Nghiên cứu ổn định cục bộ của kết cấu bảo vệ chân kè biển trong điều kiện thiên tai bất thường ở miền trung

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI PHAN MẠNH CƯỜNG NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH CỤC BỘ CỦA KẾT CẤU BẢO VỆ CHÂN KÈ BIỂN TRONG ĐIỀU KIỆN THIÊN TAI BẤT THƯỜNG Ở MIỀN TRUNG LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI PHAN MẠNH CƯỜNG NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH CỤC BỘ CỦA KẾT CẤU BẢO VỆ CHÂN KÈ BIỂN TRONG ĐIỀU KIỆN THIÊN TAI BẤT THƯỜNG Ở MIỀN TRUNG Chun ngành: Xây dựng cơng trình thủy Mã số : 60 - 58 - 40 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Quang Hùng HÀ NỘI - 2011 LỜI CẢM ƠN  Luận văn thạc sĩ với đề tài “Nghiên cứu ổn định cục kết cấu bảo vệ chân kè biển điều kiện thiên tai bất thường miền Trung” tác giả hoàn thành trường Đại học Thủy Lợi với nỗ lực thân giúp đỡ thày cô giáo, bạn bè đồng nghiệp Tác giả xin chân thành cảm ơn Phòng Đào tạo Đại học sau Đại học, giảng viên Khoa Cơng trình – Trường Đại học Thủy Lợi giúp đỡ truyền đạt kiến thức chun mơn cần thiết q trình tác giả học tập trường Đặc biệt tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Quang Hùng, NCS Vũ Hoàng Hưng trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tận tình tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin gửi lịng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp ln động viên đóng góp ý kiến quý báu trình tác giả thực luận văn Do trình độ hiểu biết kinh nghiệm thực tế cịn hạn chế, luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận bảo ý kiến đóng góp thày cô, bạn bè đồng nghiệp Xin trân trọng cảm ơn ! Hà Nội, tháng năm 2011 Tác giả Phan Mạnh Cường Học viên : Phan Mạnh Cường Chun ngành : Xây dựng cơng trình thủy MỤC LỤC MỞ ĐẦU T T CHƯƠNG - TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐÊ KÈ BIỂN Ở VIỆT NAM VÀ VÙNG T T T T T DUYÊN HẢI MIỀN TRUNG 11 T 1.1.Tình hình xây dựng đê kè biển Việt Nam 11 T T 1.1.1.Đặc điểm bờ biển Việt Nam 11 T T 1.1.2.Sự hình thành đê biển Việt Nam 11 T T 1.1.3.Tình hình xây dựng trạng đê biển Việt Nam 13 T T 1.1.4 Những vấn đề tồn đê biển Việt Nam 14 T T 1.2.Tình hình xây dựng đê kè biển vùng duyên hải miền Trung 16 T T 1.3 Các dạng hư hỏng đê kè biển vùng duyên hải miền Trung đánh giá T nguyên nhân gây hư hỏng 18 T 1.3.1 Các nhân tố ảnh hưởng tới làm việc đê kè biển 18 T T 1.3.1.1 Sóng nước dâng 18 T T 1.3.1.2 Chế độ thủy triều 19 T T 1.3.1.3 Dòng ven bờ 20 T T 1.3.2.