Переходная прямая EC’, EC’’, ЕС’’’, ЕС или Е’С, Е’’C проводится из условия равенства давления по обе стороны стенки.
Ниже переходного участка давление равно - активному. То есть путем последовательного изменения эпюры предельного сопротивления грунта (FEC’СИВА, FEE’’СИВА) добиваются замыканию эпюры моментов (то есть необходимо, чтобы замыкающая, последний луч и линия отметки погружения шпунта пересеклись в одной точке; в причальных стенках мы рядом последовательных приближений, заглубляя или, наоборот, поднимая шпунт вверх корректируем последние силы и лучи с тем, чтобы замкнуть силовой и веревочной многоугольники – в этом случае замыкающая, последний луч и линия действия Ep’ пересекутся в одной точке).
Дальнейший расчет производится по аналогии с предыдущим. Если при этом глубина забивки t и максимальный изгибающий момент M изг мах окажутся меньше, чем при расчете на вертикальную
нагрузку, то принятая ширина считается достаточной, в противном случае следует увеличить ширину сооружения В ил при соответствующем обосновании увеличить сечение стенок.
После подбора сечений свай и определения глубины их забивки производится расчет всего сооружения на сдвиг и поворот.
4. Проверяется достаточность принятой ширины сооружения из условия его устойчивости на сдвиг и поворот.
Потеря устойчивости сооружения двухрядной конструкции может произойти в результате скольжения в плоскости наиболее опасного сечения (на уровне дна, или на уровне слоя слабого грунта). В этом случае сооружение проверяют на сдвиг.
Потеря устойчивости сооружения может произойти и вследствие выдергивания шпунта (или свай). В этом случае сооружение проверяют на поворот относительно центра сечения (подошвы) в уровне опасного сечения.
Расчетная схема в том и другом случае имеет вид:
Ев – сумма двигающих сил (волн.д.е.);
Ry – реакция грунта основания на глубине у
(Rу g y N1 y N2 y );
N1y и N2у – силы сопротивления нижней части (ниже расчетного уровня) свай или шпунта выдергиванию или вдавливанию.
N 1 у (Е nhр E azy ) t g 0
N 2 у (Е ah E azy ) t g 0
En р h - горизонтальное состояние предельного
сопротивления грунта за внешней стенкой;
Eah , Еа1у , Eа2у – горизонтальные составляющие активного давления грунта;
Enу – горизонтальные составляющие пассивного давления грунта;
Рс1 , Рс2 – сопротивление шпунтовых стенок излому (определяется по технической литературе); φ0 – угол трения грунта по стенке.
В заключении необходимо провести проверку общей устойчивости сооружения по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения.
Сооружения ячеистой конструкции (металлический плоский шпунт).
На основании экспериментальных исследований установлено, что наиболее вероятное разрушение ячейки произойдет в результате ее перекоса, вследствие сдвига материала засыпки по вертикальной плоскости.
При расчете ячеистых конструкций используют приближенный метод, предложенный Жемочкиным Б.Н. и дополненный Титовой В. И.
l пл l пас
(1) зас В t g зас зас Н о пас
(2) R y g y N 1 y N 2 y
(3) N 1 y (E nhр E azy ) t g 0
(4) N 2 y (E ah E azy ) t g 0
ec p E B (R y t g E ny E a1 y P c1 P c2 ) c
(3)T 1 T "1 T ""1 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
T " 1 Ekp |
D t g зас |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Т "" 1 Ekp D f з . ш . |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
S T1 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
a 1.178R ;b 1.274R |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(5) ec p M опр c M уд
M уд Sa T2 b M отн
(6)M уд 0,59E kp D 2 t g зас (0,02 0,04)П *t g 0 f M отн
(7) ес p P раз с P рас
P рас P r P k P cocp P B
P рас 3000 кт / пог. см 300 т / пог. м
E кр E a h ; h f (1 зас, Hc / R )
Расчет сооружения производят в следующем порядке:
1. Производится проверка устойчивости сооружения на сдвиг по вертикальной плоскости
(перенос).
Предварительно назначаем ширину сооружения
Dячейки =(0,8÷0,9)H.
При расчете устойчивости конструкции на сдвиг по вертикали (диаметральной) плоскости предполагается, что сооружение находится в состоянии предельного равновесия и при переносе ячейки в вертикальной плоскости сдвига развиваются силы трения Т1 .
Сила трения Т1 включает в себя силу трения в грунте Т1 ’ и силу трения в замках шпунта Т1 ’’. При переносе ячейки возникают силы трения грунта о шпунт Т2 по всему периметру ячейки.
По аналогии с изгибом стержней сдвиг произойдет по средней плоскости, где касательные напряжения максимальны. При действии горизонтальной нагрузки эпюра
напряжения в горизонтальной плоскости имеет форму трапеции, и при повороте ячейки около средней точки подошвы О возникает пара реактивных сил S, противодействующих перекосу.
