Tiêu chuẩn và chú giải đối với các công trình cảng ở nhật bản Phần 8 pptx

Hơn thế nữa, khi ớc tính lợng nớc trn bằng thí nghiệm, nên xem xét đến các sự thay đổi trong mực nớc thuỷ thiều, nghĩa l thí nghiệm với các mực nớc khác nhau [Chỉ dẫn kỹ thuật] 1 Đồ thị

độ dốc đáy 1/10

độ dốc đáy 1/30

Số hạng hR trong phơng trình (4.6.5) l chiều sâu nớc ở chân đê m chiều cao sóng leo lớn nhất Nó

đợc tính bằng Hình T.4.6.1 hình ny cho chiều cao sóng leo với một tờng thẳng đứng Số hạng LR

trong hình l chiều di sóng ở độ sâu nớc hR, còn Rmax l chiều cao sóng leo lớn nhất cho vùng m chiều sâu nớc cho các sóng đứng tồn tại (nghĩa l chiều cao sóng leo khi h = hR)

(2) Mặt cắt ngang phức tạp

Một "mặt cắt ngang phức tạp" l trờng hợp

m địa hình đáy biển v hình dạng v vị trí

của đê biển ( về tổng thể) đợc cho trong

Hình T.4.6.2

(a) Khi mặt cắt ngang đợc xem l phức tạp,

chiều cao sóng leo của đê biển có đợc

nh sau (xem hình T.4.6.2)

1 Điểm sóng vỡ B đợc xác định từ các

đặc trng sóng nớc sâu

2 Sau đó, chiều cao sóng leo R đợc giả

định v điểm A đợc đặt tại điểm sóng

leo cao nhất Nối A v B bằng một

đờng thẳng, v độ dốc của đờng ny

l độ dốc ảo cotD

3 Chiều cao sóng leo đối với độ dốc ảo

ny đợc tính theo Hình T.4.6.3 v

chiều cao tính đợc đem so sánh với

chiều cao sóng leo giả định lúc đầu

Nếu hai chiều cao đó không phù hợp nhau, khi đó giả định lại một chiều cao sóng leo khác, v việc tính toán lại lập lại (nghĩa l chiều cao sóng leo mới đợc dùng để cho một độ dốc ảo mơí v.v ) Qúa trình lập đi lập lại ny đợc tiến hnh cho tới khi có hội tụ

4 Kết quả tính toán nh trên l chiều cao sóng leo với mặt cắt phức tạp tại vị trí nghiên cứu

(b) Khi các kết quả có đợc từ phơng pháp ny đợc so sánh với các kết quả thí nghiệm thực tế đôí với một mặt cắt ngang phức tạp, thờng thấy có sự tơng hợp tốt giữa hai kết quả đó, với sai số thờng không quá 10% Tuy nhiên, nếu độ dốc đáy quá thoải, sự tơng hợp giữa chúng kém đi, do đó phơng pháp ny chỉ dùng đợc khi độ dốc đáy hơn 1/30

(c) Hình 4.6.4 trình by các kết quả thực nghiệm với độ dốc đáy bằng 1/70 Hình ny cung

cấp số liệu tham khảo bổ ích để ớc tính chiều cao sóng leo đối với mặt cắt ngang phức tạp khi có độ dốc đáy thoaỉ

Hình T.4.6.2 Mặt cắt ngang phức tạp v độ dốc ảo

Hình T.4.6.1 Đồ thị tính hRcho tờng thẳng đứng

Hệ số cạn

Điểm leo cao nhất

Điểm sóng vỡ

Mặt cắt ngang thực tế

Độ dốc ảo

Hình T.4.6.3 Chiều cao sóng leo trên mái dốc

Hình T.4.6.4 Chiều cao sóng leo trên một đê biển nằm gần đất liền hơn điểm sóng vỡ

(3) Sóng tới xiên

Hình T.4.6.5 cho quan hệ giữa hệ số góc tới KE v góc E ở đây, E l góc giữa đờng đỉnh của sóng tới v

đờng tâm của đê biển v hệ số góc tới KE l tỷ lệ giữa chiều cao sóng leo với góc E v chiều cao sóng leo khi sóng tới vuông góc đê (nghĩa l khi E = 0) Hình ny có thể dùng để ớc tính ảnh hởng của góc sóng tới đến chiều cao sóng leo

(4) ảnh hởng của công trình hấp thụ sóng

Chiều cao sóng leo có thể giảm đáng kể khi mặt trớc của đê đợc phủ hon ton các khối bê tông tiêu

sóng Hình T.4.6.6 cho một ví dụ Tuy nhiên, tác dụng của các khối bê tông thay đổi lớn tuỳ thuộc cách