Đánh giá trạng hư hỏng nói chung đê kè biển miền Trung 20 T T 1.4 Kết luận chương 22 T T CHƯƠNG - CƠ SỞ LÝ THUYẾT 24 T T T T 2.1 Sự làm việc chân kè biển điều kiện thiên tai bất thường vùng T duyên hải miền Trung 24 T 2.1.1 Tình hình thiên tai vùng duyên hải miền Trung 24 T T 2.1.2 Sự làm việc chân kè biển nguyên nhân phá hoại chân kè 28 T T 2.1.2.1 Các kiểu chân kè chủ yếu 28 T T 2.1.2.2 Sự làm việc chân kè biển nguyên nhân phá hoại 31 T Học viên : Phan Mạnh Cường Chuyên ngành : Xây dựng cơng trình thủy T 2.2 Cơ sở lý thuyết phương pháp phần tử hữu hạn dùng phân tích ứng suất T biến dạng chân kè 33 T 2.2.1 Các phương pháp nghiên cứu trạng thái ứng suất biến dạng 33 T T 2.2.1.1 Phương pháp Sức bền vật liệu 34 T T 2.2.1.2 Phương pháp Lý thuyết đàn hồi 34 T T 2.2.1.3 Phương pháp sai phân hữu hạn 35 T T 2.2.1.4 Phương pháp phần tử hữu hạn 36 T T 2.2.1.5 Kết luận 37 T T 2.2.2.Tính tốn kết cấu theo phương pháp phần tử hữu hạn 37 T T 2.2.2.1 Khái niệm phương pháp phần tử hữu hạn 37 T T 2.2.2.2 Cơ sở phương pháp phần tử hữu hạn 38 T T 2.2.2.3 Các bước tính tốn phương pháp phần tử hữu hạn 42 T T 2.3 Giải tốn phân tích ổn định chân kè phương pháp phần tử hữu hạn 45 T T 2.3.1 Mơ hình vật liệu dùng tính toán 45 T T 2.3.1.1 Mơ hình đàn hồi Duncan - Chang 45 T T 2.3.1.2.Mơ hình đàn hồi Izumi - Kamemura 50 T T 2.3.1.3.Mơ hình dẻo Mises 51 T T 2.3.1.4 Lựa chọn mơ hình 54 T T 2.3.2 Mơ hình phần tử tiếp xúc tính toán 54 T T 2.4 Kết luận chương 56 T T CHƯƠNG - PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN CHÂN KÈ TRONG ỔN ĐỊNH T T T T T KẾT CẤU KÈ BIỂN 57 T 3.1.Giới thiệu phần mềm tính tốn 57 T T 3.1.1.Khái niệm APDL 60 T T 3.1.2.Đặc điểm APDL 61 T T 3.1.3.Ứng dụng ANSYS-APDL tính tốn 62 T T 3.1.4.Phương pháp giải toán phần mềm ANSYS 64 T Học viên : Phan Mạnh Cường Chun ngành : Xây dựng cơng trình thủy T 3.1.5.Mô phần tử tiếp xúc 65 T T 3.2 Nghiên cứu ổn định chân kè biển ảnh hưởng chân kè biển tới làm việc T kè 67 T 3.2.1 Kết cấu kè cứng, chân kè hàng ống buy 67 T T 3.2.1.1 Mơ hình tính toán 67 T T 3.2.1.2 Kết tính tốn chuyển vị 67 T T 3.2.1.3 Kết tính tốn ứng suất 69 T T 3.2.2 Kết cấu kè mềm, mái kè cứng, chân kè hàng ống buy 70 T T 3.2.2.1 Mơ hình tính tốn 70 T T 3.2.2.2 Kết tính tốn chuyển vị 70 T T 3.2.2.3 Kết tính tốn ứng suất 72 T T 3.2.3 Kết cấu kè mềm, chân kè hàng ống buy 73 T 0T 3.2.3.1 Mơ hình tính toán 73 T T 3.2.3.3 Kết tính tốn ứng suất 75 T T 3.2.4 Kết cấu kè mềm, chân kè hàng ống buy 76 T 0T 3.2.4.1 Mơ hình tính tốn 76 T T 3.2.4.2 Kết tính tốn chuyển vị 76 T T 3.2.4.3 Kết tính tốn ứng suất 78 T T 3.2.5 Phân tích chuyển vị, ứng suất mái kè 79 T T 3.2.5.1 Sự thay đổi UX UY theo chiều dài mái kè 79 T T 3.2.5.2 Sự thay đổi S1 S3 theo chiều dài mái kè 81 T T 3.2.6 Phân tích ứng suất biến dạng chân ống buy 83 T T 3.2.6.1 Sự thay đổi UX UY chân ống buy 83 T T 3.2.6.2 Sự thay đổi S1 S3 chân ống buy 86 T T 3.3 Nhận xét chung 89 T T 3.3.1 Về chuyển vị 89 T T 3.3.2 Về ứng suất 90 T T