QP.TL.C - 1 - 78
tiêu chuẩn ngành QP.TL.C-1-78
Quy phạm
Tải trọng và lực tác dụng
lên công trình thuỷ lợi
I. Các nguyên tắc chung
1.1. Trong quy phạm này phải đợc tuân thủ khi xác định các tải trọng và lực tác dụng do
sóng và do tàu để thiết kế xây dựng mới hoặc cải tạo các công trình thuỷ lợi trên sóng
và trên biển.
1.2. Trong quy phạm này quy định trị số tiêu chuẩn của các tải trọng và lực tác dụng do
sóng và tàu thuyền lên các công trình thuỷ lợi. Tải trọng tính toán phải đợc xác định
nh tích của tải trọng tiêu chuẩn với hệ số vợt tải n; đề phòng trờng hợp tải trọng có thể
lệch về phía bất lợi so với trị số tiêu chuẩn của nó; n phải lấy theo các yêu cầu nêu
trong quy phạm các nguyên tắc cơ bản thiết kế các công trình thuỷ lợi trên sông.
1.3. Tải trọng do sóng lên các công trình thuỷ lợi cấp 1 và cả đối với công trình cấp II khi
có luận chứng thích đáng, cũng nh các yếu tố tính toán của sóng ở các vụng nớc hở
(1)
hoặc đợc ngăn chắn phải đợc xác định chính xác trên cơ sở các số liệu quan sát ngoài
trời và các số liệu nghiên cứu trong phòng thí nghiệm.
II. Tải trọng và lực tác dụng do sóng lên các công trình thuỷ
lợi có biên dạng thẳng đứng và nghiêng
Tải trọng do sóng đứng lên công trình có biên dạng thẳng đứng
2.1. Tính toàn công trình chịu áp lực của sóng đứng từ phía vụng nớc hở (hình 1) phải tiến
hành với chiều sâu tới đáy H
đ
> 1,5h và chiều sâu trên cơ H
c
1,25h; Khi đó trong các
công thức đối với mặt sóng tự do và áp lực sóng phải dùng chiều sâu tính toán quy ớc
H (m), xác định theo công thức:
H = H

=


kHco
s
2
t (2)
trong đó:



2
=
tần số sóng;

- Chu kỳ trung bình của sóng (giây);
t Thời gian (giây);


2
=k
số sóng;

Chiều dài trung bình của sóng (mét).
Khi sóng đứng tác dụng lên tờng thẳng đứng cần dự kiến ba trờng hợp xác định theo
công thức (2) đối với các đại lợng cost sau đây:
a) cost = 1 khi đỉnh sóng tới sát tờng và dềnh cao hơn mức tính toán một đại lợng
bằng
s
, m;

=
38
cos




H
h
t
(3)
c) cost = - 1 khi tải trọng ngang của sóng đạt trị số lớn nhất P
xch
đối với chân sóng hạ
thấp hơn mức nớc tính toán một đại lợng bằng
ch
.
Chú thích: Khi
2,0

H
và trong tất cả các trờng hợp khác, theo công thức (3) đại lợng
cos

t > 1, trong các tính toán tiếp sau cần lấy trị số cos

t = 1
7

Hình 2. Đồ thị trị số các hệ số k


đ
ứ
n
g

s
ó
n
g

đ
ứ
n
g

G
i
ớ
i

h
ạ
n

p
h
á

v

h
á

v
ỡ

c
ủ
a
s
ó
n
g

đ
ứ
n
g

G
i
ớ
i

h
ạ
n

p
h

h
4 0,5 H
p
4
= k
4
h
5 H
p
5
=k
5
h
Trờng hợp bụng sóng
6 0 p
6
=0
7

ch
p
7
= -
ch
8 0,5 H
p
8
= - k
8
h

2.3. ở vùng nớc sâu, trờng hợp đầu hoặc bụng sóng đứng (hình 1) cần lấy tải trọng ngang
trên một đơn vị chiều dài thẳng đứng p
x
(T/m) theo biểu đồ áp lực sóng, khi đó đại lợng
p (T/m
2
) ở chiều sâu z (m) phải xác định theo công thức:
p = he
-kz
cost-
kz
e
kh
2
2
2

