LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP TÍNH XÓI CỤC BỘ TẠI TRỤ CẦU TRẦN THỊ LÝ, THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

ĐỒN CƠNG MINH

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP TÍNH
XĨI CỤC BỘ TẠI TRỤ CẦU TRẦN THỊ LÝ,
THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG
Chuyên ngành : Xây dựng cơng trình thủy
Mã số : 60.58.40

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: TS. ĐẶNG VIỆT DŨNG

Đà Nẵng – Năm 2014


LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng
được ai công bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả luận văn

Đồn Cơng Minh


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU..........................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài......................................................................1
2. Mục đích của đề tài.............................................................................2

3. Nội dung nghiên cứu...........................................................................2
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.......................................................2
5. Phương pháp nghiên cứu....................................................................2
6. Chọn tên đề tài....................................................................................2
7. Cấu trúc luận văn................................................................................3
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU XÓI.................4
1.2. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHỦ YẾU
HIỆN NAY........................................................................................................7
1.2.1. Cơng thức tính chiều sâu xói cục bộ của TS. Đặng Việt Dũng..........7
1.2.2. Cơng thức tính xói cục bộ của trường Đại học Xây dựng Hà Nội9
1.2.3. Cơng thức tính xói cục bộ của M.M. Zuravlev và A.M.
Latưsenkov......................................................................................................10
1.2.4. Tính xói cục bộ theo tiêu chuẩn BCH 62-69 của Liên Xơ..........11
1.2.5. Cơng thức tính xói cục bộ theo I.A. Iaroxlatsev.........................14
1.2.6. Cơng thức tính xói cục bộ theo Richardson và Davis.................15
1.2.7. Cơng thức tính xói cục bộ theo David Froehlich........................17
1.2.8. Nhận xét......................................................................................17
1.3. BẢNG TỔNG HỢP CÁC CƠNG THỨC TÍNH XĨI CỤC BỘ.............19
1.4. ĐẶC ĐIỂM MƠ HÌNH NGHIÊN CỨU XĨI CỤC BỘ CẦU................20
1.5. NHẬN XÉT.............................................................................................20
CHƯƠNG 2:MƠ TẢ VÀ PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
ĐẾN Q TRÌNH HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN HỐ XĨI............23


2.1. NGUYÊN NHÂN HÌNH THÀNH VÀ QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN XĨI
CỤC BỘ TẠI TRỤ CẦU................................................................................23
2.1.1. Các ngun nhân chính...............................................................23
2.1.2. Các giai đoạn của q trình phát triển xói..................................23
2.1.3. Q trình hình thành và phát triển hố xói...................................25
2.1.4. Hệ thống thành phần dòng chảy quanh trụ tròn..........................25

2.2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT
TRIỂN HỐ XĨI..............................................................................................29
2.2.1. Sự ảnh hưởng của sức cản hình dạng đến chiều sâu xói (Kc ). . .29
2.3. SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA VẬT LIỆU ĐÁY ĐẾN CHIỀU SÂU XĨI.....34
2.3.1. Ảnh hưởng của kích thước hạt bùn cát đáy (b/d50).....................34
2.3.2. Ảnh hưởng do sự đồng đều của kích thước hạt..........................35
2.4. SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CHIỀU SÂU DỊNG CHẢY TỚI ĐẾN CHIỀU
SÂU XĨI (Y/B)..............................................................................................35
2.5. SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA VẬN CƯỜNG ĐỘ DÒNG CHẢY ĐẾN
CHIỀU SÂU XÓI............................................................................................37
2.5.1. Thành phần vận tốc khởi động hạt [1]........................................37
2.6. LỰA CHỌN CƠNG THỨC TÍNH XĨI CỤC BỘ ĐỂ ĐƯA VÀO SO
SÁNH..............................................................................................................37
2.6.1. Lựa chọn các cơng thức tính tốn xói cục bộ..............................37
2.6.2. Nhận xét......................................................................................38
2.7. MƠ HÌNH DỊNG CHẢY 2 CHIỀU NGANG........................................38
2.7.1. Giới thiệu về mơ hình River 2D..................................................38
CHƯƠNG 3: TỔ CHỨC ĐO XÓI TẠI HIỆN TRƯỜNG.........................44
3.1. LỰA CHỌN CÁC CHỈ TIÊU ĐO ĐẠC, PHẠM VI ĐO, PHƯƠNG
PHÁP ĐO, CƠNG TRÌNH CẦU TRẦN THỊ LÝ..........................................44
3.1.1. Các chỉ tiêu đo............................................................................44


