Tts

Bµi gi¶ng tãm t¾t m«n häc C«ng tr×nh b¶o vÖ bê biÓn Ngêi so¹n:PGS.TS Vò UyÓn DÜnh
Líp cao häc c«ng tr×nh BiÓn. Th¸ng 8 n¨m 2008 ViÖn X©y dùng C«ng tr×nh BiÓn- §HXD 49

ch¬ng 3
t¶i träng sãng t¸c ®éng lªn c«ng tr×nh b¶o vÖ bê

3.I. kh¸I niÖm chung
Khi thiÕt kÕ çc c«ng tr×nh gia cè bê chÞu t¸c ®éng cña sãng thêng ph¶i xem xÐt
nh÷ng vÊn ®Ò sau:
- æn ®Þnh vµ cêng ®é cña c«ng tr×nh díi t¸c dông cña lùc sãng lín nhÊt, trong
thiÕt kÕ thêng chän chiÒu cao sãng cã tÇn suÊt ®¶m b¶o: H1%, H1/10, H1/3.....
- ¶nh hëng céng hëng hay gÇn céng hëng ®èi víi c«ng tr×nh.
Lùc t¸c ®éng cña sãng phô thuéc çc yÕu tè:
- Gi¸ trÞ çc th«ng sè sãng (chiÒu cao sãng H, chu kú sãng T, chiÒu dµi sãng L ...)
- §Æc trng sãng lan truyÒn tõ ngoµi kh¬i vµo c«ng tr×nh (phô thuéc vµo ®Þa h×nh
®¸y vµ bê biÓn, sù xuÊt hiÖn çc hiÖn tîng biÕn d¹ng sãng…).
- Mùc níc tÝnh to¸n (MNTT) vµ ®é s©u níc t¹i ch©n c«ng tr×nh (ds).
- H×nh d¹ng kÕt cÊu c«ng tr×nh, trong ®ã cÇn chó ý ®Õn ®é dèc, ®é cong cña m¸i;
®é rçng, ®é nh¸m, ®é ®µn håi cña kÕt cÊu, ®é hë ch©n cña c«ng tr×nh...
Çc yÕu tè sãng nªu trªn chÞu ¶nh hëng cña ®é s©u vïng níc n¬i x©y dùng
c«ng tr×nh. Do vËy, khi tÝnh to¸n t¶i träng vµ t¸c ®éng cña sãng, tríc hÕt x¸c ®Þnh vïng
tÝnh sãng vµ lo¹i h×nh c«ng tr×nh. S¬ ®å x¸c ®Þnh t¶i träng sãng t¸c ®éng lªn çc d¹ng
chÝnh cña c«ng tr×nh b¶o vÖ bê ®îc tãm t¾t trªn h×nh 3.1.

H×nh 3.1. S¬ ®å x¸c ®Þnh t¶i träng sãng ®èi víi çc c«ng tr×nh ven bê


Lùc t¸c ®éng cña sãng cã thÓ x¸c ®Þnh theo lý thuyÕt hoÆc çc ph¬ng ph¸p kh¸c
nhau tuú thuéc vµo ®Æc trng sãng vµ h×nh thøc kÕt cÊu c«ng tr×nh. Khi tÝnh t¸c ®éng cña
sãng lªn c«ng tr×nh, c«ng tr×nh ®îc ph©n thµnh hai d¹ng chñ yÕu lµ d¹ng têng ®øng vµ
d¹ng m¸i nghiªng, çc d¹ng kh¸c ®Òu cã thÓ suy diÔn gÇn ®óng tõ hai d¹ng nµy.
Çc lo¹i sãng (sãng níc s©u (sãng kh«ng vì), sãng níc n«ng, sãng vì, sãng vç
bê) ®îc x¸c ®Þnh theo ®é s©u níc tÝnh to¸n, thÓ hiÖn trªn h×nh 3.2:
- Vïng A (vïng sãng níc s©u) d ³ 0,5L
- Vïng B (vïng sãng níc n«ng) 0,5L > d > db
- Vïng C (vïng sãng vì) db > d ³ dbr

- Vïng D (vïng sãng vç bê, sãng leo) dbr > d

H×nh 3.2. S¬ ®å ph©n vïng tÝnh sãng theo ®é s©u níc
Gi¸ trÞ ¸p lùc sãng thêng thÓ hiÖn qua biÓu ®å ph©n bè ¸p lùc sãng theo chiÒu cao
c«ng tr×nh, x¸c ®Þnh theo bèn ®¹i lîng c¬ b¶n :
- Kho¶ng çch lín nhÊt tõ ®Ønh sãng hay ®¸y sãng ®Õn mùc níc tÜnh Z0
- TrÞ sè lín nhÊt cña ¸p lùc sãng pmax
- TrÞ sè cña ¸p lùc sãng t¹i mùc níc tÜnh p0
- TrÞ cña ¸p lùc sãng t¹i mÐp ®¸y c«ng tr×nh pd
3.2. T¶I träng sãng lªn c«ng tr×nh cã d¹ng têng ®øng
BiÓu ®å t¶i träng ®îc x©y dùng theo ph¬ng tr×nh ¸p lùc sãng t¬ng øng víi h×nh
d¹ng ®êng mÆt níc trong vïng níc ®· x¸c ®Þnh.
3.2.1. T¶i träng sãng tÝnh theo çc lý thuyÕt sãng
A. Sãng kh«ng vì
1. Sãng tuyÕn tÝnh (sãng h×nh sin)
· Ph¬ng tr×nh ®êng mÆt sãng:


H
h= cos(kx - wt) (3.1)
2
· Ph¬ng tr×nh ¸p lùc sãng:
1 ch[k(z + d)]
p= gH cos(kx - wt) (3.2)
2 ch kd

· C¸c trÞ sè ®Æc trng cña biÓu ®å ¸p lùc sãng khi t=0 ; x=0
H
z0 =
2
1
p 0,max = gH (3.3)
2
gH
p d,max =
2 ch kd
2. Sãng ®øng
h= H sin kx sin wt (3.4)

ch[k(z + d)]
p= gH sin kx sin wt (3.5)
ch kd
· C¸c trÞ sè ®Æc trng cña biÓu ®å ¸p lùc sãng khi wt=p/2 ; kx= p/2:
z0 = H
p 0,max = g H (3.6)
gH
p d,max =
ch kd

3. Sãng bËc hai (Saint Flou)
1
h= H [(1 + R)sin kx sin wt + (1 - R)co s kx co s wt]
2
(3.7)
k H2
- cth kd[(1 - R)2 co s 2kx sin 2wt - (1 - R)2 sin 2kx sin 2wt]
8
p - pa sh (- kz 0 )
= - z 0 ± H sin wt (3.8)
g sh 2kd


· C¸c trÞ sè ®Æc trng cña biÓu ®å ¸p lùc sãng:
- Trêng hîp sãng tíi (R=0) khi sinwt = ± 1
1
z 0 = H + kH 2 cthkd
2
é (1 + R)H ù
g êd +
ë 2 chkd úû
p 0,max = (3.9)
8d
1+
4(1 + R)H + (1 + R)2 H 2 cthkd
g (1 + R)H
p d,max =
2ch kd

- Trêng hîp sãng ®øng (R=1) khi wt=p/2 ; kx= p/2:
z0 = H
é 2H ù
g êd +
ë 2 chkd ú
û
p 0,max = (3.10)
8d
1+
8H + 4H 2 cthkd
gH
p d,max =
ch kd

4. Sãng níc n«ng (Cnoidal)
3 H2 2
h = H cn (a1 , ke) -
2
cn (a1 , ke) é1 - cn 2 (a1 , ke) ù - hd
ë û (3.11)
4 d0

é x x ù
p = gH cn 2 ê2K(ke)( - ) ú - g(z + hd ) (3.12)
ë L T û
trong ®ã:
d 0 = d - hd
é E(ke2 )
H ù H2 é E(ke) ù
hd = ê - (1 - ke2 ) ú + 2 ê
(1 - ke2 )(8 - 3ke2 )(8 - 7ke2 )
w2
ë K(ke) û 12d 0 ke ë K(ke) ú
û
x 3H é H 7ke2 - 2 ù
a1 = ê1- ( )ú
d 0 4ke2 d 0 ë d0 8ke2 û
Víi : ke - m« ®un tÝch ph©n ellipse x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:


2
3 HæLö
ke K (ke) = (1 + R) ç ÷
2 2
16 dèdø
K(ke) - tÝch ph©n ellipse lo¹i I
E(ke) - tÝch ph©n ellipse lo¹i II
é E(ke) ù
H
z 0 = (1 + R) ê1 - K(ke) ú
ëke û
d + 0,5(1 + R) H schkd
p 0,max = (3.13)
d ke2 K(ke)
1+
(1 + R) H [ K(ke) - E(ke)]
p d,max = 0,5 g (1 + R) H schkd

