Thiết kế mặt cắt ngang đê chắn sóng và xác định lưu lượng tràn
MỤC LỤC
Thiết kế mặt cắt ngang đê
Chiều cao sóng leo và sóng tràn phụ thuộc vào độ nhẵn và hình dạng kết cấu, độ sâu nước tại chân công trình, độ dốc đáy phía trước công trình và các đặc trưng của sóng tới. Vì phụ thuộc vào nhiều biến số nên không thể mô tả toàn bộ hiện tượng sóng leo và tràn trong điều kiện của tất cả các phạm vi có thể của các biến số hình học và điều kiện sóng. Nhiều tác giả đã nghiên cứu trong phòng và thực địa để xác định các thông số sóng leo và sóng tràn cho các điều kiện kết cấu với sóng khác nhau và cho các kết quả theo dạng biểu đồ để có thể sử dụng thuận tiện trong thiết kế.
Lưu lượng tràn phụ thuộc vào từng dạng công trình cụ thể, ta cần xác định đại lượng này để đảm bảo an toàn cho các công trình trên mặt đê khi thiết kế đê chắn sóng, chắn cát. Các công thức cho sóng tràn đều là các công thức thực nghiệm, chúng được thành lập dựa trên thực nghiệm các mô hình vật lý. - Trường hợp nền đất yếu thì chiều dầy lớp đệm đá phải đảm bảo áp lực truyền xuống đất nền đủ nhỏ so với khả năng chịu tải của nền đất.
Lớp đệm cát được sử dụng có hiệu quả nhất khi lớp đất yếu ở trạng thái bão hòa nước (sét nhão, cát pha bão hòa nước, bùn, than bùn. - Sau khi thay thế lớp đất yếu nằm trực tiếp dưới móng công trình đệm cát đóng vai trò như một một lớp chịu lực, có khả năng tiếp thu được tải trọng của công trình và truyền tải trọng đó xuống lớp đất thiên nhiên bên dưới. - Giảm bớt độ lún toàn bộ và độ lún không đều của công trình, đồng thời làm tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền (vì cát trong lớp đệm có hệ số thấm lớn).
- làm tăng khả năng ổn định của công trình kể cả khi có tải trọng ngang tác dụng, vì cát được nén chặt sẽ tăng lực ma sát và tăng sức chống trượt. - Kích thước móng và chiều sâu chôn móng sẽ được giảm bớt, vì áp lực tính toán (sức chịu) của đất nền tăng lên. Phương pháp này có những tác dụng như vậy, mà thi công lại đơn giản, không đòi hỏi các thiết bị phức tạp, nên được sử dụng tương đối rộng rãi.
Sau khi xác định được kích thước của đệm, ta phải kiểm tra lại điều kiện đảm bảo ứng suất và đảm bảo độ lún trong giới hạn cho phép. Trọng lượng viên đá chân khay được xác định theo đồ thị (với trường hợp sóng điều hoà) áp dụng cho chân đê và đầu đê. Chiều dày của tấm được xác định theo đồ thi của Takahishi (1996) phụ thuộc vào chiều cao sóng H và tỷ số hb/ hs.
Được xác định dựa vào điều kiện đảm bảo giao thông trên mặt đê và điều kiện ổn định chống trượt và lật của đê. Dựa vào lực tác dụng của sóng vào mặt đê, dưới chân đê và kết cấu của đê ta có hai phương trình ổn định của đê trong đó bề rộng là ẩn số.
Tính toán tường đứng
Giải các phương trình và lấy giá trị lớn nhất ta có bề rộng theo điều kiện ổn định. Biểu đồ ứng suất biên ở mặt tiếp xúc giữa đáy công trình với lớp đệm. Ứng suất biên ở mặt tiếp xúc giữa lớp đệm đá với nền đất xác định từ điều kiện truyền tải trọng qua lớp đệm đá theo góc nghiêng 450.
Đánh giá độ ổn định chung được xem xét cho các trường hợp mất ổn định của công trình dưới tác dụng của tổ hợp ngoại lực bất lợi nhất. Khi xác định bề rộng của tường đứng thì phải xác định theo điều kiện ổn định trên. Biểu đồ ứng suất biên ở mặt tiếp xúc giữa lớp đệm với đất nền khi lớp đệm vùi trong đất nền.
Tính toán trượt cung tròn như trong cơ học đất tuy nhiên phải kể đến lực tác dụng của sóng vào công trình. Các cấu kiện trong kết cấu của đê chắn sóng trọng lực tường đứng cần được tính theo cường độ bao gồm: tường ngoài và vách ngăn của thùng chìm, bản đáy của thùng, kết cấu conxon nếu có, các tấm hắt sóng nằm trong kết cấu phần trên, các cấu kiện gia cố mái của lớp đệm đá (thường là các tấm bêtông). Khi tính thùng chìm thì đối với các cấu kiện ta cần phải tính cho các tổ hợp tải trọng khác nhau sau đó lấy giá trị bao nội lực.
-Phần nằm sát với đáy có chiều cao bằng 1,5 lần chiều dài của 1 khoang thùng được tính toán như bản ngàm 3 cạnh cho các trường hợp tải trọng: áp lực thuỷ tĩnh, áp lực thuỷ động (khi kéo nổi), các trường hợp áp lực đất (khi lấp cát, đá vào khoang), áp lực sóng. Trong trường hợp T quá lớn ta có thể thay đổi bề dày của bản mặt, bản đáy và tường ngăn của thùng làm giảm trọng lượng của thùng và giảm T.