S (T 1 "T 1 "") T 2
Таким образом, перекашиванию ячейки, вследствие действия момента внешних сил (относительно точки O) Мопр ., сопротивляются моменты следующих сил.
Сила трения Т1, действующая в средней плоскости, равна сумме сил:
Т 1 = Т 1 ’+ Т 1 ’’
Т1’ – сила трения в грунте, равная Екр *D*tg*φзас ;
Т1’’ – сила трения в замках шпунта, расположенных в средней плоскости, рвная Eкр*D*f (f - коэффициент трения в замках шпунта).
При перекосе ячейки возникают силы трения грунта о шпунт Т2, которые образуют пару с плечом b=1,274R.
φ – угол трения грунта по металлическому шпунту.
Проектируя вес силы или вертикальную ось, находим значение силы S: S= Т1 -Т 2 . Плечо пары сил S равно: а=1,178R.
Удерживающий момент, определяется по формуле: М уд =Sa+Т 2 b (момент от Т1=0). Условие устойчивости на перекос имеет вид:
ес р М опр с М уд
M уд M1 M 2 M 3 M отп
После подстановки всех действующих сил и ряда преобразований получим:
М уд 0,59 Екр D2 tg зас 0,02 0,04 Пtg 0 f M отп
Мопр – момент внешних сил относительно середины основания на уровне острия свай и шпунта; Мотп – момент отпора грунта (пассивное сопротивление грунта);
Eкр – активное давление грунта на криволинейную поверхность.
Eкр =Eа *h; h=f(Нс /R , φзас ) по СН-286-64.
Eа – равнодействующая активного давления грунта на вертикальную стенку.
Устойчивость и прочность ячеистой конструкции обуславливается, главным образом, распором материала засыпки, от которого зависят удерживающие силы в ячейке. С уменьшением распора уменьшаются устойчивость ячейки т усилия в замках. Связи с этим при расчете устойчивости ячейки следует принимать минимальное значение распора, а при расчете замковых соединений, наоборот наибольшие. Очевидно, что давление грунта засыпки на единицу длины криволинейной поверхности будет меньше, чем для прямоугольной, так как объем призмы обрушения грунта в первом случае будет всегда меньше.
φ0 – угол трения грунта о шпунт =φзас .
f – коэффициент трения в замках шпунта =0,4.
2. Производится проверка общей устойчивости сооружения.
3. Производится расчет прочности замковых соединений.
Учитывая, что наиболее опасной формой разрушения шпунтовой оболочки является ее разрыв, производится проверка ее на растяжение. Разрывающие усилия в замковых соединениях относят к одной погонной единице по высоте шпунта.
Прочность замковых соединений проверяют по условию:
Р доп |
|||||||||||
Р раз |
|||||||||||
Ррас – расчетное разрывающее усилие в замках шпунта.
Р раз=Р r+Р к+Р соср+Р в
Pr – разрывающее усилие от распора грунта засыпки.
Pr =σai R
R – радиус цилиндрической ячейки;
σai - i hi a g0 a - ордината распора –
берем максимальное ее значение с учетом q и для прямолинейной стенки и по Кулону;
Рсоср – разрывающее усилие от сосредоточения нагрузки при наличии в зоне действия силы жесткой диафрагмы (лед и прочее).
Р соср = αАЗ вн
Рвн – внешняя нагрузка (ледовая, навал судна и т.п.) на погонный метр:
Α – 0,3 – коэффициент учитывающий распределение сосредоточения нагрузок на высоте 3-4м;
А – коэффициент, характеризующий форму ячейки;
А = l (расстояние между диафрагмами) для сегментных;
А = l к (расстояние между центрами подрывов) для цилиндрических;
Рк – разрывающее усилие, передаваемое козырьком через узловую шпунтину, в виде сосредоточенных нагрузок от давления засыпки на козырек
Рк = Gакр *r*cosβ
Gакр – интенсивность активного давления грунта засыпки на козырек, вычисленная с учетом кривизны.
r – радиус козырька; r=(2/3÷1)R;
Β – см.чертеж (угол между направлением действия силы Рк и перпендикуляром и продольной оси сооружения);
Рв – максимальное разрывающее усилие от волновой нагрузки.
Рв воды вп 2 в l для _ сег ментных_ ячеек
Рв в вп h 2 в lк для _ цилиндрических _ ячеек
hв – высота исходной волны;
ηвн – понижение свободной волновой поверхности СНиП-II-57-75.
Конструкции оградительных сооружений откосного типа
Оградительные сооружения откосного профиля строят из различного вида набросок: каменной,
из фасонных блоков.
Каменные наброски могут быть выполнены из несортированного и сортированного камня.
