Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Московский государственный строительный университет
Кафедра Водного Хозяйства и Морских Портов
Курсовой проект:
Москва 2008
2. Компоновка порта
2.1 Определение размеров разворотного круга
2.2 Расположение и размеры входа в порт
3. Оценка волнового режима порта
3.1 Расчет элементов волн в глубоководной зоне
3.2 Расчет элементов волн в мелководной зоне
3.3 Расчет элементов волн в прибойной зоне
3.4 Расчет элементов волн на огражденной территории
4. Основные габариты оградительных сооружений
5. Статические расчеты оградительного сооружения вертикального типа
5.1 Расчет волновых нагрузок
5.1.1 Расчет нагрузок от действия стоячих волн
5.1.2 Расчет нагрузок от действия разбивающихся волн
5.1.3 Расчет нагрузок от действия прибойных волн
5.4.1 Определение напряжений под подошвой сооружения
5.4.2 Определение напряжений под каменной постелью
6.1 Расчет прочности стен
7. Оградительное сооружение откосного типа
Список литературы
1. Проектирование причального фронта
причальный фронт порт навигационный
Индивидуальность плана каждого порта характеризуется, прежде всего, расположением оградительных сооружений и причального фронта.
Линия причального фронта ограничивает территорию порта с морской стороны. Требования, предъявляемые к начертанию в плане причального фронта, диктуются необходимостью создания благоприятных эксплуатационных условий для обработки судов и эффективной работы сухопутных видов транспорта.
Начертание в плане линии причального фронта должно обеспечивать: размещение расчётного числа причалов при соблюдении необходимых разрывов между отдельными причалами и грузовыми районами; необходимые размеры территории прикордонной операционной зоны; рациональное размещение перегрузочного оборудования, складских площадок и береговых сооружений, подъездных путей сухопутных видов транспорта; создание рациональных по форме и размерам бассейнов, врезанных в берег или образованных пирсами; удобство подходов судов к причалам, их швартовки и отхода судов от причалов; благоприятные условия отстоя судов у причалов с точки зрения допустимых высот волн, направления подхода волн, а также направления действия сильных ветров; минимальный объем черпания при создании необходимых глубин у причалов и малую заносимость в районе причалов; расположение причальных сооружений в зоне с наиболее благоприятными топографическими и геологическими условиями.
Длина причальной линии порта, измеряемая вдоль кордона равна сумме всех длин причалов грузовых, пассажирских, вспомогательных, причалов для портофлота, технического флота и строительной базы порта. Вспомогательные причалы предназначены для стоянки судов транспортного флота при производстве операций, выполнение которых у основных (грузовых и пассажирских) причалов нецелесообразно или невозможно (подготовка судов к приёму грузов, бункеровка, снабжение и т.п.). Основную часть причального фронта (причальной линии) составляют грузовые причалы (70 … 80%).
Длина причальной линии определяется по формуле:
L c - длина судна, L c = 214 м;
N - количество причалов, N = 4;
Длина причального фронта определяется по формуле
Таким образом, для танкеров принимаем пирсовое расположение причалов с общей длиной причальной линии L п = 1200 м.
При проектировании оградительных сооружений важно знать размеры акватории порта, которые в свою очередь зависят от длины причальной линии, диаметра разворотного круга, ширины подходного канала.
По заданию порт должен иметь 4 причала и обеспечивать приём расчётного судна с габаритными размерами:
Размеры акватории порта подбираются из условия безопасного входа, маневрирования и подхода к причалам, а также удобства погрузоразгрузочных работ.
Размеры разворотного круга должны позволять судну производить торможение до полной остановки, разворот, временную стоянку на якоре, связанную с чрезвычайными обстоятельствами. Эти маневры можно совершать при следующих условиях: площадь разворотного круга позволяет вписать окружность диаметром не менее 3.5L c , длина прямолинейного участка по направлению входа, считая от ворот порта, не менее 3.5 … 4.5L c .
Заход больших судов часто предусматривают с буксирами. Это позволяет ограничить размеры разворотного круга окружностью, диаметром D = 1.25L c + 150, но не менее 2L c . Для судов длиной L c = 214 м и дедвейтом D = 40 . 10 3 т, передвигающихся на акватории порта с помощью буксиров, устраиваем разворотный круг, диаметром D = 417,5 м, расположенный на расстоянии 500 м от входа в порт.
Вход в акваторию порта размещают обычно в наиболее глубоководной части акватории и в наибольшем удалении от берега. При выборе направления оси входа, как и при выборе его ширины, необходимо, во-первых, соблюдать навигационные требования, а во-вторых, обеспечивать минимальное проникновение волнения на защищённую акваторию. Направление оси входа предопределяет направление судового хода, так как судно в воротах порта не должно делать поворотов. Поворот судна может осуществляться лишь после входа на защищённую акваторию на разворотном круге.
При выборе ориентации ворот необходимо учитывать требования безопасности входа, поэтому направление судового хода при подходе к воротам не должно быть параллельным береговой линии, так как при боковом ветре и штормовом волнении судно может быт выброшено на берег. Угол 1 между направлением судового хода и береговой линии должен быть в среднем не менее 30.
Направление судового входа (входного фарватера) должно иметь по возможности небольшой угол 2 с направлением господствующего ветра и волнения, так как в противном случае при боковом ветре и волнении чрезвычайно велика опасность навала судна на головы оградительных сооружений. Однако при полном совпадении оси входа и волнения, т.е. при попутном ветре и волнении, управляемость судна ухудшается. Для большей защищённости акватории от волнения проекция ширины входа на направление, нормальное к направлению луча волны, должно быть минимальной, т.е. ось судового хода должна составлять возможно больший угол с направлением луча волны. Выбранные размеры и расположение входа в порт представлены на рис.
Различают глубину навигационную H н и проектную H. Навигационная глубина является основной характеристикой акватории порта, она должна обеспечивать возможность прохода судов с расчётной осадкой в течение периода навигации; проектная глубина - это глубина после проведения капитального или ремонтного черпания канала.
Глубины в порту отсчитывают от min уровня моря определённой обеспеченности - так называемых отсчётных уровней.
Глубины в порту должны обеспечивать в течении всего навигационного периода безопасность судов на стоянке и на ходу.
Навигационная глубина на акватории порта слагается из осадки расчётного судна T c и суммы запасов глубины: навигационного z 1 . c , волнового z 2 . c , скоростного z 3 . c и запаса на крен z о. c:
Проектная глубина канала учитывает запас на заносимость z 4 . c:
T c - осадка расчётного судна, T c = 11,6 м;
z 1 . c - минимальный навигационный запас, обеспечивающий безопасное управление судном, учитывает неровности дна, эффективную работу винтов. Величина навигационного запаса зависит от осадки судна и вида грунта в слое, толщиной до 0.4 м. Для ила принимаем z 1 . c = 0.04 . T с = 0.04 . 11.6= 0.5 м;
z 2 . c - волновой запас на погружение судна при волнении. Волновой запас определяют в зависимости от высоты волны 3% - ой обеспеченности в системе волн во время шторма повторяемостью 1 раз в 25 лет. Этот запас определяется в зависимости от длины расчётных судов и от высоты расчётных волн. Принимается z 2 . c = 0.132 м;
z 3 . c - скоростной запас, учитывает дифферент судна при движении, зависит от скорости судна и глубины прорезки канала. При скорости судна 4 узла принимаем z 3 . c = 0.20 м;
z о. c - запас навигационной глубины на крен судна, учитывающий дифферент судна при неправильной его загрузке или перемещении груза. Для сухогрузных судов принимаем z о. c = 0.017 . B c = 0.017 . 31 = 0.53 м;
z 4 . c - запас на заносимость, определяется исходя из интенсивности наносов. Величину z 4 . c принимают не менее величины, обеспечивающей производительную работу земснаряда (0.5 м). Принимаем z 4 . c = 0.5 м.
Таким образом, навигационная глубина у причала равна:
Проектная глубина канала:
Таким образом, принимаем глубину на акватории порта для сухогрузных судов H = 15 м.