3.1.2. Phạm vi đo..................................................................................44
3.1.3. Phương pháp đo..........................................................................44
3.1.4. Cơng trình dự kiến đo đạc...........................................................47
3.2. TỔ CHỨC ĐO ĐẠC TẠI HIỆN TRƯỜNG............................................48
3.3. TẬP HỢP SỐ LIỆU VÀ PHÂN TÍCH....................................................52
3.4. KẾT LUẬN..............................................................................................52
CHƯƠNG 4: ÁP DỤNG MƠ HÌNH RIVER 2D ĐỂ TÍNH XĨI CỤC BỘ

CHO CẦU TRẦN THỊ LÝ VÀ SO SÁNH, ĐỀ XUẤT..............................53
4.1. ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC XÂY DỰNG CẦU...........................................53
4.1.1. Địa hình.......................................................................................53
4.1.2. Khí hậu........................................................................................53
4.1.3. Thủy văn.....................................................................................55
4.1.4. Địa chất.......................................................................................56
4.2. GIỚI THIỆU VÀI NÉT VỀ VỊ TRÍ CẦU TRẦN THỊ LÝ.....................59
4.2.1. Phương án vị trí cầu....................................................................59
4.2.2. Quy mơ xây dựng cơng trình......................................................59
4.2.3. Độ dốc giới hạn và tĩnh không dưới cầu.....................................60
4.2.4. Phạm vi dự án.............................................................................60
4.2.5. Phương án kết cấu.......................................................................61
4.3. TÍNH TỐN XĨI TRỤ CẦU TẠI CẦU TRẦN THỊ LÝ SỬ DỤNG
PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VẬN TỐC TRUNG BÌNH DỊNG CHẢY
MỘT CHIỀU...................................................................................................64
4.3.1. Xác định đặc trưng mực nước, tốc độ dòng chảy, lưu lượng ứng
P = 1%.............................................................................................................64
4.3.2. Tính xói chung và chiều cao nước dâng trước cầu ứng với tần
suất 1%............................................................................................................65


4.3.3. Tính xói cục bộ (P = 1%) sử dụng phương pháp vận tốc dịng
chảy trung bình một chiều...............................................................................68
4.4. ÁP DỤNG MƠ HÌNH RIVER 2D ĐỂ TÍNH VẬN TỐC DỊNG CHẢY
TẠI TRỤ CẦU TRẦN THỊ LÝ......................................................................78
4.4.1. Thành lập bed trong River 2D.....................................................78
4.4.2. Thành lập mesh trong River 2D..................................................79
4.4.3. Kết quả tính tốn vận tốc và chiều cao mực nước tại khu vực đặt
trụ

...............................................................................................................81
4.4.4. Tính tốn lại xói cục bộ theo phương pháp TS. Đặng Việt Dũng
83

4.5. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ...........................................................................83
4.5.1. So sánh các kết quả tính tốn......................................................83
4.5.2. Hiệu chỉnh tham số tính tốn......................................................84
4.5.3. Nhận xét và đánh giá...................................................................85
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................86
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................89
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (bản sao)
PHỤ LỤC


DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU
Số hiệu

Tên bảng

Trang

1.1

Hệ số thực nghiệm KA

7

1.2

Hệ số 

14

1.3

Bảng tổng hợp các cơng thức tính tốn xói cục bộ

19

2.1

Hệ số ảnh hưởng của hình dạng mũi trụ (Ks) khi trụ
thẳng hàng với dòng chảy của DietZ (1972)

30

2.2

Hệ số đồng đều của kích thước thân trụ (KP)

32

2.3

Hệ số ảnh hưởng do hình thức bố trí trụ trong nhóm
trụ (Kgr)

33

2.4

Bảng tổng hợp các cơng thức tính xói lựa chọn

38

3.1

Tổng hợp kết quả đo xói thực tế tại hiện trường

52

4.1

Bảng giá trị vận tốc, lưu lượng và cao độ mực nước

65

4.2

Bảng kết quả tính chiều sâu xói cục bộ theo cơng thức
của TS. Đặng Việt Dũng

69

4.3

Bảng kết quả tính chiều sâu xói cục bộ theo cơng thức
của trường Đại Học Xây Dựng Hà Nội