cos
2
t -
( )
kz
e
kh
2
2
1
2



= -
d
, còn đối với bụng sóng khi z
2
= 0 cần lấy p=0.
2.4. Vùng nớc nông, trờng hợp đầu hoặc bụng sóng đứng (hình 1) cần lấy tải trọng ngang
trên một đơn vị chiều dài đờng thẳng đứng theo biểu đồ áp lực sóng, khi đó đại lợng p
(T/ m
2
) ở chiều sâu z (m) phải đợc xác định theo bảng 1.
Tải trọng và lực tác dụng của sóng lên công trình có biên dạng thẳng đứng và các
bộ phận của chúng (các trờng hợp đặc biệt).
2.5. áp lực sóng p (T/ m
2
) lên tờng thẳng đứng với độ vợt cao của đỉnh công trình Z
đct
(m)
trên mực nớc tính toán một đại lợng nhỏ hơn Z
s
(m) hoặc với độ nhận chìm của đỉnh
công trình tới 0,5 h (m), phải đợc xác định theo các yêu cầu ở điều 2-3 và 2-4 của quy
phạm này, sau đó nhân các trị số áp lực đã tính đợc với hệ số k
đc
xác định theo công thức
:
k
đc
= 0,76
h
Z

0,
4
0,
65


2
4
6
8
10

9
0,
4
0,
5
0,
3
0,
6
0,
5
0,
4
0,
3


QP.TL.C - 1 - 78

82
2
1
cthkH
khh
Z
nhnh
s
==

thì p
1
= 0; (6)
Z
2
= 0 thì p
2
=








cthkH
khh
k
nhnh

2
''

; (8)
b) Chân sóng trùng với trung điểm của đoạn công trình (hình 6b) nếu Z(m) có giá trị:
z
1
= 0 thì p
1
= 0;
,
82
2
2
cthkH
khh
Z
nhnh
ch
==

thì p
2
=
ch
dc
k

'
'

; (11)
trong đó: h
nh
- Chiều cao của sóng bị nhiễu, tính bằng mét, xác định theo các yêu cầu ở
phụ lục 1 của quy phạm này;

''
dc
k
- Hệ số lấy theo bảng 2
10
x
0
P
P
P
Mực n ớc tính toán
Z = 0,3


s
a
Z

ch
Z=0,3

Mực n ớc tính toán
P
P

a) Trờng hợp đầu sóng: b) Trờng hợp bụng sóng.

2.8. Phải lấy áp lực đẩy nổi của sóng ở các mạch ngang của khối xây và ở đáy của công
trình bằng đại lợng tơng ứng của áp lực nằm ngang của sóng ở các điểm mép (hình 1
và 6) với thay đổi của nó theo đờng thẳng trong phạm vi chiều rộng của công trình.
Bảng 2
Độ dài tơng đối của đoạn

d
I
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,83
Hệ số
''
dc
k

0,98 0,92 0,85 0,76 0,64 0,51 0,38 0,23
Chú thích: Khi chiều sâu ở phía vụng nớc đợc ngăn chắn H

0,3

phải dựng biểu đồ áp lực
sóng hình tam giác với áp lực sóng ở chiều sâu Z
3
= 0,3

bằng không (hình 6)

2.9. Cần xác định vận tốc đáy lớn nhất
max

8 10 15 20 30
Hệ số n
c
0,6 0,7 0,75 0,80 1
Trị số của vận tốc đáy không xói cho phép
phch
V

, tính bằng m/s, đối với đất có độ lớn
của hạt d
10
, tính bằng m.m, phải lấy theo hình 7, khi
phch
VV

>
max
cần dự kiến bảo vệ
nền khỏi bị xói lở ở dải dọc công trình 0,4

.
11
QP.TL.C - 1 - 78
2.10. Biểu đồ áp lực đẩy nổi của sóng lên khối cơ phải lấy theo hình thang, theo hình 1b, với
tung độ p
ci
tính bằng T/m
2
, đợc xác định theo công thức:
( )