5. Sãng ®¬n (Solitaire)
é 1
ù
æ 3H ö 2
h= H sch ç 3 ÷ (x - C t) ú
ê 2
(3.14)
êè 4d ø ú
ë û
víi: C= g(d + H)

é 1
ù
2 êæ 3H ö 2
p = g H sch ç 3 ÷ (x - C t) ú - g z (3.15)
êè 4d ø ú
ë û
z 0 = 0,87(1 + R) H
d + 0,5(1 + R) H
p 0,max = (3.16)
1,15d
1+
(1 + R) H
p d,max = 0,5 g (1 + R) H

C¸c ph¬ng tr×nh trªn ®îc thiÕt lËp trong hÖ täa ®é Lagrange víi trôc x trïng víi
mùc níc tÜnh (MNT) thÓ hiÖn trªn h×nh 3.3. C¸c ký hiÖu ®îc sö dông:
H. L, T - chiÒu cao, chiÒu dµi, chu kú sãng
w, k - tÇn sè sãng, sè sãng


d - ®é s©u níc
t - thêi gian
R - hÖ sè ph¶n x¹
1
sch - sec hyperbolic schx =
chx
z0 - kho¶ng c¸ch lín nhÊt tõ ®Ønh hay ®¸y sãng ®Õn MNT
pa - ¸p suÊt khÝ trêi
p0,max - trÞ sè ¸p suÊt lín nhÊt t¹i MNT (z=0)
pd,max - trÞ sè ¸p suÊt lín nhÊt t¹i ®¸y c«ng tr×nh (z=-d)

H×nh 3.3. Ký hiÖu biÓu ®å ¸p lùc sãng
B. T¶i träng sãng vì
Sãng lan truyÒn tõ ngoµi kh¬i vµo bê, do ¶nh hëng cña ®é s©u níc vµ ma s¸t
®¸y, khi vµo bê sãng bÞ biÕn d¹ng vµ bÞ vì. Trong tÝnh to¸n thêng ph©n thµnh hai trêng
hîp:
- Sãng vì tõ xa, cã kho¶ng c¸ch ®èi víi c«ng tr×nh, cßn gäi lµ sãng x«.
- Sãng vì t¹i vÞ trÝ tiÕp gi¸p víi c«ng tr×nh gäi lµ sãng vì t¹i ch©n c«ng tr×nh hay sãng ®æ
1. ¸p lùc sãng x«
· C«ng thøc chung ®Ó x¸c ®Þnh ¸p lùc sãng x« cã d¹ng:
2
Vw
p x = gf w (3.17)
2g

trong ®ã: fw - hÖ sè, fw = 2 ¸4 tïy theo tÝnh chÊt cña sãng sau khi vì
Vw - vËn tèc luång níc do sãng x« g©y ra:


Vw = 0,75 C1 - V*
C1 - vËn tèc ®i tíi cña phÇn tö níc:
C1 = gd

ds- ®é s©u níc t¹i ch©n c«ng tr×nh;
V* - vËn tèc ®é quü ®¹o cña phÇn tö níc:
H*
V* = k 1g cot anh (k 1d )
2
k1- sè sãng t¹i vÞ trÝ tÝnh to¸n;
H* - chiÒu cao sãng x«, x¸c ®Þnh theo tµi liÖu quan tr¾c hay thÝ
nghiÖm, khi kh«ng cã sè liÖu th× lÊy gÇn ®óng theo b¶ng 3.2.
B¶ng 3.2. Gi¸ trÞ gÇn ®óng chiÒu cao sãng x« H*
d/L 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,24 0,26

H*/d 0,77 0,76 0,75 0,74 0,72 0,71 0,67 0,65 0,63 0,59 0,56 0,54 0,50

Tõ c«ng thøc chung (3.17), Djunkovski ®· ®Ò xuÊt c«ng thøc:
(0,75C * + V* )2
p x = 1,7 g (3.18)
2g

C¸c trÞ sè ®Æc trng cña biÓu ®å ¸p lùc sãng theo (3.18):
H* (0,75C * + V* )2
z0 = + h0 +
2 2g
(3.19)
(0,75C * + V* )2
p 0,max = p d,max = 1,7
2g

víi h0 lµ ®é d©ng ®êng trung b×nh cña mÆt sãng trªn MNT, cã thÓ lÊy h0=0,25H*.
2. ¸p lùc sãng ®æ
Sãng ®æ xuÊt hiÖn khi ®é s©u trªn bËc thÒm khèi b¶o vÖ t¹i ch©n c«ng tr×nh dc cã
gi¸ trÞ dc £ (1.25 ¸1.5)H vµ ®é s©u phÝa tríc c«ng tr×nh d>dgh.
Sau ®©y lµ mét sè ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n thêng gÆp:
· Ph¬ng ph¸p Hiroi (NhËt B¶n)
C«ng thøc x¸c ®Þnh ¸p lùc sãng ®æ:
kH
p 0,max = g H (3 + ) (3.20)
2


Çc trÞ sè ®Æc trng cña biÓu ®å ¸p lùc sãng theo (3.20):
3H
z0 = + h0
2 (3.21)
kH
p 0,max = p d,max = g H (3 + )
2
zo PhÝa biÓn C¶ng
zo
ho po,max

dc
d pd
pd

a.BiÓu ®å ¸p lùc sãng x« theo Djunkovski b.BiÓu ®å ¸p lùc sãng ®æ theo Hiroi
H×nh 3.4. BiÓu ®å ¸p lùc sãng vì
3.2.2. T¶i träng sãng tÝnh theo tiªu chuÈn ViÖt Nam [5]
A. Sãng kh«ng vì
· ë vïng níc s©u, t¶i träng ngang P (kN/m) cña sãng t¸c ®éng lªn mÆt têng th¼ng
®øng khi ®Ønh sãng hoÆc ®¸y sãng ®Õn c«ng tr×nh ®îc x¸c ®Þnh theo biÓu ®å h×nh 3.5
víi p (kPa) ë ®é s©u z (m) x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
- kz kH 2 2 kz kH 2
p = rgHe cos wt - rg e cos wt - rg
2
(1 - e-2 kz )cos2wt
2 2 (3.22)
2 3
k H -3kz
- rg e cos2wt cos wt
2
trong ®ã: r - khèi lîng riªng cña níc (t/m3)
g - gia tèc träng trêng (m/s2)
z - ®é s©u çc ®iÓm tÝnh to¸n, b¾t buéc x¸c ®Þnh víi çc ®iÓm z1= hc , z2= 0,
z5 = d .
§é cao cña ®Ønh sãng trªn mùc níc tÝnh to¸n hc, x¸c ®Þnh theo ®å thÞ h×nh 2.6 øng
víi çc gi¸ trÞ H, T vµ tû sè d/LO ®· biÕt hoÆc theo c«ng thøc:
kH 2
hc = - cth kd cos2 wt (3.23)
2
Çc trêng hîp ¸p lùc sãng ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt theo (3.22):
+ Trêng hîp 1: tríc têng cã ®Ønh sãng (h×nh 3.5a) víi ®é cao hmax (khi coswt = 1).
+ Trêng hîp 2: thêi ®iÓm ®Ønh sãng cao h¬n mùc níc tÝnh to¸n mét ®é cao hC
(khi 0 < coswt < 1), víi :


L
cos wt =
pH é(8pd / L) - 3ù
ë û
+ Trêng hîp 3: thêi ®iÓm ch©n sãng n»m thÊp h¬n mùc níc tÝnh to¸n mét ®é
cao b»ng ht (khi coswt = -1), h×nh 3.5b.

a) Khi ®Ønh sãng ®Õn tßng b) Khi ch©n sãng ®Õn tßng
H×nh 3.5. BiÓu ®å x¸c ®Þnh ¸p lùc sãng lªn c«ng tr×nh d¹ng têng ®øng
· ë vïng níc n«ng biÓu ®å ¸p lùc sãng ®îc x¸c ®Þnh theo b¶ng 3.1, trong ®ã :
r : khèi lîng riªng cña níc biÓn
g : gia tèc träng trêng
H: chiÒu cao sãng thiÕt kÕ
L : chiÒu dµi sãng trung b×nh

k2, k3, k4, k5, k8 vµ k9 lµ c¸c hÖ sè ®îc lÊy theo h×nh 3.6.
B¶ng 3.1. Gi¸ trÞ ¸p lùc sãng vïng níc n«ng lªn têng ®øng
Trêng hîp tÝnh to¸n Ký hiÖu ®iÓm tÝnh §é s©u z c¸c ®iÓm tÝnh TrÞ sè ¸p lùc sãng
trªn biÓu ®å trªn biÓu ®å (m) p(kPa)
1 hc p1 = 0
Khi ®Ønh sãng tiÕp 2 0 p2 = k2rgH
gi¸p c«ng tr×nh
3 0,25d p3 = k3rgH
4 0,5d p4 = k4rgH
5 d p5=k5rgH
6 0 p6 = 0
Khi ch©n sãng tiÕp 7 ht p7 =- rght
gi¸p c«ng tr×nh 8 0,5d p8 = - k8rgH
9 d
p9 = - k9rgH


a. §å thÞ x¸c ®Þnh çc hÖ sè k2, k3 b. §å thÞ x¸c ®Þnh çc hÖ sè k4, k5

c. §å thÞ x¸c ®Þnh çc hÖ sè k8, k9

H×nh 3.6. §å thÞ x¸c ®Þnh çc hÖ sè k
B. Sãng vì
1) Gi¸ trÞ lín nhÊt cña hîp lùc sãng vì theo ph¬ng ngang Px (KN/m) vµ theo ph¬ng
®øng Pz (KN/m) lªn c«ng tr×nh cã mÆt th¼ng ®øng (khi kh«ng cã ®Êt lÊp ë phÝa bê) ®îc
x¸c ®Þnh theo çc biÓu ®å ¸p lùc sãng tïy thuéc vµo vÞ trÝ c«ng tr×nh (h×nh 3.7):
· Khi c«ng tr×nh n»m ë ®é s©u mµ t¹i ®ã sãng ®æ lÇn cuèi (h×nh 3.7a):
L
p = p u = rgH br (0,033 + 0,75)
d
(3.24)
p
hc = - u
rg

