Tác động của sóng lên công trình

Tác động của sóng lên công trình thủy lợi

  • Các thông số của sóng
  • Tác dụng của sóng lên công trình có bề mặt thẳng đứng
  • Tác dụng của sóng lên công trình có mặt nghiêng

I. Các thông số của sóng

Khi có gió thổi liên tục, mặt nước hồ sẽ phát sinh sóng và làm tăng thêm áp lực của nước. Các thông số của sóng như chiều cao sóng h, chu kỳ sóng τ, bước sóng λ (hình 3-2) phụ thuộc nhiều nguyên nhân như tốc độ gió W, thời gian gió thổi liên tục t, độ sâu của nước trong hồ H, chiều dài đà sóng D. Chiều dài đà sóng D bằng khoảng cách từ bờ đến công trình tương ứng với hướng gió (hình 3-3).

Người ta còn phân biệt giữa sóng nước sâu và sóng nước nông để tính các yếu tố sóng. Sóng nước sâu là ở đó độ sâu của nước trong hồ H rất lớn, đáy hồ không ảnh hưởng tới các yếu tố về sóng. Khi H > λ/2 có sóng nước sâu và λ/2 > H > Hghcó sóng nước nông, trong đó Hgh = (1,25 ÷ 1,8) hp (hp chiều cao của sóng với xác suất p%).

Tốc độ gió được xác định ở độ cao 10 m trên mặt hồ, tần suất gió là 2% đối với công trình cấp I và cấp II, 4 % đối với công trình cấp III và IV.
Xác định các thông số của sóng có nhiều công thức dựa trên cơ sở quan trắc thực tế ở nhiều điều kiện cụ thể khác nhau, kết hợp với lý luận để thiết lập nên.
huong gio và chiều dài đà sóng
Thực tế là các thông số của sóng phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau; các yếu tố này thường xuyên thay đổi và cho những tổ hợp ngẫu nhiên giữa chúng (ví dụ, giữa vận tốc gió, hướng gió và đà sóng, thời gian gió thổi liên tục…). Kết quả là các thông số của sóng cũng biến đổi một cách ngẫu nhiên và vì vậy cần định lượng các thông số của sóng theo xác suất xuất hiện p. Trị số của p phụ thuộc vào các loại công trình và cấp của nó, được xác định theo quy phạm.
Theo phương pháp Crưlốp (thể hiện trong quy phạm hiện hành) các thông số của sóng được xác định như sau:

1. Các thông số của sóng vùng nước sâu (H 0,5λ)

a) Các đặc trưng sóng trung bình
Trị số củaCác đặc trưng sóng trung bìnhCác đặc trưng sóng trung bìnhxác định theo đường giới hạn trên trong đồ thị hình 3-5, theo đó tìm được các cặp giá trịđặc trưng sóng trung bìnhđặc trưng sóng trung bìnhtừ  các  đại  lượng không thứ nguyênđặc trưng sóngCác đặc trưng sóng trung bình. Chọn lấy cặp giá trị bé nhất trong 2 cặp số tìm được, từ đó tính raCác đặc trưng sóng trung bìnhCác đặc trưng sóng trung bình. Trị số bước sóng trung bình xác định theo công thức:
Các đặc trưng sóng trung bình(3-5)
b)        Chiều cao sóng với xác suất p%:
Các đặc trưng sóng (3-6)
Trong đó Kp tra trên đồ thị hình 3-5 theo xác suất p và thông sốgd.
2. Thông số của sóng vùng nước nông
Trường hợp vùng nước nông có độ dốc đáy i ≤ 0,001, các đặc trưng sóng trung bìnhxác định theo đồ thị hình 3-6, với tham số làvà cách xác định cũng như trường hợp trên.
Chiều cao sóng với xác suất p% cũng xác định theo công thức (3-6), trong đó Kp tra ở đồ thị hình 3-5 theo các đại lượng không thứ nguyênchọn lấy trị số nhỏ trong hai giá trị Kp tìm được.
Với các trường hợp khác, xem trong QPTL C1 – 78 [14].

