Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
1 монета
pdf

Студенческий документ № 046147 из МГСУ НИУ (МГСУ-МИСИ)

Кафедра гидротехнического строительства

ПРИЧАЛЬНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплинам "Порты и портовые сооружения", "Гидротехнические сооружения водного транспорта и морских промыслов"

Москва 2014

УДК 627.2

ББК 38.77 П 60

Р е ц е н з е н т

профессор, кандидат технических наук Е.А. Корчагин

С о с т а в и т е л и:

кандидат технических наук, профессор С.Н. Левачев

кандидат технических наук, профессор С.И. Пиляев инженер А.Г. Немолочнов

П 60 Порты и портовые сооружения : методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплинам "Гидротехнические сооружения водного транспорта и морских промыслов" для студентов, обучающихся по специальностям 270800.62, 270800.68 "Строительство" и 271101.03 "Строительство уникальных зданий и сооружений" / сост. С.Н. Левачев и С.И. Пиляев ; М-во образования и науки Росс. Федерации, Моск. гос.

строит. Ун-т. Москва : МГСУ, 2014. 48 с.

Рассмотрены вопросы, связанные с конструированием и расчетом основных элементов портовых причальных сооружений. Работа над курсовым проектом причальных сооружений с использованием рекомендаций настоящих методических указаний способствует развитию и закреплению у студентов навыков самостоятельного проектирования причальных сооружений в составе морских и речных портовых комплексов.

УДК 627.2 ББК 38.77

(c) ФГБОУ ВПО "МГСУ", 2014

1. Назначение и состав проекта

Рациональное проектирование причальных сооружений в морских и речных портах на внутренних водных путях должно обеспечить нормальные условий их эксплуатации при наименьших объемах капиталовложений. Это достигается, главным образом, правильным выбором типа сооружений и их компоновки в акватории порта, основных конструктивных решений, принципиальных схем механизации грузовых процессов, в наибольшей степени отвечающих заданному грузообороту порта, к также природным и производственным условиям [9].

Цель курсового проектирования - научить студентов на конкретном примере:

а) определять при заданном грузообороте порта и характеристиках расчетного флота необходимую длину причального фронта и оптимальную его компоновку;

б) располагать причальные сооружения в порту с учетом топографических, гидрологических и геологических условий;

в) выбирать тип сооружения и рациональные варианты конструктивных решений в зависимости от вертикальной планировки и особенностей инженерно-геологических условий строительства;

г) производить основные (специфические для причальных сооружений) статические расчеты.

Проект причального сооружения выполняется параллельно с проектом оградительных сооружений, что учитывается в задании на проектирование.

Исходные данные для проектирования причальных сооружений изложены в задании, выдаваемом студенту на кафедре перед началом работы.

Курсовой проект причальных сооружений должен состоять из чертежей на стандартном листе формата А-1 и пояснительной записки на 15 ... 20 страницах стандартного формата А-4.

На чертежах необходимо представить:

а) генеральный план порта с расположением причальных и оградительных сооружений;

б) фасад и план причальных сооружений с сопрягающими открылками;

в) поперечные разрезы по характерным сечениям причального фронта и открылков;

г) узлы и детали конструктивных элементов и оборудования причалов.

Генеральный план порта с подходами выполняется в масштабе 1:1000 ... 1:2000. На плане должны быть показаны: расположение причальных и оградительных сооружений, сопряжение их с береговой линией, схематичное размещение технологических и транспортных объектов порта, а также подъездные железные и автомобильные дороги.

Фасад и план причальных сооружений под ним на чертеже должны быть выполнены в одном масштабе. Причальный фронт при большой протяженности следует выполнять с разрывами, с тем, чтобы основные конструк-

3

тивные элементы показать в достаточно крупном масштабе (1:200 ... 1:500, в зависимости от размеров сооружения).

На плане рекомендуется давать вид на причал на разных стадиях его строительства, при этом должно быть показано размещение основного оборудования.

Поперечные разрезы по характерным сечениям должны быть даны в более крупном масштабе - 1:100 ... 1:250. На чертежах железобетонных конструкции необходимо представить схемы армирования, показать размещение арматуры и монтажных стыков, указать в основных расчетных сечениях количество и диаметры рабочей арматуры.