· Khi c«ng tr×nh n»m ë vông mÐp níc (h×nh 3.7b):
ai
p = pi = (1 - 0,03 ) pu
an
(3.25)
p
hc = - i
rg


H×nh 3.7. S¬ ®å tÝnh t¶i träng sãng vì lªn têng ®øng (khi kh«ng cã ®Êt lÊp phia bê)

· Khi c«ng tr×nh n»m trªn bê, cao h¬n ®êng mÐp níc nhng cßn n»m trong vïng
sãng leo (h×nh 3.7c):
æ a ö
p = p l = 0,7ç1 - l
ç a ÷p u
÷
è r ø (3.26)
p
hc = - l
rg
trong ®ã: hc - ®é cao cña ®Ønh sãng so víi mùc níc tÝnh to¸n t¹i vÞ trÝ c«ng tr×nh

d - ®é s©u níc t¹i ch©n c«ng tr×nh
Hbr - chiÒu cao sãng t¹i vÞ trÝ sãng ®æ lÇn cuèi
an - kho¶ng c¸ch tõ vÞ trÝ sãng ®æ lÇn cuèi ®Õn mÐp níc (m)
ai - kho¶ng c¸ch tõ vÞ trÝ sãng ®æ lÇn cuèi ®Õn c«ng tr×nh (m)


al - kho¶ng çch tõ ®êng mÐp níc ®Õn c«ng tr×nh (m)
ar - kho¶ng çch tõ ®êng mÐp níc ®Õn ranh giíi leo bê cña sãng vì khi
kh«ng cã c«ng tr×nh, x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
a l = H leo1% ctgj

Hleo1%: chiÒu cao sãng leo bê, tÇn suÊt ®¶m b¶o 1%, x¸c ®Þnh theo môc 3.4.
pu, pi, pl : gi¸ trÞ ¸p lùc sãng t¹i ®¸y t¬ng øng trong çc trêng hîp a, b, c.
Chó ý r»ng, trêng hîp c«ng tr×nh cao (z1 ³ -0,3H), trÞ sè ¸p lùc sãng tÝnh theo çc
c«ng thøc (3.24), (3.25), (3.26) ph¶i nh©n víi hÖ sè kzd, cho trong b¶ng 3.2, trong ®ã z1 lµ
kho¶ng çch tõ ®Ønh c«ng tr×nh ®Õn MNTT.
B¶ng 3.2. Gi¸ trÞ hÖ sè kzd
Kho¶ng çch tõ ®Ønh c«ng -0,3H 0,0 +0,3H +0,65H
tr×nh ®Õn MNTT: z1 (m)
HÖ sè kzd 0,95 0,85 0,8 0,5

2) Trêng hîp cã ®Êt lÊp ë phÝa bê , gi¸ trÞ lín nhÊt cña çc h×nh chiÕu theo ph¬ng ngang
Px (kN/m) vµ ph¬ng ®øng Pz (kN/m) cña t¶i träng sãng vì t¸c ®éng lªn têng ch¾n sãng
th¼ng ®øng khi sãng rót ®îc tÝnh theo çc biÓu ®å ¸p lùc sãng h×nh 3.8, víi gi¸ trÞ pr x¸c
®Þnh theo c«ng thøc:
p r = rg( Dz r - 0,75H br ) (3.27)
trong ®ã: Dzr - ®é h¹ thÊp cña mÆt níc so víi MNTT ë tríc têng khi sãng rót (m), Dzr
phô thuéc vµo kho¶ng çch tõ mÐp níc ®Õn c«ng tr×nh al , x¸c ®Þnh theo biÓu thøc:
Dzr = 0 khi al ³ 3 Hbr
Dzr = 0,25 Hbr khi al < 3 Hbr


H×nh 3.8. BiÓu ®å ¸p lùc sãng lªn têng th¼ng ®øng khi sãng rót (cã ®Êt lÊp phÝa bê)

3) Khi c«ng tr×nh n»m trong vïng sãng ®æ (db £ dcr trong suèt ®o¹n dµi ³ 0,5 L tríc
têng), ®é cao lín nhÊt cña ®Ønh sãng ®æ so víi MNT x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
hsur = - 0,5d f - H sur (3.28)

T¶i träng theo ph¬ng ngang do sãng ®æ Pxc (kN/m) b»ng diÖn tÝch biÓu ®å ¸p lùc
ngang cña sãng (h×nh 3.9). C¸c trÞ sè p (kPa) t¹i tung ®é z(m) cña biÓu ®å x¸c ®Þnh nh
sau: Dzr
z1 = - H sur ; p1 = 0
1
z 2 = - H sur ; p 2 = 1,5 rg Hsur (3.29)
3
rg H sur
z3 = df ; p3 =
2p
ch d
L sur f

T¶i träng theo ph¬ng ®øng do sãng ®æ Pzc (kN/m) b»ng diÖn tÝch biÓu ®å ph¶n ¸p
lùc sãng (víi tung ®é biÓu ®å p3) vµ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
æp aö
Pzc = 0,7 ç 3 ÷ (3.30)
è 2 ø
trong ®ã: db - ®é s©u tÝnh ®Õn ®¸y c«ng tr×nh
dbr - ®é s©u níc tÝnh to¸n ®Õn vÞ trÝ pmax trªn biÓu ®å
df - ®é s©u trªn khèi l¸t thÒm t¹i ch©n c«ng tr×nh
Hsur - chiÒu cao sãng ®æ
L - chiÒu dµi trung b×nh cña sãng ®æ
a - chiÒu dµy têng

a.Khi mÆt trªn líp ®Öm n»m ngang cao ®é ®¸y b.Khi líp ®Öm n»m trªn cao ®é ®¸y


H×nh 3.9. BiÓu ®å ¸p lùc sãng ®æ lªn têng th¼ng ®øng

3.2.3. T¶i träng sãng tÝnh theo SPM [6]
A. Sãng kh«ng vì

Theo Miche-Rundgren, sãng lan truyÒn, khi gÆp c«ng tr×nh cã d¹ng têng ®øng sÏ
xuÊt hiÖn hiÖn tîng ph¶n x¹. T¹i mÆt ®øng cña c«ng tr×nh, sãng cã chiÒu cao b»ng tæng
chiÒu cao cña sãng tíi vµ sãng ph¶n x¹ (h×nh 3.10), thÓ hiÖn bëi biÓu thøc:
H w = H i + H r = (1 + R) H i (3.31)

trong ®ã: Hi - chiÒu cao sãng tíi, Hr - chiÒu cao sãng ph¶n x¹
ho - kho¶ng c¸ch ®êng trung b×nh mÆt sãng so víi MNT
R - hÖ sè ph¶n x¹; khi R=1: tríc têng cã sãng ®øng (Hw=2Hi)
d - ®é s©u níc tÝnh to¸n;
b - chiÒu cao c«ng tr×nh

H×nh 3.10. S¬ ®å x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè sãng khi gÆp têng ®øng

T¶i träng sãng t¸c ®éng lªn mÆt têng gåm hai thµnh phÇn: ¸p lùc thñy tÜnh ps vµ
¸p lùc sãng p1, trong ®ã ¸p lùc sãng p1 tÝnh gÇn ®óng theo c«ng thøc:
p s = gd
æ1+ R ö g Hi (3.32)
p1 = ç ÷ cosh(2 pd / L)
è 2 ø
T¶i träng tæng céng F t¹i ®¸y c«ng tr×nh (ë ®é s©u níc d) :
gd2
F = Fs + F1 = + F1 (3.33)
2


S¬ ®å biÓu ®å ph©n bè ¸p lùc sãng khi ®Ønh sãng vµ ®¸y sãng ®Õn têng thÓ hiÖn trªn
h×nh 3.11.