Học viên : Phan Mạnh Cường Chuyên ngành : Xây dựng công trình thủy 3.4 Kết luận chương 90 T T CHƯƠNG - PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH CHÂN KÈ BIỂN HUYỆN SƠN TỊNH – T T T T T QUẢNG NGÃI 91 T 4.1.Giới thiệu cơng trình khu vực nghiên cứu 91 T T 4.1.1.Vị trí địa lý 91 T T 4.1.2 Đặc điểm địa hình 91 T T 4.1.3 Đặc điểm khí tượng thủy văn 92 T T 4.1.3.1 Khí hậu 92 T T 4.1.3.2 Chế độ mưa 93 T T 4.1.3.3 Gió 93 T T 4.1.3.4 Bão 94 T T 4.1.4.Các thông số cơng trình 94 T T 4.1.5 Tính tốn sóng 95 T T 4.1.5.1 Tính tốn thơng số sóng 95 T T 4.1.5.2.Tính tải trọng sóng tác dụng lên mái kè 97 T T 4.2 Phân tích phần tử hữu hạn 99 T T 4.2.1 Mơ hình tính tốn 99 T T 4.2.2 Kết tính tốn chuyển vị 99 T T 4.2.3 Kết tính tốn ứng suất 102 T T 4.3.Kết luận chương 105 T T KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 106 T T TÀI LIỆU THAM KHẢO 108 T T Học viên : Phan Mạnh Cường Chun ngành : Xây dựng cơng trình thủy DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Bản đồ đê biển Việt Nam 13 T T Hình 1.2 Sóng lớn gây nguy sạt lở đê kè biển 19 T T Hình 1.3 Sạt mái ngồi đê phía biển 21 T T Hình 2.1 Nước lũ bao vây thị xã Hồng Lĩnh – Hà Tĩnh (tháng 10-2010) 26 T T Hình 2.2 Đường Hồ Chí Minh đoạn qua Hà Tĩnh lũ tháng 10/2010 26 T T Hình 2.3 Chân kè kiểu hình khối lăng trụ 29 T T Hình 2.4 Chân kè kiểu cọc cừ 30 T T Hình 2.5 Chân kè kiểu hỗn hợp 30 T T Hình 2.6 Kè bị sụt Hậu Lộc – Thanh Hoá 32 T T Hình 2.7 Ba mơ hình tiếp xúc phần tử hữu hạn hai môi trường 55 T T Hình 3.1 Kết cấu chương trình ANSYS 58 T T Hình 3.2 Trình tự giải ANSYS 59 T T Hình 3.3 Đường đẳng chuyển vị theo phương X TH1 68 T T Hình 3.4 Đường đẳng chuyển vị theo phương Y TH1 68 T T Hình 3.5 Phân bố ứng suất S1 TH1 69 T T Hình 3.6 Phân bố ứng suất S3 TH1 70 T T Hình 3.7 Đường đẳng chuyển vị theo phương X TH2 71 T T Hình 3.8 Đường đẳng chuyển vị theo phương Y TH2 71 T T Hình 3.9 Phân bố ứng suất S1 TH2 72 T T Hình 3.10 Phân bố ứng suất S3 TH2 73 T T Hình 3.11 Đường đẳng chuyển vị theo phương X TH3 74 T T Hình 3.12 Đường đẳng chuyển vị theo phương Y TH3 74 T T Hình 3.13 Phân bố ứng suất S1 TH3 75 T T Hình 3.14 Phân bố ứng suất S3 TH3 76 T T Hình 3.15 Đường đẳng chuyển vị theo phương X TH4 77 T Học viên : Phan Mạnh Cường Chuyên ngành : Xây dựng cơng trình thủy T Hình 3.16 Đường đẳng chuyển vị theo phương Y TH4 77 T T Hình 3.17 Phân bố ứng suất S1 TH4 78 T T Hình 3.18 Phân bố ứng suất S3 TH4 79 T T Hình 3.19 Sự thay đổi UX theo chiều dài mái kè 79 T T Hình 3.20 Sự thay đổi UY theo chiều dài mái kè 80 T T Hình 3.21 Sự thay đổi S1 theo chiều dài mái kè 81 T T Hình 3.22 Sự thay đổi S3 theo chiều dài mái kè 82 T T Hình 3.23 Sự thay đổi UX theo chiều rộng chân ống buy phía 83 T T Hình 3.24 