I. Оградительные сооружения из несортированного камня.
Применяют при незначительном волнении h<2÷2,5м и малой глубине. При большем волнении насыпь быстро разрушается. Морской откос под воздействием штормов нередко уполаживается до 1:8-1:12. Оградительные сооружения из несортированного камня возводят при сравнительно небольшой глубине и слабом волнении. Крутизна откосов составляет 1:3-1:5. Для таких сооружений используется ванный камень изверженных или твердых осадочных пород (известняк, прочный песчаник) массой от 5- 10 кг до нескольких тонн. При
незначительном волнении его действию могут противостоять только крупные камни. В связи с этим возникает необходимость в сортировке камня с тем, чтобы на откосах сооружения располагать наибольшие по массе камни.
II. Оградительные сооружения из сортированного камня.
I – глыбы 10 -20 т
II – камни 1 – 5 т
III – камни 0.5 – 1 т
IV – щебень
С уменьшением глубины ко дну камень насыпается мельче, толщина каждого слоя не менее 2-я метров. Оградительные сооружения из сортированного камня возводятся в основном из высокопрочного камня
изверженных пород с R≥2000 кН/м3 . Ядро таких сооружений отсыпается из мелкого камня и карьерной мелочи. Затем отсыпается более крупный камень. В верхней части сооружения и на откосах, .где волновые удары достигают максимума, укладывается самый крупный камень массой от 5 до 12-20т в зависимости от расчетных параметров волн и крутизны откоса. Размер камня, расположенного в нижележащем слое, должен быть меньше размера пустот между камнями вышележащего слоя, а масса камней должна иметь отношение не менее 1:9.
Камень, применяемый для наброски, по массе подразделяется на пять категорий.
Уклон откоса сооружения с внутренней стороны должен составлять 1:1-1:1,5, с морской стороны 1:3-1:5 в приурезовой зоне и 1:5-1:3 в нижней части.
Отметка гребня оградительного сооружения должна быть несколько выше наката волны. Если же допускается частичное перекатывание больших волн через сооружение, гребень может быть несколько ниже.
III.Оградительные сооружения из массивной наброски
При расчетной высоте волны h>5,0м – необходимо иметь очень крупные камни (глыбы), что не рационально из-за трудности подбора естественных камней перешли к искусственным массивам и блокам, которые укладывают в наброску.
Сооружения из массивной наброски состоят из массивов от 15 до 100 т при соотношении сторон
Основанием сооружения является, как правило, каменная постель, состоящая из ядра (карьерные отходы и камень массой до 30кг) и верхнего покрытия толщиной 1-1,5м из камня массой 100-200кг. Каменная постель со стороны гавани имеет форму уступа для обеспечения надежного упора массивной наброски и сокращения числа бетонных массивов. Постель обязательна при строительстве на мягких грунтах.
Основной частью сооружения является массивовая наброска. Морской откос при наброске прямоугольных массивов имеет уклон от 1:1,25 до 1:6, а внутренний откос – от 1:1 до 1:1,25. Для предотвращения раскатывания массивов на берме укладываются упорные берменные массивы. Ширина гребня на уровне воды принимается не менее 3,5-4 высоты волны, а возвышение гребня над спокойным уровнем – не менее 0,7.
Пористость сооружений из массивовой наброски составляет 43-48%.
Чтобы исключить сползание массивов вниз по откосу, ниже хоны наибольшего волнового воздействия устраивают упорную берму из каменной наброски. Берма прикрывается берменными упорными массивами.
IV. Оградительные сооружения из наброски фасоных блоков.
Оградительные сооружения из наброски массивов до 100т имеют высокую стоимость. Кроме того, для их строительства необходимы плавучие краны большой грузоподъемности. В связи с этим в настоящее время у нас в стране и за рубежом, вместо массивов начали применять различные малогабаритные фасонные блоки: тетраподы, стабиты, трибары, тетраэдры, диподы и др.
Фасонные блоки обладают значительно большей волногосящей способностью, чем обыкновенные массивы. Наброска из фасонных блоков имеет высокую пористость и шероховатость. Что приводит к
разделению накатывающейся волны на большее количество отдельных струй. Энергия этих струй теряется при столкновении друг с другом.
Наиболее широкое распространение из всех фасонных блоков получили тетраподы. Наброска из тетраподов обладает большим сцеплением и, следовательно, большой устойчивостью. Это позволяет увеличить крутизну откосов, следовательно, уменьшить поперечный профиль сооружения и снизить стоимость.
Проектирование и расчет откосных оградительных сооружений
При проектировании откосных оградительных сооружений необходимо в первую очередь выбирать поперечный профиль сооружения, определить отметку гребня сооружения и подобрать вес камня, массивов или блоков, устойчивых на откосе при расчетном шторме.
Расчетную обеспеченность высоты волны в системе волн принимают равной 2%.
Различают обеспеченность в режиме т в системе. Обеспеченность в режиме (режиме поперечного шторма) назначается исходя из класса капитальности сооружения и по скорости ветра.
1,2 класс капитальности - Р=2% (1 раз в 50лет); 3,4 класс капитальности - Р=4% (1 раз в 25лет).