Узлы и детали стыков, отбойных и швартовных устройств, подкрановых путей и оградительных конструкций также должны быть даны в более крупном масштабе - 1:100 ... 1:200.

Пояснительная записка должна содержать следующую информацию: - исходные данные для проектирования;

- расчет длины причального фронта и рекомендации по его компонов-

ке;

- определение отметок вертикальной планировки порта;

- описание вариантов конструктивных решений причальных сооружений с обоснованием выбранного варианта;

- определение нагрузок, действующих на причальное сооружение;

- статические расчеты сооружения, включая расчеты устойчивости и прочности основных конструктивных элементов; - определение основных объемов работ при строительстве.

2. Общие положения

Курсовой проект по дисциплине "Портовые сооружения" включает в себя проект по оградительным и причальным сооружениям. Для разработки генерального плана порта, определения размеров акватории и территории порта, а также для трассировки оградительных сооружений предварительно необходимо определить количество причалов, длину причального фронта и вариант начертания причальной линии в плане.

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 конструктивными решениями.

Причалы, примыкающие к берегу, называются набережными. Причалы, вынесенные в акваторию под углом к берегу, называются пирсами.

По форме поперечного профиля различают: вертикальные; откосные; полуоткосные; полувертикальные (рис. 1).

4

Рис. 1. Формы поперечного профиля:

а) вертикальная; б) откосная; в) полуоткосная; г) полувертикальная

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) применяются почти исключительно причалы вертикального профиля.

В речных портах вертикальные причальные сооружения должны иметь большую высоту надводной части, чтобы предотвратить затопление причалов во время половодья. При больших колебаниях уровня воды это неэкономично, так как паводковый период времени обычно небольшой, а затраты средств на увеличение высоты причала значительные.

В таких случаях строят откосные причальные сооружения. Сопряжение судна с берегом осуществляется с помощью плавучих средств (дебаркадеров) или упорных свай.

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.

Для выбора оптимальной формы поперечного сечения причалов в речных портах, необходимо сопоставить их по технико-экономическим показателям.

3. Классификация причальных сооружений

По конструктивному признаку причалы могут быть подразделены на три основные группы:

1. Гравитационные сооружения;

2. Сооружения в виде тонких стенок (больверк);

3. Сооружения с высоким свайным ростверком (сооружения в которых сваи являются элементом основной конструкции причала).

Гравитационными называются сооружения, устойчивость которых на сдвиг и опрокидывание обеспечивается собственной массой самого сооружения и массой грунта засыпки, приходящегося на элементы конструкции.

Больверки образованы сплошным шпунтовым рядом и работают на устойчивость за счет защемления шпунта в грунте и анкерных устройств.

Сооружения с высоким свайным ростверком состоят из свайного основания (продольных и поперечных рядов свай) и верхнего строения (ростверка) из Ж/Б элементов. Их устойчивость обеспечивается за счет защемления свай в грунте.

По основному материалу причальные сооружения могут быть подразделены на:

1. Деревянные;

2. Бетонные;

3. Железобетонные;

4. Металлические;

5. Смешанные.

При проектировании причальных сооружений необходимо определять следующие характерные отметки (габаритные размеры по высоте):

1. Отметку кордона, или верха причального сооружения;

2. Отметку дна у причала (глубина у причала);

3. Отметку верха подводной части сооружения.

Кордон - наивысшая точка причального сооружения.

Определение отметок кордона и дна у причала подробно рассмотрено в методических указаниях по "Оградительным сооружениям".

Обычно принимают, что верх подводной части должен возвышаться на 50 см над строительным горизонтом.

За строительный горизонт в безливных морях принимается средний многолетний уровень (или средний уровень за 10 лет).

В приливных морях - средний приливный горизонт.

4. Проектирование причального фронта

Определение длины причального фронта начинается с выбора формы начертания причальной линии.

Начертание причального фронта в значительной степени зависит от типов судов, швартующихся у причалов, и соответственно от видов грузов.

Отечественный и зарубежный опыт портостроения показывает, что в настоящее время рекомендуется следующее расположение (начертание) береговых причальных линий:

- фронтальное - при котором причалы размещаются вдоль прямых или ломаных линий, следуя один за другим вдоль береговой полосы или по внутреннему контуру оградительных сооружений;

- ковшовое - с врезкой причального фронта в территорию порта (иногда это расположение называют - бассейновое);

- пирсовое - когда причалы размещены по периметру выдвинутых в акваторию выступов - пирсов, имеющих форму прямоугольника, параллелограмма, трапеции и т.д.;

- ступенчатое, являющееся разновидностью фронтального, при котором причалы расположены по ломаной линии, имеющей форму ступеней в плане.

