TIÊu chuẩn ngành 22 tcn 222-95



tải về 1.11 Mb.
trang1/8
Chuyển đổi dữ liệu23.08.2016
Kích1.11 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8
TIÊU CHUẨN NGÀNH

22 TCN 222-95

TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG (DO SÓNG VÀ DO TÀU) LÊN CÔNG TRÌNH THỦY

TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ

1. QUY ĐỊNH CHUNG

1.1. Tiêu chuẩn này dùng để xác định các tải trọng và tác động do sóng và do tàu khi thiết kế mới hoặc thiết kế cải tạo các công trình giao thông đường thủy ở sông và ở biển.

1.2. Tiêu chuẩn quy định các giá trị tiêu chuẩn của tải trọng do sóng và do tàu tác động lên các công trình thủy. Giá trị tính toán của các tải trọng này được xác định bằng cách nhân giá trị tiêu chuẩn với hệ số vượt tải n để xét khả năng sai khác của tải trọng thực tế so với giá trị tiêu chuẩn theo hướng bất lợi cho công trình. Hệ số n đối với các tải trọng do sóng và do tàu được quy định như sau:

n = 1,0 đối với tải trọng do sóng;

n = 1,2 đối với tải trọng do tàu.

1.3. Đối với các công trình hợp tác với nước ngoài cho phép áp dụng các tiêu chuẩn và phương pháp khác để xác định tải trọng do sóng và do tàu, nhưng phải được cấp xét duyệt đồ án chấp thuận.

1.4. Khi sự tương tác giữa công trình với sóng khác với các trường hợp quy định trong Tiêu chuẩn này (chẳng hạn khi có sóng lừng, khi công trình có các dạng cấu tạo khác v.v…) thì được phép tính toán tải trọng theo các tiêu chuẩn khác hoặc dùng các số liệu đo đạc thực tế và trên mô hình.

1.5. Đối với các công trình thủy thuộc cấp I thì tải trọng sóng và các thông số tính toán của sóng trong khu nước được che chắn hoặc từ phía vùng nước không được che chắn cần chỉnh lý lại trên cơ sở quan trắc thực địa và thí nghiệm trên mô hình.

2. TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG CỦA SÓNG LÊN CÔNG TRÌNH THỦY CÓ MẶT CẮT THẲNG ĐỨNG HOẶC DỐC NGHIÊNG

Tải trọng do sóng đứng lên công trình có mặt cắt thẳng đứng

2.1. Khi độ sâu nước đến đáy db > 1,5h và độ sâu nước trên khối lát thềm ở móng công trình dbr ≥ 1,25h thì phải tính toán công trình chịu tải trọng của sóng đứng từ phía vùng nước không được che chắn (Hình 1).



Hình 1. Biểu đồ áp lực sóng đứng tác dụng lên mặt tường thẳng đứng từ phía vùng nước không được che chắn

a- khi chịu đỉnh sóng; b- khi chịu chân sóng (kèm theo biểu đồ phân áp lực của sóng dưới các khối lát thềm móng công trình)

Trong tính toán này phải dùng độ sâu tính toán giả định d(m) thay cho độ sâu đến đáy db(m) trong các công thức xác định bề mặt sóng và áp lực sóng.

Độ sâu tính toán giả định d(m) được xác định theo công thức:

d = df + kbr (dh – df) (1)

Trong đó:

df – độ sâu nước trên lớp đệm móng công trình, m;

kbr – hệ số, xác định theo đồ thị ở Hình 2;

h – chiều cao sóng di động, m, lấy theo Phụ lục 1.



Hình 2. Đồ thị các giá trị của hệ số kbr

2.2. Dao động lên xuống  (m) của bề mặt tự do của sóng (kể từ mực nước tính toán) phải xác định theo công thức:

(2)

Trong đó:



- tần số sóng;

T – trị số trung bình của chu kỳ sóng, sec;

t – thời gian, sec;

- chỉ số sóng;

- trị số trung bình của chiều dài sóng, m;

Khi sóng đứng tác động lên tường thẳng đứng cần xem xét 3 trường hợp xác định  theo công thức (2) đối với các giá trị cost sau đây:

a) cost = 1 – khi trước tường là đỉnh sóng với độ cao max (m) so với mực nước tính toán;

b) 1 > cost > 0 - ở thời điểm mà tải trọng sóng theo hướng ngang Pxc (kN/m) đạt giá trị cực đại, lúc bề mặt sóng cao hơn mực nước tính toán một độ cao là c; trong trường hợp này trị số cost phải xác định theo công thức:

cost = (3)

c) cost = - 1 - ở thời điểm tải trọng sóng theo hướng ngang Pxt (kN/m) đạt giá trị cực đại, lúc chân sóng nằm thấp hơn mực nước tính toán một độ cao bằng t.