15 20
Nhỏ hơn 0,27
0,27 ữ 0,32
Lớn hơn 0,32
0,86
0,60
0,30
0,64
0,44
0,30
Hình 7. Đồ thị các trị số của vận tốc đáy không xói cho phép
Tải trọng do sóng vỡ và sóng xô lên công trình có biên dạng thẳng đứng
2.11. Phải tiến hành tính toán công trình chịu áp lực của sóng vỡ từ phía vụng nớc hở khi
chiều sâu trên cơ H
c
< 1,25 h và khi chiều sâu tới đáy H
đ
1,5 h (hình 8).
Cần lấy tải trọng ngang P
xđ
(T/m) do sóng vỡ theo diện tích biểu đồ áp lực bên của
sóng, khi đó các đại lợng p (T/m
2
) đối với các trị số tung độ Z tính bằng mét, phải đợc
xác định theo các công thức:
Z
1
= - h, p
1

0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
10
QP.TL.C - 1 - 78
Hình 8. Biểu đồ áp lực của sóng vỡ lên tờng thẳng đứng
Phải lấy tải trọng thẳng đứng P
z
(T/m) do sóng vỡ bằng diện tích biểu đồ áp lực đẩy nổi
của sóng (có chiều cao P
3
) và xác định theo công thức:
2
3
aP
P
zd
à
=
(17)
trong đó à hệ số lấy theo bảng 5
Bảng 5
ctd
HH
a

(m) trên mức nớc tính
toán.

s.xô
= - 0,5 H
ct
h
s.xô
(19)
trong đó:
h
s.xô
- Chiều cao sóng xô;
H
ph.g
- Chiều sâu phân giới;
Phải lấy tải trọng ngang P
xđ
(T/m) do sóng xô theo diện tích biểu đồ áp lực bên của
sóng; khi đó các đại lợng p (T/m
2
) đối với các tung độ Z (m) xác định theo công thức:
Z
1
= - h
s.xô
, P
3
= 0 (20)
13

s.xô
(21)
Z
3
= H
ct
,
ct
xs
xs
Hch
h
p
ô.
ô.
3
2



=
(22)
trong đó:
s.xô
chiều dài trung bình của sóng xô (m) phải lấy tải trọng thẳng đứng p
zđ
(T/m) do sóng xô bằng diện tích biểu đồ áp lực đẩy nổi của sóng (với chiều
cao p
3
) và P

V


=
(24)
2.13. Khi có luận chứng thích đáng đợc phép xác định tải trọng do tác dụng của sóng vỡ và
sóng xô lên tờng thẳng đứng bằng phơng pháp động lực học có xét tới các xung lợng
của áp lực và lực quán tính.
Tải trọng và lực tác dụng của sóng lên công trình có biên dạng nghiêng.
2.14. Chiều cao leo lên mái dốc của sóng có mức đảm bảo 1% h
11%
tính bằng mét đối với
sóng tới gần trực diện khi chiều sâu H3h
s1%
H2h
1%
cần xác định theo công thức:
h
11%
= k
1
. k
2.
. k
3
. k
4
h
1%
(25)

%1
h

Hệ số k
1
Hệ số k
2
Bản bê tông (bê tông cốt thép)
Cuội sỏi, đá hoặc gia cố bằng các
khối bê tông (bê thông cốt thép)
-
Nhỏ hơn 0,002
0,05 0,01
0,02
0,05
0,1
Lớn hơn 0,2
1
1
0,95
0,90
0,80
0,75
0,70
0,9
0,9
0,85
0,8
0,7
0,6

l1%
tính đợc theo công thức (25) với hệ số k
i
lấy theo bảng 8.
Bảng 8
15
P
z
đ
P
x
đ
Z
0
2
P
1
x
3
h
sv
Hc
H
đ
Hct
Z
P
3
Mực n ớc tính toán
P

i
1,1 1 0,96 0,91 0,86 0,76 0,68
Khi mặt sóng từ phía vụng nớc hở tiến tới gần công trình với góc (độ) cần phải giảm
đại lợng chiều cao sóng leo bằng cách nhân với hệ số k

