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

Подождите немного. Документ загружается.

4-осная колесная машина массой 80 т

с расстоянием между осями колес 1,2 м

(ширина колеи 2,7 м). Схемы автомо-

бильных нагрузок представлены на

рис. 3.12.

Нормы предусматривают нагрузку на

причальные сооружения от погрузчиков

типа КВ-35 и КВ-70 (нагрузки на перед-

нюю ось 350 и 700 кН соответственно,

нагрузка на заднюю ось 300 и 400 кН,

база погрузчиков 4,5 и 5,4 м, колея ко-

лес 4,1 и 2,4 м). Для схемы погрузчиков

К-35 можно эксплуатировать на прича-

ле погрузчики стандартных типов. Для

расчетной схемы КВ-70 возможна работа

на причале любых погрузчиков тяжелых

типов.

§ 3.5. НАГРУЗКИ

ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ СУДОВ

При воздействии судна на причал мо-

гут возникнуть три вида нагрузки: 1) от

навала пришвартованного судна на со-

оружение под действием ветра, течения

и волн, прижимающих судно к причалу;

2) от натяжения швартовов под действи-

ем ветра, течения, отжимающих судно

от причала; 3) от навала судна при под-

ходе к сооружению.

Нагрузка от навала пришвартованного

судна передается на причальное соору-

жение через отбойные рамы, резиновые

амортизаторы, кранцы в пределах пря-

молинейной части борта судна в виде

горизонтальной равномерно распреде-

ленной нагрузки.

Нагрузка от натяжения швартовов

передается на причал через швартовные

приспособления (тумбы, рымы) и яв-

ляется сосредоточенной нагрузкой.

Нагрузка от навала при-

швартованного судна. Оп-

ределение нагрузки от навала пришвар-

тованного судна начинают с определения

нагрузки от ветра и течения на плавучий

объект (судно).

Поперечная W

(кН) и продольная

(кН) составляющие от воздействия

ветра на плавучие объекты:

«/<,-73.61 o-M

W и 49,<M0-MfiV!it

где A

H A

—соответственно боковая и ло-

бовая надводные площади па*

русности (силуэтов) плавучих

объектов, м

;

Vq, Vn —соответственно поперечная и

продольная составляющие ско-

рости ветра обеспеченностью 2%

за навигационный период, м/с;

£ — коэффициент неравномерности

ветрового давления. Принима-

ется в зависимости от ад — на-

ибольшего горизонтального раз-

мера поперечного или продоль-

ного силуэтов надводной части

плавучего объекта (при зна-

чениях a

— 25 м; 50; 100 и

200 м соответствующие значе-

ния коэффициента £ составля-

ют 1,0; 0,8; 0,65 и 0,5).

Боковая и лобовая надводные пло-

щади парусности плавучих объектов оп-

ределяются непосредственно по черте-

жам или по приближенным формулам:

•Ащ^аЦ;

где а — коэффициент, зависящий от формы

боковой поверхности судна и его дли-

ны, выбирается в зависимости от типа

судна: для сухогрузных а -- 0,1; для

грузо-пассажирских а т 0,12; для

танкеров а = 0,1; для рыбопромыс-

ловых а = 0,11).

Значение нормативного скоростного

напора при отсутствии данных гидроме-

теорологических наблюдений допускает-

ся принимать по табл. 127 Руководства

по определению нагрузок и воздействий

на гидротехнические сооружения.

Поперечная сила Q

(кН) и продоль-

ная сила АГ

(кН) от воздействия течения

на плавучий объект определяются так:

<^-0,59,4,1/*; A^ = 0,59A

где A

и Ai — соответственно боковая и лобо-

вая подводные площади парус-

ности плавучих объектов, м

;

Vt и Vi — поперечная и продольная

составляющие скорости тече-

ния обеспеченностью 2 % за

навигационный период, м/с.

Линейная (равномерно распределен-

ная) нагрузка от навала пришвартован-

ного судна под действием ветра и тече-

ния <7, кН/м, для причального сооруже-

ния с непрерывным причальным фрон-

том в пределах прямолинейной части

борта судна:

где Qtot — поперечная сила от суммарного

воздействия ветра и течения, кН;

Qtot

= *q+Qw\

(

| — длина участка контакта судна с со-

оружением, м, принимаемая в за-

висимости от соотношения длины

причала L, м, и длины прямоли-

нейной части борта судна /, м;

при L > / при L < I

к $ |

Если причальный фронт образован

несколькими опорами или палами, рас-

пределение нагрузки от пришвартован-

ного судна следует принимать только на

те из них, которые располагаются в пре-

делах прямолинейной части борта. Пря-

молинейная часть борта судна состав-

ляет от длины судна примерно: у сухо-

грузных и рыбопромысловых судов 0,3,

у грузопассажирских 0,25 и у танкеров

0,35. |

Пример 3.4. Определить нагрузку на

причал от навала пришвартованного судна

под действием ветра при следующих исходных

данных: судно — сухогруз длиной L

= 165 м

ошвартовано у сплошной причальной стенки

в порту PHI а; расчетная скорость ветра V =

- 21 м/с.