71

4.4

Bảng kết quả tính chiều sâu xói cục bộ theo phương
pháp tính vận tốc trung bình của I.A. Iaroxlatsev

75

4.5

Bảng kết quả tính chiều sâu xói cục bộ theo công thức
của Richardson và Davis

77

4.6

Kết quả so sánh tói xói cục bộ bằng phương pháp vận
tốc trung bình 1 chiều với kết quả đo xói

77

4.7

Bảng tổng hợp vận tốc trung bình theo phương pháp
thẳng đứng và cao độ tại các nút đặc trưng dung để
tính xói trụ cầu khi chạy chương trình River_2D

82

4.8

Bảng kết quả tính chiều sâu xói cục bộ của TS. Đặng
Việt Dũng có sử dụng mơ hình River_2D

83

4.9

Bảng so sánh kết quả tính tốn theo hai phương pháp

83


DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu

Tên hình

Trang

1.1

Sơ đồ mơ tả các dạng xói lở tại cơng trình trụ cầu

5

1.2

Sơ đồ dịng chảy và xói, bồi tại trụ cầu

5

1.3

Giá trị Kα (α, l/b) α là góc tính bằng độ (Laursen và
Toch, 1956)

12

1.4

a) Quan hệ Kv và V2/gB1 b) Quan hệ KH và y/B1

15

1.5

Sơ đồ nghiên cứu xói cục bộ ở chân trụ cầu

20

2.1

Mơ tả vị trí xói cục bộ tại mố trụ cầu

23

2.2

Mơ tả góc hình thành xói tại chân trụ cầu

24

2.3

Mơ tả giai đoạn hình thành phát triển hố xói

24

2.4

Thành phần dịng chảy quanh trụ trịn

25

2.5

Mơ tả dịng chảy phía thượng lưu

26

2.6

Mơ tả hệ thống xốy móng ngựa

27

2.7

Mơ tả dịng chảy bao quanh thân trụ cầu

28

2.8

Mơ tả hệ thống xốy vệt

28

2.9

Giá trị Kα(α, l/b) Laursen và Toch 1956

31

2.10

Mô tả sự đồng đều của kích thước trụ

32

2.11

Mơ tả sự ảnh hưởng do nhóm cọc

33

2.12

Đường biễu diễn quan hệ hcb=f(b/d50)

34

2.13

Quan hệ y/b

36

2.14

Chiều sâu xói thay đổi theo chiều sâu tương đối, h/b với
cỡ hạt tương đối b/d50 làm thông số theo kết quả thí
nghiệm của Ettema(1980); Chiew(1984) và Chee(1982)

36

3.1

Vị trí các trụ cầu Trần Thị Lý cần đo xói

44

3.2

Cấu tạo máy hồi âm dùng để đo sâu

46

3.3

Cơng trình cầu Trần Thị Lý

48

3.4

Đo xói tại trụ S7 bằng sào đo

49

3.5

Đo xói tại trụ S8 bằng sào đo

50


3.6

Đo xói tại trụ S5 bằng đo hồi âm

51

3.7

Bình đồ cao độ địa hình tại trụ cầu Trần Thị Lý

52

4.1

Tồn cảnh lưu vực sơng Hàn

53

4.2

Cấu tạo hình trụ lỗ khoan tiêu biểu

58

4.3

Phối cảnh cầu Trần Thị Lý

59

4.4

Mặt cắt đứng cầu Trần Thị Lý

62

4.5

Trụ cầu (S6 – S8)