Обеспеченность в системе (системе волн) принимается по количеству волн, то есть учитывается нерегулярность волнения.
H1% - максимальная высота волны из 100 волн, бегущих через указанную точку акватории.
Определение возвышения гребня
Над расчетным максимальным горизонтом при недопущении перелива вод через гребень определяется по формуле:
а) для сооружений из каменной наброски
Zc =hнг + hнк +a
а – конструктивный запас, равный 0,1h;
hнг - высота ветрового нагона воды при расчетной скорости ветра; hнк - высота наката волны на откос.
Высоту нагона hнг (перекоса свободной поверхности акватории под действием ветра) рекомендуется определять по данным натурных наблюдений для наиболее волноопасного направления. При отсутствии данных наблюдений hнг допускается определять (без учета конфигурации береговой черты и рельефа дна) методом последовательных приближений по формуле:
V 2 l
hнг К w g (d w h нг ) соs w , м
Vw – расчетная максимальная скорость ветра;
l – разгон волны, то есть протяженность охваченная ветром акватории; d – глубина перед сооружением;
g – ускорение свободного падения;
αw – угол между продольной осью водоема и направлением ветра; наихудшие условия cosαw = 1.0,
αw = 0˚.
Кw – коэффициент f (Vw ).
1-ое приближение: hнг = 0 опр. h’нг 2-ое приближения: hнг = h’нг опр. h’’нг До тех пор, пока h нг i h нг i 1
Высоту наката волны на откос обеспеченностью 1% для фронтально подходящих волн (h1%) определяется по формуле:
h нк1% K 2 K p K sp K чип h 1 %
К2 – коэффициент шероховатости откоса; Кр – коэффициент водонепроницаемости откоса;
Кsp – коэффициент, учитывающий влияние нерегулярности волнения;
Кчип – коэффициент, учитывающий влияние пологости волны и заложение откоса (m=ctgα – заложение откоса).
б) для сооружений из массивной наброски:
Z c (0.75 1.0)h 2%
Ширина сооружения по гребню
Ширина сооружения по гребню назначается, исходя из условий производства работ и эксплуатации, и принимается равной h, но не менее:
Для каменно-набросных сооружений – 4м;
- для массивовой наброски – 2L (L – максимальный размер массива).
На уровне расчетного максимального горизонта воды волнолом должен иметь ширину не меньше (3÷4)h для каменно-набросных и 4L для наброски их массивов.
Заложении откосов (морских):
- для сооружений из каменной наброски от 1:1,25 до 1:4 в зависимости от силы волнения и крупности камня;
- для наброски из массивов или блоков от 1:1 до 1:1,5.
Устойчивость элементов крепления на откосе
Камни и массивы недостаточного веса при воздействии волн могут потерять устойчивость и скатиться вниз.
Масса рваного камня, массивов или блоков, соответствующая состоянию его предельного равновесия от действия ветровых волн определяется по формуле: при расположении камня или блоков на участке откоса от верха сооружения до глубины z=0,7h:
G верх |
||||||||||||||
1 m 3 |
||||||||||||||
1 ctg 3 |
||||||||||||||
Тоже, при Z>0,7h
7,5z 2 |
|||||||||
μр , Kf2 – коэффициенты = f (вида покрытия: камень, блоки и т.д.). γм – объемный вес камня или блока;
mα – заложение откоса mα =ctgα.
Интенсивность удара волн особенно велика в зоне прилегающей к спокойному уровню воды. Вверх по откосу интенсивность волн воздействий постепенно уменьшается и ограничивается высотой наката волны. Если допускается перекатывание волн через гребень, то крепление гребня и тылового откоса должны быть усилены. Вес камней в зоне гребня следует увеличить на 20% по сравнению с величинами, определенными по формуле (1).
Вниз по откосу от спокойного уровня интенсивность волновых воздействий так де постепенно уменьшается. Ниже зоны обрушения волн на глубине Z, отсчитываемой от минимального уровня, вес камней на поверхности откоса определяется по формуле (2).
Приведенные выше значения веса камней должны соблюдаться в поверхностной зоне наброски, толщина которой должна быть не менее2-хметров и, во всяком случае, не менее двух слоев камня указанных размеров. В более глубоких слоях камень может иметь меньшие размеры. Слой камня так же должен иметь толщину, не меньшую 2-х м.
Проектирование головы
Головные части оградительных сооружении вертикального типа имеют усиленную конструкцию, так как на них действуют более интенсивнее волновые нагрузки.
Ширина головной части В2 принимается увеличенной: В2 =(1,3÷1,5)Вст . Длина головной части: L2 =(2,5÷3)Вст
Надстройка в голове делается на 1 м выше (максимально на 1,5м).
