Яковлев П.И., Тюрин А.П., Фортученко Ю.А. Портовые гидротехнические сооружения

Подождите немного. Документ загружается.

констру кци и, эксп л у атацион ные тех но-

логические требования и срок эксплуа-

тации.

По своему функциональному назна-

чению гидротехнические сооружения

бывают такими.

1. Оградительные сооружения, пред-

назначенные для защиты акватории пор-

тов или отдельных их участков от

волнения, течений, наносов и движу-

щегося льда. Различают два типа ог-

радительных сооружений: молы — ог-

радительные сооружения, связанные с

берегом, и волноломы — сооружения, не

примыкающие к берегу.

2. Причальные сооружения, обеспе-

чивающие безопасность судов при сто-

янке у рейдовых или береговых при-

чальных комплексов и возможность вы-

полнения перегрузочных и пассажир-

ских операций. Различают три типа

причальных сооружений: набережные

стенки — сооружения, на всем своем

протяжении примыкающие к берегу;

пирсы — сооружения, выступающие в

сторону акватории и своим корневым

участком непосредственно связанные с

берегом; рейдовые причалы, располо-

женные во внутренних и внешних зонах

«портовых вод» и непосредственно не

имеющие связи с берегом или связан-

ные с ним с помощью специальных

переходных сооружений.

3. Судоподъемные сооружения судо-

ремонтных и судостроительных пред-

приятий, предназначенные для подъема

и спуска судов на воду при их строи-

тельстве и ремонте. В большой группе

судоподъемных сооружений судострои-

тельных и судоремонтных предприятий

можно выделить: судостроительные эл-

линги (стапели) — наклонные сооруже-

ния, предназначенные для постройки и

спуска на воду крупных судов; судо-

ремонтные эллинги — устройства, пред-

назначенные для подъема ремонтиру-

емых судов по системе наклонных путей

при помощи судовозных тележек и лебе-

док и последующего (после окончания

ремонта) спуска их на воду; судоре-

монтные слипы отличаются от судоре-

монтных эллингов тем, что позволяют

перемещать поднятые на стапельную

площадку суда для ремонта по взаимно-

перпендикулярным направлениям; су-

доремонтные сухие доки представляют

собой бассейны, которые при необхо-

димости могут быть наполнены водой

или осушены. Эти сооружения служат,

как правило, для ремонта крупных

морских или речных судов. Судострои-

тельные сухие доки отличаются от су-

доремонтных сухих доков несколько

меньшей глубиной, поскольку строя-

щиеся суда обладают меньшей осадкой,

чем ремонтируемые; наливные доки —

сухие доки, в которых уровень воды

может быть поднят значительно выше

уровня акватории, что позволяет рас-

полагать ремонтируемые суда на уступах

камеры наливного дока, находящихся

обычно на уровне заводской терри-

тории; наливные док-камеры — соору-

жения, сходные по принципу действия

с наливными доками, но имеющие до-

полнительные (верхние) ворота и обо-

рудование для подъема судов на ста-

пели, расположенные вне док-камеры;

плавучие доки, представляющие собой

понтон, обладающий необходимой пла-

вучестью и снабженный балластными

отсеками, позволяющими регулировать

его погружение и всплытие с целью

подъема ремонтируемого судна, распо-

ложенного на стапель-палубе дока.

4. Морские берегозащитные сооруже-

ния, предназначенные для защиты бе-

рега и прилегающих территорий от раз-

рушений под действием волн, течений

и льда. Берегозащитные сооружения по

способу защиты береговой полосы раз-

деляются на пассивные, не влияющие

на элементы гидрологического режима

данного участка побережья, и активные,

изменяющиеся в сторону уменьшения

негативного влияния на береговую по-

лосу элементы гидрологического режи-

ма — волнение, течение, движение льда

и перемещение наносов.

5. Морские судоходные каналы —

искусственные пути, по которым суда

соответствующих размеров переходят из

одного бассейна в другой и подходят

к портам или морским рейдам при вы-

полнении обязательных требований на-

вигационной безопасности. Различают

два вида морских каналов: соединитель-

ные (Панамский, Суэцкий), связываю-

щие различные бассейны мирового оке-

ана; подходные, обеспечивающие воз-

можность и безопасность подхода судов

к морским портам, расположенным на

мелководных акваториях.