Возможно также использование смешанных форм начертания причальной линии.

При выборе рационального начертания причального фронта необходимо учитывать: физико-географические условия, топографические условия (очертание береговой линии, форма рельефа берега и дна), гидрологические факторы (режим волнения, течения, колебания уровня, ледовой режим), геологические факторы (вид и форма залегания грунтов на территории и акватории порта), принятую технологию переработки и хранения грузов, наличие и возможность создания водных и сухопутных подходов к причалу, перспективу развития порта. Перечисленные формы причальной линии имеют свои достоинства и недостатки, которые должны учитываться при проектировании.

Определение числа причалов.

Для расчета числа причалов следует пользоваться рекомендациями

Норм технологического проектирования морских или речных портов (НТПМП) [13, 15].

В соответствии с НТПМП необходимое количество грузовых причалов для каждой группы взаимозаменяемых причалов определяется по формуле:

Qмес

Nпр , где

30р.сутки Кзан Кмет

Qмес - расчетный грузооборот данной группы причалов в месяц

Qгод Кнер наибольшей нагрузки (т), Qмес ;

12 Кнер - коэффициент неравномерности (1,25-1,75);

Рсут - суточная пропускная способность одного причала (т/сут);

Кзан - коэффициент занятости причалов обработкой судов в течение месяца:

Кмет - коэффициент использования причалов с учетом перерывов по метеорологическим причинам; он изменяется от 0,3 до 1,0.

30 - число суток в месяце.

Для грузов универсального назначения 0,6 ? 0,7 Для навалочных грузов 0,5 ? 0,6 Для контейнерных 0,4 ? 0,5 Для нефтепродуктов 0,45 ? 0,50

Полученные в результате расчетов значения числа причалов следует округлить в большую сторону доцелого числа. При этом, однако, округление на величину более 0,5 нежелательно. В этом случае целесообразнее, если это возможно, повысить пропускную способность причалов путем увеличения грузовых линий на них или передать часть грузооборота на другие причалы порта.

Суточная пропускная способность причала Рсут определяется исходя из продолжительности грузовых работ и производственных стоянок при обработке расчетных судов.

24DГ

Рсут , где tгр tвсп.

24 - число часов в сутках;

DГ - чистая грузоподъемность расчетного судна (расчетная загрузка судна); tгр - продолжительность грузовых операций (ч);

DГ tгр

Pcч Pс-ч - судо-часовая норма, то есть количество груза, которое может быть погружено (выгружено) на одно судно за 1 час.

В НТПМП приведены значения для tгр. в зависимости от вида груза и типа технологического оборудования и схемы механизации перегрузочных работ.

tвсп - продолжительность вспомогательных операций (ч). Время на оформление прихода и отхода судна, открытие и закрытие люков, швартовка, перестановка судов и т.д. значения приведены в НТПМП.

Годовая пропускная способность причала определяется по формуле:

30Рсут Кзан Кмет

Ргод , где

Кмес 30 - число суток в месяце;

Им - число месяцев навигации;

Кмес - коэффициент месячной неравномерности переработки груза за навигацию, определяется по фактическим данным для каждого порта и груза. Изменяется от 1,0 до 1,75.

Им Qмес

Кмес Qгод

Пропускная способность порта определяется, таким образом, суммой пропускных способностей соответствующих групп причалов.

Определение длины причального фронта.

Под причальным фронтом подразумевается комплекс причалов. Общая длина берегового причального фронта для судов, устанавливаемых лагом (вдоль), определяется по формуле:

Lпр.фр ¦N Lпрi iпр , где

Nпрi иLiпр - соответственно число и длина причалов, соответствующих каждой группе по каждому видугрузов.

Длину причала Lпр определяют исходя из длины наибольшего расчетного судна Zс, которое может швартоваться у данного причала, добавляя некоторый запас d с целью обеспечения безопасности стоянки судна и его маневров в период подхода к причалу и отхода от него. Lпр Z dс

Величину d устанавливают в зависимости от размерений и типа расчетного судна, начертания причального фронта в плане и типа причального сооружения в соответствии с НТПМП.