Ghi chú: Trường hợp d/≤ 0,2 và trong mọi trường hợp khác khi công thức (3) cho giá trị cost > 1 thì trong các tính toán sau này cần lấy cost = 1.

2.3. Ở vùng nước sâu thì tải trọng nằm ngang Px(kN/m) của sóng đứng tác động lên mặt tường thẳng đứng khi chịu đỉnh sóng hoặc chân sóng (xem Hình 1) phải xác định theo biểu đồ áp lực sóng; trong biểu đồ này đại lượng p (kPa) ở độ sâu z(m) phải xác định theo công thức:

p = ghe-kz cost - g (4)

- g

- g

Trong đó:

 - khối lượng riêng của nước, t/m3;

g – gia tốc trọng trường 9,81 m/sec2;

z – tung độ của các điểm (z1 = c; z2 = 0; …; zn = d) tính từ mực nước tính toán, m.



Phải lấy p = 0 ở vị trí z1 = - c khi có đỉnh sóng, và ở vị trí z6 = 0 khi có chân sóng trước tường.

2.4. Ở vùng nước nông thì tải trọng nằm ngang Px (kN/m) của sóng đứng tác động lên mặt tường thẳng đứng khi chịu đỉnh sóng và chân sóng (xem Hình 1) phải lấy theo biểu đồ áp lực sóng; trong đó đại lượng p ở độ sâu z(m) phải xác định theo Bảng 1.

Bảng 1

No điểm

Độ sâu z của các điểm, m

Trị số áp lực sóng p (kPa)

Khi chịu đỉnh sóng

1

nt

p1 = 0

2

0

p2 = k2gh

3

0,25d

p3 = k3gh

4

0,5d

p4 = k4gh

5

d

p5 = k5gh

Khi chịu chân sóng

6

0

p6 = 0

7

nt

p7 = -gnt

8

0,5d

p8 = k8gh

9

d

p9 = - k9gh

Ghi chú: Giá trị của các hệ số k2, k3, k4, k5, k8 và k9 phải xác định theo các biểu đồ trên các hình 3, 4 và 5.




Hình 3. Đồ thị giá trị các hệ số k2 và k3



Hình 4. Đồ thị giá trị các hệ số k4 và k5



Hình 5. Đồ thị giá trị các hệ số k8 và k9

Tải trọng và các tác động của sóng lên công trình có mặt cắt thẳng đứng (các trường hợp đặc biệt)

2.5. Trường hợp đỉnh công trình nằm cao hơn mực nước tính toán một độ cao zsup < max, hoặc nằm thấp hơn mực nước tính toán thì áp lực sóng p (kPa) lên mặt tường thẳng đứng phải xác định theo Điều 2.3 và Điều 2.4, sau đó nhân các giá trị áp lực tìm được với hệ số kc. Hệ số kc này được xác định theo công thức:

kc = 0,76 ± 0,19; (5)

Trong đó dấu “+” và dấu “-“ tương ứng với các vị trí của đỉnh công trình nằm cao hơn hoặc thấp hơn mực nước tính toán.

Trị số dao động lên xuống η của bề mặt tự do của sóng xác định theo Điều 2.2 cũng phải nhân với hệ số kc.

Trong trường hợp này tải trọng sóng theo hướng ngang Pxc (kN/m) phải xác định theo diện tích biểu đồ áp lực sóng trong phạm vi chiều cao của mặt tường thẳng đứng.

2.6. Khi sóng từ vùng nước không được che chắn tiến vào công trình dưới một góc  (độ) giữa đầu sóng và công trình thì trong các tính toán ổn định công trình và độ bền của đất nền trị số tải trọng sóng lên mặt tường thẳng đứng đã xác định theo Điều 2.3 và Điều 2.4 phải được giảm bớt bằng cách nhân với hệ số kcs. Giá trị của hệ số kcs được lấy như sau:


 (độ)

kcs

45

1,0

60

0,9

75

0,7

Ghi chú: Khi sóng di động dọc theo tường, nghĩa là đối với góc  gần bằng hoặc bằng 90o thì tải trọng sóng lên một phân đoạn công trình phải xác định theo Điều 2.7.