Голова мола имеет, как правило, с 3-х сторон парапет, который сопрягается лестницей с плитой надстройкой. Ширина бермы вдоль головы мола должна быть увеличена на 30-40%, а откосы постели сделаны более пологими. Берменные массивы укладывают как со стороны моря, так и гавани. Голову мола рассчитывают как единый блок на воздействие максимальной волновой или ледовой нагрузки. Волновую нагрузку определяют с учетом дифракции волн.
При расчетах принимают повышенные коэффициенты надежности.
Корневая часть
Корневая часть мола может отличаться по конструкции от остальной части сооружения. Наиболее распространенные конструкции корневой части:
– в виде двухрядной конструкции из металлического или железобетонного шпунта;
– в виде каменной наброски с мощной бетонной плитой поверху и на откосах.
При сильном основании укладывают бетон в мешках с бетонной надстройкой.
При проектировании необходимо учитывать трансформацию волн и увеличенную опасность подмыва корневой части. Эта часть сооружения, как правило, врезается в берег на длину, не меньшую полуторной длины наката (заплеска) волны на берег при максимальном волнении.
Лекция 1. Причальные сооружения
Общие положения
Причалом называется совокупность сооружений, оборудования и устройств, предназначенных для швартовки судов в целях производства перегрузочных работ, ремонта или отстоя.
Комплекс причальных сооружений образует причальный фронт порта, который характеризуется начертанием в плане, формой обделки берега и конструктивным решением.
Причалы строят на берегу (береговые причалы) с целью контакта судов с берегом для выполнения различных грузовых операций или их ремонта. Причалы строят на рейде (рейдовые причалы), которые предназначены для отстоя судов или производства грузовых операций с судна на судно.
Причалы, примыкающие к берегу, называются набережными. Причалы, вытянутые в акваторию под углом к берегу, называются пирсами.
Различают следующие формы обделки берега: (схемы поперечного профиля причалов)
1. Вертикальная форма;
2. Откосная форма;
3. Полуоткосная форма;
4. Полувертикальная форма.
В морских портах, принимающих обычно большие суда со значительными осадками, что требует больших глубин у причалов и имеющих сравнительно незначительные колебания уровня (особенно
в безливных морях) применяется почти исключительно вертикальная форма.
В речных портах вертикальные причальные сооружения должны иметь большую высоту надводной части, чтобы предотвратить затопление причалов во время паводков. При больших колебаниях уровня воды это неэкономично, так как паводковый период времени обычно небольшой, а затраты средств на увеличение высоты причала большие.
В таких случаях строят откосные причальные сооружения. Сопряжение судна с берегом осуществляется с помощью плавучих средств дебаркадеров (специальных понтонов).
Откосная форма является наиболее простой и дешевой, требуя для своего осуществления только земляных работ по планировке берега, берегоукрепительных работ и создания причальных приспособлений.
Полуоткосная и полувертикальная формы занимают промежуточное положение между двумя вышеприведенными как в отношении объема строительных работ, так и в смысле эксплуатационных удобств.
В случае если уровень высоких вод стоит большую часть навигационного времени, то могут строиться полувертикальные причальные сооружения, а если большую часть навигационного времени сохраняется уровень низких вод, то могут сроиться причалы полуоткосного типа.
Для выбора оптимальной формы обделки берега в речных портах, необходимо сопоставить их по технико-экономическим показателям.
Классификация причальных сооружений
Классифицировать причальные сооружения можно по разным признакам – по форме обделки берега, по капитальности, по конструктивным признакам, по материалам, из которых они выполняются и т.д. С классификацией по форме обделки берега и по капитальности мы познакомились выше.
По конструктивному признаку причалы могут быть подразделены на три основные группы:
1. Гравитационные сооружения;
2. Сооружения в виде тонких стенок (больверка);
3. Сооружения с высоким свайным ростверком (сооружения в которых сваи являются элементом основной конструкции причала).
Кроме основных, существуют много других типов конструкций причальных сооружений
(сооружения на специальных основаниях (опускные колодцы, кессоны), сооружения смешанного типа – частично заглубленные оболочки и другие).
а – из двух параллельных наклонных рядов шпунта; б – в виде сегментных ячеек;
в – из оболочек; 1 – шпунт; 2 – анкер; 3 – откос шпунтины; 4 - диафрагмы
Сооружения откосного типа . Оградительные сооружения откосного типа строят из различного вида набросок: каменной, массивной и фасонных блоков.
Каменные наброски могут быть из несортированного и сортированного камня. Сооружения из несортированного камня возводят га сравнительно небольшой глубине и слабом волнении. Используется рваный камень изверженных или осадочных пород массой от 5 кг до нескольких тонн. Значительному волнению могут противостоять только крупные камни. Поэтому возникает необходимость в сортировке камня с тем, чтобы на откосах сооружения располагать наибольшие по массе камни.
Оградительные сооружения из сортированного камня выполняют из послойно уложенных камней различной крупности поверх внутренней части сооружения, называемого ядром. Ядро может быть выполнено из песка, гравия или несортированного камня.