H×nh 3.11. BiÓu ®å ph©n bè t¶i träng sãng lªn têng ®øng

Tïy thuéc vµo møc ®é ph¶n x¹ (R), ®é s©u níc d vµ gi¸ trÞ çc th«ng sè sãng, dÔ
dµng x¸c ®Þnh çc gi¸ trÞ t¶i träng sãng t¬ng øng b»ng çc ®å thÞ, vÝ dô sö dông h×nh 3.12,
3.13 (Saint Flou vµ Miche-Rundgren) ®Ó x¸c ®Þnh h×nh d¹ng mÆt sãng vµ çc gi¸ trÞ t¶i träng
sãng khi ®Ønh sãng hoÆc ®¸y sãng ®Õn c«ng tr×nh. Trong trêng hîp khi R=1 vµ kh«ng tÝnh
®Õn thµnh phÇn ¸p lùc thñy tÜnh nh sau:
Hi H h
- TÝnh gi¸ trÞvµ i2 , sö dông ®å thÞ h×nh 3.12 t×m ®îc gi¸ trÞ o (trªn trôc tung)
d gT Hi
H H
theo trÞ sè i (®êng cong trªn ®å thÞ) vµ trÞ sè i2 (trªn trôc hoµnh).
d gT
- T×m ®îc ho, x¸c ®Þnh çc kho¶ng çch yc, yt trªn s¬ ®å h×nh 3.10:
æ 1+ R ö
yc = d + h o + ç ÷ Hi
è 2 ø
æ 1+ R ö
yt = d - ho - ç ÷ Hi
è 2 ø
- Sö dông ®å thÞ h×nh 3.13 ®Ó x¸c ®Þnh trong trêng hîp:
+ Khi ®Ønh sãng tíi têng (®å thÞ h×nh 3.13a)
+ Khi ®¸y sãng tíi têng (®å thÞ h×nh 3.13b)
Tõ ®ã dÔ dµng suy ra trÞ sè ¸p lùc sãng tæng céng lªn têng ®øng theo 2 trêng hîp trªn.


H×nh 3.12. §å thÞ x¸c ®ÞnhchiÒu cao sãng(cha vì) lªn têng ®øng khi R=1

H×nh 3.13. §å thÞ x¸c ®Þnh t¶i träng sãng(chua vì) lªn têng ®øng khi R=1


§èi víi têng cã chiÒu cao t¬ng ®èi thÊp (h×nh 3.14a) hoÆc têng ®Æt trªn nÒn ®¸ ®æ
(h×nh 3.14b), trÞ sè t¶i träng tæng céng F cÇn ®îc hiÖu chØnh bëi hÖ sè gi¶m t¶i rf :
h h h
rf = (2 - ) khi 0,5 < < 1,0
y yc yc
(3.33)
h
rf = 1,0 khi ³ 1,0
yc

trong ®ã: h - chiÒu cao têng
yc - chiÒu cao tõ ®¸y biÓn ®Õn ®Ønh sãng:
1+ R
yc = d + h0 + Hi
2
trÞ sè h0 cã thÓ t×m ®îc tõ ®å thÞ h×nh 3.12 (khi R=1)
T¶i träng tæng céng ®èi víi trêng hîp têng cã chiÒu cao thÊp ký hiÖu lµ F’ vµ
trêng hîp têng ®Æt trªn nÒn ®¸ ®æ ký hiÖu F” ®îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc:
F ' = rf F
(3.34)
F '' = (1 - rf ) F

a. Trêng hîp têng cã chiÒu cao thÊp b. Trêng hîp têng ®Æt trªn nÒn ®¸ ®æ
H×nh 3.14. S¬ ®å x¸c ®Þnh c¸c trêng hîp sö dông hÖ sè gi¶m t¶i rf
B. Sãng vì
1. Sãng vì tõ xa
· Theo kÕt qu¶ nghiªn cøu cña Minikin (1955,1963), ¸p lùc sãng lín nhÊt trong trêng
hîp sãng vì t¹i mùc níc tÜnh cã gi¸ trÞ:
H d
p m = 101 g b s ( D s + d s ) (3.35)
L D Ds
trong ®ã:
Hb - chiÒu cao sãng vì
ds - ®é s©u níc t¹i ch©n c«ng tr×nh


Ds = d s + m L d
m - ®é dèc b·i
Ld - chiÒu dµi sãng t¹i ®é s©u d
LD - chiÒu dµi sãng t¹i ®é s©u Ds
Lùc tæng céng (bao gåm ¸p lùc do sãng vì Fm vµ ¸p lùc thñy tÜnh Fs) t¸c dông lªn 1
mÐt dµi têng (h×nh 3.15) x¸c ®Þnh c«ng thøc:

Ft = Fm + Fs
æ H ö (3.36)
g ç ds + b ÷
p H 2 ø
Ft = m b + è
3 2

H×nh 3.15. S¬ ®å ¸p lùc sãng vì (Minikin)

Theo Minikin, gi¸ trÞ Fm vµ pm (phô thuéc vµo ®é s©u níc ds, ®é dèc b·i m vµ chu
kú sãng T), dÔ dµng x¸c ®Þnh theo ®å thÞ h×nh 3.16 nh sau:
- X¸c ®Þnh chiÒu cao sãng vì lín nhÊt Hb
- TÝnh trÞ sè ds/gT2
Tra ®å thÞ h×nh 3.16 víi gi¸ trÞ ds/gT2 trªn trôc hoµnh vµ ®êng cong ®é dèc m ®·
pm
cho, t×m ®îc trÞ sè , tõ ®ã cã ®îc gi¸ trÞ pm. Thay vµo (3.36) x¸c ®Þnh ®ù¬c ¸p lùc
gH b
pm Hb
tæng céng Ft, trong ®ã tæng ¸p lùc sãng Fm = .
3
· Trêng hîp têng ®Æt trªn nÒn ®¸ ®æ, ¸p lùc sãng pm ®îc x¸c ®Þnh theo ®å thÞ h×nh
3.17a hoÆc theo c«ng thøc (3.35) víi c¸c gi¸ trÞ tû sè LD, Ds.
· Trêng hîp chiÒu cao têng t¬ng ®èi thÊp, cÇn hiÖu chØnh trÞ sè lùc tæng céng Ft b»ng
c¸ch nh©n víi hÖ sè rm. . TrÞ sè rm phô thuéc vµo chiÒu cao sãng vì Hb vµ chiÒu cao têng
c’ vµ hÖ sè m¸i dèc m, x¸c ®Þnh theo ®å thÞ h×nh 3.17b.


Nh vËy: F’m = Fm r m

H×nh 3.16. BiÓu ®åx¸c ®Þnh ¸p lùc sãng vì (Minikin)

a. Trêng hîp têng ®Æt trªn nÒn ®¸ ®æ b. Trêng hîp têng cã chiÒu cao thÊp

H×nh 3.17. ¸p lùc sãng vì trong c¸c trêng hîp ®Æc biÖt (Minikin)

2. Sãng vì t¹i ch©n c«ng tr×nh
X¸c ®Þnh t¶i träng sãng khi c«ng tr×nh n»m ngay trong vïng sãng vì cÇn ph©n biÖt hai
trêng hîp tÝnh to¸n:
· Trêng hîp 1: mùc níc tÜnh n»m trong ph¹m vi chiÒu cao c«ng tr×nh (h×nh 3.18), t¶i
träng tæng céng (gåm ¸p lùc sãng pm vµ ¸p lùc thñy tÜnh ps) x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:


Fct = F m + Fs
g db h c g (ds + h c )2 (3.37)
Ftc = +
2 2

H×nh 3.18. ¸p lùc sãng ®æ (trêng hîp MNTn»m trong ph¹m vi chiÒu cao c«ng tr×nh)

· Trêng hîp 2: mùc níc tÜnh n»m trong ph¹m vi b·i (h×nh 3.19), t¶i träng tæng céng
(gåm ¸p lùc sãng pmvµ ¸p lùc thñy tÜnh ps) x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
Fct = F m + Fs
3 2
gd h æ x ö g h 2 æ x1 ö (3.38)
Ftc = b c ç 1 - 1 ÷ + c
ç1 - ÷
2 è x2 ø 2 è x2 ø
Trong ®ã:
hc - ®é cao mÆt sãng trªn mùc níc tÜnh: h c = 0,78H b
db - ®é s©u níc t¹i vÞ trÝ sãng ®æ lÇn cuèi tríc khi tíi c«ng tr×nh.
x1 - kho¶ng çch tõ MNT (SWL) ®Õn c«ng tr×nh
x2 - kho¶ng çch tõ MNT ®Õn h×nh chiÕu cña giao ®iÓm gi÷a ®êng bê vµ
®êng ®Ønh sãng kÐo dµi.
Çc ký hiÖu kh¸c cã ý nghÜa nh trªn.

H×nh 3.19. ¸p lùc sãng ®æ (trêng hîp MNTn»m trong khu vùc b·i)


3. Çc trêng hîp cÇn hiÖu chØnh
· Sãng xiªn

Trêng hîp sãng cã híng truyÒn ®Õn c«ng tr×nh theo mét gãc b, thµnh phÇn lùc
sãng sÏ gi¶m nhá so víi trêng hîp sãng truyÒn th¼ng gãc tíi c«ng tr×nh. Møc ®é suy
gi¶m tïy thuéc vµo trÞ sè gãc b (h×nh 3.20), x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
Fb = F sin 2 b (3.39)

Chó ý r»ng c«ng thøc (3.39) kh«ng sö dông cho trêng hîp c«ng tr×nh cã kÕt cÊu
d¹ng ®¸ ®æ.