6. Устройства, предназначенные для

обеспечения безопасности судовождения

на подходе к морским портам и в пре-

делах их акваторий.

7. Специальные виды морских соо-

ружений. К их числу относятся со-

оружения для освоения континенталь-

ного шельфа, морские нефтепромысло-

вые сооружения, морские водозаборы и

водовыпуски и другие специальные ви-

ды сооружений.

В зависимости от эксплуатационных

требований и сроков службы морские

гидротехнические сооружения делятся

на постоянные и временные. К постоян-

ным сооружениям относятся сооруже-

ния, предназначенные для длительной

эксплуатации. К временным сооруже-

ниям, используемым обычно в процессе

строительства или ремонта постоянных

сооружений, относятся временные при-

чалы для приема строительных материа-

лов, сооружения для спуска на воду

наплавных конструкций, которые могут

находиться в плавучем состоянии, т. е.

массивов-гигантов, железобетонных обо-

лочек большого диаметра и др. По-

стоянные гидротехнические сооружения

в зависимости от степени их важности

для нормальной эксплуатации порта,

судоремонтного завода или другого пред-

приятия подразделяются на основные

и второстепенные. К основным отно-

сятся такие сооружения, выход которых

из строя при аварии или полном раз-

рушении существенно нарушает работу

всего предприятия (порта, судоремонт-

ного или судостроительного завода) или

важной его части. Примерами основных

сооружений являются внешние огра-

дительные сооружения, грузовые и пас-

сажирские причалы, судоподъемные со-

оружения, наиболее ответственные бере-

гозащитные сооружения и т. д.

К второстепенным относятся такие

сооружения, частичное разрушение ко-

торых не отражается на работе основ-

ных сооружений. Это — причалы, об-

служивающие местное сообщение, слу-

жебный и технический флот, внутрипор-

товые берегоукрепительные сооружения

и т. п.

В соответствии со СНиП 2.06.01,85

(«Гидротехнические сооружения. Основ-

ные положения проектирования») по-

стоянные морские гидротехнические со-

оружения в зависимости от предъявля-

емых к ним требований в отношении

запасов устойчивости и прочности, дол-

говечности и общей надежности подраз-

деляются на четыре класса капиталь-

ности.

§ 1.4. МОРСКИЕ СУДОХОДНЫЕ КАНАЛЫ

Морской судоходный канал — это

комплекс технических элементов, обес-

печивающих возможность безопасного

прохода судов через мелководье и участ-

ки суши при движении судна по мор-

ским путям или на подходах к порту.

Необходимость в создании морских

судоходных каналов возникает на под-

ходах к портам, расположенным на мел-

ководных участках морей, когда из-за

малых естественных глубин расчетное

судно не может подойти к порту; при

стремлении морских судов проникнуть

в устье реки и, наконец, когда ставится

задача соединения двух морских бас-

сейнов с обеспечением прохода судов

через разделяющие эти бассейны участки

мелководья или полосу суши в виде

перешейка. В соответствии с назначе-

нием каналы бывают соединительные

и подходные.

Соединительный канал связывает от-

дельные бассейны морей и океанов и

обеспечивает судоходство между ними

по возможно кратчайшему расстоянию.

Например, Керчь-Еникальский канал

обеспечивает судоходство через участки

с лимитирующими глубинами в Керчен-

ском проливе, соединяющем Азовское

и Черное моря; Суэцкий канал (рис.

1.4, б) пересекает Суэцкий перешеек и

соединяет Средиземное и Красное моря,

благодаря чему обеспечивается самый

короткий судоходный путь из Европы

в порты Индийского океана и Дальнего

Востока; Панамский канал проходит

по наиболее низкой части Панамского

перешейка между Карибским морем в

Атлантическом океане и Панамским за-

ливом в Тихом океане; Кильский канал

соединяет бассейны Северного и Бал-

тийского морей, проходит в основании

Ютландского полуострова.

