâm 77 Đồ Án Tốt Nghiệp : Thiết Kế Cảng Liên Chiểu GVHD : Ths Nguyễn Quang Bình tra phần mềm Plaxis SVTH: Nguyễn Thành Lâm 78 Đồ Án Tốt Nghiệp : Thiết Kế Cảng Liên Chiểu GVHD : Ths Nguyễn Quang Bình TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Quyết định số 1037/QĐ-TTg Thủ Tướng Chính Phủ : Phê duyệt điều chỉnh quy hoạch phát triển hệ thống cảng biển Việt Nam đến năm 2020 , định hướng đến năm 2030 [2] A Dastgheib, J Reyns, S Thammasittirong, S Weesakul, M Thatcher, and R Ranasinghe, “Variations in the wave climate and sediment transport due to climate change along the coast of Vietnam,” J Mar Sci Eng., vol 4, no 4, p 86, 2016 [3] V Le, T Nguyen, T Nguyen, and Q Nguyen, “Mơ q trình lan truyền biến đổi vệt dầu biển đông mơ hình tốn,” Tạp chí khoa học trái đất, vol 33, no 3, pp 360–368, 2011 [4] D K Ly, V M Aboobacker, S M L Abundo, N Srikanth, and P Tralich, “Wave energy resource assessment for Southeast Asia,” in Proceedings of the 5th International Conference on Sustainable Energy and Environment (SEE), Science, Technology and Innovation for Association of Southeast Asian Nations (ASEAN) Green Growth, Bangkok, Thailand, 2014, pp 19–21 [5] N T Lam, M J F Stive, H J Verhagen, and Z B Wang, “Morphodynamics of Hue tidal inlets, Vietnam,” in Asian and Pacific Coasts Conference, September 21-24, 2007, Nanjing, China, 2007 [6] C J Olson, J J Becker, and D T Sandwell, “A new global bathymetry map at 15 arcsecond resolution for resolving seafloor fabric: SRTM15_PLUS,” in AGU Fall Meeting Abstracts, 2014 [7] VO NGOC DUONG , QUANG BINH NGUYEN, and P GOURBESVILLE, “Semi distributed model application for evaluating the impact of climate change on water resource in Quang Nam-Da Nang area.” [8] “Đài khí tượng Thủy văn Khu vực Trung Trung Bộ.” [9] H L Tolman, “User manual and system documentation of WAVEWATCH III TM version 3.14,” Tech note, MMAB Contrib., vol 276, p 220, 2009 [10] “Satellite Oceanographic data, AVISO.” [11] S Saha et al., “The NCEP climate forecast system version 2,” J Clim., vol 27, no 6, pp 2185–2208, 2014 [12] J D Klipsch and M B Hurst, “HEC-ResSim Reservoir System Simulation Version 3.1: User’s Manual,” US Army Corps En- gineers, Inst Water Resour Davis, CA, 2013, 2013 SVTH: Nguyễn Thành Lâm 79 Đồ Án Tốt Nghiệp : Thiết Kế Cảng Liên Chiểu [13] GVHD : Ths Nguyễn Quang Bình TCVN 11820 -1-2017 & 11820-2-2017 Thiết kế cảng biển [14] QCXDVN 02:2009/BXD, Quy chuẩn xây dựng Việt Nam – Số liệu điều kiện tự nhiên [15] 22TCN – 207/92 , Công trình bến cảng Biển [16] TT 03/2016-BXD , Phân cấp cơng trình xây dựng [17] 14TCN-130/1992 , u cầu thiết kế đê biển (1) [18] TCVN 9901:2014 , Yêu cầu thiết kế đê biển (2) SVTH: Nguyễn Thành Lâm 80