H×nh 3.20. S¬ ®å x¸c ®Þnh ¸p lùc sãng truyÒn xiªn gãc víi c«ng tr×nh
· C«ng tr×nh kh«ng hoµn toµn th¼ng ®øng
Trêng hîp c«ng tr×nh cã çc d¹ng t¬ng tù nh trong h×nh 3.21, sö dông çc c«ng
thøc tÝnh ¸p lùc sãng F nªu trªn cho çc ®iÒu kiÖn sãng cô thÓ råi thªm vµo hÖ sè hiÖu
chØnh. C«ng thøc tÝnh to¸n cã d¹ng:
Ftt = F sin 2 q (3.40)
C«ng thøc (3.40) cã thÓ sö dông cho tÊt c¶ çc trêng hîp, vÝ dô cÇn tÝnh t¶i träng
cña sãng vì xiªn ®Õn c«ng tr×nh th× gi¸ trÞ lùc F trong (3.40) ®îc thay b»ng gi¸ trÞ lùc Fb

H×nh 3.21. S¬ ®å tÝnh gãc q


3.3. T¶I träng sãng lªn têng nghiªng vµ m¸i nghiªng
Khi c«ng tr×nh cã ®é dèc m¸i t¬ng ®èi lín (a ³ 450) th× c«ng tr×nh ®îc gäi lµ
têng nghiªng, khi c«ng tr×nh cã m¸i t¬ng ®èi tho¶i (a < 450) th× gäi lµ c«ng tr×nh m¸i
nghiªng. CÇn ph©n biÖt s¬ ®å vµ c«ng thøc tÝnh t¶i träng sãng t¸c ®éng lªn c«ng tr×nh d¹ng
têng nghiªng vµ m¸i nghiªng.
3.3.1. T¶i träng sãng lªn têng nghiªng
Trêng hîp tæng qu¸t, theo çc quy ph¹m, cã thÓ tÝnh t¶i träng sãng lªn têng
nghiªng nh trêng hîp ®èi víi têng ®øng nhng biÓu ®å ¸p lùc sãng cÇn ®îc vÏ th¼ng
gãc víi têng.
Khi d > dpg, ký hiÖu : H- chiÒu cao sãng, L - chiÒu dµi sãng, d - ®é s©u níc, quy
ph¹m CH-92-60 hiÖu chØnh çc c«ng thøc tÝnh ¸p lùc sãng ®èi víi têng nghiªng trong
trêng hîp 5H >d ³ 2H vµ H/L ³ 1/15 theo çc trêng hîp sau:
· Trêng hîp a = 90o (h×nh 3.22a) :
¸p lùc sãng t¹i ®é s©u d = 3H tÝnh theo c«ng thøc:
p3H = pd + (p0 - pd) (1- 3H/d) (T/m2) (3.41)
trong ®ã: p0, pd - ¸p lùc sãng t¹i mùc níc tÜnh vµ t¹i ®¸y cã gi¸ trÞ nh trong trêng hîp têng
®øng;
· Trêng hîp a > 450 (h×nh 3.22b):
¸p lùc sãng t¹i ®é s©u d= 3H cã kÓ ®Õn ¶nh hëng cña ®é nghiªng têng x¸c
®Þnh theo c«ng thøc:
æ a ö
p3H,a = ç o - 1÷ p3H (3.42)
è 45 ø

p3H,a kh«ng ®æi tõ ®é s©u d = 3H trë xuèng
· Trêng hîp a = 450 : p = 0 tõ ®é s©u 3H trë xuèng (h×nh 3.22c)
¸p lùc sãng t¹i mùc níc tÜnh p’o ®èi víi mäi trÞ sè a lÊy b»ng po (trêng hîp
têng th¼ng ®øng a = 90o) nhng cã ph¬ng th¼ng gãc víi mÆt têng dèc nghiªng. §iÓm
cao vµ thÊp h¬n MNT, çc tung ®é cña biÓu ®å thay ®æi theo ®êng th¼ng. T¶i träng cña
sãng vì lªn têng nghiªng ®îc x¸c ®Þnh t¬ng tù nh trªn sau khi ®· thay çc gi¸ trÞ ¸p
lùc sãng vì vµo biÓu ®å.


a) a = 900 b) a > 450 c) a = 450
H×nh 3.22. BiÓu ®å ¸p lùc sãng lªn têng nghiªng (hiÖu chØnh CH-92-60)
3.3.2. T¶i träng sãng lªn m¸i nghiªng
1. Ph¬ng ph¸p N.N. §junc«vxki
T¶i träng sãng lªn m¸i nghiªng ®îc x¸c ®Þnh theo tr×nh tù:
· X¸c ®Þnh ®é s©u sãng vì
§é s©u giíi h¹n dgh t¹i ®ã b¾t ®Çu xuÊt hiÖn sãng vì, cã thÓ x¸c ®Þnh theo c¸c
c«ng thøc gÇn ®óng nh sau:
- NÕu H/L = 0,02 ¸0,14 vµ m = 1,5 ¸5,0:
dgh = (0,7 ¸ 1,7)H (3.43)
- NÕu H/L = 0,04 ¸ 0,06 vµ m = 1,5 ¸ 5,0 :
dgh = (0,01 ¸ 1,2) H (3.44)
- Trêng hîp 110< a < 330:
dgh= H0 (0,47 + 0,023 H0/L0) (1+ m2) /m2 (3.45)
trong ®ã: H/ L = d : ®é dèc sãng ; H - chiÒu cao sãng; L- chiÒu dµi sãng
m = cotga ; a gãc t¹o bëi m¸i nghiªng vµ mÆt n»m ngang
H0 , L0 : chiÒu cao sãng, chiÒu dµi sãng vïng níc s©u
· Sãng sau khi vì t¹i ®é s©u giíi h¹n, sÏ ®i tíi ®Ëp vµo m¸i nghiªng theo luång dßng d¹ng
parabol vµ g©y nªn ¸p lùc lín nhÊt t¹i ®iÓm B (h×nh 3.23). To¹ ®é ®iÓm B trong hÖ trôc
xoy (gèc 0 lµ giao ®iÓm cña ®êng n»m ngang cã kho¶ng c¸ch dÕn MNT b»ng dgh vµ m¸i
nghiªng) ®îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc:


v2 v2
A
-± v A A + 2gy 0
xB =
m m2
g (3.46)
x
yB = B
m
trong ®ã : y0- tung ®é cña ®iÓm A ®Æc trng cho vÞ trÝ ®Ønh sãng t¹i thêi ®iÓm b¾t ®Çu ®æ
xuèng m¸i nghiªng: y0 = dgh+ hA
hA- kho¶ng c¸ch tõ ®Ønh sãng ®Õn mùc níc tÜnh, x¸c ®Þnh theo c«ng thøc
kinh nghiÖm:
hA =[0,95 - (0,84m – 0,25) H0/L0] H0
vA - vËn tèc ngang lín nhÊt t¹i ®iÓm A:
gL 0 2 pd pg 2 pd
vA = n th + H0 cth
2p L0 2L 0 L0

n - hÖ sè thùc nghiÖm:
H0 æ m ö
n = 4,7 + 3,4 ç - 0,85 ÷
L0 ç 2 ÷
è 1+ m ø

H×nh 3.23. S¬ ®å x¸c ®Þnh sãng lªn m¸i nghiªng
· TrÞ sè ¸p lùc lín nhÊt trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch t¹i ®iÓm B ®îc tÝnh theo c«ng thøc:
v2
p B max = 1,7 B
cos2 j (3.47)
2g

trong ®ã: vB - vËn tèc lín nhÊt t¹i ®iÓm B: vB = h [v 2 + (g x B / v A )2 ]
A

h = 1 - (0,017 m - 0,02) H0
g xB
j = 900 - (a+b) ; tg b = -
v2
A


· BiÓu ®å ¸p lùc sãng t¸c dông lªn m¸i nghiªng ®îc biÓu thÞ trªn h×nh 3.24. BiÓu ®å nµy ®îc ®Æc
trng bëi 4 cÆp trÞ sè pi vµ li (i = 1¸4) t¬ng øng nh sau:
p1 = 0,4 pBmax t¬ng øng víi l1 = 0,025 S
p2 = 0,1 pBmax t¬ng øng víi l2 = 0,065 S (3.48)
m L0
trong ®ã: S=
2 4
m2 - 1

2. Tiªu chuÈn ViÖt Nam [5]
· Trêng hîp m¸i nghiªng ®îc gia cè bëi c¸c tÊm b¶n (l¾p ghÐp hoÆc ®æ t¹i chç) vµ ®é
dèc m¸i 1,5 £ m £ 5,0, biÓu ®å ¸p lùc sãng cã d¹ng t¬ng tù nh h×nh 3.24 nhng c¸c
cÆp trÞ sè cã gi¸ trÞ nh sau:
- TrÞ sè ¸p lùc sãng lín nhÊt pmax (kPa) :
p max = k s k f p td r g H ` (3.49)

trong ®ã: ks - hÖ sè, cã gi¸ trÞ:
H H
k s = 0,85 + 4,8
+ m (0,028 - 1,15 )
L L
kf - hÖ sè, lÊy theo b¶ng 3.3.
ptd - trÞ sè lín nhÊt cña ¸p lùc sãng t¬ng ®èi t¹i ®iÓm B (h×nh 3.24), lÊy
theo b¶ng 3.4.