đặt chúng, vì vậy nói chung nên xác định chiều cao sóng leo bằng các thí nghiệm mô hình thuỷ lực (5) Sai số tính toán

Điều quan trọng phải chú ý l các đờng cong để xác định chiều cao sóng leo đã có đợc bằng cách lấy trung bình các dữ liệu thí nghiệm có độ phân tán lớn Cũng phải nhớ rằng sóng leo thực tế thờng xuyên vợt quá chiều cao đỉnh tính toán vì tính chất không ổn định của sóng khi chiều cao đỉnh đê biển đợc thiết kế chống lại sóng có ý nghĩa, ngay cả nếu không xét đến sự phân tán của các dữ liệu thí nghiệm; thực tế, trong các trờng hợp cực đoan, chừng một nửa các sóng có thể vợt quá chiều cao ny Theo đó, chiều cao đỉnh của đê biển không đợc quyết định chỉ dựa đơn thuần vo chiều cao sóng leo của các

sóng ổn định, hơn thế, cần xem xét đến khối lợng nớc trn (xem 4.6.2 Sóng trμn)

Holland : H Lan

Russia : Nga

4.6.2 Sóng trμn

Với các kết cấu m lợng nớc trn l một yếu tố thiết kế quan trọng, lợng sóng trn phải tính toán bằng cách lm thí nghiệm mô hình thuỷ lực hoặc sử dụng các dữ liệu thí nghiệm mô hình thuỷ lực đã lm trớc đây Khi đó, phải xem xét đến tính không ổn định của sóng

[Chú giải]

Lợng nớc trn l thể tích tổng cộng của nớc trn Còn lu lợng trn l thể tích trung bình của nớc trn trong một đơn vị thời gian, nó có đợc bằng cách chia lợng nớc trn cho khoảng thời gian đó Lợng nớc trn v lu lợng trn thờng đợc biểu thị cho một chiều rộng đơn vị

Nếu lợng nớc trn lớn, khi đó không chỉ thân đê bị h hỏng, m còn h hỏng cả đòng sá, nh cửa v/hoặc các công trình cảng v bến đằng sau đê chắn sóng do bị ngập lụt, dù rằng đê có mục đích bảo

vệ chúng Hơn nữa, còn nguy hiểm cho các ngời sử dụng các công trình tiện nghi ở vùng đất trớc biển vì họ có thể bị chết đuối hoặc bị thơng Trong khi thiết kế, cần lm cho lợng nớc trn không lớn hơn một giá trị cho phép no đó đã đợc xác định cùng với các đặc điểm của kết cấu v vị trí liên quan đến việc sử dụng chúng Hơn thế nữa, khi ớc tính lợng nớc trn bằng thí nghiệm, nên xem xét đến các sự thay đổi trong mực nớc thuỷ thiều, nghĩa l thí nghiệm với các mực nớc khác nhau

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

(1) Đồ thị để tính lu lọng trn 38)

Với một đê biển thẳng đứng hoặc hấp thụ sóng có hình dạng đơn giản (nghĩa l không có gì giống nh ụ

bảo vệ chân đê hoặc tờng chắn đỉnh) lu lợng trn có thể ớc tính bằng các Hình T.4.6.7 ~4.6.10 Các

đồ thị ny đợc vẽ ra dựa trên các thí nghiệm sử dụng sóng không ổn định Từ các kết qua so sánh giữa các kết quả thí nghiệm v quan sát hiện trờng, ngời ta cho rằng độ chính xác của các đờng cong cho

ta lu lợng trn thì nằm trong phạm vi liệt kê trong Bảng T.4.6.1 Lu lợng trn đối với đê hấp thụ sóng

có đợc trong điều kiện lớp bảo vệ thấp hơn ở đỉnh đê gồm có hai dãy khối bê tông tiêu sóng

Hình T.4.6.5 Quan hệ giữa góc tới v chiều

cao sóng leo

(Đờng liền : Giá trị thí nghiệm do Viện nghiên

cứu công trình công cộng, Bộ xây dựng)

H Lan

Nga (cũ)

Hình T.4.6.6 Độ giảm chiều cao sóng leo do công trình hấp thụ sóng

Bề mặt nhẵn

Bề mặt phủ khối bê tông tiêu sóng

Bảng T.4.6.1 Phạm vi ớc tính đối với lu lợng trn thực tế so với Giá trị ớc tính

Ghi nhớ rằng khi có các giá trị ớc tính thô thiển về lu lợng trn đối với sóng không ổn định bằng cách

sử dụng các Hình T.4.6.7 ~4.6.10 phải xét nh sau đây:

(a) Nếu giá trị thực của độ dốc đáy v độ dốc sóng nớc sâu không khớp với các giá trị trên đồ thị, phải

dùng đồ thị no có giá trị ăn khớp nhất hoặc có thể tiến hnh nội suy

(b) Các khối bê tông tiêu sóng trong các hình gồm có hai lớp khối tetrapod Nếu dùng một loại khối bê

tông tiêu sóng khác, hoặc nếu vẫn dùng loại khối bê tông tiêu sóng nh vậy nhng nếu có sự khác

nhau trong bề rộng đỉnh về cách đặt khối tetrapod hoặc về hình dạng các chân, khi đó có nguy cơ

lu lợng trn thực tế có thể khác đáng kể với giá trị có đợc trên hình

(c) Nếu số lợng các dãy khối bê tông ở đỉnh tăng thêm, lợng nớc trn có xu hớng giảm đi

(d) Khi có khó khăn trong việc áp dụng các đồ thị để ớc tính lu lợng trn, có thể sử dụng phơng

trình gần đúng của Takayama v các nguồn khác

(2) Lu lợng trn cho phép

Lu lợng trn cho phép phụ thuộc vo các yếu tố nh loại kết cấu của đê, tính trạng sử dụng đất sau đê

biển v khả năng của các công trình thoát nớc, lu lợng cho phép ny phải đợc quy định thích hợp với

từng tình hình riêng biệt Tuy không thể cho một giá trị tiêu chuẩn đối với lu lợng trn cho phép, nhng

Goda cũng cho các giá trị đối với lu lợng trn giới hạn h hỏng liệt kê trong Bảng T.4.6.2 dựa trên các

trờng hợp tai hoạ đã qua Hơn nữa, Nagai v các ngời khác đã xét mức độ quan trọng của công trình

đng sau đê biển v đa ra các gía trị của lu lợng trn cho phép liệt kê trong Bảng T.4.6.3 Có sử dụng

các kết quả thí nghiệm với sóng ổn định

Bảng T.4.6.2 Lu lợng trn giới hạn gây ra h hỏng

Kè Lớp phủ có lát đá

Lớp phủ không lát đá

0,2 0,05

Đê Mái dốc trớc, đỉnh v mái dốc sau bê tông

Mái dốc trớc v đỉnh bằng bê tông, mái dốc sau không bê tông

Chỉ bê tông mái dốc trớc

0,05 0,02 0,005 hoặc ít hơn

Bảng T.4.6.3 Lu lợng trn cho phép (m3/m-s) tuỳ theo

mức độ quan trọng của công trình Các khu vực có tập trung cao nh cửa, công trình công cộng sau đê biển, do đó

đoán đợc rằng lụt hoặc nớc phun sẽ gây ra các h hại đặc biệt nghiêm trọng

Khoảng 0,01

(3) Hệ số chiều cao đỉnh tơng đơng

Hệ số chiều cao đỉnh tơng đơng có thể dùng để hớng dẫn khi quyết định lợng nớc trn đối với một

đê biển trên đó đặt các khối bê tông tiêu sóng hoặc đối với đê biển loại tiêu sóng với các rãnh thẳng

đứng Hệ số chiều cao đỉnh tơng đơng l tỷ lệ giữa chiều cao đê đang xem xét với chiều cao của một

đê thẳng đứng tởng tợng cũng có lợng nớc trn nh nhau khi các điều kiện về sóng v địa hình đáy

biển đợc lấy nh nhau trong cả hai trờng hợp Nếu hệ số chiều cao đỉnh tơng đơng nhỏ hơn 1,0 có

nghĩa l đỉnh của đê đang nghiên cứu có thể hạ thấp hơn chiều cao của tờng thẳng đứng v vẫn cho

lợng nớc trn nh nhau; nói cách khác, đê đang nghiên cứu có một hình dạng có hiệu quả để giảm

Đê biển thẳng đứng Đê biển có tiêu sóng

lợng nớc trn Dới đây l các giá trị tham khảo của hệ số chiều cao đỉnh tơng đơng E đối với các loại đê điển hình

Đê hấp thụ sóng với các khối bê tông 40) E = 0,9 ~ 0,7

Đê loại tờng chắn trên đỉnh 39) E = 1,0 ~ 0,5

Khi sóng tới xiên 42)

(T l góc tới của sóng; góc ny bằng 0 khi sóng tới vuông góc với tờng)