Последовательность расчета. 1. Устанав-

ливаем значение коэффициента неравномерно-

сти ветрового давления При длине судна

~ 165 м коэффициент £

—

0,55 (см. значе-

ния £ в формуле для Wq).

2. Определяем площадь боковой надвод-

ной парусности судна

at* =

0-,1

I65

-г 2722Щ

где а — 0,1 (для сухогрузных судов).

3. Определяем поперечную составляющую

кН, ветрового давления:

=:73,6\0-

V* £ -73,6- 10-

2722 2I

0,55^=486 кН.

/- длина кордона: 2 - швартовка* тумба

4. Длина прямолинейного участка г

у сухогрузного судна

0,3L

~ 0,3-165 49,2 м.

5. Нагрузка от навала пришвартоваино

судна на причал

<7- 1.\QtotHd - U-486/49,2 10,9кН/м.

Нагрузки на сооружение

от натяжения швартовов

Этот вид нагрузки образуется

при дей.

ствии ветра и течения в сторону

аквато.

рии. Судно удерживается у

причала

швартовными канатами, закрепленными

к тумбам.

Под влиянием ветра и течения, дей.

ствующего со стороны территории, в

швартовном канате возникает усилие

5, называемое швартовным.

В расчетах причальных сооружений

учитываются составляющие швартовно-

го усилия: S

— горизонтальная нор-

мальная к кордону; S

— продольная

горизонтальная, действующая вдоль

причала; S

— вертикальная состав-

ляющая швартовного усилия, стремя-

щаяся вырвать тумбу из причала.

Нормальная к кордону составляющая

швартовного усилия:

Sq=^Qtot/n,

где Qtot — поперечная сила от суммарного

действия ветра и течения, кН;

п — число работающих швартовных

тумб (обычно принимают п =2; 4;6;

8 при наибольшей длине пришвар-

тованного судна соответственно

< 50 м; 150; 250; > 300 м).

Полное швартовное усилие S и его со-

ставляющие S

и S

определяют из

треугольников сложения сил (рис. 3.13):

S Sq, (sin a cos Р); S

p~'_S

cos a cos

(J;

- 3 sin p.

где а, P — углы наклона швартова, град.

Принимаются по табл. 3.3.

Считается, что силы S

, S

прило-

жены к причалу на уровне козырька

тумбы на высоте 0,3 м от поверхности

причала.

На причалах для морских крупнотон-

нажных судов с расчетным водоизмеще-

нием более 50 000 т сила, передаваемая

на каждую концевую тумбу носовыми

или кормовыми продольными шварто-

выми, принимается равной продольной

составляющей суммарной силы Nt

-U^n+Wfo от действия ветра и течения

на пришвартованное судно. Если N

получается меньше усилия, передавае-

мого на рядовую тумбу, рекомендуется

ее принимать равным двойному усилию

для рядовой тумбы.

Пример 3.5. Определить швартовную на-

грузку и ее составляющие при следующих ис-

ходных данных: тип судна — сухогруз дли-

ной L

= 198,2 м; район швартовки — порт

Таллинн; расчетная скорость ветра V

—

25 м/с.

Последовательность расчета. I. Опреде-

ляем надводную площадь парусности судна

Ац ^аЦ Ь 198,2* « 3928 м

где а = 0,1 (для сухогрузных судов).

2. Определяем полное горизонтальное

усилие судна на причал: W

= 73,6* 10~

xAqVqi^ 73,6-10 3928*25

0,5 == 903 кН,

где (

Длине судна 200 м).

3. Определяем нормальную составляю-

щую швартовного усилия, .приходящуюся на

одну тумбу 5, кН. При длине судна 200 м чис-

ло работающих швартовных тумб на причале

принимаем равным 5. Тогда S

= Qtot'

903/5 % 180,6 кН, где Q

>t = W

- 903 кН.