Так, расстояние между судами d при фронтальном расположении причалов колеблется от 10 до 30 м (рис. 2).

Zс, м d, м 300 30 d

Рис. 2. Схема к определению длины причала

Если в процессе перегрузочных работ предусматривается передвижка судна вдоль линии кордона, то длину причала определяют по формуле:

Lпр Zс d ln, где

ln - длина передвижки судна, м.

При проектировании новых портов обычно предусматривают увеличение длины причального фронта Lпр.фр. на 25-30% для технического флота. Учитывая перспективу развития порта, следует предусмотреть участок береговой линии по длине, равной не более 20% общей длины причального фронта.

5. Силы и нагрузки, действующие на причальные сооружения

Подразделяются на постоянные и временные (длительно действующие, кратковременные и особые) [3, 6].

К постоянным нагрузкам относятся:

- собственный вес сооружения;

- вес грунта на сооружении;

- вес постоянного технологического оборудования; - давление грунта.

К временным нагрузкам относятся:

Длительные нагрузки:

- вес складируемых грузов;

- нагрузки от перегрузочных и транспортных средств;

- давление грунта от грузов и от перегрузочных и транспортных средств;

- давление воды при понижении уровня перед сооружением.

Кратковременные нагрузки:

- волновые;

- давление льда;

- нагрузки от судов;

- горизонтальные нагрузки от кранов; - нагрузки в строительный период.

Особые нагрузки:

- волновые от волн цунами; - сейсмические.

При расчете сооружений учитывают сочетания нагрузок.

Основное сочетание нагрузок - все постоянные, все длительные и одна (две) кратковременные.

Особое сочетание нагрузок - основное сочетание плюс одна особая нагрузка.

Нагрузка на причал от складируемых грузов.

В морских портах эксплуатационные нагрузки в зависимости от рода грузов и назначения причалов разбиты на четыре категории:

О-с - для навалочных и насыпных грузов при складе, расположенном в непосредственной близости к причальной стенке;

О-б - для навалочных и насыпных грузов при складе, расположенном вне зоны воздействия грузов на причальное сооружение (склад в тылу); О-к - для контейнерных грузов;

О - для металлов, оборудования и других грузов при массе груза 10т и более;

I - для тарно-штучных и лесных грузов;

II - для зерновых грузов и грузо-пассажирских операций;

III - для нефти, нефтепродуктов, химических, пищевых, наливных грузов и для причалов служебно-вспомогательного назначения.

Причал и примыкающая к причалу территория порта делятся на три зоны: прикордонную А+Б, переходную В и тыловую Г.

Прикордонная зона простирается от кордона причала до тыловой ноги крана плюс 2м. Протяженность тыловой зоны не ограничивают.

Деление территории причала на зоны привязано к ширине колеи портального крана независимо от того, проектируется крановое оборудование причала или нет. На каждую зону принимают определенную величину нагрузки, интенсивность которой зависит от типа грузов, складируемых на причале.

Величины эксплуатационных нагрузок для морских портов представлены в приложении 1. Для речных портов принимается нагрузка 4т/м2 если на причале есть кран и ж/д дорога и 2т/м2 если есть что-нибудь одно из них.

В морских портах крановая сосредоточенная нагрузка Рк заменяется эквивалентной qэ, распределенной на длину полушпалы (1,35м) подкранового пути. Учитывают крановую нагрузку qэ только от прикордонной ноги крана, принимая давление от тыловой ноги равным равномерно распределенному q1 (прикордонной зоны).

Нагрузка на причал от воздействия судов [3].

Нагрузки от воздействия судов на причальные сооружения в процессе их эксплуатации подразделяются на:

1. Нагрузки при стоянке судна

- от навала пришвартованного судна под действием ветра или течения, прижимающего судно к причалу;

- от натяжения швартовов под действием ветра или течения, отжимающего судно от причала (противоположно навалу).

2. Нагрузки при подходе судна к причалу

- от навала (удара) судна в момент контакта судна с сооружением и гашения энергии движения судна при швартовке.

Боковое давление грунта [2].