Характер волнового процесса зависит от глубины водоёма. При рассмотрении волнового поля различают четыре основных зоны, границы которых видны на рис. 2.
В первой, глубоководной, зоне влияние дна практически не сказывается на характер волнения. Частицы жидкости совершают равномерное движение по окружности с незначительным поступательным перемещением, влиянием которого вследствие его малости пренебрегают.
Во второй, мелководной, зоне происходит непрерывное изменение характера волнового движения. Трёхмерные волны преобразуются в двухмерные, круговые движения частиц постепенно - в эллиптические. По мере приближения к третьей зоне уменьшается длина волн и скорость их распространения, профиль волны становится несимметричным. При достижении критической глубины d cr происходит разрушение волны (забурунивание).
В третьей, прибойной, зоне характер волнения резко меняется, наряду с колебаниями частиц воды происходит ярко выраженное поступательное движение в сторону берега, траектория движения частиц имеет петлеобразный характер. В четвёртой, приурезовой, зоне происходит окончательное разрушение волны.
Полагая волнение установившимся, а волны двумерными, среднюю высоту волныh d , м, и средний период волнТ, с, в глубоководной зоне необходимо определять по верхней огибающей кривой (рис. 1 СНиП 2.06.04-82, приложение 1, стр. 31). По значениям безразмерных величин gt/V w и gL/V w 2 и верхней огибающей кривой необходимо определить значения и и по меньшим их величинам принять среднюю высоту и средний период волн.
t - продолжительность действия ветра, t = 10 час=36000 с.;
L - длина разгона волны, L = 200 км=200000 м;
По найденным значениям безразмерных величин gt/V w и gL/V w 2 и по верхней огибающей кривой (рис.1 СНиП 2.06.04-82, приложение 1, стр. 31) определяем значения и.
При gt/V w = 14715 = 0,07, = 3,5;
при gL/V w 2 = 3406,3 = 0,08, = 4,0.
Для определения средней высоты волныh d , м, и среднего периода волнТ, с, принимаем наименьшие из полученных значений = 0,07 = 3,5.
Тогда средняя высота волны h d , м, равна:
средний период волнТ, с:
Среднюю длину волн d , м, при известном значении Т = 8,56 сек. Определяем по формуле:
Высоту волны i % - ной обеспеченности в системе h d , i , м, определяем путём умножения средней высоты волнh d , м, на коэффициент k i , принимаемый по графикам (рис.2 СНиП 2.06.04-82, приложение 1, стр.33) для безразмерной величины gL/V w 2 = 14715.
По найденным значениям коэффициента k i для волн 5% - ной обеспеченности k i = 1,85, для волн 2% - ной обеспеченности k i = 1,95, для волн 1% - ной обеспеченности k i = 2,5, определяем значения высот волн 1%, 2% и 5% - ной обеспеченности по формуле:
Высота волн при обеспеченности i = 1%:
при обеспеченности i = 2%:
при обеспеченности i = 5%:
Результаты вычислений сведём в таблицу 1.
Таблица 1:
В мелководной зоне начиная с глубины на формирование волнения дополнительно влияет рельеф и шероховатость дна. Высоту волны i %-ной обеспеченности, м, в мелководной зоне с уклонами дна 0.002 и более следует определять по формуле:
k t - коэффициент трансформации;
k r - коэффициент рефракции;
k l - обобщенный коэффициент потерь;
Средняя высота волны.
Длину волн, перемещающихся из глубоководной в мелководную зону, необходимо определять по рис 4. (СНиП 2.06.04-82, приложение 1, стр. 34) при заданных безразмерных величинах и, при этом период волн принимается равным периоду волн в глубоководной зоне.
Коэффициент трансформации k t необходимо принимать по графику 1 рис.5 (СНиП 2.06.04-82, приложение 1, стр.34).
Коэффициент рефракции должен определяться по формуле:
a d - расстояние между смежными волновыми лучами в глубоководной зоне, м;
а - расстояние между теми же лучами по линии, проходящей через заданную точку мелководной зоны, м.
Обобщенный коэффициент потерь k l определяется по заданным значениям величины относительной глубины и уклону дна i (табл.5 СНиП 2.06.04-82, приложение 1, стр.35).
Расчёт ведутся в табличной форме (Таблица 2). План рефракции представлен на рис. .
Таблица 2:
Высоту волн в прибойной зоне h cur 1% , м, необходимо определять для заданных уклонов дна i по графикам 2, 3, 4 рис. 5 (СНиП 2.06.04-82, приложение 1, стр. 34 - 35); при этом по безразмерной величине принимается значение и соответственно определяется h cur 1% .
Длину волны в прибойной зоне, м, следует определять по верхней огибающей кривой (рис. 4, СНиП 2.06.04-82, приложение 1, стр. 34).
Критическая глубина d cr , м, при первом обрушении волн определяется методом последовательных приближений для заданных уклонов дна i по графикам 2, 3, 4 рис. 5 (СНиП 2.06.04-82, приложение 1, стр. 33-34). По ряду задаваемых значений глубин d определяем величины и по графикам 2, 3, 4 рис. 5 (СНиП 2.06.04-82, приложение 1, стр. 33 - 34) - соответствующие им значения, из которых принимается d cr , численно совпадающее с одной из задаваемых глубин d.
1. первое приближение:
Принимаем,
отсюда, тогда:
2. второе приближение:
отсюда, тогда:
3. второе приближение:
отсюда, тогда:
1-ое приближение
отсюда, тогда:
2. второе приближение:
отсюда, тогда:
3. второе приближение:
отсюда, тогда:
1. первое приближение:
Принимаем,
отсюда, тогда:
2. второе приближение:
отсюда, тогда:
3. второе приближение:
отсюда, тогда:
1. первое приближение:
Принимаем,
отсюда, тогда:
2. второе приближение:
отсюда, тогда:
3. второе приближение:
отсюда, тогда:
Определяем число обрушений
Критическую глубину, соответствующую последнему обрушению волн d cr , u при постоянном уклоне дна, определяем по формуле:
k u - коэффициент, принимаемый по табл. 6 (СНиП 2.06.04-82, приложение 1, стр. 36), k u = 0,56.
n - число обрушений (включая первое), принимаемое из ряда n = 2, 3 и 4 при выполнении неравенства:
Определяем глубину последнего обрушения для каждой пары лучей
Все результаты расчета сводим в таблицу:
Эффективность защитных устройств оградительных сооружений оценивается степенью снижения высот волн на акватории в сравнении с высотой волн перед воротами порта, причём это снижение должно обеспечивать нормативные волновые условия в различных районах акватории порта.
При оценке волнения на акватории порта необходимо учитывать дифракцию волн на входе в порт, их рефракцию на акватории порта и отражение волн от сооружений внутри порта.
Наибольшее влияние на волновые условия ограждённой акватории оказывают волны, проходящие через вход в порт. Этот процесс при проектировании портов исследуется на уменьшенных гидравлических моделях. На стадиях планирования и раннего проектирования степень затухания волнения на акватории определяется расчётом.
В определённой точке акватории при одном входе в порт высота волны h dif , м, сформировавшейся в результате дифракции и влияния условий входа в порт необходимо определять по формуле:
k dif - коэффициент дифракции волн, который, для акватории, ограждённой сходящимися молами, необходимо определять в соответствии со схемой и графиками рис. 7 (СНиП 2.06.04-82, приложение 1, стр. 36);
h i - высота волны у головы мола.
Схема для определения значений коэффициента
Результаты расчетов сведем в таблицу.
|
Номер точки |
|||||||||
При проектировании оградительных сооружений прежде всего необходимо назначить основные габаритные размеры сооружения.
Оградительные сооружения вертикального типа состоят из подводной стенки, надстройки и каменной постели.
Надстройка состоит из мощной монолитной плиты и сборно-монолитного парапета. Основное назначение надстройки - обеспечение надёжной связи между отдельными частями подводной стенки, что особенно важно при возведении её из бетонных массивов.
Надстройка играет существенную роль в увеличении общей устойчивости сооружения, поскольку она находится выше уровня воды, и в расчёт вводится её вес без учёта взвешивания. Надстройка воспринимает наибольшее волновое давление, что также необходимо учитывать при проектировании и расчёте оградительных сооружений.