62

4.6

Trụ cầu S5

63

4.7

Sơ đồ tính

65

4.8

Sơ đồ tính trụ S2

72

4.9

Sơ đồ tính trụ S3

72

4.10

Sơ đồ tính trụ S4

73

4.11

Sơ đồ tính trụ S5

73

4.12

Sơ đồ tính trụ S6

74

4.13

Sơ đồ tính trụ S7

74

4.14

Sơ đồ tính trụ S8

75

4.15

Biểu đồ so sánh các giá trị tính xói so với thực tế

78

4.16

Bản đồ tính tốn khu vực cầu Trần Thị Lý

79

4.17

Dữ liệu *bed sau khi xây dựng

79

4.18

Mở dữ liệu *bed bằng River 2d_mesh

80

4.19

Dữ liệu mesh sau khi xây dựng

80

4.20

Độ sâu và vận tốc trung bình theo phương thẳng đứng

82

gần trụ cầu của chương trình River 2D
4.21

Biểu đồ so sánh chiều sâu xói bằng 3 phương pháp

84

4.22

Biểu đồ so sánh chiều sâu xói sau khi hiệu chỉnh tham

85

số


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Cho đến nay phần lớn các cơng thức tính xói cục bộ tại trụ cầu đều xuất
phát từ các kết quả nghiên cứu từ phịng thí nghiệm mà hạn chế của các cơng
thức tính này là chưa kể ảnh hưởng của các điều kiện thủy lực dịng chảy,
điều kiện địa chất đáy sơng… đến sự hình thành và phát triển hố xói một cách
đầy đủ. Các công thức thực nghiệm mà các tác giả đưa ra có rất nhiều dạng
khác nhau. Tùy theo quan điểm của từng tác giả cho rằng yếu tố nào ảnh
hưởng đến q trình xói là quan trọng hơn mà các tham số khác nhau được
đưa vào công thức tính tốn. Tất cả các phương pháp tính xói cục bộ hiện nay
có chung một tồn tại cơ bản là thiếu mơ hình lý thuyết chặt chẽ, thiếu các số

liệu đo xói thực tế để kiểm chứng độ tin cậy của công thức đề xuất.
Với sự đa dạng của các cơng thức tính xói dẫn đến kết quả tính xói rất
khác nhau. Khơng chỉ có sự sai khác về kết quả tính xói giữa các cơng thức
tính xói với nhau mà cịn có sự sai khác giữa kết quả tính xói theo các cơng
thức đề nghị với kết quả đo đạc chiều sâu xói theo thực tế. Đây là hạn chế lớn
trong việc lựa chọn công thức phù hợp để đưa vào tiêu chuẩn tính xói cục bộ
cho trụ cầu cũng như kiểm định sự ổn định của móng trụ cầu ở nước ta hiện
nay.
Trong điều kiện các con sông ở thành phố Đà Nẵng thường là sơng ngắn,
có độ dốc lớn, vận tốc dòng chảy thay đổi trong thời gian lũ có ảnh hưởng đến
việc lựa chọn các tham số trong cơng thức tính xói.
Nhiệm vụ đặt ra cho đề xuất nghiên cứu này là khảo sát đánh giá lại các
cơng thức dự báo chiều sâu xói cục bộ đang được sử dụng ở nước ta hiện nay
có tham khảo một số công thức đang được áp dụng tại Mỹ. Tiến hành đo đạc
chiều sâu xói cục bộ tại trụ cầu Trần Thị Lý ở khu vực thành phố Đà Nẵng,
lấy mẫu số liệu và tiến hành phân tích đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố như


2
vận tốc dòng chảy đến, chiều sâu dòng chảy đến, bề rộng trụ, thuộc tính vật
liệu, hình dạng đáy sơng… đến sự hình thành và phát triển của xói cục bộ tại
trụ cầu. So sánh với các tham số được đề xuất trong các cơng thức tính xói.
Từ đó đề xuất lựa chọn cơng thức tính xói phù hợp với thực tế nhất trong điều
kiện ở khu vực thành phố Đà Nẵng.
Chính vì vậy, chúng tơi lựa chọn vấn đề
“Nghiên cứu đề xuất phương pháp tính xói cục bộ tại trụ cầu Trần
Thị Lý, thành phố Đà Nẵng” làm đề tài nghiên cứu của luận văn.
2. Mục đích của đề tài
Lựa chọn được cơng thức tính xói cục bộ tại trụ cầu Trần Thị Lý phù
hợp với điều kiện của các con sông tại khu vực thành phố Đà Nẵng.