Подходные каналы служат для обес-

печения возможности безопасного под-

хода судов к портам или к отдельным

их участкам. В настоящее время в связи

с наличием в составе транспортного

флота многих стран крупнотоннажных

судов лишь очень немногие глубоковод-

ные порты, располагаемые на искусст-

венных островах и в глубоких бухтах

и заливах, не нуждаются в создании

искусственных водных подходов. В за-

висимости от месторасположения под-

ходные каналы можно разделить на

береговые для прохода судов к берего-

вым портам (Одесса, Туапсе, Сочи, Поти

и др.); устьевые, которые проходят через

речные бары и связывают акватории

устьевых портов с открытым морем;

внутренние для прохода судов к внут-

ренним морским портам имеют, как

правило, большую протяженность и со-

стоят обычно из нескольких колен

(участков разных направлений); лиман-

ные и лагунные для прохода судов на

акватории портов, расположенных в

лиманах (порты Южный, Ильичевск и

др.) или лагунах (порт Клайпеда и

др.); обводные проходят по суше в

обход мелководного устья., когда под-

держание проходной глубины на баре

ввиду очень значительной заносимости

сопряжено с большими затратами на

ремонтное дноуглубление. Характерным

примером такого канала является по-

Рис. 1.4. Морские судоходные каналы:

(9 подходной канал к порту Астрахань; б —

Суэцкий канал

строенный недавно канал Дунай —' Чер-

на Вода (Румыния).

При рассмотрении морских судоход-

ных каналов сточки зрения воздействия

на них факторов естественного режима

(волнение, течение, колебание уровня,

заносимость и лед) целесообразно раз-

делить их на открытые каналы, про-

ложенные по мелководным акваториям

без надводных берегов или искусст-

венных сооружений; закрытые каналы,

проходящие в земляной выемке или

насыпи; каналы, защищенные от дей-

ствия волн и поперечных течений ог-

радительными дамбами, располагаемыми

вдоль канала с одной или обеих сторон.

В зависимости от регулируемости уров-

ней воды в соединяемых водоемах ка-

налы подразделяются на открытые, не-

посредственно сообщающиеся с морем,

и закрытые, сообщающиеся с морем

при помощи специальных сооружений —

шлюзов, регулирующих уровень воды

в канале или на отдельных его участках.

Открытые каналы соединяют аква-

тории с практически одинаковыми уров-

нями воды. Закрытые или шлюзован-

ные судоходные каналы соединяют ак-

ватории со значительным постоянным

перепадом уровня или изменяющимся

во времени уровнем вследствие прилив-

но-отливных явлений.

Необходимо отметить, что многие су-

ществующие морские судоходные ка-

налы являются комбинированными, т. е.

состоящими из отдельных участков, от-

носящихся к различным рассмотренным

выше типам. Примером может служить

Волго-Каспийский канал (рис. 1.4, а),

связывающий порты Каспийского моря

с р. Волгой. Канал условно можно

разбить на три участка: первый, прохо-

дящий по дельте р. Волга, может быть

отнесен по приведенной выше класси-

фикации К' внутренним подходным ка-

налам; второй, проходящий по рукаву

Бахтемир, и бару,— к устьевым ка-

налам; третий, проходящий через об-

ширное мелководье северо-западной ча-

сти Каспия и являющийся береговым

подходным каналом.

В зависимости от режима движения

судов морские судоходные каналы могут

быть с одно- или двусторонним режимом

движения судов.

Основными элементами, характеризу.

ющими данный морской судоходный ка-

нал, являются: трасса канала, опреде-

ляемая расположением продольной оси

в плане; поперечное сечение, продоль-

ный профиль дна и уровень воды. Кроме

того, к характерным элементам данного

канала следует отнести также режим

заносимости его и сооружения, защища-

ющие канал от заносимости (огради-

тельные дамбы, прорези-ловушки и др.).