Толщину плиты принимаем t пл = 2 м.
Сечение парапета проверяется расчётом на воздействие волнового давления. Ширину парапета поверху принимаем 2.5 м.
В надстройке устраивают потерны для прокладки инженерных сетей, поверху организуют площадки для служебных помещений, устанавливают закладные части для укрепления знаков навигационной обстановки. В местах стоянки судов надводную стенку оборудуют швартовыми и отбойными приспособлениями.
Постели из каменной наброски уменьшают интенсивность давления на нескальное основание от гравитационных гидротехнических сооружений и предохраняют подошвы их от размыва.
Для отсыпки применяем рваный камень массой от 15 до 100 кг не ниже марки 300 без трещин, признаков выветривания и глинистых или других размокающих включений.
В данном курсовом проекте по заданию грунтами, находящимися под сооружением, являются слабые грунты - илы. Поэтому принимаем каменную постель комбинированного вида (см.схему)
Длину горизонтального участка каменной постели принимают кратной длине секции сооружения.
Принимаем ширину берменного массива равной 6 м. Ширину тыловой бермы принимаем 3 м.
Предварительно принимаем уклон откоса со стороны моря равным 1:2, со стороны акватории порта - 1:2.
Под сооружением устраиваем обратный фильтр равный min 0,5 м.
При больших горизонтальных нагрузках, действующих на портовые гидротехнические сооружения, возникают неравномерные напряжения в их основании, особенно у сооружений гравитационного типа, что влечёт за собой развитие неравномерных осадок и смещений сооружений, оказывающихся в ряде случаев определяющими при назначении размеров этих сооружений. В таких случаях используются расчёты по предельным состояниям, позволяющим учесть перераспределение напряжений в основании по мере увеличения смещений.
При расчётах набережных, берегоукрепительных или оградительных сооружений рассматривают две группы предельных состояний.
К первой группе предельных состояний, определяющих потерю несущей способности расчётной системы (полная непригодность сооружения к эксплуатации), относятся:
1. потеря общей устойчивости сооружения или его части совместно с грунтом основания, в том числе сдвиг по подошве конструкции, по контакту каменной постели с грунтом или по иной поверхности;
2. потеря устойчивости на опрокидывание гравитационных сооружений при скальных грунтах основания;
3. разрушение элементов конструкции или узлов соединения;
4. перемещения конструкций, от которых зависит прочность сооружения в целом.
Ко второй группе предельных состояний, определяющих непригодность сооружений к нормальной эксплуатации, относятся:
1. недопустимые перемещения, осадки или крен;
2. образование или недопустимое раскрытие трещин в железобетонных элементах конструкции.
Все расчёты по первой группе предельных состояний выполняются на основные и особые сочетания расчётных нагрузок при расчётных сопротивлениях материала конструкции и грунта основания; расчёты по второй группе производят только для основных сочетаний нормативных нагрузок при нормативных сопротивлениях материалов.
Расчёт сооружений на воздействие стоячих волн со стороны открытой акватории (рис.) должен производиться при глубине до дна d b > 1.5h и глубине над бермой d br > 1.25h. Для расчёта выбираем сечение у головы мола на глубине
d b = 16,1 м (при высоте волны h = 5.45 м d b = 16.1 м > 1.5х 5.45 = 8.175 м), при этом глубина над бермой в этом сечении составляет d br = 13.1 м, что больше чем
1.25х 5.45= 6.8 м.
При этом в формулах для свободной волновой поверхности и волнового давления вместо глубины до дна d b , м, необходимо применять условную расчётную глубину d b , м, определяемую по формуле:
d f - глубина над подошвой сооружения, d f = 15.1 м;
d b - глубина до дна, d b = 16. 1 м;
k br - коэффициент, принимаемый по графикам рис. 2 (СНиП 2.06.04-82, стр. 1). При d f / d b = и b br /=, принимаем k br = 0.9
Возвышение или понижение свободной волновой поверхности, м, у вертикальной стены, отсчитываемое от расчётного уровня воды, определяется по формуле:
2 /T - круговая частота волны;
T - средний период волны, с;
t - время, с;
Волновое число;
Средняя длина волны, = 92 м.
При действии стоячей волны на вертикальную стену предусматриваем 3 случая определения c:
а) - при подходе к стене вершины волны, возвыщающейся над расчетным уровнем max
При максимальном значении горизонтальной линейной волновой нагрузки P xt , кН/м, для подошвы волны, расположенной ниже расчётного уровня на t , м, принимаем значение cost = -1, тогда:
В мелководной зоне горизонтальную линейную нагрузку на вертикальную стену P x , т/м, при гребне или ложбине стоячей волны (см. рис.) необходимо принимать по эпюре волнового давления, при этом величина p, т/м 2 , на глубине z, м, должна определяться по таблице 1 (СНиП 2.06.04-82, стр. 3):
где - плотность воды, = 1 т/м 3 ;
g - ускорение свободного падения, равное g = 9.81 м/с 2 ;
z - ординаты точек, м, отсчитываемые от расчётного уровня.
Результаты расчётов волнового давления при гребне и ложбине волны сведём в таблицу
Таблица 5:
|
Заглубление точек z, м |
Значение волнового давления p, кПа |
||||
|
При гребне |
|||||
Здесь k 2 , k 3 , k 4 , k 5 , k 8 , k 9 - коэффициенты, определяемые по графикам рис.3, 4, 5 (СНиП 2.06.04-82, стр. 3), определяемые по найденным значениям и
k 2 =0,76; k 3 =0,63; k 4 =0,5; k 5 =0,4; k 8 =0,63; k 9 =0,57.
Эпюра давления стоячих волн на вертикальную стену со стороны акватории при гребне волны
Расчёт сооружений на воздействие разбивающихся волн со стороны открытой акватории должен производиться при глубине над бермой d br < 1.25h и глубины до дна d b 1.5h. Для расчёта выбираем сечение на расстоянии 1300 м от головы мола на глубине d b = 9.4 м (при высоте волны h = 5.25 м d b = 9.4 м > 1.5х5.25= 7.8 м), при этом глубина над бермой в этом сечении составляет d br = 6.4 м, что меньше чем
1.25h =1.25х5.25= 6.6 м
Горизонтальную линейную нагрузку на вертикальную стену P xc , т/м, от разбивающихся волн необходимо принимать по площади эпюры бокового волнового давления, при этом величина p, т/м 2 , для значений ординат z, м, следует определять по формулам:
z 1 = - h = - 5.25 м, p 1 = 0;
z 3 = d f = 8.4 м,
здесь h - высота волны в рассматриваемом сечении, h = 5.25 м;
Средняя длина волны, = 82.43 м.
Вертикальную линейную нагрузку P zc , т/м, от разбивающихся волн следует принимать равной площади эпюры взвешивающего волнового давления и определить по формуле:
a - ширина сооружения, a = 12 м;
Коэффициент, принимаемый по таблице 5 (СНиП 2.06.04-82, стр. 5). При
принимаем значение коэффициента = 1.
Максимальная донная скорость
Эпюра давления разбивающихся волн на вертикальную стенку
Расчёт сооружений на воздействие прибойных волн со стороны открытой акватории должен производиться при глубине d b . d cr на примыкающем к стене участке дна протяжённостью не менее 0.5, м. Для расчёта выбираем сечение на глубине d b = 4.4 м (при критической глубине d cr = 5.11 м d b = 5 м < d cr = 5.11 м), высота прибойной волны h sur = 3.86 м, средняя длина прибойной волны = 82.4м. При этом возвышение вершины максимальной прибойной волны c , sur , м, над расчётным уровнем следует определять по формуле:
h sur - высота прибойной волны, h sur = 5.83 м;
d f - глубина над подошвой сооружения, d f = 4.0 м.