4. Полное швартовное усилие, приходя-

щееся на тумбу S и ее вертикальную S

продольную S

составляющие, определяем,

приняв углы наклона швартовных усилий

а 30° и р = 40° (см. табл. 3.3), для по-

рожнего судна, т. е. 5 = Sg/{sin acos Р) —.

- 180,6/(0,5 • 0,766) р 471,5 кН; S

= 5 cos a cos I Щ 471,5 . 0,866 1 0,766=

- 312,8 кН; Щ -- S sin g .= 471,5 • 0,643 щ

= 303,2 кН.

Нагрузка от навала суд-

на при подходе к соору-

жению. Эта нагрузка является удар-

ной и может возникнуть в момент швар-

товки судна к причалу из-зз наличия

непогашенной скорости судна^ действует

в горизонтальной плоскости под некото-

рым углом а к линии кордона и может

быть разложена на поперечную и про-

дол ьную составл яющие.

Нагрузка от навала судна при подходе

к причалу зависит от массы судна, ско-

рости подхода судна, упругой податли-

вости отбойных устройств, причального

сооружения и корпуса судна. Чем боль-

шей упругостью обладает система (суд-

но ~ отбойные устройства — причал),

тем большую энергию эта система может

поглотить без остаточных деформаций

сооружения и судна.

При определении нагрузки от навала

судна при подходе к причалу сначала

должна быть подсчитана кинетическая

Г а б л и и а 3.3

Суда

Положение

тумб на

причаль-

ном соо-

ружении

Углы наклона

швартова

Суда

Положение

тумб на

причаль-

ном соо-

ружении

Судно

с гру-

зом

Судно

порож-

нее

Морские На кор- 30°

20°

доне

В тылу

40°

10° 20°

Речные пассажир- На кор-

45°

ские и грузопасса- доне

жирские

Речные грузовые То же 30° 0 0

энергия навала судна E

, кДж, по фор-

муле:

где i)' — коэффициент, принимаемый для мор-

ских судов в зависимости от конструк-

ции причального сооружения равным:

для набережных гравитационного ти-

па, больверков, на свайных опорах с

передним шпунтом 0,50; для набе-

режных эстакадного или мостового

типа на свайных опорах с задним

шпунтом 0,55; для пирсов эстакадно-

го или мостового типа, причальных

палов 0,65; для палов причальных,

головных или разворотных 1,60; при

швартовке судна с балластом или по-

рожнего значения ^снижают на 15 %;

D — расчетное водоизмещение судна, т;

v — нормальная (к поверхности сооруже-

ния) составляющая скорости подхода

судна, м/с; при расчетном водоизме-

щении морского судна до 2; 5; 10;

20; 40; 100; 200 тыс. и более нормаль-

ная составляющая скорости подхода

судна составляет соответственно 0,22;

0,15; 0,13; 0,11; 0,10; 0,09 и 0,08 м/с.

Поперечная горизонтальная сила F

кН, от навала судна при подходе к со-

оружению определяется для заданного

значения энергии навала судна Е

кДж, по графикам (энергия — сила—

деформация), построенным для данного

конкретного типа отбойного устройства.

На рис. 3.14 показаны графики для

определения нагрузок от навала судна

при подходе к сооружению, оборудо-

ванному резиновыми трубчатыми амор-

тизаторами.

Для нахождения силы F

> действую-

щей нормально к линии кордона, необ-

ходимо подсчитать энергию навала судна

при подходе Е,

отложить ее значение

Рис. 3.14. Графики дли ои|?е

Я(

лен и я нагрузок от навала суд

на при подходе к сооружению'

/, 2 — для амортизаторов Дзоо /

=3 м; 3. 4 —для амортизатор

Д400, /=2 м; 6. 6

—

для амоти

£?

ров Д1000, /=1,5 м

ат

на левой ветви графика, провести вер-

тикаль до пересечения с кривой погло-

щения энергии амортизатором соответ-

ствующего типа E

tot

=F(f

), провести

горизонталь до пересечения с кривой

нагрузок F

=f(f опустить перпенди-

куляр до пересечения с правой ветвью

графика и определить значение нагрузки

кН

шшвшшш

Продольная горизонтальная состав-

ляющая F

, кН, от навала судна при

подходе к сооружению:

Fji

—

]iF

где и —- коэффициент трения, принимаемый

в зависимости от материала лицевой

поверхности отбойного устройства:

при поверхности из бетона или рези-

ны (i = 0,5; при деревянной поверх-

ности [х Щ 0,4.