В настоящем разделе приведены рекомендации по определению бокового давления грунта, находящегося в состоянии предельного равновесия (активное и пассивное давление) и, для частных случаев - допредельного, в том числе реактивного (давление в состоянии покоя, давление на внутренние стены жестких ячеистых конструкций и др.).

Боковое давление грунта принимается действующим на расчетную поверхность (плоскую, ломаную и пр.). За расчетную поверхность принимается поверхность сооружения на контакте с грунтом или условная поверхность, проходящая полностью или частично внутри грунта. Рекомендации по определению положения расчетной поверхности приводятся в указаниях по отдельным видам расчетов.

Если расчетная поверхность проходит в грунте, то следует определять давление при нескольких возможных ее положениях, приняв за расчетное - наиболее невыгодное для рассматриваемого предельного состояния.

При определении бокового давления грунта на расчетную поверхность в необходимых случаях следует учитывать:

- внешние нагрузки и воздействия на грунтовый массив, такие как: нагрузка от складируемых материалов, строительных механизмов, транспорта; нагрузка, передаваемая через фундаменты близрасположенных зданий и сооружений, и пр.;

- прочностные характеристики на контакте стена - грунтовый массив

(контактные трение ?s и сцепление сs);

- деформационные характеристики сооружения и его элементов (анкерных, распорных, разгрузочных);

- последовательность производства работ и способ образования засыпки (историю загружения); возможность перебора грунта в процессе экскавации;

- дополнительные давления, вызванные пучением, набуханием грунтов, а также проведением работ по нагнетанию в грунт растворов, тампонажу и пр.;

- температурные и динамические (вибрационные) воздействия.

По абсолютной величине угол ?s не должен быть больше угла внутреннего трения грунта и 30° и, как правило, в расчетах принимается в пределах (0,5 - 0,67) ?.

В проектной практике используются три группы методов определения давления грунта. В курсовом проекте рекомендуется использовать упрощённые методы, в которых боковое давление грунта условно разделяют на две части: основное, не зависящее от деформаций, и дополнительное (реактивное), зависящее от деформаций и др. факторов.

К основному давлению грунта относят ту часть бокового давления, которая зависит только от веса и других объёмных сил (фильтрационных, сейсмических), а также от нагрузок на поверхности засыпки. Этим условиям отвечают:

- давление в состоянии покоя, когда расчётная поверхность не смещается относительно грунта в горизонтальном направлении;

- давление грунта внутри жёстких ячеек (силосное);

- предельное давление (активное или пассивное), соответствующее только поступательному перемещению (т.е. без вращения и изменения формы расчетной поверхности) от, или в сторону грунта, при превышении которого давление не изменяется.

Наступление предельного равновесия в грунте с реализацией активного или пассивного давления может произойти при перемещении расчетной поверхности соответственно от грунта или на грунт, превышающем некоторое критическое значение Sult, называемое предельным перемещением, которое допускается принимать равным 0,001Н для пассивного и 0,0005Н - для активного давления, где Н - высота слоя грунта над рассматриваемой точкой.

Реактивное давление грунта в любой точке расчётной поверхности, как правило, не может превысить пассивного и быть меньше активного.

Определение активного и пассивного давления грунта в условиях плоской задачи.

В частном случае, при плоской поверхности грунта и слоях грунта, параллельных поверхности, горизонтальная рah, вертикальная рav, и нормальная рan составляющие интенсивности активного давления грунта на глубине у на единицу высоты определяются по формулам (рис. 3):

§ n · c

pah ?¦Ji' yi K p1 g ?OahM tgM1Oahc, но не менее 0;

(c) 1 ? pav pahtgH M s , cosMs ; K1 cosH Ucos 1 ;

pan pah cosH M s cosH U H U

Рис. 3. Определение активного давления грунта при наклонной поверхности грунта и наклонной расчетной поверхности:

1 - расчетная поверхность, 2 - эпюра pah, 3 - эпюра pav, где ?ah? и ?ahс - коэффициенты горизонтальной составляющей активного давления грунта, определяемые по [2]

В рамках КП принимается определение значений ?ah? и ?ahс по таблице приведенной ниже.