Оградительные сооружения
а - из наброски сортированного камня; б - смешанного типа; 1 – крупный камень; 2 – камень средней крупности (до 1 т.) 3 – карьерные отходы; 4 – берменный камень; 5 – массивная кладка; 6 – мелкий несортированный камень
На больших глубинах строительство сооружений откосного типа из-за большого объема наброски неэкономично. В этом случае целесообразно применять конструкции смешанного типа.
Если в районе строительства отсутствует или имеется в ограниченном количестве естественный камень массой более 2 т для создания устойчивого откоса наброски, то морской откос покрывают массивами от 30 до 60 т, имеющим форму параллелепипедов или кубов.
Волнолом из наброски
1 - наброска из массивов массой 37 т.; 2 – камень массой более 1 т.; 3 – камень массой менее 0,5 т.; 4 – берма; 5 – берменные массивы
Большое распространение получили откосные конструкции из обыкновенных бетонных массивов. Во всех случаях в конструкциях таких сооружений устраивается каменное основание (постель), поверх которой выполняется массивная наброска. Поперечное сечение имеет форму трапеции с прямолинейными боковыми сторонами (или с бермами). Бермы необходимы для создания упора откосному креплению и для уширения профиля сооружения в нижней части при любых грунтах основания. Бермы могут быть только со стороны моря или с двух сторон. Пористость сооружений из массивной наброски составляет 40-50%.
Поиски удешевления конструкций откосных оградительных сооружений привели к созданию различных форм фасонных блоков. Наброска из фасонных блоков имеет высокую пористость и шероховатость, что приводит к разделению накатывающейся волны на большое число отдельных струй. Энергия этих струй теряется при столкновении одна с другой. Такие сооружения обладают большей волногасящей способностью.
Фасонные блоки
а - тетрапод; б – стабит; в – трибар; г – тетраэдр; д – дипод; е – гексалег; ж - доллос
Наибольшее распространение из всех фасонных блоков получили тетраподы. Наброска из тетраподов обладает большим сцеплением и, следовательно, большей устойчивостью. Это позволяет увеличить крутизну откосов, следовательно, уменьшить поперечный профиль сооружения и снизить его стоимость.. Для строительства у нас в стране применяются тетраподы массой от 3 до 15 т. Имеются сооружения из тетраподов массой до 32 т. Наброска из тетраподов имеет пористость 50-55%.
Сквозные сооружения
. Эти конструкции могут быть выполнены с волногасящим тонким экраном или с ящичным экраном. Экран обеспечивает лучшее волногашение при том же заглублении нижней грани, но имеет более сложную конструкцию. Сквозные волноломы с экранами возводят при высоте волн до 3 м и глубинах, превышающих 4h, h- высота волн. Такие волноломы целесообразны при сравнительно крутых волнах.
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»
Сооружения откосного профиля могут с успехом применяться в любых гидрологических и инженерно – геологических условиях. Ограничениями служат только их высокая стоимость при небольших глубинах и невозможность получения местного камня необходимой крупности (монолитов).
В последнее время сооружения этого типа получают преимущественное распространение, причем в подавляющем большинстве случаев для покрытия откосов применяют бетонные фигурные блоки. При использовании внутренней стороны оградительных сооружений откосного типа для швартовки судов приходиться возводить отдельно причальные конструкции и устраивать по гребню сооружения дорогу для проезда транспорта.
Взаимодействие волн с волноломами откосного профиля коренным образом отличаются от взаимодействия с вертикальными стенками. Здесь почти отсутствует ограждение волн и волновой энергии от сооружения, а, следовательно, не образуется стоячих волн с повышенными размывающими донными скоростями. Разрушение волн на откосе происходит с высокой интенсивностью волнового давления, однако, их действие, как правило. Не угрожает потере устойчивости всего сооружения; здесь достаточно обеспечить устойчивость отдельных его элементов (камней или массивных блоков), прикрывающих откосы. Все это способствовало широкому распространению волноломов откосного профиля в практике морового портового строительства. Масштабы их возведения особенно возросли с появлением фасонных блоков.
Сооружения откосного профиля могут возводиться из несортированного и сортированного камня, с покрытием из массивовой наброски и кладки, из массивной наброски, песчаные дамбы и т.д.
Наброску из несортированного камня применяют при минимальных глубинах и слабом волнении (рис.).
Устойчивость откосов каменно – набросных сооружений зависит от силы волнения, крупности и массы камня, его формы и крутизны откоса.
Наброска из сортированного камня имеет более крутые откосы, устойчивые при более сильном волнении, так как здесь в зонах с более интенсивным волновым воздействием укладывается более крупный камень. Существуют три разновидности этих сооружений.
Наброска с покрытием представляет собой ядро из мелкого камня, отсыпанное почти полным профилем и прикрытое по откосам и на гребне одним – тремя слоями более крупного камня. Одно из таких сооружений дано на рис. здесь выделены три характерные части:
1) ядро из мелкого камня;
2) промежуточный слой из более крупного материала, служащий в зоне активного воздействия обратным фильтром;
3) защищенный слой с камнем наибольшей крупности.