При построении графика учитывают

суммарную энергию деформации Е

ш%

кДж, включающую энергию деформации

отбойных устройств Е

, кДж, и энергию

деформации причального сооружения

£,, кДж. Однако если значение Е

не

превышает 10 % от энергии деформации

отбойных устройств £,, величиной Та-

можне пренебречь. Это бывает при при-

менении отбойных устройств с резино-

выми амортизаторами для причальных

сооружений, жесткость которых при

действии горизонтальной нагрузки ве-

лика.

Пример 3.6. Определить нагрузки.от на ва-

ла судна при подходе к сооружению при сле-

дующих исходных данных: дедвейт швартую-

^щегося судна D - 17 тыс. т; причальное соо-

ружение из оболочек большого диаметра; от-

бойные устройства из трубчатых резиновых

амортизаторов Д400.

Последовательность расчета. I. Опреде-

ляем энергию навала судна при подходе £

кДж. Для этого путем интерполяции в

зависи-

мости от дедвейта судна устанавливаем

значе-

ние нормальной составляющей скорости под-

хода судна и = 0,116 м/с, а также устанавли-

ваем, что для сооружений гравитационного

типа коэффициент^ — 0,5 (см. экспликациюх

формуле для Е

). Тогда

фОи

0,5-17 000• 0,116

57,2 кДж.

2. По графику (рис. 3.14) определяем

по-

перечную горизонтальную составляющую от

навала судна при подходе к сооружению F

кН. Для этого на левой горизонтальной

оси

графика откладываем E

= 57,2 кДж,

прово

дим вертикаль до пересечения с кривой 5 (для

амортизаторов Д400), затем проводим

гори-

зонтальную прямую до пересечения с

кривой 4

и, опустив перпендикуляр до пересечения с

правой горизонтальной осью графика,

нахо-

дим число 10,2. В результате F

10~

= 10,2,

откуда F

P* 1020 кН.

3. Продольную составляющую F

кН, от

навала судна при подходе определяем так.

— piF

^-0,5-1020 —510 кН,

где коэффициент трения щ = 0,5 (для резино-

вых амортизаторов).

§ 3.6. ВОЛНОВЫЕ НАГРУЗКИ

Волновые нагрузки являются основ-

ными для оградительных и берегоукре-

пительных гидротехнических сооруже-

ний, однако при высоте исходной волны

у сооружения более 1,0 м необходимо

учитывать их воздействие и на причаль-

ные сооружения.

Нагрузки и воздействия волн на

гид-

ротехнические сооружения зависят от

того, на какой глубине расположено со-

оружение. Глубина водоема при этом

увязывается с такими параметрами, как

X— средняя длина волны; Л

— высота

бегущей волны; — критическая глу-

бина, соответствующая первому обру-

шению волны при подходе ее к берегу;

i — критическая глубина, соответ-

ствующая последнему обрушению вол-

ны.

В водоеме по мере приближения к бе-

регу различают четыре зоны по глу-

бине (рис. 3.15): глубоководная с глу-

биной db>0,5 X, где дно практически

не влияет на развитие волн и их основ-

ные характеристики; мелководная с глу-

биной 0,5 h>d

где дно водоема

оказывает влияние на развитие волн

и их основные характеристики; прибой-

ная с глубиной от d

до d

crh

в пределах

которой начинается и завершается раз-

рушение волн; приурезовая с глубиной

менее d

t, в пределах которой поток от

разрушенных волн периодически на-

катывается на берег.

Волновая нагрузка, действующая со

стороны открытой акватории на соору-

жение вертикального профиля, опреде-

ляется в зависимости от трех возможных

типов расчетной волны.

1. При глубине до дна d

>\,bh и глу-

бине над бермой d

>l,25h расчет со-

оружений должен производиться на воз-

действие стоячих волн.

2. При глубине до дна d

> 1,5Л и глу-

бине над бермой d

<\,2bh расчет со-

оружений должен производиться на воз-

действие разбивающихся волн.

3. При глубине до дна d

<Cd

на при-

мыкающем к стене участке дна протя-

женностью не менее 0,5 X расчет соору-

жений должен производиться на воздей-

ствие прибойных волн.

Критическую глубину d

допускается

определять в зависимости от пологости

волны k/h. При равном 7; 8; 10; 12;

14; 16; 18; 20; 30; 50, соответствующие

значения d

/k составляют 0,5; 0,3;

0,13; 0,11; 0,095; 0,08; 0,07; 0,06; 0,045;

0,02.