Горизонтальную линейную нагрузку на P xc , т/м, от прибойных волн необходимо принимать по площади эпюры бокового волнового давления; при этом величины p, т/м 2 , для значений ординат z, м, должны определяться по формулам:
z 1 = - h sur = - 5.83 м, p 1 = 0;
z 3 = d f = 4 м,
Вертикальную линейную нагрузку P zc , т/м, от прибойных волн следует принимать равной площади эпюры взвешивающего волнового давления (с высотой p 3) и определить по формуле:
здесь a - ширина сооружения, a = 12 м.
Максимальная донная скорость
Эпюра давления прибойных волн на вертикальную стену
Критерием обеспечения устойчивости гидротехнического сооружения на сдвиг является условие:
E, R - расчётные значения соответственно обобщённых сдвигающих сил и сил предельного сопротивления;
lc - коэффициент сочетания нагрузок, принимаемый для основного сочетания нагрузок равным 1.0;
р - коэффициент перегрузки, принимаемый равным 1.05;
c - коэффициент условной работы, принимаемый равным 1.0;
n - коэффициент надёжности по степени ответственности сооружений, принимаемый равным, для I класса сооружений, 1.25.
5.2.1 Проверка устойчивости на плоский сдвиг от действия разбитых волн
Расчётная схема для определения устойчивости представлена на рис.
E - равнодействующая волнового давления от действия разбитых волн,
E = P xc . 1 = 17.6 т/м;
R = g . f тр, где
f тр - коэффициент трения бетона по камню, f тр = 0.6;
Вес верхнего строения сооружения:
Вес оболочки большого диаметра
Вес каменной засыпки
Общий вес сооружения
R = 111.78 . 0.6 = 67,06 т/м
Устойчивость сооружения на плоский сдвиг при действии разбитых волн по плоскости A - A обеспечена.
Проверку устойчивости сооружения на сдвиг вместе с каменной постелью необходимо провести по двум плоскостям AB и BD, в этом случае к удерживающим силам следует отнести также вес каменной постели в контуре, ограниченном плоскостями сдвига (рис.).
Условие устойчивости сооружения на сдвиг по плоскости ABCD:
lc - коэффициент сочетания нагрузок, принимаемый для основного сочетания нагрузок равным 1,0;
р - коэффициент перегрузки, принимаемый равным 1,05;
c - коэффициент условной работы, принимаемый равным 1,0;
n - коэффициент надёжности по степени ответственности сооружений, принимаемый равным, для I класса сооружений, 1,25.
E - равнодействующая волнового давления от действия стоячих волн,
E = P xc . 1 = 17,6 т/м. 1 м = 17,6 т;
R = g . f тр, где
f тр - коэффициент трения бетона по камню, f тр = 0,6;
g п - вес каменной постели, заключённой в контуре ABCD:
Угол наклона плоскости AB к горизонту, = 9;
f тр - коэффициент трения камня по камню, f тр = 1.
g п - вес каменной постели в контуре ABCD:
Устойчивость сооружения на плоский сдвиг по плоскости ABCD обеспечена.
Условие устойчивости сооружения на сдвиг по плоскости BD:
E - равнодействующая волнового давления при продлении эпюры до поверхности естественного основания, E =28.3 т;
g п - вес каменной постели в контуре ABCDE:
f тр - коэффициент трения камня по грунту основания, f тр = tg, где - угол внутреннего трения грунта основания, при = 16, f тр = tg16 = 0.287;
c - удельное сцепление грунта основания, для суглинка c = 16 кПа = 1.6 т/м 2 ;
F - площадь подошвы каменной постели по отрезку BD,
F = 10 . 1 = 10 м 2 .
Устойчивость сооружения на плоский сдвиг по плоскости BD обеспечена.
При расчете оболочек на опрокидывание предполагается, что конус грунта засыпки, заключенный в контуре АОВ остается неподвижным и должен вычитаться из удерживающих сил.
Условие устойчивости сооружения на опрокидывание:
Условие устойчивости выполняется.
Проверка прочности грунтового основания заключается в определении нормальных краевых напряжений под подошвой сооружения и под каменной постелью. Напряжения определяются по обычным зависимостям сопротивления материалов для внецентренного сжатия, в предположении, что сооружение и грунт являются абсолютно жёстким телом.
Определение напряжений под подошвой сооружения осуществляется по следующей формуле:
F - площадь подошвы сооружения на 1 пог. м, F = 1 . B (B - ширина сооружения, B = 12 м);
W - момент сопротивления подошвы сооружения, относительно оси, проходящей через центр тяжести на 1 пог. м. W = 1 . B/6;
g - сумма вертикальных сил, g = 111,78 т;
е - эксцентриситет приложения равнодействующей нагрузок.
а - расстояние от задней грани сооружения ло точки приложения равнодействующей.
Таким образом выражение для определения краевых напряжений примет вид:
M = M опр - M уд, где
M опр и M уд - соответственно опрокидывающий и удерживающий моменты, определяемые по формулам:
R - несущая способность каменной постели, R = 50 т/м 2 = 5 кг/см 2 .
Условие выполнено, следовательно, несущая способность каменной постели достаточна.
Эпюра нормальных краевых напряжений под подошвой сооружения представлена на рис. .
Нормальные напряжения в плоскости подошвы каменной постели могут быть определены по условному методу, исходящему из предположения о распределении давления в каменной постели под углом 45 (рис.).
Нормальные напряжения в плоскости контакта постели с грунтом определяются по формуле:
B - ширина подошвы сооружения, B = 12 м;
t п - высота каменной постели, t п = 3м;
k взв - объёмный вес материала каменной постели под водой, k взв = 1,1 т/м 3 ;
R 1 - расчётное сопротивление грунта основания, R 1 = 30 т/м 2 =3 кг/см 2 .
Условие выполнено, следовательно, несущая способность грунта основания достаточна. Эпюра нормальных краевых напряжений под каменной постелью представлена на рис. .
При расчете на прочность стенок оболочек большого диаметра, расчет проводится для участка сооружения L s кратному длине окружности оболочки. При этом нагрузку от давления грунта определяют как на плоскую стенку по СНиП 2.06.07-87. Горизонтальная составляющая интенсивности давления грунта на глубине y:
P y - вертикальное давление на глубине y, ;
h i - мощность i слоя грунта засыпки;
удельный вес грунта засыпки в насыщенном состоянии;
Коэффициент горизонтальной составляющей давления грунта:
Угол внутреннего трения, = 35;
s - угол трения грунта по расчётной плоскости, как правило, принимаемый по абсолютной величине не более и не более 30 для плоскости, проходящей в грунте, и не более 2/3 - по контакту сооружения с грунтом. Принимаем s = 2/3 , так как расчётная плоскость проходит по контакту сооружения с грунтом.
Ординаты эпюры давления грунта рассчитываются в табличной форме.
|
Мощность h i , м |
Расчет и значение P y , т/м 2 |
Расчет и значение P ah , т/м 2 |
||
|
1,32 0,204 = 0,27 |
||||
|
8,4 0,204 = 1,71 |
||||
|
12 0,204 = 2,45 |
||||
|
1,2 15,1 = 18,2 |
18,2 0,204 = 3,71 |
По данным таблицы строится эпюра давления грунта на внутренней стенки оболочки. рис.
Жесткость системы оболочка-грунт заполнителя оценивают обобщенной характеристикой жесткости:
k - коэффициент сопротивляемости грунта внутренней засыпки в горизонтальном направлении принимаемый равным 0.5 k pr z, где
k pr - коэффициент пропорциональности для песков = 10 МН/м 4 ;
z - глубина сечения;
k = 0.5 10 0.6 = 3 МН/м 3 .
h c , l - высота расчетного кольца, равная 1 м.
I - момент инерции поперечного сечения, полосы шириной 1 м и высотой 0.25 м.
E c - модуль деформации железобетона, равный 150 МПа.
Действующий момент,
Действующие усилие, где
у в и у г - ординаты эпюр соответственно бокового давления внутренней засыпки и давления волн;
D - диаметр оболочки, D = 12 м.
M 1 и T 1 единичные усилия, определяемые по монограмме.
По сечениям а-а и b-b строятся эпюры действующих моментов и усилий.