H×nh 3.24. BiÓu ®å t¶i träng sãng lªn m¸i nghiªng


B¶ng 3.3. HÖ sè kf
§é tho¶i cña sãng L / H 10 15 20 25 35
HÖ sè kf 1,0 1,15 1,3 1,35 1,48

B¶ng 3.4. TrÞ sè lín nhÊt cña ¸p lùc sãng t¬ng ®èi ptd
ChiÒu cao sãng H(m) 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 ³4
TrÞ sè ptd 3,7 2,8 2,3 2,1 1,9 1,8 1,75 1,7

- Tung ®é zB (®iÓm ®Æt cña ¸p lùc sãng lín nhÊt pmax) x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
1
z B = A + 2 ( 1 - 2 m 2 + 1 )(A + B) (3.50)
m
1 + m2
A = H (0,47 + 0,023 L / H )
trong ®ã: m2
B = H[0,95 - (0,84 m - 0,25) H / L ]
- Tung ®é z3 øng víi chiÒu cao sãng leo lªn m¸i nghiªng, x¸c ®Þnh theo môc 3.4.
- BiÓu ®å ¸p lùc sãng t¸c dông lªn m¸i nghiªng ®îc x¸c ®Þnh bëi 4 cÆp trÞ sè pi vµ li
t¬ng øng nh sau:
p1 = 0,4 pBmax t¬ng øng víi l1 = 0,0125 Lj
p2 = 0,1 pBmax t¬ng øng víi l2 = 0,0325 Lj (3.51)
L ctgj
trong ®ã: Lj =
2 4
ctgj2 - 1

3.4. ChiÒu cao sãng leo
§iÓm giíi h¹n phÝa trªn cña biÓu ®å ¸p lùc sãng ®îc x¸c ®Þnh tõ chiÒu cao sãng
leo, ký hiÖu Hleo. ChiÒu cao sãng leo phô thuéc chñ yÕu vµo gi¸ trÞ c¸c th«ng sè sãng lan
truyÒn vµo bê, h×nh d¹ng mÆt c¾t vµ kÕt cÊu gia cè bê…. Trêng hîp c«ng tr×nh cã mÆt
c¾t t¬ng ®èi ®¬n gi¶n, chiÒu cao sãng leo cã thÓ x¸c ®Þnh theo c¸c c«ng thøc gÇn ®óng;
trêng hîp c«ng tr×nh cã tÇm quan träng ®Æc biÖt hoÆc mÆt c¾t cã h×nh d¹ng phøc t¹p,
chiÒu cao sãng leo cÇn ®îc thÈm ®Þnh qua kÕt qu¶ thÝ nghiÖm trªn m« h×nh vËt lý.
ChiÒu cao sãng leo lªn m¸i nghiªng cã thÓ x¸c ®Þnh theo nhiÒu c«ng thøc (N.N.


§junkovxki, P.A.Sankin, çc quy ph¹m …), kÕt qu¶ chªnh lÖch kh¸ nhiÒu khi tÝnh to¸n
theo çc c«ng thøc kh¸c nhau. Sau ®©y lµ çc c«ng thøc thêng sö dông trong thiÕt kÕ çc
c«ng tr×nh b¶o vÖ bê.
3.4.1. Trêng hîp m¸i nghiªng cã cïng ®é dèc (h×nh 3.25)
ChiÒu cao sãng leo cã tÇn suÊt ®¶m b¶o i%, ký hiÖu Hleo i%, phô thuéc vµo ®é dèc
m¸i nghiªng m ®îc x¸c ®Þnh theo çc trêng hîp sau ®©y:
· Khi m =1,5¸ 5,0
k D k w k i% k b
H leo i% = HL (3.52)
1 + m2
trong ®ã:
m : hÖ sè dèc m¸i nghiªng
H, L : chiÒu cao, chiÒu dµi trung b×nh cña sãng tríc ®ª
kD: hÖ sè nh¸m vµ thÊm cña m¸i nghiªng, lÊy theo b¶ng 3.5.
kw : hÖ sè, phô thuéc tèc ®é giã W vµ ®é s©u vïng níc tríc ®ª, lÊy theo b¶ng 3.6.
kb : hÖ sè ¶nh hëng khi híng sãng xiªn mét gãc b víi ®êng tim ®ª, (b¶ng 3.7).
ki% : hÖ sè tÇn suÊt ®¶m b¶o cña chiÒu cao sãng leo, lÊy theo b¶ng 3.8. §èi víi ®ª
b¶o vÖ bê kh«ng cho phÐp trµn, tÇn suÊt ®¶m b¶o lÊy lµ 2%, víi ®ª cho phÐp trµn tÇn suÊt
®¶m b¶o lµ 13%.
B¶ng 3.5. HÖ sè kD
Lo¹i h×nh gia cè m¸i kD
Tr¬n ph¼ng, kh«ng thÊm níc (bª t«ng nhùa ®êng) 1,0
Bª t«ng vµ tÊm l¸t bª t«ng 0,9
L¸t cá 0,85 ¸ 0,9
§¸ x©y 0,75 ¸ 0,8
§¸ héc ®æ hai líp (nÒn kh«ng thÊm níc) 0,60 ¸ 0,65
§¸ héc ®æ hai líp (nÒn thÊm níc) 0,50 ¸ 0,55
Khèi vu«ng 4 ch©n (l¾p ®Æt mét líp) 0,55
Tetrapod (2 líp) 0,40
Dolos (2 líp) 0,38


B¶ng 3.6. HÖ sè kW
W / gd £1 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 ³5
kW 1,00 1,02 1,08 1,16 1,22 1,25 1,28 1,30
B¶ng 3.7 . HÖ sè kb
b (®é) £ 15 20 30 40 50 60
kb 1,00 0,96 0,92 0,87 0,82 0,76
B¶ng 3..8 . HÖ sè ki%
i% 0,1 1 2 3 4 5 10 13 20 50
H/d
< 0,1 2,66 2,23 2,07 1,97 1,90 1,84 1,64 1,54 1,39 0,96
0,1¸0,3 2,44 2,08 1,94 1,86 1,80 1,75 1,57 1,48 1,36 0,97
>0,3 2,13 1,86 1,76 1,70 1,65 1,61 1,48 1,40 1,31 0,99

· Khi m £ 1,25
H leo i% = k D k W k i% k b R0 H (3.53)
trong ®ã: R0 : hÖ sè dÉn suÊt, phô thuéc ®é dèc m¸i m, lÊy theo b¶ng 3.9
C¸c hÖ sè kh¸c trong (3.53) cã ý nghÜa vµ cã gi¸ trÞ t¬ng tù nh c«ng thøc (3.52).
B¶ng 3.9. HÖ sè R0
HÖ sè m¸i dèc m= cotg a 0 0,5 1,0 1,25
R0 (m) 1,24 1,45 2,20 2,50
· Khi 1,25 <m < 1,5
Gi¸ trÞ chiÒu cao sãng leo ®îc néi suy tõ c¸c trÞ sè tÝnh cho trêng hîp m=1,25 vµ
m =1,5.

H×nh 3.25. S¬ ®å x¸c ®Þnh chiÒu cao sãng leo lªn m¸i nghiªng


3.4.2. Trêng hîp m¸i nghiªng cã thÒm gi¶m sãng
Khi m¸i nghiªng cã thÒm gi¶m sãng (h×nh 3.26), chiÒu cao sãng leo ®îc x¸c ®Þnh
theo môc 3.4.1, nhng hÖ sè m¸i dèc m ph¶i tÝnh ®æi thµnh hÖ sè m¸i dèc t¬ng ®¬ng,
ký hiÖu mc .
Ký hiÖu: bt - chiÒu réng thÒm; mT - hÖ sè m¸i dèc phÇn trªn thÒm, mD - hÖ sè m¸i
dèc phÇn díi thÒm, trÞ sè mc ®îc x¸c ®Þnh theo c¸c trêng hîp sau:
· Trêng hîp m¸i trªn vµ m¸i díi thÒm gi¶m sãng cã cïng ®é dèc: (mD = mT ; Dm =
mD - mT =0):
æ d ö
mc = mT ç 1 - 4 t ÷ k b
è L ø
(3.54)
b
k b =1 + 3 t
L
· Trêng hîp ®é dèc m¸i trªn lín h¬n ®é dèc m¸i díi (Dm = mD - mT > 0)
dt
m c = (m T + 0,3 Dm - 0,1 Dm 2 )(1 - 4,5 ) kl (3.55)
L
· Trêng hîp ®é dèc m¸i trªn nhá h¬n ®é dèc m¸i díi (Dm = mD - mT < 0)
dt
m c = (m T + 0,5 Dm + 0, 08 Dm2 )(1 + 3 ) kl (3.56)
L
trong ®ã:
dt - ®é s©u níc trªn thÒm gi¶m sãng; khi thÒm n»m díi mùc níc tÜnh th× lÊy gi¸
trÞ d¬ng, khi thÒm n»m trªn mùc níc tÜnh th× lÊy gi¸ trÞ ©m.
L - chiÒu dµi sãng
C¸c c«ng thøc trªn thÝch hîp trong ®iÒu kiÖn:
mT = 1,0 ¸1,4 ; mD = 1,5 ¸3,0
dt bt
= -0,067 ¸ +0,067; £ 0,25
L L