Трасса определяется двумя элемен-

тами: положением оси канала в плане

и чередованием прямолинейных и сое-

диняющих их криволинейных участ-

ков. Трасса канала должна быть про-

ложена так, чтобы обеспечивался на-

дежный и удобный путь для движения

судов, строительство и эксплуатация

канала удовлетворяли бы природоох-

ранным требованиям, приведенные за-

траты на строительство и эксплуатацию

канала были бы минимальными и обес-

печивалась рациональная компоновка

плана порта. Для выполнения первого

требования трасса должна быть по воз-

можности прямолинейной. В случае не-

обходимости устройства поворота (по

местным топографическим условиям, при

большой длине канала по навигацион-

ным условиям) радиус закруглений дол-

жен быть не менее четырехкратной дли-

ны расчетного судна. Генеральное на-

правление трассы должно так коррес-

пондироваться с господствующими на-

правлениями ветра, волнения и тече-

ний, чтобы обеспечивался минимальный

дрейф судна, т. е. снос его под влиянием

указанных факторов с оси судового

хода.

Особое внимание при проектировании

морских судоходных каналов следует

уделять вопросам охраны окружающей

среды. Основными из них являются:

влияние процесса дноуглубления при

строительстве и эксплуатации канала и

отвал вынимаемого грунта на природ-

ный режим прилегающих участков дна

и влияние строительства канала на

устойчивости прилегающих участков

морских берегов.

Дноуглубительные работы и отвалы

грунта, являющегося продуктом дно-

углубления, могут оказывать на окру-

жающую среду отрицательное или по-

ложительное воздействие. Характер воз-

действия определяется видом разраба-

тываемого грунта, гидрологическим ре-

жимом участка побережья, временем

выполнения и принятой технологией

дноуглубительных работ. Сам по себе

технологический процесс разработки и

забора грунта при правильной техни-

ческой эксплуатации дноуглубительно-

го оборудования в большинстве случаев

не оказывает негативного влияния на

окружающую среду. Механическое раз-

рушение в процессе работы дноуглуби-

тельного снаряда чистых грунтов не

создает заметного загрязнения прилега-

ющих участков акватории и дна. Про-

исходит только некоторое временное

повышение мутности, т. е. увеличива-

ется концентрация взвешенных в воде

частиц грунта, которая к тому же весьма

быстро снижается до фоновой с тече-

нием времени и с удалением от места

работы дноуглубительного снаряда. Бо-

лее того, при определенных условиях

повышение мутности воды при кон-

центрации в ней глинистых частиц мо-

жет способствовать процессу адсорбции

находящихся в воде нефтепродуктов и

переводу

их в осадок, покрываемый

впоследствии чистыми грунтами. В этом

случае дноуглубление оказывает поло-

жительное влияние на окружающую

среду, так как приводит к очистке

водной среды и поверхности дна.

Значительно сложней обстоит дело

с отвалом грунтов дноуглубления. Раз-

рабатываемый при дноуглублении грунт,

за исключением незначительных объе-

мов пригодного для строительных це-

лей, вывозится, как правило, на под-

водные свалки. При этом приходится

решать противоречивые задачи. В це-

лях снижения негативного влияния сва-

ливаемого грунта на окружающую сре-

ду место подводной свалки целесооб-

разно выбирать на больших глубинах,

характеризующихся, как правило, сла-

бым видовым составом биоценоза, но

располагающихся на значительном рас-

стоянии от прибрежных участков и,

следовательно, объектов дноуглубления.

Из-за этого значительно увеличивается

дальность и соответственно стоимость

транспортировки грунта, происходит

значительное увеличение численности

состава грунтоотвозного флота. В по-

следние годы интенсивно ведутся ис-

следования по разработке прогрессив-

ных технологий утилизации грунтов

дноуглубления в концентрированные под-

водные и береговые отвалы. Концент-

рированный подводный отвал произво-

дится на участок дна, оконтуренный

подводными дамбами. Благодаря этому

п редотвр ащаетс я расплыва н ие сбрасы-

ваемых грунтов по дну и уменьшается

загрязняемая площадь дна. При по-

мощи устройства концентрированных

подводных отвалов можно приблизить

место свалки к объектам дноуглубле-

ния. Еще более прогрессивным является

береговой отвал грунтов дноуглубле-

ния, благодаря которому полностью ис-

ключается вредное воздействие свалок

на водную среду и можно использовать

бросовые грунты дноуглубления для

создания портовых территорий, зон

зеленых насаждений и т. п.