Послойная наброска (см. рис.) состоит из нескольких слоев по высоте: нижний (ядро) – отсыпают без всякой защиты из карьерной мелочи или даже намывают грунтом до глубины, равной 2,5 – 3,0 высотам волны, средний – отсыпают из камня средней крупности до глубины порядка 0,75 строительной высоты, верхний – возводят из камня максимальной крупности до отметки гребня сооружения (из расчета шторма максимальной силы, ожидаемого в период срока службы сооружения).
Слабое место схемы – высокая пористость наброски, снижающая качества сооружения. Данная наброска не имеет тех недостатков, которые характерны для наброски с покрытием.
Комбинированная наброска представляет собой сооружение, в котором послойная структура внутри и в тыловой части сочетается с упрощенным покрытием в виде утолщенного наклонного защитного слоя со стороны моря. Преимущества наброски: более высокий относительный объем мелкой фракции камня и меньшая средняя пористость, более низкая сложность и трудоемкость защитных и промежуточных слоев.
Каменно–набросные волноломы с покрытием из массивовой кладки (рис.) отличаются от наброски с каменным покрытием крупностью элементов покрытия. Применяют их при сильном волнении, когда естественные глыбы массой свыше 15 т добывать трудно и дорого. Наиболее распространенными являются блоки массой 40 – 60 т поскольку крупность массивов может быть любой (в пределах грузоподъемности имеющихся кранов), этими сооружениями можно гасить волнение любой силы. Однако, имея гладкие грани, массивы правильной формы трудно удерживаются на прикрываемом каменном откосе. Для предотвращения сползания массивов в нижней части защитного слоя возводят мощную упорную берму из массивовой кладки на развитой каменной упорной призме (рис.). Для надежной защиты откоса от прямых ударов волн иногда требуется по два слоя массивовых и белее. Однако столь плотная преграда вызывает при откатывании волны мощное гидродинамическое противодавление снизу, для противодействия которому кладку дополнительно пригружают сверху. Гладкая поверхность откоса способствует беспрепятственному сильному вкатыванию волны на сооружение, что в свою очередь требует соответствующего возвышения гребня над спокойным горизонтом, иногда с возведением на нем тяжелого парапета. Сооружение становится громоздким и дорогостоящим.
Покрытие из массивовой наброски повышает ее волногасящую способность и поэтому используется гораздо чаще. Однако для надежности крепления необходимо, по меньшей мере, двухслойное покрытие с промежуточным слоем из крупного камня мощной упорной призмой (рис.).
Волнолом из массивовой наброски, расположенный на каменной постели, широко был распространен как в нашей стране, так и за рубежом. Это было связано с тем, что добыча крупных скальных глыб и их транспортировка к месту укладки порой весьма затруднительны или невозможны. Максимально высокая пористость массивовой наброски (42 – 48%), снижающая волногасящий эффект и повышающая способность пропускать наносы – существенный недостаток этого типа сооружения.
Общим недостатком откосных сооружений с использованием обыкновенных массивов правильной формы является отсутствие взаимной связи между отдельными массивами, раскатываемыми сильным волнением. При волнении высотой свыше 8 м потребная масса устойчивых на откосе массивов становится чрезмерно большой или необходимое для устойчивости заложение откоса – чрезмерно поглотим. Для устранения или смягчения этого и других недостатков в построении в 60–х годах перешли на использование массивов неправильной формы – фасонные массивы.
Сооружения фасонных массивов (блоков) благодаря взаимному зацеплению, обеспечивающему их надежную устойчивость на откосе при сравнительно малой массе, в последнее время уверенно вытесняют откосное сооружение с применением обычных массивов, несмотря на сложность изготовления блоков. Как наброска, так и кладка из фасонных массивов обладают высокой проницаемостью, уменьшающей высоту наката и противодавление волн, однако не снижающей сопротивление его пор из–за сложной геометрической формы блоков сохраняется высоким. Эти сооружения отличаются более крупными откосами, меньшей шириной и высотой (рис.).
Основные типы фасонных блоков. Геометрические характеристики некоторых блоков, используемых в оградительных сооружениях, приведены на рис.
Тетрапод – четырехлучевой центрально – симметричный фасонный блок – самый распространенный в мировой и отечественной практике. В защитном покрытии тетрапод укладывают, как правило, двумя слоями: в первом (нижнем) слое тремя конусами он опирается на прикрываемую поверхность, во втором (верхнем) слое, наоборот, вставляется в образовавшиеся зазоры одним конусом вниз. При таком расположении достигается наибольшая плотность, зацепляемость и устойчивость.
Квадрипод – четырехлучевой осесимметричный блок, отличается от тетрапода тем, что оси трех конусов из четырех расположены в одной плоскости. Центр тяжести расположен ниже, чем у тетрапода, однако зацепляемость с каменно – набросной поверхностью хуже, чем у последнего. Укладывают его, как и тетрапод, двумя слоями.