H×nh 3.26. Sãng leo lªn m¸i nghiªng cã thÒm gi¶m sãng


3.4.3. ChiÒu cao sãng leo x¸c ®Þnh theo 22-TCN 222-95
Khi sãng vµo bê theo híng vu«ng gãc víi c«ng tr×nh vµ ®é s©u níc tríc c«ng
tr×nh d ³ 2H1% th× chiÒu cao sãng leo x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
H leo i% = k r k p k spr k l k i H1% (3.57)

trong ®ã:
Hleo i% - chiÒu cao sãng leo víi suÊt ®¶m b¶o i%
k r , k p - hÖ sè nh¸m vµ hÖ sè thÊm qua m¸i dèc, lÊy theo b¶ng 3.10. KÝch thíc
®Æc trng r trong b¶ng ®Æc trng cho lµ ®é nh¸m cña m¸i nghiªng, ®îc lÊy b»ng ®êng
kÝnh trung b×nh cña çc khèi vËt liÖu gia cè m¸i (®¸, tÊm b¶n hoÆc khèi bª t«ng, bª t«ng
cèt thÐp).
k sp - hÖ sè, lÊy theo b¶ng 3.11. Gãc a trong b¶ng lµ gãc nghiªng cña m¸i so víi
®êng n»m ngang.
kl - hÖ sè, lÊy theo çc ®êng cong t¬ng øng víi ®é tho¶i cña sãng vïng níc s©u
(L0/H1%) trªn h×nh 3.27.
ki - hÖ sè tÇn suÊt ®¶m b¶o chiÒu cao sãng leo, lÊy theo b¶ng 3.12
H1% - chiÒu cao sãng tÝnh to¸n víi suÊt ®¶m b¶o 1%

B¶ng 3.10. HÖ sè k r , k p
KÕt cÊu gia cè §é nh¸m t¬ng ®èi HÖ sè kr HÖ sè kp
m¸i dèc r/H1%
B¶n bª t«ng (bª t«ng cèt thÐp) - 1 0,9
Cuéi sái, ®¸ hoÆc çc khèi bª < 0,02 1 0,9
t«ng (bª t«ng cèt thÐp) 0,005 ¸0,01 0,95 0,85
0,02 0,90 0,8
0,05 0,8 0,7
0,1 0,75 0,6
> 0,2 0,7 0,5
B¶ng 3.11. HÖ sè k sp

TrÞ sè ctga 1¸2 3 ¸5 >5
HÖ sè khi vËn tèc giã ³ 20 m/s 1,4 1,5 1,6
k sp khi vËn tèc giã = 10 m/s 1,1 1,1 1,2
khi vËn tèc giã £ 5 m/s 1,0 0,8 0,6


B¶ng 3.12. HÖ sè k i
SuÊt ®¶m b¶o sãng leo i% 0,1 1 2 5 10 30 50
HÖ sè ki 1,1 1,0 0,96 0,91 0,86 0,76 0,68

H×nh 3.27. §å thÞ çc gi¸ trÞ hÖ sè kl
3.4.4. ChiÒu cao sãng leo x¸c ®Þnh theo SPM [6]
§å thÞ h×nh 3.28 cho kÕt qu¶ gÇn ®óng chiÒu cao sãng leo lªn m¸i nghiªng cã líp
gia cè tr¬n,ph¼ng, phô thuéc vµo çc th«ng sè:
- §é dèc m¸i ®ª m = cotga
- §é s©u níc t¹i ch©n c«ng tr×nh ds
- Çc th«ng sè sãng: chiÒu cao sãng Ho vµ chu kú sãng T

H×nh 3.28. §å thÞ x¸c ®Þnh chiÒu cao sãng leo theo SPM[6]


3.4.5. ChiÒu cao sãng kÕt qu¶ thùc nghiÖm
Çc c«ng tr×nh nghiªn cøu ®îc thùc hiÖn ®èi víi sãng ®iÒu hßa vµ sãng ngÉu
nhiªn, t¸c ®éng lªn m¸i nghiªng trong ®iÒu kiÖn ®é dèc m¸i thay ®æi, vËt liÖu gia cè m¸i
nghiªng ®a d¹ng (®¸ thiªn nhiªn, tÊm b¶n, khèi gia cè cã h×nh d¹ng phøc t¹p…), kÕt qu¶
nghiªn cøu cho phÐp x¸c ®Þnh chiÒu cao sãng khi sãng leo trªn m¸i (Run up) vµ khi sãng
®æ nhµo (Run down). Nh÷ng kÕt qu¶ nµy ®· ®îc giíi thiÖu vµ sö dông réng r·i trong thiÕt
kÕ çc c«ng tr×nh b¶o vÖ bê cña Ph¸p.
1. C«ng thøc tÝnh to¸n ®èi víi sãng ®iÒu hßa
Ký hiÖu Ru lµ chiÒu cao sãng khi leo trªn m¸i nghiªng vµ Rd lµ kho¶ng çch khi
sãng nhµo xuèng m¸i so víi mùc níc tÜnh (h×nh 3.25). Gi¸ trÞ Ru vµ Rd phô thuéc vµo trÞ
sè çc th«ng sè sãng, ®é dèc m¸i nghiªng vµ lo¹i h×nh vËt liÖu, kÕt cÊu khèi gia cè m¸i,
thÓ hiÖn díi d¹ng:
Ru
= A[1 - exp(B I r )]
H (3.58)
Rd
= A[1 - exp(B I r )]
H
tga
trong ®ã: I r - th«ng sè Irrbaren-B¹ttes: Ir =
Hs / L s

Hs , Ls - chiÒu cao, chiÒu dµi sãng cã ý nghÜa
a - gãc nghiªng t¹o bëi m¸i vµ ®êng n»m ngang
A, B - hÖ sè, phô thuéc vËt liÖu, kÕt cÊu khèi gia cè m¸i, cho trong b¶ng 3.13.
Trªn h×nh 3.29 thÓ hiÖn çc kÕt qu¶ thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh gi¸ trÞ hai ®¹i lîng Ru/H
vµ Rd/H ®èi víi mét sè d¹ng gia cè m¸i thêng sö dông trong c«ng tr×nh b¶o vÖ bê.

a) Gia cè m¸i b»ng ®¸ ®æ b)Gia cè m¸i b»ng khèi
T Tetrapod c) Gia cè m¸i b»ng khèi Dolos

H×nh 3.29. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh Ru/H vµ Rd/H


B¶ng 3.13. HÖ sè sãng leo
D¹ng vËt liÖu gia cè Ru/ H Rd/ H
A B HÖ sè A B HÖ sè
t¬ng t¬ng
quan quan
§¸ tù nhiªn (Dai &Kamel) 1,3648 -0,596 0,61 -0,8523 -0,4256 0,6
Tetrapod (Jackson) 0,034 -0,75 0,74
Dolos (Wallingford) 1,216 -0,568 0,74 -1,0607 -0,266 0,83
2. C«ng thøc tÝnh to¸n ®èi víi sãng thèng kª
C¸c c«ng thøc díi ®©y sö dông cho trêng hîp chiÒu cao sãng H tu©n theo luËt
ph©n bè Rayleigh, ký hiÖu:
Ru
- Ru: chiÒu cao sãng leo lªn m¸i nghiªng, ®¹i lîng cã quan hÖ víi th«ng sè
H
Irrbaren-B¹ttes I r biÓu thøc:
Ru
= 0,67 I r 0,51 (3.59)
H
- Ru(p): chiÒu cao sãng leo t¬ng `øng víi tÇn suÊt ®¶m b¶o p, cã nghÜa:
Pr ob [R u > R u (p)] = p ; Ru (p) x¸c ®Þnh theo biÓu thøc:
0,51
æ ö
R u (p) tg a Ln p
= 0,67 ç ÷ - (3.60)
H z,1/ 3 ç H 2 ÷ 2
è z,1/ 3 /1,56T ø
Hz,1/3 - chiÒu cao sãng ®¸ng kÓ t¹i vïng níc cã ®é s©u z tríc c«ng tr×nh
T - chu kú sãng, thêng lÊy b»ng gi¸ trÞ chu kú ®Ønh phæ chu kú sãng Tp.
C«ng thøc (3.60) cho kÕt qu¶ kh¸ kh¶ quan ®èi víi m¸i ®ª gia cè b»ng ®¸ rêi hoÆc
khèi cubiques. H×nh 3.30 so s¸nh c¸c gi¸ trÞ chiÒu cao sãng leo theo kÕt qu¶ thÝ nghiÖm vµ
kÕt qu¶ tÝnh theo lý thuyÕt sãng ngÉu nhiªn cña Kamphuis vµ Mohamed ®èi hai h×nh thøc
gia cè nªu trªn.