lấy ở bảng 9.
Bảng 9
Trị số của góc (độ)
0 10 20 30 40 50 60
Hệ số k

1 0,98 0,96 0,92 0,87 0,82 0,76
Chú thích: Khi xác định chiều cao sóng leo lên các bãi cát và cuội sỏi phải xét tới sự thay đổi
độ dốc của các bãi trong thời gian bão. Độ hạ thấp lớn nhất của bãi ở mép nớc phải lấy bằng
0,3h (mét) và giảm dần tới trị số bằng không ở phía bờ cho tới chiều cao bằng chiều cao sóng
leo lớn nhất, còn ở phía biển tới chiều sâu H = H
phg
(m) đối với đất bị xói hoặc ở chiều sâu H
= H
đổ
(m) đối với đất không bị xói (trong đó h, H
phg
và H
đổ
tơng ứng với chiều cao sóng và chiều
sâu nớc ở các mặt cắt sóng đổ ban đầu và cuối cùng m).
2.15. Biểu đồ áp lực sóng lên mái đợc gia cố bằng các tấm bêtông đổ tại chỗ hay lắp ghép,
khi 1,5 m

5 phải lấy theo hình 11, khi đó áp lực sóng tính toán lớn nhất p


h
m
h
15,1028,0
(27)
k
nb
lấy theo bảng 10.
16
S1%
2,3

s
50 (30)
40 (25)
30 (20)
25 (19)
20 (16)
15 (13)
10 (8,7)
7 (7)
3,0 m2,01,00,70,50,40,30,20,1
2,0
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0


121
1
2
2
2
++=


m
m
AZ
(A+B), (28)
trong đó A và B là các đại lợng tính bằng mét, xác định theo các công thức sau:
2
2
1
023,047,0



m
m
h
hA
+






1
P
2
5
4
2
1
3

Mực n ớc tính toán
Đỉnh công trình
QP.TL.C - 1 - 78
- ở khoảng cách l
1
= 0,0125 L

và l
3
= 0,0265 L

, tính bằng mét p = 0,4 p
2
;
- ở khoảng cách l
2
= 0,0325 L

và l
4
= 0,0675 L

no
. k
nb

pa
p
h ; (32)
trong đó :
pa
p
- phản áp lực của sóng tơng đối lấy theo các đồ thị hình 12
2.16. Tải trọng do sóng lên mái đợc gia cố bằng các tấm, đối với công trình cấp I và II khi
chiều cao sóng lớn hơn 1,5m có mức bảo đảm 1% trong hệ thống, đợc phép xác định
theo các phơng pháp có xét tới sự không điều hoà của sóng do gió khi có luận chứng
thích đang.
Khi có cơ và khi độ dốc của từng đoạn mái dốc công trình thay đổi tải trọng do sóng
lên lớp gia cố mái phải đợc xác định theo số liệu nghiên cứu trong phòng thí nghiệm.
2.17. Khi thiết kế công trình có biến dạng mái (hoặc dự kiến gia cố mái bằng đá hộc, bằng
các khối bêtông hoặc bêtông cốt thép thờng và theo mẫu hình trọng lợng của từng viên
đá hoặc khối G hoặc G
z
tơng ứng với trạng thái cân bằng giới hạn của nó do tác dụng
của sóng do gió, cần đợc xác định nh sau:
- Trờng hợp viên đá hoặc khối ở đoạn mái từ đỉnh công trình đến chiều sâu Z = 07h,
theo công thức:
3
3
2
11



Mực n ớc tính toán
X
x
2
2
1
t
1
t
Hình 12. Đồ thị xác định phản áp lực sóng tơng đối
QP.TL.C - 1 - 78
- Cũng nh vậy, khi Z>0,7h, theo công thức:









=

h
Z
z
GeG
2
5,7

==
3

(35)
trong đó : G là trọng lợng viên đá (KG) xác định theo các yêu cầu ở điều 2.17 của quy
phạm này;
G
i
là trọng lợng viên đá lớn hơn hoặc nhỏ hơn trọng lợng tính toán; (KG);
i
c
D
và D
c
là các đờng kính cỡ đá đợc tính đổi thành đờng kính khối hình cầu có
trọng lợng tơng ứng với G
i
và G.
Thành phần hạt của đá đổ không chọn lọc để gia cố mái, tơng ứng với vùng bị gạch
chéo (hình 13) chỉ đợc xem là thích hợp đối với công trình có chiều cao H
oc
(hình 11)
với độ xoải của mái H
oc
. m

khi đó trị số m

phải nằm trong phạm vi 3 m



v
; (36)
trong đó :
Q
qM
và Q
VM
tơng ứng với thành phần quán tính và vận tốc của tải trọng do sóng (tấn), xác
định theo công thức:
qqvqM
hkbQ

2
4
1
=
; (37)
vvvVM
kbhQ

22
12
1
=
; (38)

q
và
v

tròn, en líp và chữ nhật lấy theo các đồ thị hình 17.
20
Hình 13. Đồ thị để xác định thành phần hạt cho phép
của đá đổ không chọn lọc để gia cố mái.
a)
b)
QP.TL.C - 1 - 78
Chú thích:
1. Việc tính toán công trình xuyên thông hoặc vật cản bị nớc chảy bao đứng riêng rẽ chịu tải
trọng do sóng thông thờng phải đợc tiến hành có xét tới độ nhám ở bề mặt của chúng. Khi có
các tài liệu thí nghiệm về sự giảm ảnh hởng của hiện tợng ăn mòn và của hiện tợng hà bám
vào, các hệ số hình dạng cần đợc xác định theo công thức:
21
a
b
d
a
b
H

r
Z
1
1
Z
x
Q
Z
0
1 - 1

Hình15. Đồ thị các hệ số tổ hợp các thành phần quán tính
q
(đồ thị 1) và vận tốc
v
(đồ thị 2) của tải trọng do sóng
Hình 14. Sơ đồ xác định tải trọng của sóng lên vật bị nớc chảy bao
a) Thẳng đứng b) Nằm ngang
QP.TL.C - 1 - 78
xqq
C
b
a
2
=

; (39)

y
= C
xv
(40)
trong đó : C
xq
và C
xv
là hệ số sức kháng quán tính và vận tốc đợc chính xác hoá bằng thí
nghiệm.
2. khi sóng tới gần vật cản bị nớc chảy bao xiên theo 1 góc nào đó (hình en líp hoặc chữ nhật)
đợc phép xác định các hệ số hình dạng bằng nội suy giữa các trị số của chúng theo các trục
chính.

(hình 14a) phải đợc xác định theo công thức;
q = q
qM

xq
+ q
VM
.
xv
; (41)
trong đó ; q
qM
và q
VM
là thành phần quán tính và vận tốc của tải trọng đơn vị do sóng
(T/m), xác định theo các công thức;
=
qM
Q

v
k
hb
.
2
22



x



Hình 16. Đồ thị các hệ số quán tính
a
và
vận tốc
v
của chiếu sâu




/

h
=
8
1
0
1
2
1
5
2
0
4
0
QP.TL.C - 1 - 78



trong đó

la độ vợt cao tơng đối của bề mặt nổi sóng đợc xác định theo hình 20.
Độ vợt cao của đờng sóng trung bình trên mức nớc tính toán H (tính bằng mét) phải
đợc xác định theo công thức.
H =(

đ
+ 0,5)h (45)
trong đó

đ
là độ vợt cao tơng đối của đỉnh sóng xác định theo hình 20, khi trị số
x
=
0.
3.4. Tải trọng do sóng Q và q lên vật cản thẳng đứng bị nớc chảy bao có vị trí bất kỳ x (tình
bằng mét) tới đỉnh sóng phải đợc xác định tơng ứng theo các công thức (36) và (41),
khi đó hệ số
q
và
v
phải lấy theo đồ thị 1 và 2 hình 15 còn
xq
và
xv
theo đồ thị 1
và 2 hình 18, đối với đại lợng tơng đối

x

lớn nhất.
Z
Qq
và Z
Qv
là tung độ của các điểm đặt tơng ứng của các thành phần quán tính và vận
tốc của lực, tính bằng mét, đợc xác định theo các công thức:
Z
Qq
= à
q
;