Sự thay đổi UX theo chiều rộng chân ống buy phía 84 T T Hình 3.25 Sự thay đổi UY theo chiều rộng chân ống buy phía 85 T T Hình 3.26 Sự thay đổi UY theo chiều rộng chân ống buy phía 86 T T Hình 3.27 Sự thay đổi S1 theo chiều rộng chân ống buy phía 87 T T Hình 3.28 Sự thay đổi S1 theo chiều rộng chân ống buy phía 87 T T Hình 3.29 Sự thay đổi S3 theo chiều rộng chân ống buy phía 88 T T Hình 3.30 Sự thay đổi S3 theo chiều rộng chân ống buy phía 89 T T Hình 4.1 Mặt cắt ngang kè 95 T T Hình 4.2 Tính tốn sóng phần mềm CRESS 96 T T Hình 4.3 Sơ đồ áp lực sóng tác dụng lên mái kè 97 T T Hình 4.4 Mơ hình phần tử hữu hạn kè biển 99 T T Hình 4.5 Đường đẳng chuyển vị theo phương X 99 T T Hình 4.6 Sự thay đổi UX chân ống buy phía phía 100 T T Hình 4.7 Đường đẳng chuyển vị theo phương Y 101 T T Hình 4.8 Sự thay đổi UY chân ống buy phía phía 101 T T Hình 4.9 Phân bố ứng suất S1 102 T T Hình 4.10 Sự thay đổi S1 chân ống buy phía phía 103 T T Hình 4.11 Phân bố ứng suất S3 104 T T Hình 4.12 Sự thay đổi S3 chân ống buy phía phía 104 T Học viên : Phan Mạnh Cường Chun ngành : Xây dựng cơng trình thủy T DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Dữ liệu đầu vào phần tử TARGE169 66 T T Bảng 3.2 Dữ liệu đầu vào phần tử CONTA172 66 T T Bảng 4.1 Các thông số mặt cắt ngang điển hình kè 94 T T Bảng 4.2 Các tiêu lý vật liệu 94 T T Bảng 4.3 Đặc trưng sóng vùng nước nơng 96 T Học viên : Phan Mạnh Cường Chun ngành : Xây dựng cơng trình thủy T 94 4.1.3.4 Bão Quảng Ngãi tỉnh chịu ảnh hưởng nhiều bão, có năm phải chịu tới đến bão năm 1984 1998 Theo thống kê từ năm 1993 đến năm 2000, trung bình hàng năm khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương có 32 bão áp thấp nhiệt đới Trong có 12 bão áp thấp nhiệt đới xuất khu vực biển Đơng, có bão áp thấp nhiệt đới ảnh hưởng trực tiếp đến Việt Nam Đặc biệt năm 1995 có tới bão áp thấp nhiệt đới ảnh hưởng trực tiếp tới nước ta gây thiệt hại nghiêm trọng Thời gian ảnh hưởng bão trung bình từ đến ngày Như hàng năm có từ 30 đến 60 ngày chịu ảnh hưởng bão 4.1.4.Các thơng số cơng trình Bảng 4.1 Các thơng số mặt cắt ngang điển hình kè STT Hạng mục Thơng số Cao trình đỉnh tường chắn sóng +3.0 m Hệ số mái kè 3.5 Cao trình hàng ống buy phía -0.5 m Cao trình hàng ống buy phía -1.0 m Chiều cao ống buy 2m Bảng 4.2 Các tiêu lý vật liệu STT Vật liệu E (Pa) μ γ (kg/m3) Bêtông M250 2,85e10 0,167 2400 Bêtông M200 2,6e10 0,167 2400 Cát 10e7 0,35 1800 Lớp đệm dăm sỏi 10e7 0,35 2200 Đá hộc đổ ống buy 2,9e10 0,3 2600 Học viên : Phan Mạnh Cường Chuyên ngành : Xây dựng cơng trình thủy P P 95 Hình 4.1 Mặt cắt ngang điển hình kè 4.1.5 Tính tốn sóng 4.1.5.1 Tính tốn thơng số sóng Sử dụng phần mềm CRESS – 221 để tính tốn đặc trưng sóng trước cơng