Весьма важной и трудноразрешимой

задачей является обеспечение минимума

затрат на строительство канала и под-

держание его в требуемом эксплуатаци-

онном состоянии. Для выбора трассы

канала необходимо остановиться на ва-

рианте, при котором, с одной стороны,

обеспечиваются минимальный объем вы-

емки и прохождение прорези по отно-

сительно легким по трудности разра-

ботки грунтам, а с другой — устойчи-

вость откосов прорези и минимальная

ее заносимость. При этом необходимо

учитывать, что заносимость прорези ка-

нала значительно возрастает при сла-

бых илистых грунтах. Выбирая место

свалки грунтов дноуглубления необхо-

димо, чтобы расстояние от свалки до

трассы канала было по возможности

кратчайшим, в то же время необходимо

чтобы возврат вывезенного на свалку

грунта в канал и вредное влияние сва-

ливаемого грунта на биоресурсы моря

были сведены до минимума.

Объем извлекаемого грунта при строи-

тельстве канала

I (Л + Ai Ctg ф) /;.

где п

— количество участков;

hi — средняя глубина прорези на участ-

ке, м;

b - проектная ширина канала, м;

ф — угол наклона откоса прорези к го-

ризонту, град;

/* — длина участка канала, м.

Особое внимание при трассировке ка-

нала следует обращать на сопряжение

трассы с господствующим направлением

течений и вдольбереговым потоком на-

носов. Необходимо обеспечить мини-

мальную заносимость прорези и мини-

мальное влияние на устойчивость бере-

гов в районе канала. В истории пор-

тостроения было немало случаев, когда

недостаточный учет этих факторов вы-

зывал негативные последствия вплоть

до необходимости переноса трассы ка-

нала. Примером может служить старый

подходной канал к Ждановскому пор-

ту, запроектированный без достаточного

учета сопряжения его трассы с господ-

ствующими в данном районе ветрами и

течениями. Это вызывало значительную

заносимость канала (среднегодовой объ-

ем наносов канала при глубине 7,3 м

достигал 1400 тыс. м

), что послужило

причиной изменения направления трас-

сы канала. Благодаря новой ориен-

тации трассы канала по отношению к

господствующему направлению течений

и потоку наносов заносимость уменьши-

лась примерно в 2 раза.

При ориентации трассы канала долж-

ны также обеспечиваться рациональная

компоновка внешних оградительных со-

оружений и «портовых вод» и возмож-

ность перспективного развития порта.

При определении размеров попереч-

ного сечения судоходного канала при-

ходится одновременно учитывать два

противоречащих одно другому требо-

вания. С одной стороны, чем больше

размеры поперечного сечения, тем луч-

ше навигационные условия на канале

и в большей степени обеспечивается

безопасность судоходства. С другой сто-

роны, при увеличении площади попе-

речного сечения прорези возрастают

объемы капитального и ремонтного дно-

углублений, т. е. с этих позиций раз-

меры поперечного сечения прорези долж-

ны быть минимальными.

Основными расчетными параметрами,

характеризующими размеры поперечно-

го сечения канала, являются: отсчетный

уровень воды, глубина, ширина и форма

откоса прорези. Отсчетный уровень в<>

ды проектируемого канала выбирается

с обеспеченностью от 98 до 99,5 %.

Допускается, что 0,5—2 % времени или

в течение 2—8 сут в году уровень в

канале будет ниже отсчетного. Обеспе-

ченность 99,5 % принимается при ма-

лых амплитудах колебаний уровня, а

98 % при больших.

Различают две глубины канала: на-

вигационную d

и проектную d. Бла-

годаря навигационной глубине канала

обеспечивается безопасность прохода

расчетного судна в течение всего пе-

риода эксплуатации канала, в том числе

и в промежуток времени перед прове-

дением ремонтных дноуглубительных ра-

бот. Навигационная глубина

о—з

где Т — максимальная осадка расчетного

судна с полным грузом, м;

АГ — поправка на изменение осадки судна

определяется в зависимости от плот-

ности воды, как указано ниже:

ПЛОТНОСТЬ, ВОДЫ.