II. Tác dụng của sóng lên công trình có bề mặt thẳng đứng

Khi tính toán tác dụng của sóng lên công trình cần phải xác định độ dềnh của đỉnh sóng ƞs hoặc độ hạ thấp của chân sóng ƞch so với mực nước tĩnh (hình 3-4a, b), xác định áp lực sóng đẩy ngang và momen uốn do nó sinh ra.
Nói chung thời điểm do sóng làm mức nước dâng cao lớn nhất trước công trình và trị số áp lực sóng lớn nhất là không trùng nhau. Khi mực nước dâng cao lớn nhất trước công trình do sóng gây nên thì một bộ phận phía trước công trình có thể sinh ra áp lực sóng âm (hình 3-4c).
Để xác định áp lực sóng trên bề mặt công trình là thẳng đứng hoặc gần với thẳng
đứng, người ta thường dùng phương pháp của N.N Zagriadscaia. Phương pháp đó cho
phép ứng dụng đối với sóng nước nông và cả sóng nước sâu. Độ dềnh cao nhất ƞs và độ hạ thấp nhất ƞch của sóng được tính như sau:
ƞs = kƞsh ;      (3-7)
ƞch = kƞchh,  (3-8)
Độ dềnh ƞd của sóng khi áp lực ngang của sóng là lớn nhất (hình 3-4d)
ƞd = kƞd . h . (3-9)
Lúc đó áp lực ngang lớn nhất của sóng (tính cho 1m chiều rộng, ƞ = ƞd) (hình 3-4d) là:
áp lực ngang lớn nhất của sóng(3-10)
Mô men của áp lực sóng lấy với đáy công trình :
Mô men của áp lực sóng(3-11)

Trong đó: kƞs, kƞch, km – các hệ số, phụ thuộc h/λ  λ/h , được xác định theo đồ thị hình 3-7.

Các hệ số kđ , km trong công thức (3-10) và (3-11) là hệ số hiệu chỉnh của áp lực ngang lớn nhất và mômen của áp lực sóng được xác định theo đồ thị 3-7d, e .

III. Tác dụng của sóng lên công trình có mặt nghiêng

Khi sóng tiếp xúc với bề mặt công trình là nghiêng thì sẽ có sóng leo. Chiều cao sóng leo với tần suất là 1% được gọi là hsl1%, đối với vùng nước sâu H ≥ 3hH1% hoặc vùng nước nông H ≥ 2h1%, được tính theo công thức :
hsl1% = k1k2k3k4kαh1%,    (3-12)
Trong đó :
hH1% – chiều cao sóng của độ sâu H ≥ 0,5λ với xác suất 1%;
h1% – chiều cao của sóng với xác suất 1%;
k4 – hệ số được xác định theo sơ đồ hình (3-8); phụ thuộc vàoλ/h và hệ số máinghiêng của công trình;
kα – hệ số phụ thuộc góc αs giữa hướng gió và pháp tuyến với trục đập;?
k1, k2 – các hệ số phụ thuộc vào độ nhám tương đối D/ h1%  và đặc trưng vật liệu gia
cố mặt đập (bảng 3-1);
k3 – hệ số phụ thuộc tốc độ gió và hệ số mái nghiêng m (bảng 3-2)
hệ số phụ thuộc vào độ nhám tương đối

Chiều cao sóng leo với xác suất p% là hslp được xác định bằng cách nhân trị số hsl1% tính được trong công thức (3-12) với hệ số kp lấy theo bảng (3-4).

Hình 3-6 Đồ thị xác định các yếu tố của sóng
Hình 3-6 Đồ thị xác định các yếu tố của sóng
Đồ thị xác định he so k
Đồ thị xác định he so k

Phân bố áp suất sóng trên mái được gia cố bằng các tấm bê tông có độ dốc mái 1,5≤ m ≤ 5 được tính như hình (3-7) trong đó áp suất sóng lớn nhất p2 xác định theo công thức :

áp suất sóng lớn nhất(3-13)

Trong đó :

kno
phan bo ap suat song lon nhat
Bảng 3-6

Tung độ z2 tại điểm 2 tính bằng m (có áp lực sóng lớn nhất) được xác định theo công thức:

áp lực sóng lớn nhất

Tung độ z3 tính bằng mét, bằng chiều cao sóng leo.

Tại các điểm cao hơn hoặc thấp hơn điểm 2 có áp suất sóng bé hơn, trị số của nó được trình bày trên hình 3-9 tương ứng với các khoảng cách (mét).
Với l1 = 0,0125 Lαl3= 0,0265 Lα:
p = 0,4 p2      (3-16)
Với l2 = 0,0325 Lαl4= 0,0675 Lα:
p = 0,1 p2      (3-17)

Trong đó :     

Tác động của sóng lên công trình

m – hệ số mái dốc của đập

 125 total views,  1 views today

Để lại bình luận