В формулах: ?i и ?yi - соответственно удельный вес грунта (в случае насыщения грунта водой - с учетом взвешивания) и высота i-го слоя грунта, n - количество слоев грунта в пределах у, рg - вертикальное давление от нагрузки g на глубине у, ? и с - угол внутреннего трения и удельное сцепление грунта на глубине у, ?s - угол трения грунта на контакте с расчетной поверхностью на глубине у, ? - угол наклона расчетной поверхности к вертикали на глубине у, принимаемый со знаком минус при наклоне на грунт; ? - угол наклона поверхности грунта к горизонтали, принимаемый со знаком плюс при отклонении поверхности вверх.

В частном случае, при плоской поверхности грунта, равномерно распределенной нагрузке g и слоях грунта, параллельных поверхности, горизонтальная рph, вертикальная рpv и нормальная рpn составляющие интенсивности пассивного давления грунта на глубине y на единицу высоты расчетной плоскости, если наклон поверхности грунта ?????, и угол наклона расчетной поверхности к вертикали ?у1 вычисляется по формуле, принимая у=у1, и рyi=g, и т.д.); А и u - соответственно площадь и периметр ячейки (для квадратных и круглых ячеек А/u = d/4, для параллельных стен - А/u=d/2); d - расстояние между стенами ячейки или диаметр круглой ячейки; ?ah? - коэффициент горизонтальной составляющей активного давления грунта; ?s - угол трения грунта по стене.

Определение давления грунта в состоянии покоя.

Давлением покоя называется напряжение в грунте на контакте с расчетной поверхностью при отсутствии смещения последней в направлении, перпендикулярном к этой поверхности.

При горизонтальной поверхности грунта, равномерно распределенной нагрузке g и горизонтальных слоях грунта горизонтальная рoh составляющая интенсивности давления грунта в состоянии покоя на жесткую, не смещаемую в горизонтальномнаправлении вертикальную расчетную поверхность на глубине у определяется по формуле:

§ n · poh ?¦Ji' yi g?Ooh,

(c) 1 ?

где ?i, ?yi, n, ?s - те же, что и выше; ?oh- коэффициент горизонтальной составляющей давления грунта в состоянии покоя, определяемый: при ?s=0 v

по формуле: Ooh ,

1v где ? - коэффициент поперечного расширения грунта (Пуассона).

Следует обратить внимание на то, что давление покоя зависит от направления действия силы трения по расчетной поверхности. В частности, величина ?oh при ?s=? близка по величине ?ah при ?s=0.

Для жестких, нерасширяющихся в горизонтальном направлении ячеек, оболочек большого диаметра, параллельных стен и т.п. расчет бокового давления грунта на внутренние поверхности допускается выполнять на условное значение угла внутреннего трения M0 arcsin12v;

6. Выбор конструкции причального сооружения [9]

Выбор конструкции причального сооружения должен производиться на основании технико-экономического сопоставления вариантов, с учетом наилучшего соответствия архитектурным и экологическим требованиям, скорости возведения, предпочтений заказчика, возможностей подрядчика.

Существенным фактором для выбора конструкции является продолжительность строительства, т.к. более сжатые сроки строительства в некоторых случаях позволяют получить значительный экономический эффект за счёт снижения эксплуатационных издержек или получения прибыли за счёт более раннего ввода сооружения в эксплуатацию.

При выборе вариантов, если грунтовые условия позволяют осуществить погружение шпунта, в первую очередь следует рассматривать шпунтовые конструкции (больверки). Гравитационные набережные следует строить, в основном, на грунтах, затрудняющих или не допускающих погружение шпунта и свай, или при использовании в строительстве крупногабаритных блоков (массивов-гигантов и т.п.), устанавливаемых путем затопления или при помощи кранов большой грузоподъемности.

В сопоставимых условиях набережные из металла на 20 - 50% дешевле бетонных и железобетонных. Больверки.

Причальные сооружения в виде тонких стенок (рис. 6), называемые часто больверками, являются наиболее экономичными и наименее чувствительными к перегрузкам из всех известных конструкций и применяются для строительства набережных практически любой высоты в тех случаях, когда грунты основания допускают погружение шпунта и свай на необходимую глубину. В общем случае набережная типа больверк включает свайный или шпунтовый ряд, воспринимающий распор грунта и омоноличенный поверху шапочной балкой, анкерные устройства той или иной конструкции, обеспечивающие устойчивость шпунтового ряда, и разгрузочные устройства, уменьшающие горизонтальное давление грунта на шпунтовый ряд.