trình Các thơng số sử dụng : - Thời gian trì trận bão: Trên biển Đơng, thời gian từ ÷ 5h, ta chọn t = 4h - Vận tốc gió bão thiết kế: tính cho gió bão cấp 10 - Đà gió hiệu : Giá trị trung bình đà gió tốc độ gió tính tốn cho trước tính theo cơng thức sau : F = k vis Trong : F : đà gió (km) Học viên : Phan Mạnh Cường Chuyên ngành : Xây dựng cơng trình thủy R R ν Vw 96 k vis : hệ số, lấy k vis = 5.1011 R R R R P ν : hệ số nhớt động học, lấy ν = 10-5 (m2/s) P P P P V w : vận tốc gió trung bình (m) R R D: độ sâu nước trước cơng trình, xác định vị trí cách chân cơng trình khoảng = 1/2 chiều dài sóng, lấy mực nước trước cơng trình tính tốn là: D=5 m Hình 4.2 Tính tốn sóng phần mềm CRESS Ta có kết tính tốn đặc trưng sóng bảng 4.3 : Bảng 4.3 Đặc trưng sóng vùng nước nơng Cấp gió Cấp 10 Vận tốc gió TB (m/s) 28 Đà gió F (km) 179 Chiều cao sóng H S (m) 1,5 Chu kỳ sóng T p (s) 5.9 Chiều dài sóng L (m) 37,06 R R R R R R Học viên : Phan Mạnh Cường Chuyên ngành : Xây dựng công trình thủy 97 4.1.5.2.Tính tải trọng sóng tác dụng lên mái kè Áp lực sóng tác dụng lên mái kè xác định theo 14 TCN 130 – 2002 (trang 97) mái dốc gia cố lắp ghép đổ chỗ có mái dốc 1,5 ≤ m ≤ Biểu đồ áp lực tựa tĩnh lấy theo sơ đồ hình 4.3 Hình 4.3 Sơ đồ áp lực sóng tác dụng lên mái kè Áp lực sóng tính tốn lớn P d tính theo công thức : R R P d = k S k t P rel ρ.g.H S R R R R R R R R R Trong : K S xác định theo công thức : K S = 0,85 + 4,8 R R R R HS H + cotg ϕ (0,028 – 1,15 S ) LS LS Theo kết tính tốn từ bảng 4.2, ta có :H S = 1,5 (m) ; L S = 37,06 (m) R R R R Vậy K S = 1,016 R R K t : hệ số lấy theo bảng E-1 trang 97 (14TCN130-2002) R R L s /H s 10 15 20 25 35 Kt 1,15 1,3 1,35 1,48 R R R R Học viên : Phan Mạnh Cường Chun ngành : Xây dựng cơng trình thủy 98 L S 37,06 = = 24,7 HS 1,5 Ta có Vậy tra bảng ta K t = 1,35 R R P rel : giá trị sóng tương đối xác định theo bảng E-2 trang 97 (14TCN 130-2002) R R H S /m 0,5 1,5 2,5 3,5 ≥4 P rel 3,7 2,8 2,3 2,1 1,9 1,8 1,75 1,7 R R R H S 1,5 = =1 1,5 m Ta có : Vậy tra bảng suy P rel = 2,8 R R Ta tính P d = 1,016.1,35.2,8.1.9,81.1,5 = 56,5 (KN/m2) R R P P Cao độ Z xác định theo công thức : R Z2 = A + R R R (1- cot g ϕ + 1) (A+B) cot g ϕ A,B tính theo cơng thức : L S + cot g ϕ ) = 2,25 (m) A = H S (0,47+0,023 HS cot g ϕ R R B = H S [0,95-(0,84.cotgϕ-0,25) R R Vậy Z = 2,25 + R R HS ] = 1,36 (m) LS (1- 2.3,5 + 1) (2,25+1,36) = 1,05 (m) 3,5 Các khoảng l i ứng với giá trị áp lực sóng 0,4 P d 0,1 P d R R R R R R tính theo cơng thức sau :l = 0,0125.l ϕ (m) ; l = 0,0325.l ϕ (m) ; l = 0,0265.l ϕ (m) ; R R R R R R R R l = 0,0675.l ϕ (m) R R R R Trong : l ϕ = R L S cot gϕ R cot g ϕ − = 37,06.3,5 3,5 − = 70,8 (m) Vậy : l = 0,88 (m) ; l = 2,31 (m) ; l =1,87 (m) ; l = 