Нагрузки от стоячих

волн на сооружения вер-

тикального профиля. При

определении нагрузок от воздействия

стоячих волн учитывают наличие волн

dcr>d

^dcr.i\^

dгr

->d

Рис. 3.15. Схема зон акватории по глубине:

— глубоководная; Б

—

мелководная; В ~ прибой-

ная; Г

—

приурезовая

со стороны открытой акватории и со сто-

роны огражденной акватории (дифраги-

рованные волны). При этом возможны

две наиболее невыгодные для соору-

жения комбинации нагрузок:

подход к сооружению гребня волны со

стороны открытой акватории и ложбины

волны со стороны огражденной аквато-

рии;

подход к сооружению ложбины волны

со стороны открытой акватории и гребня

дифрагированной волны со стороны

огражденной акватории.

Кроме того, необходимо учитывать

взвешивающее волновое воздействие на

основание сооружения и на берменные

массивы.

Для определения волнового давления

необходимо построить соответствующие

эпюры давления. При этом в формулах

фактическая глубина до дна d

заменяет-

ся условной расчетной глубиной d:

, d^df+k

r (db-df)*

где df — глубина нрд подошвой сооружения,

м;

— коэффициент, учитывающий влияние

бермы. Принимается по графику

на рис. 3.16.

Возвышение или понижение свободной

волновой поверхности т], м, у вертикаль-

ной стены, отсчитываемое от расчетного

уровня воды:

г)

= h cos Ш—

(ЛЛ*

cth kd cos

<ot)/2, (3.3)

где A — высота бегущей волны, м;

со = круговая частота волны; c^j

та

Т — средний период волны, с;

t — время, с;

k = 2л/к — волновое число;

л — средняя длина волны, м.

Момент времени подхода гребня или

ложбины волны к сооружению характе-

ризуется функцией cos со/. Значение

cos со/ определяется для трех возмож-

ных случаев: 1) при подходе к стене со-

оружения вершины волны, возвышаю-

щейся над расчетным уровнем на л max*

м, значение cosco/=l; 2) при подходе

Рис. 3.16. Графики значений коэффициента

кы

Рис. 3.17. Эпюры давления на вертикальную

стену от действия стоячих волн со стороны от-

крытой акватории:

а — при подходе гребня волны; б

—

при подходе лож-

бины волны

к стене подошвы волны, расположенной

ниже расчетного уровня на % при макси-

мальном значении горизонтальной вол-

новой нагрузки P

xif

кН/м, значение

cos (D/=—1; 3) при подходе к стене греб-

ня волны, возвышающегося над расчет-

ным уровнем на TJ

, значение лежит в ин-

тервале l>cos со/>0 и определяется так:

cos со/ = l/nh (8nd/l— 3).

При расчете по формуле (3.3) необхо-

димо при определении отметки гребня

волны Лтах подставить cos cof=l. При

определении отметки подошвы волны

т){ подставить cos сot=—1, а при опреде-

лении т]

, соответствующей наибольшему

значению горизонтальной силы Р

хе

, в

формулу (3.3) следует подставить значе-

ние cos сot, вычисленное по приведенной

выше формуле.

При 0,2 и во всех других случа-

ях, когда по этой же формуле значение

cos о)£>1, необходимо в расчетах при-

нимать cos 0)t=l.

В глубоководной зоне ординаты р,

кПа, эпюры волнового давления на вер-

тикальную стену от воздействия стоя-

чих волн должны определяться так:

ЛЛ*

pmpghe~~

cos со/—pg —Т— X

X <r-

**cos'a>/ - pg (1 - e-

^) X

А*

X cos2co/— pg—-— e • *

Xcos2ci)/coso>/

(3.4)

где p — плотность воды, т/м

;

e = 2,72 — основание натурально-

го логарифма;

cos 2(0/ = 2 cos*co/ —1;

г — ординаты точек (z

= TJ

; Z

= 0;

...; z

= d), м, отсчитываемые

от расчетного уровня.

Для гребня волны при 2^=—ц

, а для

ложбины волны при z

=0 следует при-

нимать р=0.

Эпюры давления стоячих волн на вер-

тикальную стену со стороны открытой

акватории показаны на рис. 3.17.

Пример 3.7. Определить волновое давление

на вертикальную стену при подходе ложбины

волны при следующих исходных данных: вы-

сота волны h = 1,2 м; длина волны Я = 12 м;

отметки кордона 2,8м,дна у причала —9,75м;

плотность морской воды p

= 1,02 т/м

Последовательность расчета. 1. Устанав-

ливаем тип зоны по глубине, в которой нахо-

дится сооружение. Так как глубина до дна

= 9,75 м > 0,5А. = 0,5-12 — 6,0 м, то

сооружение расположено в глубоководной

зоне.

2. Устанавливаем тип расчетной волны.