1025 1020

1015

кг/м

Поправка AT, м 0,000Т

0,004Т 0,0087"

ПЛОТНОСТЬ, ВОДЫ,

1010 1005 1000

KI /м

Поправка AT, м

0.012Т

0.0I6T

1.020Т

—суммарный навигационныи запас

глубины;

о—з

Zj — минимальный навигационный запас,

обеспечивающий управляемость су-

дна, м. Выбирается в зависимости'от

рода грунта в слое толщиной 0,5 м

ниже уровня дна прорези и принима-

ется г

~0,04 Г для илистых грунтов;

0,05Г для наносных грунтов (песок

заиленный, ракуша, гравий); 0,06Т

для плотных слежавшихся грунтов;

0,077 для скальных грунтов;

— волновой запас на погружение

оконечностей судна при волнении,

м. Изменяется от 0,4 до 0,1 высоты

волны 3%-ной обеспеченности;

— скоростной запас или запас на диф-

ферент судна при движении на ти-

хой воде для каналов неполного

профиля (рис. 1.5, а). Определяет-

ся, как указано ниже:

Скорость суд- 2 3 4

на, уз

Скоростной за- 0,05 0,10 0,10

пас гу, м

б)

yrvrr

Рис. 1.5. Поперечные профили судоходного канала:

а — канал неполного профиля; б — канал полного профиля

Скорость суд- 5 6 7 8

на, уз

Скоростной за- 0,15 0,20 0,25 0,35

пас г

, м

Скорость суд- 9 10 И 12

на, уз

Скоростной за- 0,45 0,60 0,80 1,0

пас г

, м

для каналов полного профиля

(рис. 1.5, б) значение г

возрастает

на 80—100 %. При двустороннем

движении на канале z

также уве-

личивается примерно в 2 раза;

— запас на крен судна, возникающий

от воздействия ветра и гидродина-

мических сил на повороте, м. Опре-

деляется в долях от ширины судна:

для танкеров г

Щ 0,017 В, для

сухогрузных и комбинированных

судов 0,026 В, для лесовозов 0,044 В.

Проектная глубина d определяется

с учетом заносимости прорези канала:

где z

— запас на заносимость, м. Выбирает-

ся в зависимости от ожидаемой ин-

тенсивности отложения наносов в

период между ремонтными дноуглу-

бительными работами.

Ширина прорези канала на уровне

навигационной глубины называется на-

вигационной и определяется так:

™ Чт

2G,

где Ь

— ширина маневровой полосы на уров-

не навигационной глубины, м (см.

рис. 1.5, б);

С = 0,5 В — навигационный запас ши-

рины канала, м, учитывающий гид-

родинамическое взаимодействие кор-

пуса судна с откосом и бровкой ка-

нала;

В —- ширина судна наибольшая, м.

Ширина маневровой полосы зависит

от размеров судна, от дрейфа судна под

действием ветра, течения и волнения и

может быть определена при односторон-

нем движении по каналу

ВЬо

Лj k

где b

— относительная ширина маневровой

полосы, учитывающая дрейф и ры-

скание судна под влиянием ветра и

течения. Определяется по табл. 1.1

в зависимости от курсового угла

истинного ветра относительно

/ оси канала и проекции вектора ско-

рости течения на нормаль к оси ка-

нала Vq, м/с;

— коэффициент, зависящий от водоиз-

мещения судна. Определяется, как

указано ниже:

Водоизмещение 5 10 20 40

судна D, тыс. т

1,48 1,37 1,30 1,15

Водоизмещение 60 100 140 180

судна D, тыс т.

1,09 1,03 1,02 1,00

— коэффициент, учитывающий влия-

ние парусности надводного А

под-

водного A

бортов. Определяется,

как указано ниже:

Aq/Ai

Ла/А

0,5 1,0 1,5 2.0

1,00 1,06 1,13 1,19

2,5 3,0 3,5 4,0

1,26 1,35 1,46 1,63

Таблица 1.1

Зна чение м, при Vg, м/с

<N 00

ЧГ

О О

сч

0°

30°

45°

60°

90°

4,27

4,39

4,45

4,50

4,62

3,34

3,46

3,51

3,57

3,69

2,78

2,91

2,98

3,04

3,17

2,65

2,79

2,86

2,93

3,07

2,60

2,76

2,84

2,92*

3,08

пу

2,652,78

2,83 3,10

|2,92 3,10

'3 i'QQ ^f^ft

ШЙШФ

3,34

3*61

3,75

4,27

4,62

4.80

,98

я*.