Расчет ведется в табличной форме.
|
Сечение а"-а" |
|||||
|
Значении M и N, т м |
|||||
|
M а-а = 0.20 3.33 = 0.67 |
|||||
|
M б-б = 0.27 3.33 = 0.89 |
|||||
|
N а-а = (0.23 12,0)2 - 5 3.33= -14.93 |
|||||
|
N б-б = (0.23 12,0)/2 - 3 3.33= -8.27 |
|||||
|
Сечение b"-b" |
|||||
|
Значении M и N, т м |
|||||
|
M а-а = 0.20 1.59 = 0.32 |
|||||
|
M б-б = 0.27 1.59 = 0.43 |
|||||
|
N а-а = (4.87 12,0)2 - 5 1.59= 28.57 |
|||||
|
N б-б = (4.87 12,0)/2 - 3 1.59= 31.76 |
Эпюры представлены на рис. .
Тип оградительного сооружения откосного типа выбирается в зависимости от расчётной высоты волны. В нашем случае при h расч. = 4.52 м применяем оградительное сооружение откосного типа из наброски массивовых блоков на каменной постели.
При проектировании сооружения откосного профиля и крепления откосов из рваного камня, обыкновенных и фасонных бетонных или железобетонных блоков вес отдельного элемента G или G z , т, соответствующую состоянию его предельного равновесия от действия ветровых волн, необходимо определять:
При расположении блока на участке откоса от верха сооружения до глубины z = 0.7h по формуле:
то же, при z > 0.7h по формуле:
k fr - коэффициент, принимаемый по таблице 12 (СНиП 2.06.04-82, стр. 9). Принимаем для обыкновенных бетонных блоков k fr = 0.021;
m - объёмный вес бетона, m = 2,6 т/м 3 ;
ctg - заложение откоса, при заложении 1:1 ctg = 1;
h 2% - высота волны у головы 2%-ой обеспеченности, определяемая по формуле:
k t - коэффициент трансформации, k t = 0,91;
k r - коэффициент рефракции, k r = 0,77;
k l - обобщенный коэффициент потерь, k l = 0,87;
k i , - коэффициент принимаемый по графикам (рис.2 СНиП 2.06.04-82, приложение 1, стр.32) для безразмерной величины gL/V w 2 = 8825.Принимаем значениям коэффициента k i для волн 2% - ной обеспеченности k i = 1,95;
Средняя высота волны, = 4,11 м.
Средняя длина волны, = 91,6 м.
По найденному весу бетонных массивов подбираем их размеры, исходя из условия, что высота массива (h) равна ширине, а длинна составляет полторы высоты.
Таким образом значение высоты h находим из следующей зависимости:
Выполняем наброску из массивовых блоков размером 1,71,72,5
Отметка гребня оградительного сооружения откосного типа определяется по следующей формуле:
h нак.1% , - высота наката на откос волн обеспеченностью 1% (м) для фронтально подходящих волн (h 1%) при глубине перед сооружением d 2 h 1% () определяется по формуле:
h 1% - высота волны 1% - ой обеспеченности, h 1% = 5,39 м;
k r - коэффициент, учитывающий шероховатость крепления, принимаемый по таблице 6 (СНиП 2.06.04-82 , стр. 7). При r/h 1% = 1,63/5.39 = 0.36 принимаем k r = 0.7;
k p - коэффициент, учитывающий проницаемость крепления верхового откоса, принимаемый по таблице 6 (СНиП 2.06.04-82, стр. 7). При r/h 1% = 1,7/5,39= 0.32 принимаем k p = 0.32;
k sp - коэффициент, определяемый по таблице 7 (СНиП 2.06.04-82 , стр. 7) в зависимости от скорости ветра и заложения откоса. При V w = 24 м/с и m = 1 принимаем k sp = 1.4;
k run - коэффициент, определяемый в зависимости от пологости волны по графику (рис. 10 , СНиП 2.06.04-82, стр. 7). При d /h 1% = 91.6/5.39 = 17 и m = 1 принимаем k run = 2.25.
h set - высота ветрового нагона, м, определяемая методом последовательных приближений по формуле СНиП 2.06.04-82 (приложение 1, стр. 29):
L - длина разгона волны, L = 200 км;
V w - скорость ветра, V w = 24 м/с.
d - глубина перед сооружением, d = 16.0 м;
k w - коэффициент, принимаемый в зависимости от скорости ветра по таблицам СНиП 2.06.04-82 (приложение 1, стр. 31). При скорости ветра V w = 24 м/с принимаем k w = 2.5 10 -6 .
Первое приближение, при h set = 0:
Второе приближение, при h set = 1.0 м:
Третье приближение, при h set = 0.94 м:
Окончательно принимаем высоту ветрового нагона h set = 0.95 м.
a - конструктивный запас, принимаемый равным a = 0.1h 1% = 0.1 . 5.39 = 0.54 м.
Однако для оградительных сооружений откосного типа, возводимых из наброски бетонных массивов, нормы рекомендуют определять отметку гребня по следующей зависимости:
Отметка гребня оградительного сооружения откосного типа отсчитывается от максимального уровня воды.
Ширина гребня B г при наброске бетонных массивов составляет B г = 2L, где L - наибольший размер массива. L = 1.5h = 1.5 . 1.7 = 2.55 м, следовательно
B г = 2 . 2.55 = 5.1 м. Принимаем ширину гребня равной B г = 5.5м.
Ширина сооружения на уровне поверхности воды B при наброске бетонных массивов составляет B = 4L, где L - наибольший размер массива.
L = 1.5h = 1.5 . 1.7 = 2.55 м, следовательно B = 4 . 2.55 = 10.2 м. Принимаем ширину гребня равной B = 10.5 м.
Схема оградительного сооружения откосного типа с предварительно назначенными размерами представлена на рис..
2. СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции. Москва, 1985;
3. Аристархов В.В., Левачёв С.Н., Сидорова А.Г., Корчагин Е.А.. Москва:
Издательство АСВ, 2003;
Размещено на Allbest.ru
Классификация порта (причала). Определение массы грузового места. Эксплуатационная производительность погрузочно-разгрузочной машины. Расчет годовых расходов для грузового фронта. Определение количества причалов. Техника безопасности и охрана труда.
курсовая работа , добавлен 24.12.2012
Понятие о методе конечных элементов, его вариационные основы. Вычисление приращения функции, принцип Лагранжа. Аппроксимация конечно-элементной модели сооружения. Матрица жесткости, ее необходимые величины. Интегрирование по объему, расчет длины.
презентация , добавлен 24.05.2014
Схема ленточного элеватора, выбор скорости, типа ковша и тягового органа. Расчет тяговых элементов нории. Проектирование привода элеватора. Подбор муфт и расчет останова. Расчет и проектирование натяжного устройства. Эскизы принятых элементов привода.
курсовая работа , добавлен 03.02.2012
Принципиальная схема организации производства по ремонту и постройке судов. Расчет размеров слипа, потребной площади и глубины акватории завода. Расчет потребности в основных материалах по ведущему цеху. Структура себестоимости товарной продукции.
дипломная работа , добавлен 01.11.2014
Выбор типов водозаборных сооружений. Определение диаметров самотечных трубопроводов и размеров водоприёмных окон. Устройства для удаления осадка. Проектирование зоны санитарной охраны водозаборных сооружений. Расчет мероприятий по защите берега.
курсовая работа , добавлен 04.06.2015
Выбор электродвигателя, его кинематический расчет. Конструирование элементов зубчатой передачи, выбор корпуса редуктора. Первый этап компоновки редуктора, выбор подшипников и расчет их долговечности. Технология сборки редуктора, расчеты и выбор посадок.
курсовая работа , добавлен 03.03.2010
Обоснование выбора типа промежуточной станции. Расчет числа приемо-отправочных путей станции. Разработка немасштабной схемы станции в осях путей. Построение продольного и поперечного профиля станции. Объем основных работ и стоимость сооружения станции.
курсовая работа , добавлен 15.08.2010
Расчет на прочность и устойчивость цилиндрических обечаек, днища и крышки, элементов рубашки, крышки отъемные и фланцевые соединения. Выбор штуцеров. Выбор и расчет комплектующих элементов привода. Проектирование и расчет перемешивающего устройства.
