Nghiên cứu giải pháp phòng tránh sự tích tụ cây trôi ở khu vực cầu

Nội dung của bài viết này nhằm trình bày chi tiết các biện pháp giảm thiểu sự tích tụ của cây trôi, gồm có biện pháp kết cấu và phi kết cấu; đề xuất biện pháp phòng tránh cây trôi tích tụ ở khu vực cầu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu giải pháp phòng tránh sự tích tụ cây trôi ở khu vực cầu Transport and Communications Science Journal, Vol 72, Issue 2 (02/2021), 215-225 Transport and Communications Science Journal RESEARCH ON COUNTERMEASURES AGAINST DEBRIS ACCUMULATION AT BRIDGE CROSSINGS Nguyen Dang Phong University of Transport and Communications, No 3 Cau Giay Street, Hanoi, Vietnam ARTICLE INFO TYPE: Scientific communication Received: 17/12/2020 Revised: 12/1/2021 Accepted: 14/1/2021 Published online: 15/2/2021 https://doi.org/10.47869/tcsj.72.2.7 * Corresponding author Email: ndphong@utc.edu.vn; Tel: 0904222171 Abstract: In the mountainous and midlands of Vietnam, during the flood season, the debris accumulation (large timber, bamboo) at bridge crossings is a common problem. This causes an adverse effect on the hydraulic regime of flow through the bridge, may increase the risk of flooding, scour under the bridges, even the bridge collapses. This paper presents measures to minimize debris accumulation, including structural and non-structural one. The criteria set of evaluation and selection for countermeasures against the debris accumulation in accordance with the specific conditions of the bridge is also detailed. Three recommended measures of debris control countermeasures for Ngoi Thia bridge (provincial highway No.174, Yen Bai) including debris deflector, debris fins and debris sweeper at upstream of bridge piers were presented as well. However, it is necessary to make an economic - technical comparison to get the best measure. The most commonly used countermeasures for bridge structures are features incorporated into the design of the structure to reduce the potential for trapping and accumulating debris: 1) Freeboard is a safety precaution of providing additional space between the design water surface elevation and the low chord elevation of the bridge. 2) Piers that have adequate spacing and are out of the debris path (Piers are out of the main channel) Keywords: Bridge collapse, Bridge piers, Debris. © 2021 University of Transport and Communications 215 Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, Tập 72, Số 2 (02/2021), 215-225 Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP PHÒNG TRÁNH SỰ TÍCH TỤ CÂY TRÔI Ở KHU VỰC CẦU Nguyễn Đăng Phóng Trường Đại học Giao thông vận tải, số 3 Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam THÔNG TIN BÀI BÁO CHUYÊN MỤC: Thông tin khoa học Ngày nhận bài: 17/12/2020 Ngày nhận bài sửa: 12/1/2021 Ngày chấp nhận đăng: 14/1/2021 Ngày xuất bản Online: 15/2/2021 https://doi.org/10.47869/tcsj.72.2.7 * Tác giả liên hệ Email: ndphong@utc.edu.vn; Tel: 0904222171 Tóm tắt: Ở miền núi và trung du của nước Việt Nam vào mùa lũ sự tích tụ cây trôi (cây gỗ, tre, nứa) ở khu vực cầu là một vấn đề phổ biến. Điều này gây ảnh hưởng xấu đến chế độ thủy lực của dòng chảy dưới cầu, có thể làm tăng nguy cơ ngập lụt, xói dưới cầu, thậm chí là sập cầu. Bài báo này trình bày chi tiết các biện pháp giảm thiểu sự tích tụ của cây trôi, gồm có biện pháp kết cấu và phi kết cấu. Bộ tiêu chí đánh giá, lựa chọn giải pháp phòng tránh sự tích tụ cây trôi phù hợp với điều kiện cụ thể của công trình cầu cũng được trình bày chi tiết. Đồng thời, bài báo đã kiến nghị 03 biện pháp phòng tránh tích tụ của cây trôi áp dụng cho khu vực cầu Ngòi Thia (thuộc tỉnh lộ 174, tỉnh Yên Bái) là làm lệch hướng cây trôi, làm tường cánh dẫn hướng, lắp máy quét cây trôi ở thượng lưu các trụ cầu. Tuy nhiên để lựa chọn chính xác biện pháp nào thì phải có sự so sánh đầy đủ về mặt Kinh tế - Kỹ thuật. Tuy nhiên để đối phó với sự tích tụ của cây trôi thì ngay từ bước thiết kế phải đảm bảo giảm khả năng mắc kẹt và tích tụ các cây trôi như: 1) Tạo tĩnh không cần thiết giữa mực nước thiết kế và cao độ đáy dầm cầu; 2) Bố trí các trụ có khoảng cách thích hợp và không nên đặt trụ trong đường đi của cây trôi (không đặt trụ trong lòng chính của sông suối). Từ khóa: Sập cầu, trụ cầu, cây trôi. © 2021 Trường Đại học Giao thông vận tải 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong những năm gần đây do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, việc khai thác rừng, khai thác khoáng sản không theo quy hoạch nên ở các vùng miền núi nước ta thường xuyên xảy ra 216 Transport and Communications Science Journal, Vol 72, Issue 2 (02/2021), 215-225 lũ ống, lũ quét mang theo nhiều đất đá và cây trôi. Hình 1. Hình ảnh cây trôi tích tụ tại trụ số 4 cầu Hình 2. Cây trôi mắc tại trụ cầu dân sinh ở xã Ngòi Thia gây sập cầu (10/2017). Kim Ngọc, Bắc Quang, HG (năm 2019). Sự tích tụ các cây trôi có thể tác động xấu đến chuyển động của dòng chảy dưới cầu, làm tăng xói thắt hẹp và xói cục bộ tại các trụ cầu, tăng tải trọng của dòng chảy lên kết cấu công trình cầu. Một số sự cố của cầu trên đường, kè đường và cống trên đường đã được cho ít nhất là do sự tích tụ của các cây trôi (sự cố sập trụ số 4 cầu Ngòi Thia năm 2017 do có cây trôi mắc tại trụ làm chiều sâu hố xói tăng lên lớn hơn chiều sâu đặt móng của trụ cầu [1], cầu trên QL113 nối giữa bang Missouri và Florida [2], ...) Hình 3. Cây trôi làm sập cầu trên QL113 nối Hình 4. Tích tụ cây trôi ảnh hưởng đến kết giữa bang Missouri và Florida [2]. cấu cầu, giảm diện tích thoát nước dưới cầu [2]. Sự tích tụ các cây trôi có thể làm giảm một phần hoặc toàn bộ dòng chảy dưới cầu (Hình 4). Sự tắc nghẽn này sẽ làm tăng mực nước thượng lưu cầu, tăng tốc độ dòng chảy và thay đổi mô hình dòng chảy. Vận tốc dòng chảy lớn cùng với sự chênh lệch cao độ mặt nước lớn giữa thượng lư ...