Гексапод – шестилучевой центрально – симметричный блок, отличается большой зацепляемостью, однако центр тяжести находится сравнительно высоко. Благодаря наличию шести лучей его можно использовать как в двухслойном, так и в однослойном покрытии.
Трибар – три параллельных цилиндра, объединенных своими центрами осесимметричной трехлучевой цилиндрической вставкой. Обладает особо высокой зацепляемостью с каменно – набросным сооружением и шероховатостью волногасящего слоя. Для устранения или смягчения этого и других недостатков в портостроении в 60–х годах перешли на использование массивов неправильной формы – фасонные массивы.
Сооружения из фасонных массивов (блоков) благодаря взаимному зацеплению, обеспечивающему их надежную устойчивость на откосе при сравнительно малой массе, в последнее время уверенно вытесняет откосное сооружение с применением обычных массивов, несмотря на сложность изготовления блоков. Как наброска, так и кладка из фасонных массивов обладают высокой проницаемостью, уменьшающей высоту наката и противодавление волн, однако не снижающей волногасящую способность волнолома, так как гидравлическое сопротивление его пор из–за сложной геометрической формы блоков сохраняется высоким. Эти сооружения отличаются более крутыми откосами, меньшей шириной и высотой (рис.).
гидротехнические сооружения для защиты акваторий (См. Акватория) портов и Аванпортов 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 Молы и Волноломы. 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.
Сельско-хозяйственный энциклопедический словарь
Сельскохозяйственный словарь-справочник
Словарь терминов черезвычайных ситуаций
Морской словарь
Технический железнодорожный словарь
Словарь бизнес терминов
Официальная терминология
Строительный словарь
Большой энциклопедический политехнический словарь
Большой экономический словарь
Официальная терминология
Большая Советская энциклопедия
Большой энциклопедический словарь
Очистные сооружения В мезозое животные с активным обменом веществ заняли место тех, кто был излишне пассивен.Морские лилии с мелкими чашечками сменили родственников с крупными чашечками. Хотя и те и другие сосуществовали в палеозое, крупночашечные, не отличавшиеся
Оборонительные сооружения Вопросы обороны в нашей стране всегда были в центре внимания. Еще с тех времен, когда я в Баку посещал школу общественных знаний, хорошо помнилась работа В. И. Ленина «О «левом» ребячестве и о мелкобуржуазности». Она написана с большой страстью,
Оборонительные сооружения Вопросы обороны в нашей стране всегда были в центре внимания. Еще с тех времен, когда я в Баку посещал школу общественных знаний, хорошо помнилась работа В.И. Ленина «О «левом» ребячестве и о мелкобуржуазности». Она написана с большой страстью, и
Культовые сооружения Культовые сооружения Северного Кавказа исследователи делят на три основных вида: 1) храмы; 2) святилища с полным внутренним пространством; 3) столпообразные святилища.Христианские храмы, по крайней мере сохранившиеся до нашего времени в различных
Погребальные сооружения Погребальные сооружения, наряду с жилыми и боевыми башнями, относятся к наиболее многочисленным средневековым постройкам в горных районах Центрального Кавказа. В горах Чечни существуют два крупнейших на Кавказе некрополя: Васеркел в Майсте, и
Архитектурные сооружения Высококачественные снимки архитектурных сооружений получаются в заранее продуманных условиях с выбором лучшего времени года и времени суток с точки зрения солнечного освещения. Наихудшим образом сооружения выглядят при абсолютно контровом
Здания и сооружения Как гласит старая поговорка, в торговле недвижимостью есть три важнейших фактора – место, место и еще раз место. Местоположение бизнеса может оказаться решающим условием его успеха. Например, в розничной торговле плохое местоположение означает, что
1.7 ТАИНСТВЕННЫЕ СООРУЖЕНИЯ Мегалиты («большие камни») установлены по всему миру. Имеются одиночные камни (менгиры), камни в виде круговых строений (Стоунхендж), ряды камней (Корнак), и домики с крышей из огромных валунов (дольмены). Располагаясь на больших расстояниях друг
Культовые сооружения Невозможно познакомиться с нордической традицией, только изучая письменные материалы на эту тему. Многие из тайн открываются лишь во время посещения древних культовых сооружения. Современная археология часто насмехается над такими находками,
Культивационные сооружения Сооружения защищенного грунта - парники, пленочные укрытия, тоннели и теплицы, остекленные теплицы на солнечном или искусственном обогреве, а также утепленный грунт - размещают на спланированных, незатененных деревьями или постройками
Прочие сооружения В основном, если вы построили или приобрели дом, вам не обойтись без детской площадки на участке. И какова она будет – зависит, прежде всего, от величины участка. Если вам кажется, что ребенок никак не сможет обойтись без песочницы, организуйте это