4,78 (m) R R R R R R Học viên : Phan Mạnh Cường Chuyên ngành : Xây dựng công trình thủy R R R R R R 99 4.2 Phân tích phần tử hữu hạn 4.2.1 Mơ hình tính tốn Hình 4.4 Mơ hình phần tử hữu hạn kè biển 4.2.2 Kết tính tốn chuyển vị Hình 4.5 Đường đẳng chuyển vị theo phương X Học viên : Phan Mạnh Cường Chun ngành : Xây dựng cơng trình thủy 100 Từ hình 4.5 ta thấy chân ống buy bị dịch chuyển theo chiều từ trái sang phải với chuyển vị lớn phần phía chân ống buy có độ lớn 0,563 mm, độ dịch chuyển giảm dần từ phần mép trái chân ống buy phía sang bên Cịn mái kè có dịch chuyển theo chiều từ phải sang trái với chuyển vị lớn 0,982 mm, độ dịch chuyển có độ lớn giảm dần từ phạm vi mái kè trở bên 0.450 0.400 UX (mm) 0.350 0.300 Ống buy phía 0.250 0.200 Ống buy phía 0.150 0.100 0.050 0.000 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 Chiều rộng chân ống buy Hình 4.6 Sự thay đổi UX chân ống buy phía phía Từ hình 4.6 ta thấy ống buy phía phía bị dịch chuyển theo hướng từ trái sang phải, độ dịch chuyển theo bề rộng chân ống buy tương đối đồng Ống buy phía chuyển vị lớn ống buy phía với giá trị chuyển vị lớn 0,381 mm Giá trị chuyển vị lớn ống buy phía 0,21 mm Học viên : Phan Mạnh Cường Chuyên ngành : Xây dựng cơng trình thủy 101 Hình 4.7 Đường đẳng chuyển vị theo phương Y Từ hình 4.7 ta thấy kè có xu hướng bị nén nên chuyển vị kè theo hướng từ xuống độ lớn chuyển vị giảm dần theo chiều sâu với giá trị chuyển vị lớn vị trí mái kè có độ lớn 7,5 mm -3.80 0.00 -3.90 0.50 1.00 1.50 2.00 UY (mm) -4.00 -4.10 -4.20 Ống buy phía -4.30 Ống buy phía -4.40 -4.50 -4.60 Chiều rộng chân ống buy (m) Hình 4.8 Sự thay đổi UY chân ống buy phía phía Học viên : Phan Mạnh Cường Chuyên ngành : Xây dựng cơng trình thủy 102 Từ hình 4.8 ta thấy kè có xu hướng chịu nén nên chuyển vị hàng ống buy theo chiều từ xuống Mép bên trái hàng ống buy đạt chuyển vị lớn Ống buy phía có độ lún sâu so với ống buy phía Chuyển vị lớn ống buy phía có giá trị 4,54 mm Ống buy phía có giá trị chuyển vị lớn 4,12 mm 4.2.3 Kết tính tốn ứng suất Hình 4.9 Phân bố ứng suất S1 Từ hình 4.9 ta thấy kè chủ yếu chịu ứng suất nén, vùng ứng suất nén có xu hướng phát triển xuống sâu với độ lớn tăng dần Giá trị ứng suất nén lớn vùng đáy cát với trị số 1,026.105 N/m2 Vùng ứng suất kéo phát triển chủ P P P P yếu mái kè tăng dần từ mái xuống vùng tiếp giáp mái với lớp đệm có giá trị lớn 1,797.105 N/m2 vị trí tiếp xúc mái kè lớp đệm dăm sỏi P P P P mái kè Học viên : Phan Mạnh Cường Chuyên ngành : Xây dựng cơng trình thủy 103 0.000 0.00 -0.100 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 S1 (10^5 N/m2) -0.200 -0.300 Ống buy phía -0.400 Ống buy phía -0.500 -0.600 -0.700 -0.800 Chiều rộng chân ống buy (m) Hình 4.10 Sự