Đồ án thiết kế đê phá sóng cảng biển cửa sông dung quất quảng ngãi

Đồ án thiết kế đê phá sóng cảng biển cửa sông dung quất quảng ngãi Đồ án thiết kế đê phá sóng cảng biển cửa sông dung quất quảng ngãi Đồ án thiết kế đê phá sóng cảng biển cửa sông dung quất quảng ngãi Đồ án thiết kế đê phá sóng cảng biển cửa sông dung quất quảng ngãi Đồ án thiết kế đê phá sóng cảng biển cửa sông dung quất quảng ngãi Đồ án thiết kế đê phá sóng cảng biển cửa sông dung quất quảng ngãi Đồ án thiết kế đê phá sóng cảng biển cửa sông dung quất quảng ngãi Đồ án thiết kế đê phá sóng cảng biển cửa sông dung quất quảng ngãi Đồ án thiết kế đê phá sóng cảng biển cửa sông dung quất quảng ngãi Đồ án thiết kế đê phá sóng cảng biển cửa sông dung quất quảng ngãi

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐÊ PHÁ SÓNG BỂ CẢNG/CỬA SÔNG

DUNG QUẤT(QUẢNG NGÃI)

A Tài liệu cho trước

Nhóm tư vấn thiết kế 47B tiến hành lập dự án xây dựng tuyến đê phá sóng bảo

vệ khu vực bể cảng/cửa sông tại Dung Quất-Quảng Ngãi tiếp nhận tầu hàng lớn nhất là 30.000 DWT, với năng lực thông qua cảng ước tính đạt khoảng 5 triệu tấn/năm

Bảng I-1 Tài liệu cho trước

Mực nước chiều cao thiết kế(m) 2.2

Dạng đê phá sóng lựa chọn Mái nghiêng

Bảng I-2 Chuỗi số liệu quan trắc nước dâng cực hạn(nhiều năm)

Bảng I-3 Chuỗi số liệu quan trắc chiều cao sóng cực hạn (nhiều năm)

Thứ Tự Số Liệu Quan Trắc Chiều

Cao Sóng Nước Sâu Lớn

Bảng I-4 Tài liệu sóng khí hậu khu vực DQ

I Xác định cấp công trình, tần suất thiết kế P tk (%), và các tham số sóng nước sâu và mực nước thiết kế

1 Xác định cấp công trình và tần suất thiết kế

Căn cứ vào tiêu chuẩn ta xách định được cấp công trình là cấp III

Tần suất thiết Ptk=5%

2Xác định các thông số sóng nước sâu và mực nước thiết kế.

2.1Thông số sóng nước sâu

Từ Chuỗi số liệu quan trắc chiều cao sóng cực hạn nhiều năm( Bảng I-3) ta tính toán chiều cao sóng nước sâu theo phân bố Weibull

-Lập bảng phân bố tần suất thực nghiệm

Vẽ đường hồi quy

Ta xác định được phương trình đường hồi quy

Đường tần suất lý luận đi qua trung tâm băng điểm kinh nghiệm Ứng với tần suất thiết kế 5% ta có chiều cao sóng là Hmax=7.68(m)

Từ đó ta xác định được

Chiều cao sóng nước sâu:H0=7.68(m)

Chiều dài sóng nước sâu:L0=247.74(m)

Chu kỳ sóng nước sâu:T0=12.6(s)

Ta thấy hướng sóng chủ yếu là hướng Đông Bắc :28%

Đông Đông Bắc:16.6%

Bắc Đông Bắc:6.4%

2Quy hoạch tuyến đê cho khu vực bể cảng

Quy hoạch tuyến đê cho khu vực bể cảng phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhưng do không có đủ tài liệu lên ta chỉ xét tới các yếu tố

2.1)Độ sâu cần thiết để tàu ra vào cảng

Độ sâu khu nước cho tàu đi lại

HKN = T + ∆T ∆T = ∆Tv + ∆Tk

∆Tv = z1 + z2 + z3

∆Tk = z4 + z5

⇒HKN = T + z1 + z2 + z3 + z4 + z5

Trong đó:

T: mớn nước của tàu đối với tàu 30000DWT lấy bằng 6m

∆T: dự trữ độ sâu dưới đáy tàu;