курсовая работа , добавлен 13.03.2011
Принципы компоновки водоочистных комплексов. Основы выбора технологической схемы и реагентов. Повторное использование промывной воды и обработка осадка на водоочистных комплексах. Проектирование высотной схемы и планировка водоочистных сооружений.
реферат , добавлен 09.03.2011
Проектирование газонефтепроводов: гидравлический расчет и выбор оптимального диаметра трубопровода, механические и теплотехнические расчеты. Защита нефтепровода от коррозии. Сооружение фундамента и разворачивание РВС-5000. Особенности перекачки газа.
ов от воздействия волн и, в некоторых случаях, льда и наносов. О. с. устраивают на открытых или полузащищённых побережьях морей, озёр, водохранилищ. По расположению в плане О. с. подразделяют на Мол ы и Волнолом ы. В зависимости от местных условий, очертания берега, направления и характера волнения, а также назначения порта О. с. могут состоять из 1 или 2 молов, волнолома или их сочетания. Между молом и волноломом оставляют свободный проход для судов - ворота порта. Последние располагаются преимущественно на естественных глубинах, достаточных для судоходства. При этом учитывают 2 требования: удобства входа судов в порт и выхода из него в любую погоду; обеспечения минимального проникновения волн через ворота во внутреннюю акваторию порта. Оптимальным решением считается такое, при котором ось входа в порт и направление господствующих ветров составляют угол около 45°.
Размещение О. с. предполагает создание акватории, удобной для стоянки и маневрирования необходимого количества судов (составов) расчётных размеров. Форма и размеры акватории должны обеспечивать затухание волн, проникающих через ворота порта. В сложных местных условиях целесообразность намеченного расположения О. с. проверяют лабораторным путём на пространственной модели в бассейне (см. Бассейн опытовый).
Каждое О. с. со стороны моря (водохранилища) ограничивается уширенной головной частью (головой), имеющей в плане обтекаемую форму. Головные части О. с. сооружают, как правило, на глубине не менее двукратной высоты расчётной волны. Необходимость усиления конструкции головных участков О. с. обусловлена более интенсивным (по сравнению с остальной частью О. с.) волновым воздействием на них.
Лит.: Порты и портовые сооружения, ч. 1-2, М., 1964-67.
Е. В. Курлович.
Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .
Гидротехнические сооружения, защищающие акваторию порта от волнения, наносов и льда. В зависимости от расположения оградительных сооружений относительно берегов их подразделяют на волноломы и молы … Большой Энциклопедический словарь
оградительные сооружения - По ГОСТ 19185 73 [ГОСТ 23867 79] Тематики эксплуатация речных портов … Справочник технического переводчика
ОГРАДИТЕЛЬНЫЕ СООРУЖЕНИЯ - гидротехн. сооружения для защиты акваторий от волнения, течения, наносов, ледохода. Различают внеш. и внутр. оградительные сооружения. Внешние располагают по мор. наружи, контуру ограждаемой акватории, внутренние делят акваторию на части и… … Морской энциклопедический справочник
Гидротехнические сооружения, защищающие акваторию порта от волнения, наносов и льда. В зависимости от расположения оградительные сооружения относительно берегов их подразделяют на волноломы и молы. * * * ОГРАДИТЕЛЬНЫЕ СООРУЖЕНИЯ ОГРАДИТЕЛЬНЫЕ… … Энциклопедический словарь
Оградительные сооружения - 9. Оградительные сооружения По ГОСТ 19185 73 Источник: ГОСТ 23867 79: Эксплуатация речных портов. Термины и определения оригинал документа …
- (Outer works, breakwaters) гидротехнические сооружения в портах, служащие для защиты рейдов от волнения, морских течений и наносов. Различают два вида сооружений: молы, связанные с берегом, и волноломы, стоящие отдельно от берега, и две основные… … Морской словарь
гидротехнические сооружения - гидротехнические сооружения: Сооружения, подвергающиеся воздействию водной среды, предназначенные для использования и охраны водных ресурсов, предотвращения вредного воздействия вод, в том числе загрязненных жидкими отходами, включая плотины,… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
СП 58.13330.2012: Гидротехнические сооружения. Основные положения - Терминология СП 58.13330.2012: Гидротехнические сооружения. Основные положения: 3.1 безопасность гидротехнических сооружений: Свойство гидротехнического сооружения, позволяющее обеспечить защиту жизни, здоровья и законных интересов людей,… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Гидротехнические сооружения - плотины, здания гидроэлектростанций, водосбросные, водоспускные и водовыпускные сооружения, туннели, каналы, насосные станции, судоходные шлюзы, судоподъемники; сооружения, предназначенные для защиты от наводнений, разрушений берегов и дна… … Официальная терминология
Гидротехнические сооружения - специальные инженерные сооружения, предназначенные для обеспечения базирования кораблей и гидроавиации, боевой деятельности сил флота и сухопутных войск. К ним относятся причалы п пирсы, оградительные сооружения пунктов базирования кораблей,… … Словарь военных терминов
Оградительные гидротехнические сооружения возводятся для предотвращения воздействия на акватории портов, лесных рейдов, береговых лесных складов волн, льда и наносов. В зависимости от расположения в плане оградительные сооружения подразделяются на молы и волноломы.
Молы одним концом примыкают к берегу, на них часто размещают причалы и погрузочно-разгрузочные машины. Молы бывают откосного типа, возводимые из каменной наброски или бетонных массивов, вертикального типа в виде стенок из каменной кладки или бетонных массивов, а также комбинированного типа, являющегося сочетанием первых двух.
Оградительные волноломы устанавливаются непосредственно в водном пространстве. В конструктивном отношении они могут представлять собой (рис. 5.1) гравитационную стенку вертикального (а) или откосного (б) профилей, конструкцию из цилиндрических оболочек (в), сквозной (г), плавучий (д), пневматический и гидравлический волноломы (е) .
Устройство оградительных сооружений на акваториях лесосплавных предприятий рекомендуется в случаях, когда высота волн на акватории превышает 0,5 м.
На выбор типа оградительного сооружения влияет множество факторов, основными из которых является волновой режим, наличие местных строительных материалов и др.
На морях, крупных водохранилищах и озерах возводят капитальные оградительные сооружения полного профиля (вертикальные и откосные). Размеры их рассчитываются в основном на воздействие ветровых волн.
При выборе конструкции оградительного сооружения проводится технико-экономическое сравнение возможных вариантов, которые разрабатываются с учетом следующих указаний:
Оградительные сооружения полного профиля (вертикальные или откосные) возводят при глубине воды в месте строительства сооружения не более 1/3 расчетной длины волны;
Глубина заложения сооружений вертикального типа должна быть не менее двух hВ (hВ - высота расчетной волны), а в случае устройства высокой постели (высотой более hВ) - не менее 2,5hВ;
При возведении оградительного сооружения на слабых грунтах (илы, текуче-пластичные глины и др.), а также в случае многократного отражения воды от внутренней грани сооружения следует строить волноломы и молы откосного типа;
При строительстве сооружений на водохранилищах до их заполнения целесообразно возводить земляные дамбы с укрепленными откосами и гребнем или сооружения вертикального профиля с высокой постелью;
Сооружения неполного профиля (сквозные и плавучие волноломы), а также пневматические и гидравлические волноломы применяются в случае, когда не требуется защита акваторий от наносов.
При проектировании оградительных сооружений необходимо, чтобы они обеспечивали защиту акватории порта и лесного склада (рейда) от волнения и заносимости, возможность свободного маневрирования судов и плотов на акватории, а также их свободный вход и выход. Расчетная ширина входа на защищенную акваторию должна быть не менее длины расчетного судна или тройной ширины плота.
Рис. 5.1. Типы оградительных сооружений
На лесных прибрежных рейдах следует применять волноломы удобные для перемещения, хранения в зимний период, эксплуатации в условиях изменяющегося уровня воды, простые в изготовлении и эксплуатации, дающие наибольший волногасящий эффект при наименьших усилиях в связях конструкции и имеющие наименьшую строительную стоимость.