БИБЛИОТЕК^? I

Ш & i 41 Ш

Навигационная ширина канала при

двустороннем движении судов опреде-

ляется из условия расхождения рас-

четного судна и судна с шириной 0,7 В

по формуле

Здесь индексы 1 и 2 относятся соот-

ветственно к большему и меньшему

из судов.

Проектная ширина канала опреде-

ляется с учетом заносимости и упола-

живания откосов прорези в процессе

эксплуатации канала

Ь=Ь

+ АЬ,

где Дb — запас ширины на заносимость;

Дb

= h

(ctg фх—ctgqp);

— глубина прорези (рис. 1,5, а), м;

Ф] и ф — углы наклона откосов к горизон-

ту соответственно к концу меж-

ремонтного периода и их проект-

ная величина;

ctgVi = a ctg ф;

а — коэффициент, зависящий от глу-

бины прорези канала Л

. Оп-

ределяется, как указано ниже:

Глубина

прорези А

Глубина

прорези Л

1,5 2,0 2,5 3,0

2,00 1,93 1,86 1,79

3,5 4,0 4,5 5,0 и

более

1,71 1,64 1,57 1,50

Глава 2

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА

ПОРТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ

ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ

§ 2.1. ПРЕДЕЛЬНЫЕ СОСТОЯНИЯ

СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

И ОСНОВАНИЙ

В настоящее время строительные кон-

струкции и основания рассчитывают

на нагрузки и воздействия по методу

предельных состояний, который принят

в Советском Союзе в качестве основного

метода расчета с 1955 г.

При расчете по этому методу четко

устанавливаются предельные состояния

конструкций и вводится система рас-

четных коэффициентов, благодаря ко-

торым конструкция гарантируется от

наступления этих состояний при самых

неблагоприятных сочетаниях нагрузок

и при наименьших возможных значе-

ниях прочностных характеристик ма-

териалов.

Под предельным состоянием соору-

жения (здания, конструкции, основа-

ния) понимают такое его состояние,

при наступлении которого оно пере-

стает удовлетворять предъявляемым к

нему в процессе эксплуатации или при

возведении требованиям, т. е. сооруже-

ние теряет способность сопротивляться

внешним силовым воздействиям или по-

лучает недопустимые деформации, или

местные повреждения.

Конструкции и основания должны

удовлетворять требованиям расчета по

двум группам предельных состояний.

Предельные состояния первой группы

определяют исчерпание несущей способ-

ности или полную непригодность к

эксплуатации конструкций или осно-

ваний. Предельные состояния второй

группы определяют непригодность со-

оружения к нормальной эксплуатации,

при которой затрудняется нормальная

эксплуатация конструкций или осно-

ваний. Под нормальной эксплуатацией

подразумевается эксплуатация без ог-

раничений в соответствии с предусмот-

ренными в нормах или заданиях на

проектирование технологическими или

иными условиями.

К предельным состояниям первой

группы относят: потерю устойчивости

положения; потерю устойчивости фор-

мы; разрушение сооружения любого

характера, вызванное хрупким, пла-

стичным или усталостным разрушением

материала самого сооружения или ос-

нования; разрушение от совместного

действия силовых факторов и неблаго-

приятных влияний внешней среды (воз-

действие агрессивной среды, действие

попеременного замораживания и оттаи-

вания и т. п.); состояния, при которых

возникает необходимость прекращения

эксплуатации вследствие опасных под-

вижек сооружения или основания.

К предельным состояниям второй

группы относят: недопустимые верти-

кальные осадки, горизонтальные пере-

мещения и крены сооружения; недо-

пустимые деформации конструкций в

результате прогиба, углов поворота,

колебаний конструкции; образование или

недопустимое раскрытие трещин в же-

лезобетонных и каменных конструкциях.