Hình T.4.6.7 Đồ thị ớc tính lu lợng trn cho một đê thẳng đứng (độ dốc đáy 1/30)

Hình T.4.6.8 Đồ thị ớc tính lu lợng trn cho một đê thẳng đứng (độ dốc đáy 1/10)

Hình T.4.9 Đồ thị ớc tính lu lợng trn cho một đê hấp thụ sóng (độ dốc đáy 1/30)

Hình T.4.6.10 Đồ thị ớc tính lu lợng trn cho một đê hấp thụ sóng (độ dốc đáy 1/10)

(4) Tác động của gió đến lợng nớc trn

Nói chung, gió có ảnh hởng tơng đối lớn đến lợng nớc trn khi nó nhỏ, mặc dầu có nhiều biến đổi Tuy nhiên, ảnh hởng tơng đối của gió giảm đi khi lợng nớc trn tăng lên Hình T.4.6.11 cho các kết quả nghiên cứu về ảnh hởng của gió đến lợng nớc trn, còn tung độ chỉ lợng nớc trn trên diện tích

đơn vị Có thể thấy từ hình vẽ l khi lợng nớc trn nhỏ, vận tốc gió cng lớn, gradien không gian của lợng nớc trn cng nhỏ Khi lợng nớc trn lớn, gradien không gian của lợng nớc trn tăng Điều ny cho thấy khi lợng nớc trn nhỏ khoảng cách m một khối nớc bắn toé bị ảnh hởng mạnh bởi vận tốc gió khoảng cách xa hơn nếu vận tốc gió lớn hơn; Tuy nhiên, khi lợng nớc trn lớn, sự khác nhau về khoảng cách bắn toé cng nhỏ

Hình T.4.6.11 ảnh hởng gió đến Gradien không gian của lợng nớc trn

(5) Hiện tợng trn của sóng ngẫu nhiên đa hớng

Trong các vùng nớc m tính chất đa hớng của sóng rõ rệt, lu lợng sóng trn có thể hiệu chỉnh phù hợp với Smax

4.6.3 Sự truyền sóng

Cần phải tính chiều cao của sóng lan truyền đằng sau một đê chắn sóng do nớc trn hoặc/v do thấm qua lõi đê hoặc móng đê chắn sóng qua các kết quả thí nghiệm mô hình thuỷ lực hoặc các dữ liệu đã có trớc đây

[Chú giải]

Cần phải ớc tính một cách thích đáng chiều cao sóng truyền sau khi các sóng trn qua hoặc xuyên qua

đê, bởi vì các sóng truyền ảnh hởng đến sự phân bổ chiều cao sóng sau đê chắn sóng Các sóng truyền gồm có các sóng trn qua hoặc chảy qua, cũng nh các sóng đã thấm qua một đê chắn sóng đá hộc hoặc móng của một đê chắn sóng hỗn hợp Mới đây, một vi đê chắn sóng đã đợc xây dựng bằng các thùng chìm (chúng lúc đầu không thấm nớc) có các lỗ thông để lm tăng sự trao đổi nớc biển trong cảng Trong trờng hợp ny, cần xem xét gía trị của hệ số truyền sóng, vì hệ số ny dùng lm chỉ số về hiệu quả của việc trao đổi nớc biển

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

(1) Hệ số truyền đối với một đê chắn sóng hỗn hợp

Hình T.4.6.12 có thể dùng để tính chiều cao sóng truyền trong một bến cảng khi chúng trn qua một đê

chắn sóng hỗn hợp hoặc thấm qua móng đá hộc Ngay cả khi sóng không ổn định, hệ số truyền rất phù

hợp với các hệ số cho trong Hình T.4.6.12 Hình ny có giá trị không chỉ đối với chiều cao sóng có ý

nghĩa, m cả cho chiều cao sóng một phần mời cao nhất v chiều cao sóng trung bình

Hình T.4.6.12 Đồ thị để tính hệ số truyền chiều cao sóng (2) Chu kỳ sóng truyền đối với đê chắn sóng hỗn hợp

Chu kỳ của sóng truyền giảm xuống khoảng 50 - 80 % chu kỳ sóng tới tơng ứng (đúng với chu kỳ sóng

có ý nghĩa v cả chu kỳ trung bình)

(3) Dữ liệu thí nghiệm trên các đê chắn sóng khác

Với đê chắn sóng hỗn hợp phủ các khối bê tông tiêu sóng, các đê chắn sóng xếp đá hộc có trang bị các khối bê tông tiêu sóng, v các đê chắn sóng khác, các thí nghiệm về chiều cao sóng truyền đã đợc Viện nghiên cứu xây dựng công trình công cộng cuả Vụ phát triển Hokkaido tiến hnh