Энергия волны неравномерно распределяется по глубине и сосредоточена, в основном, в верхних слоях водоема. Такое явление особенно характерно для водоемов с большими глубинами, где обычно располагаются сооружения для защиты лесных рейдов.
В связи с этим, в лесосплавной практике применяют волноломы неполного профиля упрощенной конструкции. К ним относятся: стационарный волнолом с пористой стенкой, наплавной ряжевый волнолом ячеистой конструкции и волноломы из пучков бревен или хлыстов.
Свайный стационарный волнолом с пористой стенкой состоит из параллельных рядов свай, забитых один от другого на расстоянии 2 м. Сваи в ряду забиваются на расстоянии 1,25 м друг от друга.
Пространство между свайными рядами заполняют плотно уложенными еловыми ветками, образующими пористую стенку. Сваи каждого ряда соединяют поверху продольной насадкой из бревен диаметром 20 см, а ряды свай соединяют парными поперечными насадками из пластин. Эту конструкцию волнолома применяют в местах, защищенных от ледохода, с глубинами менее 2 м, при высоте волны до 1 м и отношении длины волны к ее высоте, равной 8.
Наплавной ряжевый волнолом ячеистой конструкции состоит из
отдельных секций длиной 26 м, шириной 8-8,5 м, установленных в шахматном
порядке или одну линию, перпендикулярную господствующему направлению
ветра. Секция волнолома представляет собой ряжевую конструкцию из бревен
с размерами клеток 2×2 м (рис. 5.2). Между ребрами стенок оставляют
зазор в 5-10 см. Такая конструкция
волнолома обеспечивает свободный допуск воды в тело сооружения, в результате чего оно не отражает волну, а гасит.
Рис. 5.2. Плавучий волнолом
ряжевого типа ячеистой конструкции
Волнолом закрепляют в русле при помощи тросов или цепей, заделанных на вертикальных анкерах волнолома, за донные опоры (якори, ряжи) или кусты свай.
В некоторых конструкциях ряжевых волноломов для усиления волногасящего эффекта пространство клеток заполняют еловыми ветками.
Волнолом из пучков бревен состоит из нескольких звеньев, установленных в один, два или три параллельных ряда. Каждое звено представляет собой ряд из 7-8 крупных пучков, установленных торец к торцу и соединенных лежнем из одного или двух тросов. Прогиб лежня при установке звена рекомендуется применять равным 0,08 длины звена.
Каждый пучок обвязывают двумя обвязками из тросов диаметром 13 мм или тремя обвязками из проволки диаметром 8 мм. Торцевые пучки каждого звена изготовляют с торцевыми щитами для предохранения их от размолевания. Оба щита соединяют между собой при помощи стяжек.
Лежень присоединяют к тросовым обвязкам пучков при помощи пластинчатых сжимов. Концы лежня каждого звена соединяют с шеймами якорей.
При установке звеньев в два или три параллельных ряда каждые два
противоположных пучка соединяют двумя цепями за тросовые обвязки.
Расстояние между рядами пучков в плане равно двойной ширине пучков. Во
избежание пересечения шейм якорей с пучками звенья рекомендуется
составлять из разного количества
пучков и смещать их относительно
друг друга в плане. На рейдах, куда поступают хлысты, пучки для
волнолома изготавливают из хлыстов. Они отличаются более высокой
прочностью.
Условия применения волноломов различных конструкций приводятся в табл. 5.1 и 5.2.
Таблица 5.1
Условия применения волноломов на морях водохранилищах и крупных озерах
|
Конструкция |
Гидрологические условия |
Возможность применения |
|||
|
высота волны hВ, м |
длина волны λ, м |
глубина воды, м |
|||
|
Из обыкновенных массивов |
Грунты скальные, плотные и средней плотности |
||||
|
Из массивов - гигантов и оболочек большого диаметра |
|||||
|
Из парных взаимно -заанкерованных свай или шпунтовых стенок с каменным или песчаным заполнением |
Грунты, допускающие погружение свай и шпунта на требуемую глубину |
||||
|
Откосные набросные сооружения из камня и массивов на каменной постели с обратным фильтром |
Для различных грунтов основания при наличии местного камня |
||||
|
Сквозные (с тонким экраном или экраном ящичного типа) |
На незамерзающих экваториях |
||||
|
Плавучие |
На незамерзающих экваториях необходимы условия для зимнего хранения |
||||
|
Пневматические |
При наличии источника энергии |
||||
|
Гидравлические |
При наличии источника энергии |
||||
Таблица 5.2
Условия применения волноломов на озерах, водохранилищах
и устьевых участках рек
Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
гидротехн. сооружения для защиты акваторий от волнения, течения, наносов, ледохода. Различают внеш. и внутр. оградительные сооружения. Внешние располагают по мор. наружи, контуру ограждаемой акватории, внутренние делят акваторию на части и препятствуют развитию местного волнения. По расположению оградительные сооружения в плане различают волноломы, обе оконечности которых не соединяются с берегом, и молы, примыкающие одним концом к берегу, а также оградит, дамбы, сооружаемые для защиты подходных каналов порта. В зависимости от естеств. условий и назначения порта его акватория может быть защищена одним молом, одним волноломом или сист. молов и волноломов. Расположение оградительных сооружений и ворот порта в плане устанавливается с учетом условий естеств. режима р-на побережья. По способу обеспечения устойчивости оградительные сооружения разделяют на гравитационные, устойчивость которых на сдвиг и опрокидывание обеспечивается собств. массой, и свайные, устойчивость которых полностью или частично обеспечивается заделанными в основание сваями (колоннами). По проницаемости для воды различают оградительные сооружения типа сплошных или сквозных преград. Первые полностью перекрывают толщу воды, доходят до дна, а вверху несколько возвышаются над уровнем спокойной воды. Во вторых оградительные сооружения волногасящая констр. обычно расположена только в верх, части. Общие требования к констр. оградительных сооружений обусловлены особенностями их возведения на незащищенных или полузащищенных от волнений акваториях. Предпочтительны констр. оградительных сооружений, которые допускают мор. работы при наиб, неблагоприятных гидромет. условиях и в кратчайшие сроки. Такими оградительными сооружениями являются крупные сборные или набросные констр. из тяжелых элементов, изготовленные на берегу. Выбор типа и констр. оградительных сооружений зависит от естеств. условий побережья, назначения сооружения, наличия строит, материалов, произв. базы,средств механизации, опыта строительства. Из гидрологич. условий первостеп. значение имеет волнение. Характер взаимодействия волн с оградительными сооруженими зависит от параметров волн, глубин, от формы оградительных сооружений. Геологич. условия также влияют на выбор констр. оградительных сооружений. Для скальных оснований предпочтительны оградительные сооружения гравитац. типа. На мягких основаниях при достаточной несущей способности можно возводить оградительные сооружения гравитационного и свайного типов. Учитывают также характер движения наносов, изменяемость дна, берег, линии. Наиб, распространены оградительные сооружения типа сплошной преграды, которые в поперечном сечении имеют вид сооружений верт., откосного или смеш. профиля. Оградительные сооружения верт. профиля строят в виде верт. стенки (иногда ячеистой или свайной констр.), которая отражает подходящую волну. В болылинстве случаев они бывают гравитационными и состоят из 3 осн. частей: постели, верт. стенки и надстройки. Набросные или отсыпные постели предназначены для выравнивания поверхности дна, более равномерного распределения давлений на естеств. основания, а также для защиты оснований от размыва. При плотных нескальных основаниях с достаточной несущей способностью постель обычно включает каменную призму и обратный фильтр из карьерной мелочи, щебня, гравия. При слабых грунтах в постель дополнительно включают песчаную подушку, а иногда устраивают верт. песчаные дрены. На скальных основаниях только выравнивают поверхность слоем камня или бетоном в мешках. Постели могут быть расположены на поверхности дна либо частично или полностью заглублены для обеспечения достаточных глубин у стенки, для удаления верх, слабого слоя отложений или с целью исключения действия разбивающихся волн на стенку. Верт. стенки возводят из бетонных массивов, ряжей, оболочек большого диам., свайных рядов. Толщина стенки зависит от волновых нагрузок, свойств грунтов в