thay đổi S1 chân ống buy phía phía Từ hình 4.10 ta thấy chân kè chịu ứng suất nén, ứng suất nén có xu hướng phát triển từ mép trái ống buy sang mép phải ống buy với độ lớn tăng dần Giá trị lớn ứng suất nén xuất mép phải ống buy Ống buy phía có ứng suất nén lớn đạt 0,483.105 N/m2 Ống buy có ứng suất nén lớn đạt P P P P 0,671.105 N/m2 Điểm giao cắt đường cong ứng suất vị trí cách mép trái ống P P P P buy 0,6 m Ống buy phía có biến thiên ứng suất rõ rệt ống buy Học viên : Phan Mạnh Cường Chun ngành : Xây dựng cơng trình thủy 104 Hình 4.11 Phân bố ứng suất S3 Từ hình 4.11 ta thấy kè chủ yếu chịu ứng suất nén Ứng suất nén lớn mái kè có trị số 6,75.105 N/m2 Ứng suất nén mái kè giảm dần từ mái kè xuống P P P P lớp đệm Ứng suất kéo lớn có trị số 0,161.105 N/m2 điểm tiếp giáp P P P P tường chắn dầm khóa mái kè phía 0.000 0.00 -0.200 0.50 1.00 1.50 2.00 S3 (10^5 N/m2) -0.400 -0.600 -0.800 Ống buy phía -1.000 Ống buy phía -1.200 -1.400 -1.600 -1.800 Chiều rộng chân ống buy (m) Hình 4.12 Sự thay đổi S3 chân ống buy phía phía Học viên : Phan Mạnh Cường Chun ngành : Xây dựng cơng trình thủy 105 Từ hình 4.12 ta thấy chân kè chịu ứng suất nén, ứng suất nén có xu hướng giảm từ mép trái ống buy đến trung điểm chân ống buy, lại tăng dần từ trung điểm chân ống buy sang mép phải ống buy Giá trị lớn ứng suất nén xuất mép phải ống buy Ống buy phía có ứng suất nén lớn đạt 1,554.105 P P N/m2 Ống buy có ứng suất nén lớn đạt 1,714.105 N/m2 Tại vị trí P P P P P P chân ống buy ứng suất ống buy phía cao ứng suất ống buy phía 4.3.Kết luận chương Thông qua ứng dụng vấn đề lý thuyết nghiên cứu chương trước, tác giả áp dụng tính tốn phân tích cho cơng trình thực tế Việc sử dụng phần tử tiếp xúc nghiên cứu mô làm việc cơng trình gần sát với thực tế Học viên : Phan Mạnh Cường Chuyên ngành : Xây dựng cơng trình thủy 106 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Những kết đạt luận văn Luận văn đánh giá sơ tình hình xây dựng trạng đê kè biển Việt Nam nói chung vùng duyên hải miền Trung nói riêng Đưa dạng hư hỏng nguyên nhân gây ảnh hưởng tiêu cực tới làm việc chân kè biển Nêu khái quát làm việc chân kè biển mối liên hệ phận kè Luận văn giới thiệu phương pháp phân tích ứng suất biến dạng lựa chọn phương pháp phần tử hữu hạn phương pháp tối ưu để tính tốn Cùng với trợ giúp phần mềm tính tốn Ansys, tác giả vào nghiên cứu phân tích ứng suất biến dạng chân kè Tác giả đưa mơ hình tính tốn khác để so sánh ứng suất biến dạng chân kè biển trường hợp ảnh hưởng chân kè tới ổn định mái kè điều kiện kè chịu tác động lớn sóng biển Những kết bước đầu mơ hình cơng trình cụ thể sử dụng làm sở so sánh tốn theo mơ hình khác II Những tồn kiến nghị Luận văn tính toán ứng suất biến dạng chân kè