3. Nội dung nghiên cứu
1. Tổng quan các cơng thức tính xói cục bộ tại trụ cầu.
2. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng trong cơng thức tính xói cục bộ tại
trụ cầu Trần Thị Lý và lựa chọn các công thức phù hợp.
3. Tiến hành đo xói thực tế tại hiện trường
4. Ứng dụng phần mềm RIVER 2D, so sánh và đề xuất cơng thức tính xói
5. Kết luận và kiến nghị
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận văn được cụ thể vào việc tính tốn chiều
sâu hố xói cục bộ tại trụ cầu. Phạm vi nghiên cứu chỉ tập trung tính tốn cho
các sông thuộc địa bàn thành phố Đà Nẵng.
5. Phương pháp nghiên cứu
Lý thuyết kết hợp với thực nghiệm.
6. Chọn tên đề tài
" Nghiên cứu đề xuất phương pháp tính xói cục bộ tại trụ cầu Trần
Thị Lý, thành phố Đà Nẵng "


3
7. Cấu trúc luận văn
Luận văn được chia thành phần mở đầu và 4 chương.


4
CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU XÓI
1.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ XĨI TRỤ CẦU TẠI CƠNG TRÌNH
Cầu là một cơng trình vượt sơng trên đường ơtơ, đường sắt và dễ mất
ổn định dưới tác động của dòng lũ, đặc biệt là lũ lớn và lũ lịch sử. Do vậy, để

giảm thiểu tối đa rủi ro, bài toán xói cầu phải được đặt ra đầu tiên trong q
trình thiết kế. Để đảm bảo các bộ phận cơng trình cầu làm việc bình thường
trong mùa lũ thì khi thiết kế, các cơng trình này phải được tính xói và phịng
xói đầy đủ.
+ Xói tại cơng trình cầu đường có thể chia làm 3 loại sau:
- Xói do diễn biến tự nhiên của lịng sơng hay biến dạng lịng sơng tự
nhiên là loại xói khơng liên quan đến cơng trình xây dựng trong sơng thường
được gọi là xói chung.
- Xói thu hẹp là xói do cơng trình cầu làm thu hẹp dịng lũ tự nhiên tạo ra.
- Xói cục bộ là xói ngay tại chân trụ, mố cầu hay kè…do chính mố trụ
và mố cầu kè..tạo ra khi tác động tương hỗ với dòng chảy, làm thay đổi cấu
trúc cục bộ dịng chảy; loại xói này phụ thuộc vào loại cơng trình và được
chồng lên xói chung và xói thu hẹp.
- Ngồi ra, xói cịn được chia thành xói nước trong và xói nước đục
liên quan trực tiếp đến điều kiện khác nhau của tải bùn cát. [8]


5

Hình 1.1: Sơ đồ mơ tả các dạng xói lở tại cơng trình trụ cầu [8]
1.1.1. Định nghĩa về xói thu hẹp
Xói thu hẹp dưới cầu là xói hình thành do thắt hẹp dịng chảy bình
thường, làm tăng tốc độ dòng chảy, tăng ứng xuất tiếp đáy dòng chảy dẫn đến
tăng năng lượng đơn vị dòng chảy. Tại khu vực trước cầu nước sông bị dâng
lên và độ dâng lớn nhất so với đường mặt nước tự nhiên cách cầu khá xa. Do
mặt cắt bị thu hẹp nên tốc độ dòng nước tăng dần lên và khả năng vận chuyển
phù sa cũng tăng lên. Đây chính là nguyên nhân gây xói tại khu vực cầu. [8]
1.1.2. Định nghĩa về xói cục bộ
Xói cục bộ tại chân trụ mố cầu là sự hạ thấp cục bộ cao độ đáy sông
xung quanh mố trụ tính từ đường xói chung và do sự có mặt của trụ hay mố

cầu làm thay đổi cấu trúc cục bộ dòng chảy ở xung quanh trụ hay mố trụ so
với dịng chảy bình thường. [8]

Hình 1.2: Sơ đồ dịng chảy và xói, bồi tại trụ cầu [10]
a - Giai đoạn chủ yếu, b - Giai đoạn xói ở hạ lưu