основании, констр. стенок. Высоту верх, и ниж. кромок стенки назначают с учетом колебаний уровня воды и характера волновых воздействий. По длине стенка разделяется на секции, размеры которых зависят от геологич. условий и констр. стенок. Надстройка представляет собой обычно монолитную, реже сборно-монолитную констр. и состоит из плиты и парапета. Своей массой она увеличивает устойчивость стенки, объединяет ее элементы в единое целое, исключает или ограничивает перелив воды через оградительные сооружения, а также служит для установки шварт, и отбойных приспособлений, навиг. знаков, прокладки инж. сетей. Для удобства трансп. операций верх, кромка плиты должна быть на уровне портовой террит. и располагаться выше гребней волн на ограждаемой акватории. При строительстве оградительных сооружений используются: обыкнов. массивы - прямоугольные блоки из бетона или бутобетона массой 5 - 100 т; циклопич. массивы - бетонные блоки массой 250- 450 т; ячеистые массивы - бетонные или железобетонные пустотелые констр. с днищами или без днищ. Возможны курсовая кладка массивов - гориз. рядами (курсами) с перевязкой швов, причем возводится одноврем. ряд секций сооружения, или столбовая кладка, при которой каждая секция сооружения возводится отдельно на полную высоту. Массивы-гиганты - железобетонные ящики (понтоны) больших размеров с днищами и внутр. перегородками, которые изготовляют на берегу, затем спускают на воду, транспортируют на плаву, устанавливают на постель и заполняют песком, камнем, бетоном. Их масса достигает неск. тыс. тонн. Иногда используют стальные понтоны. Массивы-гиганты могут иметь прямоугольное поперечное сечение с консольными выступами днища или без выступов или трапецеидальное с расширением в ниж. части. Массивы-гиганты с перфорир. передней стенкой и отсеками, не заполненными балластом с мор. стороны, представляют собой камеры гашения волн. Гашение осуществляется за счет неполного отражения волн от перфорир. стенки, сдвига во время фаз волнового давления на стенку изнутри и снаружи, рассеивания энергии из-за турбулентных процессов и снижения ударных эффектов. Суммарная площадь отверстий принимается 0,25-0,33 поверхности фасада стенки. Ряж - деревянная или железобетонная констр. коробчатой формы с днищем и внутр. перегородками. Ряжи изготовляют на берегу, затем спускают на воду, буксируют к месту установки, заполняют камнем и уста наливают на подготовл. основание. Распространены также оградительные сооружения из верт. цилиндрич. железобетонных оболочек большого диам. (^ 15 м), заполненных сыпучими материалами; их частично погружают в грунт либо устанавливают на каменную постель или скальное основание. Оградительные сооружения свайной констр. менее удовлетворяют требованиям к мор. гидротехн. строительству; их можно строить на достаточно защищенных от волнения акваториях (вые. волн до 3,5 м) и при основаниях, допускающих устройство шпунтовых стенок (сплошных свайных рядов). Более распространены сооружения 2-рядной констр., представляющие собой 2 скрепленные между собой параллельные верт. стенки (из стального шпунта, колонн-оболочек) с сыпучим заполнением из камня, гравия, песка. Имеются сооружения однорядной констр. из стальных и железобетонных оболочек малых диаметров (до 2м). Иногда применяют свайные сооружения ячеистой констр., представляющие собой в плане ячейки цилиндрич. или сегментного типа, образуемые стальными шпунтовыми стенками-оболочками с сыпучим заполнением. Оградительные сооружения подвергаются воздействию значит, волновых нагрузок. Вблизи них развиваются интенсивные донные потоки, которые могут размывать основание, повреждать каменные постели и даже вызывать аварии сооружений. Поэтому нередко требуется устройство спец. защиты естеств. оснований от размыва. Для оградительных сооружений верт. профиля характерен меньший расход материалов, чем для сооружений откосного профиля, особенно при больших глубинах и проч. основаниях. Оградительные сооружения откосного профиля сооружают из наброски камня, массивов или фасонных блоков. Они частично или полностью гасят подходящую волну на наклонной поверхности мор. откоса и внутри пористого тела наброски. Оградительные сооружения из сортированного камня более экономичны по расходованию материалов и при наличии крупных камней могут возводиться для защиты акваторий от волн большой высоты. Широко распространены оградительные сооружения из наброски сортированного камня с защитными покрытиями из обыкнов. бетонных массивов. Для таких сооружений, не требуются камни большой массы, они значительно дешевле, чем сооружения с наброской искусств, блоков. Оградительные сооружения из наброски сортированного камня с защитными покрытиями из фасонных блоков получили распространение с 50-х гг. XX в. Фасонные бетонные или железобетонные блоки разнообразной формы укладывают на откосах со стороны моря. По сравнению с обыкнов. массивами они имеют меньшую массу, хорошо сцепляются друг с другом, что позволяет создавать более крутые откосы набросок, уменьшать высоту наката волн и всплесков. Благодаря меньшим высоте и объему набросок, использованию кранов меньшей мощн. улучшаются экон. показатели. Недостаток метода - сложность изготовления фасонных блоков. Наиб, распространены оградительные сооружения из наброски обыкнов. массивов массой 30-60 т в зависимости от параметров волн, пологости откосов, форм и глубин расположения элементов. Берменные массивы защищают от размыва каменную постель. Бордюрные массивы окаймляют наброску по подошве откоса. Достоинства оградительных сооружений откосного профиля по сравнению с др. сооружениями: простота констр. и производства работ; возможность строительства на слабых основаниях, на разл. глубинах, при любых параметрах волн и характере волнения;способность сохранять свои функции при повреждениях; простота ремонта и восстановления (наброской нов. элементов дополнительного профиля); пониж. требования к погодным условиям при мор. работах. Недостатки: большой расход строит, материалов, особенно при больших глубинах; невозможность использования сооружения в качестве причального; опасность повреждения судов при навале на сооружения. Оградительные сооружения откосного профиля целесообразно возводить при небольших глубинах (особенно на слабых основаниях), при которых оградительные сооружения верт. профиля испытывают усил. действие разбивающихся или прибойных волн. Оградительные сооружения смеш. профиля состоят из разл. элементов верт. и откосного профилей. Включают верт. гравитац. стенку на значит, по размерам каменной постели. Подходящие волны отражаются от сооружения. По конструктивным особенностям аналогичны оградительные сооружения верт. профиля. Они целесообразны при больших глубинах, когда нельзя применять оградительные сооружения верт. профиля из-за больших напряжений в основании, а сооружение откосного профиля неэкономично из-за большого расхода материалов. Оградительные сооружения сквозного типа включает верх, пролетное волнозащитное строение, опирающееся на отд. опоры (мостовой тип). В отличие от оградительный сооружений типа сплошной преграды оно только частично отражает подходящую волну и задерживает плавающий лед. Устойчивость обеспечивается сопротивлением опор и грунта основания. Пролетные строения - волногасители расположены только в верх, части толщи воды и представляют собой преграды в виде тонких стенок, коробов и др. конструкций. Опоры могут быть гравитационными, свайными или др. типов. Сооружение может одноврем. использоваться как причальное, тогда его констр. выполняется с учетом доп. требований. В оградительных сооружениях с тонкими экранами волногаситель имеет вид тонкой стенки, ниж. край к-рой несколько заглублен ниже поверхности воды. Экраны могут быть верт. и наклонными, а также одиночными, в 2 ряда и т. п. Сооружения с экраном ящичного типа (прямоугольным в поперечном сечении) более эффективны, чем с тонким экраном. Чем больше заглубление и ширина ящичного экрана, тем полнее гашение. Волногаситель может иметь и др. констр.- напр, в виде стальной решетки. Оградительные сооружения сквозного типа целесообразны для постоянной или врем, защиты акваторий от волнения при относительно малой высоте волн (до 3-4 м) и значит, глубинах, когда нерационально перекрывать всю толщу воды сооружениями типа сплошной преграды.