∆Tv: dự trữ độ sâu chạy tàu;

∆Tk:dự trữ độ sâu kĩ thuật

Z 1 : dự trữ độ sâu đảm bảo cho tàu quay trở được tự do, đảm bảo cho sự làm việc

hữu hiệu của chân vịt và an toàn cho vỏ tàu đồng thời xét đến sự thay đổi mớn nước không đều do xếp dỡ hàng trên tàu Giá trị của nó phụ thuộc vào chiều dài tàu, vật liệu vỏ tàu và điều kiện địa chất đáy lấy bằng 1(m)

⇒z2 = 0,3 hs – z1= -0.49(m) nên lấy Z2=0

Z 3 : dự trữ độ sâu kể đến hiện tượng tăng mớn nước khi tàu chuyển động, z3 phụ thuộc vào tốc độ tàu, chiều dài tàu, các hệ số hình dáng của tàu và tính cân bằng mớn nước của tàu khi ở trạng thái tĩnh.

z3 = Kcv*v =0.003*20=0.66(m)

v : vận tốc chạy tàu lấy bằng 20 (km/h)

Kcv: hệ số phụ thuộc vào chiều dài lấy bằng 0.033

Z 4 : dự trữ độ sâu bồi lắng của bùn cát Giá trị của nó phụ thuộc vào tốc độ bồi

lắng bùn cát và chu kì nạo vét Lấy bằng z4=0,5m là chiều dày tối thiểu của lớp bùn cát để việc nạo vét đạt hiệu quả kinh tế

Z 5 : dự trữ độ sâu kể đến hiện tượng nạo vét không đều Giá trị của nó phụ thuộc

vào phương tiện nạo vét,không có số liệu lấy bằng 0

⇒HKN = 6 + 1+ 0 + 0.66 + 0.5+0=8.16(m)

2.2Độ sâu khu nước cho tàu neo đậu

Hb = T + z1 + z4 + z5=7.5(m)

2.3Cao trình đáy khu nước và cao trình đáy bến

∇đáy khu nước = ∇MNTTK - HKN=0.3-8.16= -7.86(m)

∇đáy bến = ∇MNTTK - Hb=0.3-7.5= -7.2(m)

Trong đó:

HKN :Độ sâu khu nước cho tầu đi lại

Hb:Độ sâu khu nước cho tàu neo đậu

∇MNTTK :Mực nước thấp thiết kế 0.3(m)

2.4Khu nước cho tàu giảm tốc độ quay vòng vào bến (S 1 )

Khi đi qua cửa cảng ,tầu cần phải chuyển động thẳng một quãng đường đủ dài

để triệt tiêu quán tính.Thông thường chiều dài đoạn thẳng lấy là (L)

L = (3 ÷ 5) Lt=5*170=850(m)

Sau khi triệt tiêu quán tính, tàu cần một diện tích đủ lớn để quay vòng có thể theo hình thức tự quay hoặc dùng tàu lai dắt, đường kính quay vòng (Dqv) được lấy như sau:

2.6 Địa hình thực tế khu vực quy hoạch

Căn cứ các điều kiện trên và điều kiện thực địa hình thực tế ta vạch tuyến đê như sau

*Đê phá sóng chính dài 1702 (m)

*Đê phụ:Ngăn cản vận chuyển bùn cát và sóng nhiễu xạ qua đê chính dài 2631(m)

III Xác định chiều cao sóng tại chân đê cho các vị trí dọc tuyến đê (dùng mô hình WADIBE)

Ta xét năm mặt cắt trên đê phá sóng chính

Với các thông số mô hình

Mực nước thiết kế:Htk=4.4(m)

Chiều cao sóng nước sâu:Hso=7.68(m)

Chiều cao sóng tại biên phía biển:Hrms=Hs/1.416=5.42(m)

Chu kỳ sóng:T=12.6(s)

Góc sóng tới tại biên phía biển:α0=0o

Độ dốc sóng :S0=0.031

1.Mặt Cắt 1:Cách gốc đê phá sóng một đoạn 1667(m)

Kết quả tính toán truyền sóng mc1

Từ biểu đồ ta tra được chiều cao sóng ở chân đê

Từ biểu đồ ta tra được chiều cao sóng ở chân đê

Hrms=5.15(m)