Qq
Z
(47)
Z
Qv
= à
v
;

Qv
Z
(48)
Qq
Z
và
Qv
Z

2
2

2




Hình 18. Đồ thị hệ số tổ hợp các thành phần quán tính
xq
(đồ thị 1) và vận tốc
xv
(đồ thị 2) của
tải trọng đơn vị nằm ngang do sóng.
Khi

H
0.2
0.5
H

Khi
=
0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
2

0.2
0.4
0.6

Chân Sóng
1
2
3
4
c)
H
=
4
0

1
0
1
0
4
0
1.6
QP.TL.C - 1 - 78
=
Khi

H
0.5
0.2
H

Khi
Khi


x
c)
Hình 20. Đồ thị hệ số

25
0 0.2
0.4
0.6 0.8 1.0
1.2
Z
0.2
0.4
0.6
=
Khi

H
0.5
0.2
H

Khi
d)
=
4
0
H

1
0


H
= 0,5 và
h

= 40 cũng nh
khi

H
= 0,2 và
h

= 20;
4 Khi

H
= 0,2 và
h

= 10

Hình 21. Đồ thị các trị số của tung độ t-
ơng đối
Qq
Z
và
QV
Z

Tải trọng do sóng lên vật cản

cần phải đợc xác định theo đại lợng tơng đối

x
x =
lấy
theo hình 18 và hình 23.
26

H
10
=
12
15
20
40
10
2
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
1

H
Z
Qg

P

2
b
2


h
k
v

x

q
; (51)
3
1
=
xv
P
b

2
h
k
v


x


2
0.3 0.4
0.
7
0.8
0.9
1.
0
1.1
1.2
1.3
1.
4
1.5
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4
X
20
10
20
4
0

H
=
=
H

1
0
20

a
đối với thành phần nằm ngang của tải
trọng và
a
b
đối với thành phần thẳng đứng của tải trọng.
3.8. Phải xác định trị số lớn nhất của thành phần thẳng đứng của tải trọng do sóng P
ZM
lên
vật cản nằm ngang bị nớc chảy bao theo công thức:
P
ZM
= - P
zq

zq
P
zv

zv
; (53)
trong đó:
P
zp
và P
zv
là thành phần quán tính và vận tốc của thành phần nằm ngang của tải trọng
do sóng tính bằng T/m, xác định theo các công thức:
2
1

và
zv
là hệ số tổ hợp các thành phần quán tính và vận tốc, lấy theo đồ thị 1 và 2
hình 23, với trị số
x
theo các yêu cầu của điều 3-1 quy phạm này;

z
và
z
là hệ số tải trọng đơn vị do sóng, lấy theo đồ thi c và d hình 19, với các trị số
tung độ tơng đối.
H
ZH
Z
t
t

=
;
28





Hình 23. Đồ thị các hệ số tổ hợp thành phần quán tính
zq
(đồ thị 1) và vận tốc
zv

, mét, và d
0,1H, mét, phải đợc xác định theo công thức (49) đối với hai trờng hợp:
- Với thành phần nằm ngang lớn nhất P
XM
, của tải trọng tính bằng T/m và thành
phần thẳng đứng tơng ứng P
z
của tải trọng tính bằng T/m;
- Với thành phần thẳng đứng lớn nhất P
ZM
, tính bằng T/m của tải trọng và thành
phần nằm ngang tơng ứng P
x
tính bằng T/m của tải trọng,
3.11. Hình chiếu nằm ngang lớn nhất P
XM
và hình chiếu thẳng đứng tơng ứng P
z
của

tải
trọng do sóng tác dụng trên một đơn vị chiều dài vật cản hình trụ nằm ở đáy phải đợc
xác định theo các công thức:
P
XM
= P
xq

xq
+ P


x
; (58)
=
xv
P
d
x
h


2
; (59)

xq
,
xv
,
x
và
x
ký hiệu nh ở điều 3-7 của quy phạm này.
Hình chiếu thẳng đứng lớn nhất P
ZM
và hình chiếu nằm ngang tơng ứng P
x
của tải trọng
do sóng phải lấy bằng:
vàPP
xvZM