Так как соблюдаются условия, что d

= 9,75 м > 1,5Л = 1,5-1,2 =• 1,8 м и при от-

сутствии берменных плит d

— d

= 9,75 м >

> 1,25 h — 1,25-1,2 = 1,5 м, следовательно

на сооружение воздействует стоячая волна.

3. Определяем понижение свободной вол-

новой поверхности при подходе к сооружению

ложбины волны по формуле (3.3): % = — 1,2х

X (—1)—0,5-0,523-1,2

-1 (—I)

= 0,82 м, где

к = 2nfk = 2-3,14/12 = 0,523 (волновое чис-

ло); cth (kd) = cth (0,526-9,75) = l/(th 5,100) =

= 1; d =

dfj

— 9,75 м (при отсутствии бермен-

ных плит и каменной постели, заглубленной

в грунт основания);

cos со/ = — 1 (при подходе к сооружению

ложбины волны).

4. Определяем ординаты р, кПа, эпюры

волнового давления по формуле (3.4). При этом

для упрощения формулы подсчитываем зна-

чения следующих параметров, входящих в нее:

1,02-9,81 Ш10 кН/м

; cos 2со/ = cos

со/—

-sin

©/ = 1—0 Щ 1; kh

/2 = 0,523-1,2

/2*==

# 0,3765; (Л

)/2 = (0,523? -1,2

)/2 = 0 236.

После подстановки подсчитанных значений

в формулу (3.4) р = 10 • \

2er

(—1) — 10х

X Р.3765 е~

2кг

(—l)

— 10-0,3765(1 — е~

2кг

)Х

X 1—10-0,236= — 12 е~

кг

—3,76 +

+ 2,36е-

В формуле для р г—это ординаты точек,

отсчитываемых от расчетного уровня воды,

в которых определяется давление.

Для 2—0 р = 0.

Для г = r\

— 0,82 м; — кг = —0,523 X

Х0,82 = —0,43, тогда е~

кг

Щ в"

= 0,65;

— 3кг Ы — 3-0,523-0,82 = — 1,29, тогда

кг

Я ШМШ; 0,275; р = — 12-0,65 — 3,76 +

+ 2,36-0,275 = — 10,91 кПа.

Для г = 9,75 м; —кг = — 0,523-9,75 =

= — 5,10, тогда е~

кг

== е-

— 0,0061;

— 3 кг = — 3-0,523-9,75 = — 15,3, тогда

_ 12.0,0061—3,76+

+2,36-0 = — 3,83 кПа.

5. Подсчитав ординаты волнового давле-

ния, строим эпюру волнового давления

(рис. 3.18).

6. Равнодействующую волнового давления

определяем по площади эпюры

^ 10,91-0,82/2+ (10,91+3,83) X

X 8,93/2= 70,3 кН/м.

В мелководной зоне при построении

эпюры волнового давления на вертикаль-

ную стену от воздействия стоячих волн

ординаты эпюры волнового давления

следует определять по формулам, приве-

денным в табл. 3.4.

Значения коэффициентов k

, k

Рис. 3.18. Эпюра волнового давления на верти-

кальную стену при подходе ложбины стоячей

волны

и k

следует принимать по графикам,

приведенным на рис. 3.19.

Взвешивающее волновое воздействие

на подошву сооружения Р

гс

и Р

гЬ

также в горизонтальных швах кладки в

любом сечении определяется из тре-

угольных эпюр (см. рис. 3.17). В край-

них точках горизонтального сечения

ординаты взвешивающего давления при-

нимаются равными соответствующим ор-

динатам эпюры бокового волнового дав-

ления, а с противоположной стороны

горизонтального сечения взвешивающее

волновое давление принимается равным

нулю.

Если фронт волны подходит к соору-

жению под углом а, град, то волновое

давление на стену снижается. Это учи-

тывается путем умножения линейной

волновой нагрузки Р

хс

и Р

хЬ

кН/м, на

коэффициент который при а=45°

Таблица 3.4

JVfe точек

(см. рис.

3.17)

Заглубление

точек г

Значение волнового

давления р, кПа

При подходе гребня волны

Шрв

Рз =

з Ш

—Пс

0,25 d

0,5 d

НВшНи

При подходе ложбины волны

рт о

0,5d

= -

Л Pgh

равен едйнйце; при а=60 равен 0,9;

при а=75° равен 0,7. Если волны пере-

мещаются вдоль стены, т. е. для а, близ-

ких или равных 90°, волновую нагрузку

на секцию сооружения следует опреде-

лять как давление от дифрагированных

волн.