Больверки обычно разделяют на незаанкерованные (безанкерные) и заанкерованные. Наиболее широко распространены заанкерованные шпунтовые стенки (рис. 6б). При высоте набережной до 10...12 м шпунтовая стенка обычно крепится одним рядом анкерных тяг к анкерным плитам или стенкам. Точку крепления анкерной тяги к шпунту выбирают выше строительного уровня воды, а оптимальная длина консольной части шпунтового ряда h в зависимости от его конструкции может составлять до 0,35 Н. Глубина забивки шпунта t и длина анкерной тяги L зависят от ряда факторов, но обычно принимают Зм 0), и продольной растягивающей силы N; б) изгибающего момента, растягивающего верхнюю грань (М10м - не менее 25см.

При проектировании набережных из оболочек большого диаметра наиболее эффективны оболочки из стального листа, хорошо работающие на растяжение от внутреннего давления грунта. Толщина листа определяется расчетом, но не должна быть менее 10мм. Как правило, стальные оболочки устанавливаются без каменной постели с соответствующим заглублением в грунты основания.

В ячейках и оболочках, устанавливаемых на глинистые грунты, рекомендуется устраивать дренажные отверстия для выпуска воды из внутреннего объема.

Обратный фильтр для исключения выноса грунта засыпки через каменную постель допускается делать однослойным, толщиной не менее 0,5 м из щебня средней крупности.

Тумбовые массивы на причальных набережных рекомендуется устраивать во впадинах между лицевыми панелями или оболочками, а при высоких надстройках - в пределах надстройки.

Расчет общей устойчивости следует производить, как правило, для условий плоской задачи, но на ширину участка вдоль фронта набережной, равного в осях расстоянию между соседними ячейками. При этом условную ширину подошвы сооружения В допускается принимать равной диаметру оболочек или расстоянию между лицевой и тыловой поверхностями ячеек. Оболочки большого диаметра рассчитывают на действие:

а) растягивающей силы N в кольце, а также сжимающей силы N, мо-

мента M, вызванных несимметричностью загружения оболочки; расчеты, как правило, выполняются только для сечений с максимальным по абсолютной величине суммарным давлением грунта и воды ph, а для набережных также для сечений, в которых приложены нагрузки от навала судна и льда;

б) касательных напряжений ? в вертикальных сечениях вблизи продольной оси сооружения (в курсовом проекте расчет допускается не производить).

Полигональные ячейки из плоских железобетонных панелей рассчитывают на действие:

а) растягивающей силы N в кольце с условным диаметром D, а также

сжимающей силы N и момента M, вызванных отличием полигональной ячейки от круглого цилиндра и несимметричностью загружения; расчеты, как правило, выполняются только для сечений с максимальным по абсолютной величине суммарным давлением грунта и воды ph, а для набережных также для сечений, в которых приложены нагрузки от навала судна и льда; на эти усилия рассчитывают панели и узлы их соединения между собой;

б) поперечных сил Q;

в) касательных напряжений ? в вертикальных сечениях вблизи продольной оси сооружения. В курсовом проекте расчет допускается не производить.

Поперечные силы в панелях у стыков в горизонтальном направлении допускается определять по формуле: Q=0,5 ph b.

Касательные напряжения в вертикальном направлении вблизи продольной оси сооружения допускается определять по формуле: ?=?· H3 / (L· t),

где ? - параметр, принимаемый равным 1.25 кПа/м при песчаном за-

полнении ячеек; L - высота оболочки или панели; t - толщина оболочки или панели (для панели, общей для соседних ячеек, t - половина фактической толщины панели).

Необходимо учитывать в расчетах фильтрационное давление воды внутри оболочек и ячеек. В случае их установки непосредственно на глинистое основание при отсутствии специальных дренажных устройств следует принимать уровень воды в ячейках (оболочках) не ниже их верха.

Конструкции из массивовой кладки.

Такие конструкции просты в изготовлении и монтаже, но материалоёмки. Они целесообразны, как правило, при относительно небольшой высоте сооружения и плотных грунтах основания. Массивовая кладка может служить основанием для тонкостенной уголковой конструкции. Частным случаем стены из массивовой кладки является гравитационная конструкция из пустотелых массивов (рис.15).