6
1.1.3. Phân loại xói cục bộ
- Lượng bùn cát ra vào hố xói.
- Vận tốc khởi động hạt
a. Phân loại xói theo lượng bùn cát ra vào hố xói
Xói cục bộ được phân thành hai dạng gồm xói nước trong và xói nước
đục dựa vào :
+ Xói nước trong:
Xói xảy ra khi vật liệu đáy ngay phía trước vùng xói chân trụ ở trạng
thái nghỉ không chuyển động, ứng suất tiếp hay tốc độ của dịng chảy ở trước
vùng xói đúng bằng ứng suất tiếp phân giới hay tốc độ khởi động của hạt. Hạt
bắt đầu khởi động song chưa chuyển động.[8]
+ Xói nước đục
Xói nước đục xảy ra khi tốc độ sau xói chung lớn hơn tốc độ phân giới
của hạt ở đáy sông, bùn cát ở thượng lưu ln được dịng chảy cấp cho hố xói,
xói cân bằng đạt đươc khi lưu lượng bùn cát từ thượng lưu cấp cho hố xói
bằng lượng bùn cát bị xói chuyển đi từ hố xói. Xói này gắn liền với quá trình
di chuyển của bùn cát đáy sơng, độ sâu xói khơng tăng theo độ sâu dịng chảy,
khơng phụ thuộc vào độ lớn của lượng bùn cát mà dao động theo thời gian
phù hợp với hình dạng đáy cát di chuyển. [8]
b. Phân loại theo vận tốc khởi động hạt
Gọi Vc là tốc độ phân giới của hạt đất đáy sông trước trụ, V là tốc độ
dòng chảy dưới cầu sau xói thì:

7
1.2. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHỦ YẾU
HIỆN NAY
Tính tốn xói lở hiện nay là một tiêu chuẩn rất quan trọng và cần thiết
khi phân tích hệ thống cơng trình vượt sơng. Trước đây việc tính xói được
nghiên cứu bằng những nghiên cứu thực nghiệm, thiếu những căn cứ vững
chắc. Hiện nay, có đã có nhiều mơ hình tính xói cục bộ được sử dụng phổ
biến hiện nay như:
1.2.1. Cơng thức tính chiều sâu xói cục bộ của TS. Đặng Việt Dũng [2]
(1.1)
Trong đó:
hcbmax- Chiều sâu xói cục bộ lớn nhất tại trụ cầu,m.
y

- Chiều sâu dòng chảy tại vị trí dự kiến bố trí trụ có kể đến ảnh
hưởng của xói chung , m.

KA - Hệ số thực nghiệm tổng hợp phụ thuộc đường kính hạt vật liệu.

Vật liệu đáy

Bảng 1.1: Hệ số thực nghiệm KA [2, tr.76]
Đường kính hạt
Hằng số thực nghiệm
Cỡ hạt
(mm)
A (KA)
Nhỏ

0,05-0,25

0.7

Vừa

0,25-1,00

0.1

Lớn

1,00-2,50

0.08

Nhỏ

2,50-5,00

0.05

Vừa

5,00-10,0

0.035

Sỏi

Lớn

10,0-15,0

0.025

Cuội

Nhỏ
Vừa
Lớn

15-25
25-40
40-75

0.025
0.025
0.015

Cát

Ky- Độ nơng dịng chảy xác đinh theo cơng thức


8
(1-2)
n: hệ số thực nghiệm
Hoặc công thức:

(1-3)
Kh- Ảnh hưởng của kích thước hạt vật liệu xác đinh theo
(1-4)
l: hệ số thực nghiệm
Hoặc cơng thức:
Với b/d50≤ 25 thì

(1-5)

b/d50> 25 thì Kh=1
- Cường độ dòng chảy
(1-6)
- Vận tốc khởi động của hạt vật liệu
(1-7)
- Sức cản hình dạng lấy theo bảng 2-1
b - Bề rộng trụ trụ tính tốn, m.


9
1.2.2. Cơng thức tính xói cục bộ của trường Đại học Xây dựng Hà
Nội [1]
+ Đối với các trụ cầu nằm trên dịng chủ của sơng được xác định theo
cơng thức tính như sau:
(m)

(1-8)

+ Đối với các trụ cầu nằm ở bãi sông được xác định theo công thức sau:
(m)

(1-9)

Trong đó:
hcbmax: Chiều sâu xói cục bộ lớn nhất tại trụ cầu, m.
Kd: hệ số xét đến ảnh hưởng của hình dạng trụ cầu, được lấy bằng 0,1Kζ
Kζ: hệ số hình dạng của Iaratslaxev; xác định theo Phụ lục 4-5 trang 152 – Sổ
tay tình tốn Thủy Văn, Thủy Lực Cầu Đường – Bộ Giao Thông Vận Tải. [1]
y: chiều sâu dòng nước chảy tại thượng lưu mũi trụ, m.
VC: tốc độ dịng chảy tại trụ cầu trước khi có xói cục bộ, m/s.
Vox: tốc độ cho phép khơng xói của lớp đất tại vị trí xói phát triển tới,
m/s.Tra bảng 1 trang 135 – Sổ tay tính tốn thủy Văn, Thủy Lực Cầu Đường
– Bộ Giao Thông Vận Tải ứng với từng loại đất. [1]
b: chiều rộng tính tốn của trụ, m.
Khi hướng dịng chảy xiên góc với tim trụ cầu một góc thì chiều
rộng trụ b được thay bằng btt tính tốn xác định theo cơng thức :
(m)