Пример 3.8. Определить волновое давле-

ние на вертикальную стену при подходе греб-

ля волны при следующих исходных данных:

расчетная высота волны

= 2,5 м; длина вол-

ны X = 30 м; глубина до дна d

= 8,5 м; глу-

бина над каменной постелью df == 6,5 м; глу-

бина над бермой d

= 5,0 м; ширина подошвы

сооружения Ь = 6,0 м; плотность воды р

= 1,02 т/м

g = 10 кН/м

Последовательность расчета. 1. Устанав-

ливаем тип зоны, где расположено сооруже-

ние, для чего вычисляем критическую глуби-

"У d

. _ _

При Х/Л = 30/2,5= 12 ^отношение d

/k=

= 0,11, откуда d

= 0,111= 0,11-30=3,3 м.

Так как 0,5 Я = 0,5*30=15 м больше, чем

= 8,5 м, а в свою очередь

df,

> d

= 3,3 м, т.е. удовлетворяется условие, что

0,5 k>d>d

, следовательно сооружение рас-

положено в мелководной зоне.

2. Устанавливаем тип волны, на которую

должен быть произведен расчет волнового

давления; так как d

= 8,5 м > 1,5 Л =

- 1,5-2,5 - 3,75 м и d

- 5,0м >1,25А

- 1,25-2,5 - 3,12 м, то расчет сооружения

должен производиться на воздействие стоячей

волны (схема сооружения приведена н*

рис. 3.20).

3. Определяем условную расчетную глуби

ну d = d

+ k

— d

) = 6,5 + 0,6 (8,5 J

— 6,5) = 7,7 м, где k

принимается no rpa.

фику (см. рис. 3.16) в зависимости от отноше-

ний d

= 6,5/8,5 = 0,76 и Ь

Ьг

/Г = 4,0/30-

= 0,13.

При df/d

= 0,76 и Ь

Ьг

/к~ 0,13 коэффи.

циент k

= 0,6.

4. Определяем возвышение свободной вол-

новой поверхности при подходе гребня вол-

ны к стене по формуле (3.3): т)

= 2,5—

— 0,5-0,209-2,5

1,083^1 = —3,21 м, где вол-

новое число k = 2 я/Я = 2-3,14/30 = 0,209

cthkd = cth (0,209 - 7,7) = 1,083; cos со/ Sj

X зо

nh j-з) 3,14-2,5^8-3,14

= 1,108, что больше чем 1,0. Следовательно,

cos <о/ принимается равным 1,0.

5. Определяем ординаты р, кПа, эпюры

волнового давления по формулам, приведен-

ным в табл. 3.4.

Для 2 = — т|

= 0. __

При Л/А = 2,5/30 = 0,083 и Ш = 30/7,7=

= 3,90 по графикам, представленным на рис.

)ifd

1.0

А-

| о.з

ЛУ//

ад

ж.

оу

-—"ILJ

0,02 0.0k 0.06 0,08

0.1

h/i 0

02 O

0k 0.06 0,08 Vb/l

0,02 Ofib 0,06 0,08

0,1 h/X

Рис. 3,19. Графики значений коэффициентов для определения воздействия на вер

тикальную стену в мелководной зоне от действия стоячей воды:

— кг:

— къ\ ш —

г ~ 0

—

* —

0,01 0,0Ь 0,06 0,08

Oil h/X

3 определяем значения коэффициентов k

J- 0,6; k

= 0,44; k

= 0,34; к

= 0,26.

Тогда:

для г = 0

для 2= 0,25d

для г = 0,5d

для г ~ d

= 0,6-10-2,5= 15,0 кПа;

= 0,44-10-2,5=11,0 кПа;

= 0,34-10-2,5= 8,5 кПа;

= 0,26-10-1,79= 4,6 кПа;

где % = — 2,5 (—1) — 0,5-0,209-2,5

- 1.083Х

= 1,79 м (cos oaf = — 1).

6. Подсчитываем равнодействующую эпю-

ры волнового давления, для чего определяем

площадь эпюры давления:

/>^ = 0,5 15,0-3,21 +0,5 (15,0+ 11,0) 1,92 +

+0,5 (11,0+8,5) 1,93 + 0,5 (8,5+4,6) X

Х2,65= 110 кН/м.

7. Определяем равнодействующую взвеши-

вающего волнового давления на подошву со-

оружения:

2С

= 0,5Р

Ь = 0,5 4,6.6,0= 13,8кН/м.