2.7. Tải trọng nằm ngang do sóng nhiễu xạ từ phía khu nước được che chắn phải xác định khi chiều dài tương đối của phân đoạn công trình 1/≤ 0,8. Khi đó giá trị p (kPa) của biểu đồ áp lực sóng tính toán có thể dựng theo 3 điểm cho hai trường hợp sau đây:

a) Đỉnh sóng trùng với điểm giữa của phân đoạn công trình (Hình 6, a):

z1 = max = , p1 = 0; (6)

z2 = 0, p2 = k1g; (7)

và z3 = df , p3 = k1g; (8)

b) Chân sóng trùng với điểm giữa của phân đoạn công trình (Hình 6, b):

z1 = 0, p1 = 0; (9)

z2 = t = , p2 = k1gt; (10)

z3 = df, p3 = - k1g (11)

Trong đó:

hdif – chiều cao sóng nhiễu xạ (m), xác định theo Phụ lục bắt buộc số 1;

k1 – hệ số lấy theo Bảng 2.





Hình 6. Các biểu đồ áp lực sóng nhiễu xạ lên mặt tường thẳng đứng từ phía khu nước được che chắn

a – khi có đỉnh sóng; b – khi có chân sóng



Bảng 2

Chiều dài tương đối của phân đoạn 1/

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

Hệ số k1

0,98

0,92

0,85

0,76

0,64

0,51

0,38

0,23

Ghi chú: Khi độ sâu ở phía khu nước được che chắn d ≥ 0,3thì phải dựng biểu đồ áp lực sóng hình tam giác với áp lực sóng bằng 0 tại độ sâu z3 = 0,3(Hình 6)

2.8. Phản áp lực của sóng trong các mạch ngang của tường khối xếp và ở đáy công trình phải lấy bằng trị số tương ứng của áp lực sóng theo hướng ngang tại các điểm biên (xem Hình 1 và Hình 6), còn trong phạm vi bề rộng công trình thì coi phản áp lực này biến thiên theo quy luật tuyến tính.

2.9. Lưu tốc đáy cực đại (m/sec) ở trước mặt tường thẳng đứng (do sóng đứng tạo thành) ở khoảng cách 0,25kể từ mép trước của tường phải xác định theo công thức:

vb,max = (12)

trong đó:

ksl – hệ số lấy theo Bảng 3.



Bảng 3

Độ thoải của sóng /h

8

10

15

20

30

Hệ số ksl

0,6

0,7

0,75

0,8

1

Trị số cho phép của lưu tốc đáy không gây xói vb,adm (m/sec) đối với đất cỡ hạt D(mm) phải xác định theo Hình 7. Khi vb,max > vb,adm cần trù định biện pháp chống xói đất nền.



Hình 7. Đồ thị các trị số cho phép của lưu tốc đáy không gây xói

2.10. Biểu đồ phản áp lực của sóng bên dưới khối lát thềm ở móng công trình phải lấy theo dạng hình thang như trên Hình 1b, trong đó các tung độ Pbr,i (kPa) với i = 1,2 hoặc 3 được xác định theo công thức:

Pbr,i = kbrgh (13)

Trong đó:

xi – khoảng cách từ tường đến cạnh tương ứng của khối lát thềm, m;

kbr – hệ số lấy theo Bảng 4;

pf – áp lực sóng ở cao độ đáy công trình.



Bảng 4

Độ sâu tương đối d/

Hệ số kbr khi độ thoải của sóng bằng /h

≤ 15

≥ 20

< 0,27

0,86

0,64

Từ 0,27 đến 0,32

0,60

0,44

> 0,32

0,30

0,30

Tải trọng và tác động của sóng vỡ và sóng đổ lên công trình có mặt cắt thẳng đứng

2.11. Khi độ sâu nước trên khối lát thềm ở móng công trình dbr ≤ 1.25h và độ sâu đến đáy db ≥ 1,5h thì phải tính toán công trình chịu tải trọng sóng vỡ từ phía vùng nước không được che chắn (Hình 8).