kè chịu tác dụng tải trọng thân tải trọng sóng, chưa đề cập đến vấn đề ảnh hưởng nhiệt độ hay động đất cơng trình Luận văn tính tốn cho nền cát đồng nhất, chưa ảnh hưởng nhiều lớp cơng trình Luận văn tính tốn cho dạng kết cấu chân kè ống buy, thực tế nhiều dạng chân kè khác ứng dụng chân kè rọ đá, lăng thể đá hay cọc bêtông cốt thép, cọc gỗ Học viên : Phan Mạnh Cường Chuyên ngành : Xây dựng cơng trình thủy 107 Cần có so sánh tính tốn kết ứng suất biến dạng phần mềm khác để thấy ưu nhược điểm phần mềm tính tốn cho cơng trình cụ thể Các tiêu chuẩn thiết kế cịn có nhiều điểm chưa hợp lý, chưa ý mức đến yếu tố quan trọng : môi trường, công nghệ thi công cần phải bổ sung sửa đổi cho phù hợp với thực tế Học viên : Phan Mạnh Cường Chuyên ngành : Xây dựng cơng trình thủy 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Bộ Nông nghiệp & PTNT (2002), Tiêu chuẩn ngành: Hướng dẫn thiết kế đê biển 14 TCN 130-2002, Hà Nội Bộ Nông nghiệp & PTNT - Viện khoa học thuỷ lợi (2006), Sổ tay kỹ thuật thuỷ lợi Tập I, III NXB Nông Nghiệp, Hà Nội Vũ Thanh Ca (2003), Phương pháp tính tốn sóng phục vụ việc tính tốn đường bờ thiết kế Cơng trình ven bờ Chương trình tư vấn cho kỹ sư “Các kiến thức biển Cơng trình biển”, Đại sứ qn Vương quốc Hà Lan, Hà Nội, Việt Nam Nguyễn Chiến, Nguyễn Văn Hạnh, Nguyễn Văn Mạo, Nguyễn Cảnh Thái, Ngô Trí Viềng – Trường Đại học Thủy lợi (2004), Giáo trình Thủy cơng tập I NXB Xây dựng Nguyễn Chiến, Nguyễn Văn Mạo, Phạm Văn Quốc, Nguyễn Quyền – Trường Đại học Thủy Lợi (2006), Bài giảng thiết kế đê cơng trình bảo vệ bờ NXB Từ điển Bách Khoa Lương Phương Hậu (2001), Cơng trình bảo vệ bờ biển hải đảo NXB Xây dựng, Hà Nội Phạm Ngọc Khánh (1998), Phương pháp phần tử hữu hạn Đại học Thuỷ lợi, Hà Nội Phạm Văn Quốc (2003), Xây dựng Cơng trình bảo vệ bờ Chương trình tư vấn cho kỹ sư “Các kiến thức biển Cơng trình biển”, Trường Đại học Thuỷ lợi, Hà Nội TIẾNG ANH ANSYS Company, Release 10.0 Documentation for ANSYS Zhang Chao-hui (2008), ANSYS 11.0 China Machine Press Học viên : Phan Mạnh Cường Chun ngành : Xây dựng cơng trình thủy ... cục kết cấu chân kè nhằm đảm bảo an toàn ổn định cho kè bảo vệ mái điều kiện thiên tai bất thường vùng duyên hải miền Trung Mục đích đề tài Nghiên cứu trường ứng suất biến dạng kết cấu chân kè biển. .. THỦY LỢI PHAN MẠNH CƯỜNG NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH CỤC BỘ CỦA KẾT CẤU BẢO VỆ CHÂN KÈ BIỂN TRONG ĐIỀU KIỆN THIÊN TAI BẤT THƯỜNG Ở MIỀN TRUNG Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình thủy... toàn ổn định cục chân kè Nội dung đề tài Nghiên cứu trường ứng suất biến dạng kết cấu chân kè biển điều kiện thiên tai bất thường vùng duyên hải miền Trung Từ có đánh giá bước đầu ổn định cục chân