(4) Hệ số truyền đối với các kết cấu ngoi các đê chắn sóng hỗn hợp

(a) Với một kết cấu xốp (có lỗ), thấm nớc nh đê chắn sóng xếp đá hoặc đê chắn sóng loại khối bê tông tiêu sóng, có thể xem cách phân tích lý thuyết của Kondo Có thể sử dụng phơng trình kinh nghiệm sau để tìm hệ số truyền của một kết cấu điển hình

Trong đó : kt = 1,26 (B/d)0,67, , B l chiều rộng đỉnh của kết cấu, d l chiều sâu từ mặt nớc tới mặt đất của kết cấu, H l chiều cao sóng tới v L l chiều di sóng của sóng truyền

(b) Với một đê chắn sóng kiểu mnh, có thể sử dụng các lời giải kinh nghiệm của Morihira v các

ngời khác (xem Phần VII, 3.3.1 Đê chắn sóng kiểu mμnh)

(c) Với hệ số truyền của một đê chắn sóng thẳng đứng loại thấm nớc có các rãnh ở cả tờng trớc v tờng sau, có thể có đợc các kết quả thí nghiệm

(e) Các loại đê chắn sóng nhằm xúc tiến sự trao đổi nớc biển gồm có đê chắn sóng thấm nớc loại nhiều cánh, đê chắn sóng thấm nớc loại tấm phẳng nằm ngang, v đê chắn sóng loại ống Hệ số truyền của các loại đê chắn sóng ny có đợc bằng các thí nghiệm mô hình thuỷ lực

(5) Hệ số truyền đối với đê chắn sóng ngập nớc

Một đê chắn sóng ngập nớc thờng đợc lm bằng cách chất đống đá thiên nhiên hoặc đá hộc để tạo thnh một đống đá, sau đó phủ bề mặt bằng các khối bê tông để bảo vệ các lớp bên dới Với một đê chắn sóng ngập nớc bằng đá hộc, có thể có đợc đồ thị cho quan hệ giữa chiều cao đỉnh đê chắn sóng v hệ số truyền

4.7 Sóng phủ vμ sóng vỗ bờ

4.7.1 Sóng phủ

Khi thiết kế các kết cấu sẽ đợc đặt trong vùng sóng vỡ, nên xét đến hiện tợng sóng phủ, hiện tợng ny xẩy ra trong vùng sóng vỡ do sóng vỡ khi chúng vo gần bờ

[Chỉ dẫn kỹ thuật]

(1) Đồ thị ớc tính lợng sóng phủ

Các thay đổi trong mực nớc trung bình do sóng vỡ hỗn độn trên các độ dốc đáy bằng 1/100 v 1/10

nh Goda đã tính thì đợc cho trong Hình T.4.7.1 v T.4.7.2 Độ dốc sóng cng nhỏ (Ho'/Lo, trong đó

Ho' l chiều cao sóng nớc sâu tơng đơng v Lo l chiều di sóng nớc sâu) độ dâng của mực nớc trung bình cng lớn Hơn nữa, dốc đáy cng dốc, độ dâng của mực nớc trung bình cng lớn

Hình T.4.7.3 cho độ dâng mực nớc trung bình ở đờng bờ (đờng mặt nớc gặp công trình) Thấy

rõ ảnh hởng của độ dốc của sóng v độ dốc của đáy đến độ dâng của mực nớc trung bình Khi

Ho'/Lo ở trong phạm vi 0,01 - 0,05, trừ trờng hợp độ dốc đáy rất dốc, độ dâng của mực nớc trung bình gần đờng bờ nằm trong khoảng (0,1 - 0,15) Ho'

(2) Xét đến độ dâng của mực nớc trung bình trong thiết kế

Một độ dâng của mực nớc trung bình lm cho điểm sóng vỡ dịch chuyển về phía bờ v chiều cao sóng vỡ tăng lên Độ dâng của mực nớc biển trung bình do đó quan trọng để tính chính xác chiều cao sóng tính toán trong nớc nông

Hình T.4.7.1 Sự thay đổi mực nớc Hình T.4.7.2 Sự thay đổi mực nớc trung bình (độ dốc đáy 1/10) trung bình (độ dốc đáy 1/100)

Hình T.4.7.3 Độ dâng của mực nớc trung

bình tại đờng bờ

Độ dốc sóng

Hình T.4.7.4 Tỷ lệ biên độ phách sóng với

Ngoi Gần bờ khơi