(1-10)

(: góc giữa hướng dịng chảy và tim cầu).
So với cơng thức tính xói cục bộ hiện nay, cơng thức của trường Đại học
xây dựng Hà Nội có độ chính xác khá cao. Giữa kết quả tính tốn lý thuyết và số
đo thực tế chỉ có 40  51% số trường hợp có sai số dưới 10% và 2  5%,


10
trường hợp có sai số lớn hơn 40% .
1.2.3. Cơng thức tính xói cục bộ của M.M. Zuravlev và A.M.
Latưsenkov [10]
a. Công thức của Zuravlev

Tiến sĩ khoa học kĩ thuật M.M. Zuravlev là người đầu tiên đã xây dựng
công thức tính xói cục bộ theo các số liệu đo xói tại các cầu cũ có dạng :
(m)

(1-11)

Trong đó:
Kd - hệ số hình dạng trụ cầu, lấy bằng 1/10 trị số K ; Kζ: hệ số hình dạng
của Iaratslaxev; xác định theo Phụ lục 4-5 trang 152 – Sổ tay tình tốn Thủy
Văn, Thủy Lực Cầu Đường – Bộ Giao Thơng Vận Tải, [1]
n - hệ số mũ, bằng 3/4 khi v/vB >1 và bằng 2/3 khi v/vB  1;
VB - tốc độ dòng chảy khuấy đục cát,m/s.
(1-12)

(m/s)
Với:
y - Chiều sâu dịng nước chảy trước trụ cầu, m.

 - đường kính thủy lực của hạt phù sa lịng sơng trung bình (tốc độ rơi
trong nước tĩnh, khơng chảy), m/s.
(m)

(1-13)

1 đường kính thủy lực của các thành phần hạt, m.
P1 - tỉ lệ thành phần hạt tính theo phần trăm của trọng lượng.
b. Công thức của A.M. Latưsenkôv :
- Khi V > 1,3 Vox: Xói nước đục
(m)
- Khi V  1,3 Vox: Xói nước trong

(1-14)


11
(m)

(1-15)

Trong đó:
Kd - hệ số hình dạng trụ cầu, lấy bằng 1/10 trị số K ; Kζ: hệ số hình dạng
của Iaratslaxev; xác định theo Phụ lục 4-5 trang 152 – Sổ tay tình tốn Thủy
Văn, Thủy Lực Cầu Đường – Bộ Giao Thông Vận Tải. [1]
Vox- tốc độ cho phép khơng xói của lớp đất tại vị trí xói phát triển tới,
m/s. Tra bảng 1 trang 135 – Sổ tay tính tốn thủy Văn, Thủy Lực Cầu Đường
– Bộ Giao Thông Vận Tải với từng loại đất. [1]
b: chiều rộng tính tốn của trụ, m.
1.2.4. Tính xói cục bộ theo tiêu chuẩn BCH 62-69 của Liên Xô [10]
a. Đối với dịng nước đục:
Xói cục bộ tại chân trụ cầu cho dịng chủ hay cho bãi sơng được xác định
theo cơng thức sau:
(m)

(1-16)

Trong đó:
V - tốc độ dịng chảy trung bình tại trụ cầu trước khi có xói cục bộ,m/s
hcb- chiều sâu xói cục bộ tính từ mặt đất sau khi xói chung; m
h0 - chiều sâu xói cục bộ giới hạn tại trụ hình trịn ứng với V = Vox;
b - chiều rộng trụ tính tốn, m

Vox - tốc độ gây xói , m/s.
(m/s)

(1-17)

Với
d - đường kính hạt đất, mm.
y - chiều sâu dòng chảy trước trụ, m.
Kd - hệ số hình dạng trụ cầu, lấy bằng 1/10 trị số K =( 0,70  1,24).