Tải trọng nằm ngang Pxc (kN/m) do sóng vỡ tác động lên tường phải lấy theo diện tích biểu đồ áp lực sóng nằm ngang. Trong biểu đồ này trị số p (kPa) tại tung độ z(m) phải xác định theo các công thức sau:

z1 = - h, p1 = 0 (14)

z2 = 0, p2 = 1,5gh (15)

z3 = df, p3 = (16)



Hình 8: Biểu đồ áp lực sóng vỡ lên mặt tường thẳng đứng

Tải trọng thẳng đứng Pzc (kN/m) do sóng vỡ tác động lên đáy tường phải lấy bằng diện tích biểu đồ phản áp lực của sóng và xác định theo công thức:

Pzc =  (17)

Trong đó:  - hệ số, lấy theo Bảng 5



Bảng 5



≤ 3

5

7

9

Hệ số 

0,7

0,8

0,9

1,0

Lưu tốc cực đại vf,max (m/sec) trên mặt thềm trước tường đứng do sóng vỡ phải xác định theo công thức:

vf,max = (18)





Hình 9. Biểu đồ áp lực sóng đổ lên mặt tường thẳng đứng

a – khi mặt trên lớp đệm nằm ngang cao độ đáy

b – khi lớp đệm nằm trên cao độ đáy.

2.12. Khi đáy nước trước tường trên suốt một đoạn dài ≥ 0,5kể từ mép tường trở ra có độ sâu db ≤ dcr (Hình 9) thì phải tính toán công trình chịu tải trọng của sóng đổ từ phía vùng nước không được che chắn. Trong trường hợp này độ cao c, sur (m) của đỉnh sóng đổ cao nhất so với mực nước tính toán phải xác định theo công thức:

c,sur = - 0,5df – hsur (19)

Trong đó:

hsur – chiều cao của sóng đổ, m;

dcr – độ sâu lâm giới, m;

Tải trọng nằm ngang Pxc (kN/m) do sóng đổ tác động phải lấy theo diện tích biểu đồ áp lực ngang của sóng. Trong biểu đồ này trị số p (kPa) tại tung độ z(m) phải xác định theo các công thức sau:

z1 = -hsur, p1 = 0; (20)

z2 = , p2 = 1,5ghsur; (21)

z3 = df, p3 = (22)

Trong đó:



sur – chiều dài trung bình của sóng đổ, m.

Tải trọng thẳng đứng Pzc (kN/m) do sóng đổ tác động phải lấy bằng diện tích biểu đồ phản áp lực của sóng (với tung độ biểu đồ p3) và xác định theo công thức:

pzc = 0,7; (23)

Lưu tốc đáy lớn nhất của sóng đổ vb,max(m/sec) phía trước tường thẳng đứng từ phía vùng nước không che chắn phải xác định theo công thức:

vb,max = ; (24)

2.13. Khi có đủ luận cứ thì việc tính toán tải trọng do sóng vỡ và sóng đổ tác động lên mặt tường thẳng đứng (xem Hình 8 và 9) cũng có thể thực hiện theo các phương pháp động học, trong đó xét đến các xung áp lực và lực quán tính.

Tải trọng và tác động của sóng lên các mái dốc công trình

2.14. Khi sóng (h1%) tiến vào theo hướng vuông góc với công trình và độ sâu nước trước công trình d ≥ 2h1% thì chiều cao sóng leo lên mái dốc phải xác định theo công thức:

hrun t% = kr kp kNp krun h1%; (25)

Trong đó:

hrun 1% - chiều cao sóng leo lên mái dốc với suất bảo đảm 1%;

kr, kp – hệ số nhám và hệ số cho nước thấm qua của mái dốc, lấy theo Bảng 6;

ksp – hệ số, lấy theo Bảng 7;

krun – hệ số, lấy theo các đồ thị ở Hình 10 tùy thuộc vào độ thoải của sóng d/h1% ở vùng nước sâu;

h1% - chiều cao sóng di động với suất bảo đảm 1%.





Hình 10. Đồ thị các giá trị của hệ số krun

Khi độ sâu nước trước công trình d < 2h1% thì hệ số krun phải lấy đối với các độ thoải của sóng ghi trong các dấu ngoặc trên Hình 10 cho độ sâu d = 2h1%.



Bảng 6

Kết cấu gia cố mái dốc

Độ nhám tương đối r/h1%

Hệ số kr

Hệ số kp

Bản bê tông (bê tông cốt thép)

-

1

0,9

Cuội sỏi, đá hoặc các khối bê tông (bê tông cốt thép)

< 0,002

1

0,9

0,005-0,01

0,95

0,85




0,02

0,9

0,8




0,05

0,8

0,7




0,1

0,75

0,6




> 0,2

0,7

0,5

Ghi chú: Kích thước đặc trưng r (m) của độ nhám phải lấy bằng đường kính trung bình các hạt vật liệu gia cố mái dốc hoặc bằng kích thước trung bình của các khối bê tông (bê tông cốt thép).



  1   2   3   4   5   6   7   8


Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2019
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương