Thiết kế công trình theo lý thuyết ngẫu nhiên và phân tích độ tin cậy - Chương 6

Tài liệu tham khảo bài giảng Thiết kế công trình theo lý thuyết ngẫu nhiên và phân tích độ tin cậy ( Mai Văn Công - Trường ĐH Thủy lợi ) bộ kỹ thuật công trình biển - Chương 6 Mô tả cơ chế xảy ra sự cố đối với hệ thống công trình phòng chống lũ và hệ thống công trình bảo vệ bờ biển
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế công trình theo lý thuyết ngẫu nhiên và phân tích độ tin cậy - Chương 6 CHƯƠNG 6 – MÔ T CƠ CH X Y RA S C ð I V I H TH NG CÔNG TRÌNH PHÒNG CH NG LŨ VÀ H TH NG CÔNG TRÌNH B O V B BI N Các chương 3, 4 và 5 cung c p các cơ s toán h c trong phân tích thi t k m t h th ng theo lý thuy t ñ tin c y. Chương này ñ c p ñ n các cơ ch phá h ng có th x y ra ñ i v i h th ng công trình phòng ch ng lũ và h th ng công trình b o v b . Các cơ ch ñ c p trong chương này bao g m: 1) Ch y tràn/sóng tràn 2) Trư t mái ñê 3) ð y tr i/ xói ng m 4) Hư h ng k t c u b o v mái, ñ nh ñê-xói thân ñê 5) Xói ng m/ñ y tr i n n công trình thu công 6) Hư h ng h th ng ñóng m c a van c a công trình thu công. 7) Xói mòn ñê t nhiên/ñ n cát ven b Ngoài ra, các cơ ch phá h ng khác như m t n ñ nh c c b c a thân ñê, m t n ñ nh c c b các b ph n ph thu c công trình trong h th ng cũng c n ñư c xem xét trong bư c phân tích chi ti t. Trong ph m v chương này ch trình bày cách xây d ng hàm tin c y cho các cơ ch hư h ng ph bi n nêu trên. 6.1 Sóng tràn Nguyên nhân gây ra cơ ch phá h ng này là do lư ng nư c r t l n ch y qua b m t ñê. N u gió có hư ng ra bi n hay do các nguyên nhân khác làm cho sóng nh thì s c là ch y tràn (m c nư c cao hơn b m t ñê). Trong các trư ng h p khác thì nó là do sóng ch y tràn m t ñê. 6.1.1 Cơ ch sóng tràn Cơ ch sóng tràn x y ra t i m t khu v c ñê khi có lư ng nư c l n r t l n mà m t trong ñê ch u ñư c tràn qua b m t ñê. Sau ñó x y ra xói mòn, v t n t l n d n ñ n m t lúc nào ñó thì m t lư ng nư c l n ch y vào vùng ñ t trũng. 6.1.2 Hàm tin c y c a cơ ch sóng tràn. ð i v i d ng cơ ch phá h ng này, t i tr ng là lưu lư ng nư c th c t ch y tràn qua ñ nh công trình, q0 . Thành ph n ñ b n là lưu lư ng l n nh t ch y qua ñ nh công trình mà công trình v n có th duy trì tình tr ng an toàn, làm vi c bình thư ng, g i là lưu lư ng t i h n qc. N u lưu lư ng th c t ch y tràn l n hơn qc, công trình ñư c coi là b hư h ng. Do ñó, hàm tin c y c a cơ ch phá h ng này ñư c bi u di n thông qua hàm tr ng thái g i h n: Z = mqc qc - mq0 q0 trong ñó: mqc = thông s mô hình xác ñ nh lưu lư ng tràn t i h n – không th nguyên = lưu lư ng tràn t i h n gây v ñê hay hư h ng công trình [m3/s/m] ho c [l/s/m] qc mq0 = thông s mô hình xác ñ nh lưu lư ng tràn th c t - không th nguyên = lưu lư ng tràn th c t [m3/s/m] ho c [l/s/m] q0 HWRU/CE Project - TU Delft 70 Trong hàm tin c y xu t hi n hai thông s mô hình. Các thông s này thư ng ñư c xác ñ nh thông qua các mô hình v t lý. Chúng ch ra tính b t ñ nh (không ch c ch n) trong mô hình mô ph ng và mô hình xác ñ nh. C n lưu ý trong vi c xác ñ nh các thông s hình h c ch y u c a công trình. Trong trư ng h p này thông s hình h c ch y u c a ñê bao g m: • Chi u dài m t thoáng (ñà gió) và ñ sâu tính toán tương ng • K t c u chân ñê • Mái ngoài dư i cơ ñê • Cơ ñê • Mái ngoài trên cơ ñê • K t c u ñ nh ñê • Mái trong c a ñê (phía ñ ng) • B o v chân ñê phía ñ ng Các mô hình tính toán thư ng s d ng: • Mô hình mô ph ng xác ñ nh m c nư c (DELFT 3D, ZWENDL, SOBEK [5.2], WAQUA, etc..) • Mô hình sóng nư c sâu(Bretschneider [5.3], Young and Verhagen [5.4]) • Mô hình truy n sóng và sóng nư c nông (t i chân công trình) • Mô hình xác ñ nh lưu lư ng ch y tràn, sóng tràn (Van der Meer [5.5]) • Công th c Strickler mô hình hoá h s nhám c a mái phía trong ñê • Công th c v ñ b n ch ng xói c a mái ñê b o v b ng c B n mô hình ñ u có ñ u vào là các ñi u ki n biên (gió, m c nư c bi n, h hay sông). K t qu là nư c ch y tràn qua ñ nh. Hai mô hình sau xác ñ nh ñ b n bãi c m t d c bên trong qua lư ng nư c t i h n. Lư ng nư c t i h n qc có th ñư c xác ñ nh theo phương pháp nghiên c u CIRIA hay CUR 169, Van der Meer. Xem ph l c 6-A. Ta có th dùng phương pháp Van der Meer [5.5] ñ tính lư ng nư c tràn th c t . Theo mô hình này lư ng nư c tràn th c t ñư c xác ñ nh theo sóng breaking và non-breaking. Lư ng nư c này b ng giá tr t i thi u c a 2 giá tr trên. Xem ph l c 6-B. 6.2 Cơ ch ch y tràn N u vùng ñư c b o v sau ñê n m trong vùng ng n gió (gió th i t ñ t li n ra, sóng có hư ng ñi ra xa b thì y u t sóng ch y tràn ñư c b qua, khi ñó c n xem xét cơ ch ch y tràn. Cơ ch này x y ra khi m c nư c xu t hi n trư c ñê cao hơn cao trình ñ nh ñê. Khi ñó hàm tin c y ñư c vi t như sau: Z = hk - h Trong ñó: hk là cao ñ c a ñ nh ñê và h là m c nư c xu t hi n trư c ñê ð i v i ñê bi n, m c nư c trư c ñê ñư c xác ñ nh h = MSL + Ztide + ∆Zwind setup + ∆Zgust + ∆Zrise HWRU/CE Project - TU Delft 71 Trong ñó: MSL: m c nư c bi n trung bình theo cao ñ qu c gia. M c nư c này ñư c xác ñ nh là cao ñ tri u trung bình c a m t bi n ñ i v i t t c các tr ng thái thu tri u ñư c ño liên t c trong ch ...