⇒H s =1.416H rms =1.416*5.15 7.29( )= m

3.Mặt Cắt 3:Cách gốc đê phá sóng một đoạn 466(m)

Kết quả tính toán truyền sóng mc3

Từ biểu đồ ta tra được chiều cao sóng ở chân đê

Từ biểu đồ ta tra được chiều cao sóng ở chân đê

Hrms=3.3(m)

⇒H s =1.416H rms =1.416*3.3 4.67( )= m

5.Mặt Cắt 5:Cách gốc đê phá sóng một đoạn 61(m)

Kết quả tính toán truyền sóng mc5

Từ biểu đồ ta tra được chiều cao sóng ở chân đê

Hrms=3(m)

⇒H s =1.416H rms =1.416*3 4.25( )= m

*Từ kết quả tính toán ta chia đê phá sóng chính ra làm 2 đoạn

Đoạn 1:Chiều dài 427(m) tính từ gốc đê phía đất liền

Với chiều cao sóng tính toán tại chân đê là 4.67(m)

Đoạn 2:Chiều dài 1275(m) là đoạn còn lại phía biển

Với chiều cao sóng tính toán tại chân đê là 7.29(m)

IV.Tính toán sóng nhiễu xạ qua đê(theo TCN222-95)

Chiều cao sóng nhiễu xạ hdif(m) trong khu nước được che chắn xác định theo công thức:

hdif=Kdif*hi

Trong đó:

Kdif:hệ số nhiễu xạ;

hi: chiều cao sóng tới với suất bảo đảm i%, phải lấy ở ngay vị trí bắt đầu nhiễu xạ (lấy tần suất đảm bảo 95% ta được hi=7.08m)

1.Trường hợp sóng đến tạo với cửa cảng 1 góc 45 0

Ta tính toán nhiễu xạ qua 2 đê

Hệ số nhiễu xạ :K dif =K dif,ρ*ϕc

*Xác định hệ số ϕc

ϕc phụ thuộc vàoK dif,ϕtại A và hệ số Dc

-Trong đó Kdif,A tính theo trường hợp nhiễu xạ qua 1 đê(ở đây ta tính theo trường hợp nhiễu xạ qua đê 1)

Góc giữa điểm tính và biên khuất sóng β = −30

Góc giữa đê và biên khuất sóng ϕ =450

*Xác định hệ số K dif,ρ cho từng điểm tính toán

1.1Tính toán cho các điểm B,C

Góc giữa điểm tính và biên khuất sóng β =200

Góc giữa đê và biên khuất sóng ϕ =450

K dif,ρ =0.42

Hệ số nhiễu xạ :K dif =K dif,ρ*ϕc =0.42*0.67 0.28=

Chiều cao sóng nhiễu xạ

hdif=Kdif*hi=0.28*7.08=1.99(m)

Góc giữa điểm tính và biên khuất sóng β =400

Góc giữa đê và biên khuất sóng ϕ =450

K dif,ρ =0.26

Hệ số nhiễu xạ :K dif =K dif,ρ*ϕc=0.26*0.67 0.17=

Chiều cao sóng nhiễu xạ

hdif=Kdif*hi=0.17*7.08=1.23(m)

1.2Tính toán cho các điểm D,E

Góc giữa điểm tính và biên khuất sóng β =200

Góc giữa đê và biên khuất sóng ϕ =450

K dif,ρ = 0.44

Hệ số nhiễu xạ :K dif =K dif,ρ*ϕc =0.44*0.67 0.29=

Chiều cao sóng nhiễu xạ

hdif=Kdif*hi=0.29*7.08=2.1(m)

Góc giữa điểm tính và biên khuất sóng β =400

Góc giữa đê và biên khuất sóng ϕ =450

K dif,ρ =0.3

Hệ số nhiễu xạ :K dif =K dif,ρ*ϕc =0.3*0.67 0.2=

Chiều cao sóng nhiễu xạ

hdif=Kdif*hi=0.2*7.08=1.4(m)

2.Trường hợp sóng đến tạo với cửa cảng 1 góc 22.5 0

Tương tự như trên ta có

Góc giữa điểm tính và biên khuất sóng β =00

Góc giữa đê và biên khuất sóng ϕ =22.50

Hệ số nhiễu xạ :K dif =K dif,ρ*ϕc =0.5*0.67 0.33=

Chiều cao sóng nhiễu xạ

hdif=Kdif*hi=0.33*7.08=2.37(m)

Góc giữa điểm tính và biên khuất sóng β =400

Góc giữa đê và biên khuất sóng ϕ =22.50

K dif,ρ =0.33

Hệ số nhiễu xạ :K dif =K dif,ρ*ϕc =0.33*0.67 0.22=

Chiều cao sóng nhiễu xạ

hdif=Kdif*hi=0.22*7.08=1.56(m)

2.2Tính toán cho các điểm D,E

Góc giữa điểm tính và biên khuất sóng β =200

Góc giữa đê và biên khuất sóng ϕ =67.50

K dif,ρ = 0.41

Hệ số nhiễu xạ :K dif =K dif,ρ*ϕc=0.41*0.67 0.27=

Chiều cao sóng nhiễu xạ

hdif=Kdif*hi=0.27*7.08=1.94(m)

Góc giữa điểm tính và biên khuất sóng β =400

Góc giữa đê và biên khuất sóng ϕ =67.50

K dif,ρ =0.26

Hệ số nhiễu xạ :K dif =K dif,ρ*ϕc =0.26*0.67 0.17=

Chiều cao sóng nhiễu xạ

hdif=Kdif*hi=0.17*7.08=1.23(m)

3.Trường hợp sóng vuông góc với cửa cảng

Trong trường hợp này ta tính như tính toán nhiễu xạ qua đê 2 vói góc giữa đê và biên khuất sóng ϕ =900 và

Tính toán cho các điểm A,B,C,D,E cách đầu đập một khoảng

r= =λ 247.74( )m

Điểm A:

V Thiết kế thân đê và tính toán ổn định :

1.Xách định kích thước hình học của đê

Theo 14TCN130-2002 ta có 1 số dạng mặt cắt đê thường dùng như sau:

Vì đê chúng ta thiết kế là đê cho phép sóng tràn qua đỉnh với lưu lượng tương đối

lớn nên lựa chọn đê có đặc điểm như sau.

-Hình dạng mặt cắt ngang đê

-Cấu tạo đê bao gồm :

+Lõi đê được cấu tạo bằng đá đổ +Mái đê bao gồm lớp lót băng đá lót và lớp phủ ngoài bằng Tetrapod

x Hmo

Rc x mo

B = 3K∆  b 

W x

γ

Trong đú: B là bề rộng đỉnh đờ (m)s

K∆ là hệ số tra bảng (tài liệu tham khảo : Rubble Mound Structure)

γb là trọng lượng riờng của khối phủ phớa biển.

1.4 Trọng lượng của khối phủ mỏi

Tớnh theo cụng thức Hudson trong 14TCN130-2002

.ctgα γ

γ γ

K

.H γ W

B D

SD B

3 3

W - Trọng lợng tối thiểu của khối phủ mái nghiêng (t); HSl/3%

γB - Trọng lợng riêng trong không khí của vật liệu khối phủ; 2.5 (t/m3);

γ - Trọng lợng riêng của nớc biển; 1,03 t/m3;

α - Góc nghiêng của mái đê so với mặt phẳng nằm ngang (ctg α = m),

G n.C γ

x Hmo

Rc x mo

-Trọng lượng cấu kiện lớp phủ mái chân đê là:

3

3

2.5*6.232.5 1.03

G n.C γ

,2exp(

2,03

βγ

x Hmo

Rc x mo

tương tự như đoạn 1:

=> 2*1*6.1 4.88( )

2.5

2.Lựa chọn kớch thước cấu kiện cho cỏc chi tiết của đờ

2.1 Cấu tạo cỏc lớp phủ theo cao trỡnh

Do cỏc khối phủ ở lớp phủ chớnh và lớp phủ thứ hai làm cựng một loại vật liệu

- Trong khoảng từ -1.5H đến 2.0H trọng lượng của khối phủ lớp thứ hai phải lớn hơn ẵ trọng lượng khối phủ chớnh

-Phớa dưới -2.0H trọng lương khối phủ bằng W/10 ữW/15 (W-trọng lượng khối phủ chớnh.)