Волновое давление ди-

фрагированных волн на

вертикальную стенку. Го-

ризонтальную нагрузку от дифрагиро-

ванных волн со стороны огражденной

акватории следует определять,если дли-

на секции сооружения /<0,8 X. Расчет-

ная эпюра волнового давления строится

по трем точкам для двух случаев: при

подходе к сооружению ложбины волны

и гребня волны (рис. 3.21).

1. Вершина дифрагированной волны

совмещена с серединой секции сооруже-

ния. Ординаты эпюры волнового давле-

ния определяются для трех- уровней так:

Рис. 3.20. Эпюра волнового давления на вер-

тикальную стену при подходе гребня стоячей

волны

м — Лтах гт

dif

Щц cth kd

PI = 0;

г,-0; p

= k

где

df\ Pa — kl PS (

kh$

cth kd

2 ch kd Astiikd

dif

дифрагированной

h^if — высота

волны, м;

ki — коэффициент снижения вол

нового давления, принимае

мый в зависимости от относи

тельной длины секции соору

жения //£ (при //Х= 0,1: 0,2

0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8 соот

ветствующие значения А/ со

ставляют 0,98; 0,92; 0,85

0,76; 0,64; 0,51; 0.38; 0,23)

Рис. 3.21. Эпюры волнового давления на вер-

тикальную стену от действия дифрагированных

волн со стороны огражденной акватории:

а — при подходе гребня волны; б -т- при подходе лож-

бины волны

Эпюры волнового давления от дейст-

вия дифрагированных волн со стороны

огражденной акватории показаны на

рис. 3.21.

Если со стороны огражденной аквато-

рии расчетная глубина щЩ0,3 X, то сле-

дует строить треугольную эпюру волно-

вого давления, принимая на глубине

0,3 X волновое давление равным

нулю,

Нагрузки от разбиваю-

щихся воли на сооруже-

ние вертикального про-

филя. Для получения горизонталь-

ВУ

ри

Рис. 3.22. Эпюры волнового давления на вер-

тикальную стену от действия разбивающихся

волн

Рис. 3.23. Эпюры волнового давления на вер-

тикальную стену от действия прибойных волн:

—

с верхом постели на уровне дна; б

—

с возвышаю

щейся над дном постелью;

а)

СШШ

ППТгт-J

Рис. 3.24. Эпюры фильтрационного давления

на вертикальную стену сооружения:

—

типа «больверк»; б

—

гравитационного типа

ной нагрузки Р

хс

(кН/м) от разбивав

щихся вола на вертикальную стену

обходимо построить эпюру бокового вол

нового давления и определить ее пло

щадь. Ординаты эпюры давления от р

аз

бивающихся волн определяются д

трех уровней по высоте сооружения*

для — ft Pi =

для

= 0 I,5pgft.

Ж Рз= -

для г

2л

ТТЛ/

Эпюры волнового давления на верти-

кальную стену от действия разбиваю-

щихся волн показаны на рис. 3.22.

Вертикальная нагрузка P

кН/м

от взвешивающего давления разбиваю-

щихся волн принимается равной площа-

ди эпюры взвешивающего волнового дав-

ления P

~\ip<

a/2, где \t — коэффици-

ент полноты эпюры взвешивающего дав-

ления, принимаемый 0,7; 0,8; 0,9; 1,0 при

отношении al(db—df) равным соответ-

ственно 3; 5; 7; 9.

Нагрузки от прибойны х

волн на вертикальную

стену. Горизонтальная линейная на-

грузка от прибойных волн Р

хс

, кН/м,

определяется по площади эпюры боково-

го волнового давления. Ординаты волно-

вого давления р, кПа, определяются

для трех уровней по высоте сооружения

sur!3; 23=4/, Pi=0;

2л •

P3=Pg/i

5Ur

/(di=r— d

где К

'SUT

7Я W

W W

////////////#/

и h — средняя длина и высота прибой-

ной волны.

Эпюры давления прибойных волн на

вертикальную стену показаны на

рис. 3.23. Вертикальная линейная на-

грузка Р

гСУ

кН/м, от взвешивающего

воздействия прибойных волн принимает-

ся равной площади эпюры взвешиваю-

щего волнового давления на подошву со-

оружения Р

гс

— 0,35/>

а, где р

— орди-

ната эпюры взвешивающего волнового

давления, равная ординате эпюры боко-

вого волнового давления у низа соору-

жения, кПа.

Возвышение вершины максимальной

прибойной волны Лс.зиг» м, над расчет-

ным уровнем определяется по формуле

Лс.аиг^—

0,5d/ — h

eur

. Знак «—» в фор-

муле соответствует началу координат