H×nh 3.30. KÕt qu¶ chiÒu cao sãng leo theo thÝ nghiÖm vµ theo lý thuyÕt sãng ngÉu nhiªn


3.5. ¸p lùc thuû tÜnh
Khi tÝnh to¸n t¶i träng t¸c ®éng lªn m¸i nghiªng c«ng tr×nh, ngoµi ¸p lùc ®éng do
sãng cÇn ph¶i tÝnh ®Õn ¸p lùc tÜnh cña níc t¸c dông lªn m¸i nghiªng khi cã sãng t¸c
®éng. BiÓu ®å ¸p lùc thñy tÜnh trong trêng hîp nµy cã d¹ng h×nh tam gi¸c víi çc trÞ sè
x¸c ®Þnh nh sau (h×nh 3.31):
T¹i ®iÓm O, giao ®iÓm cña ®é s©u ph©n giíi víi m¸i nghiªng (vµ còng lµ gèc cña
hÖ trôc täa ®é): p 0 = (0,1m + 0,2) H0
T¹i ®iÓm B, n¬i cã ¸p lùc thuû ®éng cña sãng lín nhÊt: p B = 0,055 m H0
T¹i ®iÓm C, n¬i mÆt níc tÜnh c¾t m¸i nghiªng: p c = 0,6 p B

T¹i ®iÓm D, n¬i kÕt thóc chiÒu cao sãng leo: pD = 0

H×nh 3.31. BiÓu ®å ¸p lùc thñy tÜnh
Nh vËy, viÖc tÝnh to¸n kÝch thíc vµ cêng ®é cña kÕt cÊu gia cè trªn m¸i ®ª sÏ
c¨n cø vµo çc gi¸ trÞ cña hai biÓu ®å ¸p lùc thuû ®éng cña sãng (h×nh 3.24) vµ ¸p lùc
thuû tÜnh (h×nh 3.31). Hai lo¹i ¸p lùc nµy cã ph¬ng t¸c dông Ðp vµo m¸i nghiªng.
3.6. ¸p lùc ngîc (¸p lùc §Èy næi)
Khi sãng t¸c ®éng lªn m¸i ®ª, ngoµi ¸p lùc ®éng vµ ¸p lùc tÜnh, cßn cã t¸c dông
cña ¸p lùc ngîc cña sãng theo ph¬ng tõ phÝa trong m¸i ®ª híng ra phÝa ngoµi. ¸p lùc
ngîc nµy xuÊt hiÖn do ®é chªnh cét níc khi sãng leo lªn m¸i ®ª vµ mùc níc tÜnh. ViÖc
x¸c ®Þnh ¸p lùc ngîc cã ý nghÜa quan träng ®èi víi bµi to¸n kiÓm tra æn ®Þnh çc khèi gia
cè m¸i, ®Æc biÖt lµ trêng hîp m¸i ®îc gia cè b»ng çc tÊm b¶n bª t«ng.
¸p lùc ngîc ®èi víi çc tÊm gia cè b»ng bª t«ng trªn m¸i nghiªng ®îc x¸c ®Þnh
theo c«ng thøc :
p c = k s k f p dn r g H (3.61)

trong ®ã: ks - hÖ sè, lÊy theo c«ng thøc (3.54)
kf - hÖ sè, lÊy theo b¶ng 3.3.
pdn - ¸p lùc ngîc t¬ng ®èi, lÊy theo h×nh 3.32b.


BiÓu ®å ¸p lùc ngîc trªn m¸i nghiªng (h×nh 3.32a) ®îc x¸c ®Þnh theo çc trÞ sè
sau:
x1 - kho¶ng çch tõ ®iÓm 0 (giao ®iÓm MNTT vµ m¸i nghiªng) ®Õn ®iÓm B (®iÓm
chÞu ¸p lùc sãng lín nhÊt): x1 = z B / sin a ; trong ®ã: zB tÝnh theo (3.55); a - gãc gi÷a
m¸i nghiªng vµ ®êng n»m ngang.
b f = (z B + H leo ) / sin a

a. BiÓu ®å x¸c ®Þnh ¸p lùc ngîc b. §å thÞ x¸c ®Þnh ¸p lùc ngîc t¬ng ®èi
H×nh 3.32. ¸p lùc ngîc
BiÓu ®å ¸p lùc ngîc cña sãng phô thuéc vµo h×nh thøc gia cè trªn m¸i nghiªng,
nhng chñ yÕu ®èi víi lo¹i gia cè b»ng b¶n bª t«ng. §èi víi lo¹i gia cè nµy biÓu ®å ¸p
lùc ngîc cßn phô thuéc vµo h×nh thøc khe nèi gi÷a çc tÊm gia cè. Sau ®©y lµ mét sè
trêng hîp hay gÆp trong thùc tÕ:
1. Trêng hîp gia cè b»ng b¶n bª t«ng vµ khe nèi hë
BiÓu ®å ¸p lùc ngîc cña sãng cã h×nh d¹ng vµ kÝch thíc thÓ hiÖn trªn h×nh
3.33a. Çc trÞ sè trªn biÓu ®å ®îc x¸c ®Þnh nh sau:
2,6
p 5 = 0,277 g ( H leo - H0 )
m
p 2 = 0,4 p 5 (3.62)
e = 0,1 (L 0 / H0 )

2. Trêng hîp gia cè b»ng b¶n bª t«ng vµ khe nèi kÝn
Trêng hîp nµy biÓu ®å ¸p lùc ngîc cã d¹ng nh trªn h×nh 3.33b. VÞ trÝ vµ trÞ sè
çc ®iÓm ®Æc biÖt trªn biÓu ®å x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
m L
p* = 0,085 H0 g
2 (1 + 0 )
m +1 H0 (3.63)
e* = 0,15 (L 0 / H0 )


3. Trêng hîp gia cè b»ng b¶n bª t«ng mµ ®o¹n trªn (®o¹n chÞu t¸c ®éng cña sãng) cã
khe nèi hë, cßn ®o¹n díi cã khe nèi kÝn
BiÓu ®å ¸p lùc ngîc biÓu thÞ trªn h×nh 3.33c, trong ®ã tam gi¸c phÝa trªn lÊy nh
biÓu ®å 3.33a, tam gi¸c díi lÊy nh biÓu ®å 3.33b.
Ngoµi nh÷ng c«ng thøc nªu trªn cßn nhiÒu c«ng thøc cña nhiÒu t¸c gi¶ kh¸c, song
nãi chung, nh÷ng c«ng thøc tÝnh ¸p lùc ngîc ®Òu chØ lµ gÇn ®óng. Khi thiÕt kÕ çc c«ng
tr×nh cã tÇm quan träng ®Æc biÖt, nªn kiÓm tra b»ng thùc nghiÖm.

H×nh 3.33. BiÓu ®å ¸p lùc ngîc cña sãng trªn m¸i nghiªng gia cè b»ng çc tÊm b¶n bª t«ng
3.7. ¸p lùc cña sãng lªn c«ng tr×nh cã d¹ng têng cong
T¶i träng sãng lªn têng cong thêng ®îc x¸c ®Þnh qua thÝ nghiÖm cho tõng
trêng hîp cô thÓ. Trong ®iÒu kiÖn kh«ng cã kh¶ n¨ng thÝ nghiÖm th× cã thÓ tÝnh to¸n gÇn
®óng nh sau:
1. Theo 22 TCN 222-95
¸p lùc sãng lªn mÆt cong c«ng tr×nh x¸c ®Þnh nh trêng hîp mÆt c«ng tr×nh th¼ng
®øng, sau ®ã ®æi híng çc lùc thµnh phÇn theo híng vu«ng gãc víi mÆt cong, biÓu ®å
¸p lùc sãng cã d¹ng nh h×nh 3.34.

H×nh 3.34: BiÓu ®å ¸p lùc sãng lªn têng cong


2. Theo Quy ph¹m CHuP- 92- 60
¸p lùc sãng do sãng vì lªn ®o¹n cong cña têng ch¾n sãng ®îc x¸c ®Þnh theo
c«ng thøc:
pcong = 0,5 p (1 + cos2bcong) (3.64)
trong ®ã:
bcong (®é) - gãc gi÷a ®êng th¼ng ®øng vµ tiÕp tuyÕn víi ®êng cong t¹i ®iÓm x¸c ®Þnh ¸p lùc
cña têng ch¾n sãng
p - ¸p lùc sãng vì tÝnh trong trêng hîp sãng rót, gåm ¸p lùc ®Èy næi vµ ¸p lùc x«
ngang vµo têng t¹i mùc níc tÜnh, tÝnh gÇn ®óng theo c«ng thøc:
p = 1,5H (3.65)
BiÓu ®å ¸p lùc sãng lªn têng ch¾n cã d¹ng cong t¬ng tù nh h×nh 3.34.

Tts

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (14)

Similar to Tts

Similar to Tts (20)

More from luuguxd

More from luuguxd (20)

Tts