По первой группе предельных со-

стояний рассчитывают:

а) общую устойчивость сооружения на

сдвиг совместно с частью массива грун-

та по криволинейным или ломаным

поверхностям скольжения;

б) устойчивость сооружения на сдвиг

по плоским поверхностям скольжения,

а также на опрокидывание вокруг ребра

вращения для сооружения гравитацион-

ного типа;

в) устойчивость на поворот сооруже-

ния типа тонкой стены («больверков»)

относительно точки крепления анкера

при свободном опирании низа стенки

или частичном ее защемлении;

г) устойчивость массива грунта перед

анкерными стенками или анкерными

плитами;

д) несущую способность (прочность)

конструктивных элементов сооружений

(бетонных, железобетонных, стальных,

деревянных) и их оснований.

По первой группе предельных состоя-

ний производят также расчеты кон-

струкций на температурные воздейст-

вия, на выносливость при воздействии

многократно повторяющихся нагрузок,

проверяют устойчивость формы кон-

струкции.

По второй группе предельных состоя-

ний рассчитывают:

а) вертикальные осадки, горизонталь-

ные перемещения ri крены сооружений;

б) прогибы, углы поворота железо-

бетонных, стальных конструкций;

в) железобетонные предварительно на-

пряженные конструкции по образова-

нию трещин (если по условиям эксплуа-

тации образование трещин не допу-

скается);

г) железобетонные конструкции по

раскрытию и закрытию трещин (если

по условиям эксплуатации образование

или продолжительное раскрытие тре-

щин допускается);

д) колебания конструкций.

Расчет по предельным состояниям

преследует цель не допустить наступ-

ления предельных состояний в процессе

возведения сооружения (изготовление,

тра нспортирова н ие, монтаж, погр уже-

ние) и в эксплуатационный период на

протяжении всего срока службы со-

оружения.

Метод расчета по предельным состоя-

ниям основывается на системе расчет-

ных коэффициентов, учитывающих раз-

дельно влияние изменчивости нагрузок

и прочностных характеристик материа-

лов, а также других факторов, отража-

ющих фактические условия работы со-

оружения. Благодаря этому можно со-

вершенствовать методику расчета строи-

тельных конструкций без изменения

основных расчетных положений путем

систематического изучения и уточнения

значений этих расчетных коэффици-

ентов.

§ 2.2. НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ

В процессе эксплуатации портовые

гидротехнические сооружения и любые

другие инженерные сооружения мод-

вергаются воздействию нагрузок от тех-

нологических процессов (причаливание

швартовка судов, перегрузочные ра!

боты и т. д.), от различных природных

факторов (ветер, волны, землетрясения

и т. п.), а также от веса самого со-

оружения.

Установленное нормами среднестати-

стическое или номинальное значение

наибольшей нагрузки, позволяющей нор-

мально эксплуатировать сооружение, на-

зывается нормативной нагрузкой.

В процессе эксплуатации сооружения

возможны некоторые изменения нагру.

зок из-за случайных отступлений от

средних условий нормальной эксплуа-

тации. Возможность отклонения нагруз-

ки в неблагоприятную для сооружения

сторону учитывается введением коэф-

фициента надежности по нагрузке y

При этом разные категории нагрузок

имеют разный коэффициент y

Нагрузка, равная по значению про-

изведению нормативной нагрузки на

коэффициент надежности по нагрузке,

называется расчетной нагрузкой. На-

пример, P=P

Значения коэффициентов надежности

по нагрузке Y/> учитывающие изменчи-

вость различных видов нагрузок, оп-

ределены с помощью статистической

обработки результатов длительных на-

блюдений и внесены в нормы проекти-

рования. Например, при подсчете на-

грузок от веса сооружения принимают

коэффициент надежности по нагрузке

Y/=l,05 (0,95), для вертикального дав-

ления от веса грунта 1,1 (0,9), для бо-

кового давления грунта 1,2 (0,8), для

гидростатического, волнового, а также

фильтрационного давления по подзем-

ному контуру сооружения 1,0, для на-

грузок от судов 1,2 и т. д. В скобках

указаны значения коэффициента надеж-

ности по нагрузке, когда к невыгод-

ному случаю загружения сооружения

приводит применение пониженного зна-

чения нагрузки.

Классификация нагру-

зок. В зависимости от продолжитель-

ности действия все нагрузки делят на

постоянные и временные. Временные

нагрузки подразделяют на длительные,

кратковременные и особые.