-Chiều dày lớp phủ thứ hai phải bằng chiều dày lớp phủ chớnh

2.2Cấu tạo lớp lút gồm hai lớp:

Lừi đờ được cấu tạo bằng đỏ hộc cú kớch thước bằng W/400

2.4 Lăng thể chõn đờ:

-Cao trình đỉnh lăng thể thờng thấp hơn cao trình mực nớc thấp thiết kế

khoảng 1 lần chiều cao sóng thiết kế.

- Chiều rộng đỉnh mặt lăng thể không nhỏ hơn 1,0 m

Đối với mặt cắt ngang có bậc cơ, chiều rộng bậc cơ lấy khoảng 2,0 m

-Bề rộng đỉnh lăng trụ phải xếp được 4 viờn đỏ

-Chiều cao lăng trụ bằng 2 lần chiều dày lớp phủ

-Chiều dày khoảng 60cm và cú sự chuyển tiếp với đỏ cú kớch thước lớn hơn -Cú tỏc dụng làm ổn định vật liệu phớa trờn chống trượt

-Cú tỏc dụng chống xúi hoặc đựn cỏt lừi đờ gõy lỳn

2.7 Bảng kớch thước chi tiết của 2 đoạn đờ

Đoạn đờ số 1 Đoạn đờ số 2

cao trỡnh đỉnh đờ 14.56 cao trỡnh đỉnh đờ 9.65

bề rộng đỉnh đờ 21.64 bề rộng đỉnh đờ 7.61

cao trỡnh lăng trụ -7 cao trỡnh lăng trụ -5

bề rộng lăng trụ 4D bề rộng lăng trụ 4D

chiều cao lăng trụ 4D chiều cao lăng trụ 4D

khối tetrapod 17.34 (t) khối tetrapod 6.1(t)

đỏ lừi đờ 43.35 đỏ lừi đờ 15.25(kg)

3 Đầu đờ (đoạn 1):

Mở rộng đầu đờ

-Cao trỡnh đầu đờ : Cú thể lấy cao hơn cao trỡnh thõn đờ 1 ữ 2.Ở đõy ta chọn

cao trỡnh đầu đờ là 15.56 m

-Bề rộng và chiều dài đỉnh đờ được xỏc định như sau :

Bđ=(1,5ữ2,0)Bt => Bđ = 1.5*21.64 = 32.46 (m)

Lđ=(2ữ2,5)Bđ => Lđ = 2*32.64 = 64.92 (m)

-Vùng đầu mũi đê, trọng lợng khối phủ cần tăng lên từ 20 - 30% so với trọng

lợng tính toán cho thân đê.Trọng lượng khối phủ là

17.34 + 20*17.34/100 = 20.81 (T)

-Mỏi dốc đầu đờ thoải hơn vỡ chịu thờm tỏc dụng của súng nhiễu xạ: ta chọn

m = 2.5

- Kớch thước khối phủ đầu đờ được kộo dài khoảng 15m đến 45m cho mỏi

dốc phớa sau Ta chọn khoảng kộo dài là 30m

VI.Kết Luận

Sau ba tuần làm việc chăm chỉ cựng với sự giỳp đỡ nhiệt tỡnh của thầy Thiều Quang Tuấn,nhúm IV-B đó hoàn thành đồ ỏn mụn học CTBVB đỳng thời gian quy định.Nhưng do thời gian thực hiện ngắn,lĩnh vực quy hoach cảng và thiết kế

đờ phỏ súng cũn tương đối mới nờn trong quỏ trỡnh thiết kế tớnh toỏn khụng chỏnh

khỏi những thiếu sót Tuy nhiên, đồ án của nhóm IV-b vẫn được thực hiện đảm bảo đầy đủ các phần việc cơ bản theo yêu cầu.Nhóm IV-b rất mong được sự chỉ bảo

và đóng góp ý kiến của các thầy giáo và các bạn sinh viên để khắc phục những mặt còn tồn tại và hạn chế của mình, để có thể hoàn thiện kiến thức đã được học.Xin chân thành cảm ơn !

Nhóm IV-b

1.Nguyễn Đức Hoàng (nhóm trưởng)

2.Nguyễn Văn Thảo