Рис.15. Набережные из массивовой кладки:

а - набережная из бетонных

массивов рационального профиля; б - набережная из пустотелых массивов

Размер и масса отдельных массивов ограничиваются только возможностями их изготовления, транспортировки и установки. Форма массивов должна обеспечивать их плотное соединение в поперечном направлении.

Следует избегать сквозных вертикальных швов между рядами массивов. Величина перекрытия швов при кладке горизонтальными курсами, как правило, должна быть не менее 0,9 м в поперечном разрезе и 0,6 м - в продольном.

Как правило, первый ряд массивов укладывается на выравнивающую постель из камня или щебня. Для повышения устойчивости допускается первый ряд массивов устраивать с выступом за лицевую плоскость сооружения. Тыловой поверхности сооружения рекомендуется придавать ступенчатую форму. Ширину ступени не рекомендуется делать больше 0,6 от ее высоты.

Неровности кладки из обыкновенных массивов компенсируются верхним строением - шапочной балкой из монолитного железобетона, которая бетонируется после завершения осадок кладки.

Проверка прочности грунта основания производится из условия, что среднее давление под подошвой p сооружения и под каменной постелью не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, кПа, а максимальное pmax - 1,2R. Минимальное давление pmin под подошвой сооружения, в основании каждого яруса и под каменной постелью, как правило, не должно быть меньше 0 для тыловой грани подошвы сооружения при основном сочетании нагрузок и на расстоянии 1/4 ширины фундаментного блока от его тыловой грани - при особом сочетании нагрузок.

Набережные с использованием массивов-гигантов.

Настоящий раздел относится к проектированию набережных из плавучих железобетонных пустотелых блоков с днищем - массивов-гигантов - с надстройкой. Такие конструкции набережных целесообразны при большой протяженности одного или нескольких близко расположенных сооружений большой высоты, наличии строительной базы со стапелями для изготовления и средствами для спуска массивов-гигантов в воду (слипы, склизы, сухие и плавучие доки и пр.). Массивы-гиганты могут служить основанием для надстроек (подпорных стен) разных типов (рис. 16). Обычно надстройка выполняется из монолитного или сборного бетона или железобетона в виде любой тонкостенной или гравитационной конструкции (уголковой, контрфорсной и пр.). Преимуществом рассматриваемых конструкций является быстрота возведения, в том числе, на значительном удалении от строительной базы. Недостатком - относительно высокая стоимость и необходимость отсыпки и тщательного равнения под водой каменной постели.

Массивы-гиганты, как правило, устанавливаются на выравнивающую постель из камня или щебня.

Размеры массива-гиганта определяются расчетами устойчивости и прочности, особенностями технологии изготовления и спуска на воду, дальности буксировки, способа установки и пр. Высота h массива-гиганта должна превышать глубину воды в строительный период не менее, чем на 0,5 м. При этом следует учитывать, что высота надводного борта при транспортировке, как правило, должна быть не менее 1,0 м. Ширина массива-гиганта по подошве В обычно составляет 0,7 - 0,9 от высоты набережной H. Длину массива-гиганта назначают в пределах от 1,5 до 2В, но иногда и значительно больше. При разнородных грунтах основания, когда возможны неравномерные осадки, длину массива-гиганта принимают минимальной.

Рис. 16. Набережная из массивов-гигантов с надстройкой:

1 - массив-гигант, 2 - надстройка из железобетонных элементов, 3 - анкерная тяга,

4 - шапочная балка

В массивах-гигантах на уровне днища рекомендуется устраивать консольные выступы: у передней стены - не менее 20 см, у задней - до 0,2 В.

Массивы-гиганты изготавливаются из плоских железобетонных элементов, толщина которых должна быть не менее: лицевая стенка - 20 см, средняя и задняя стенки - 10 см, остальные элементы - 15 см. Размеры отсеков массива-гиганта определяются конструктивными особенностями массива и надстройки. Ширина отсеков вдоль массива обычно составляет 1,5 - 4,5 м, в поперечном направлении - не более 4,5 м. При больших ледовых нагрузках в пределах высоты массива ширина отсека, примыкающего к лицевой стенке, может быть уменьшена до 1 м. Этот отсек после установки массива-гиганта заполняется бетоном.

Расчет массива-гиганта производится на местную и общую прочность. На местную прочность рассчитываются стенки, диафрагмы, консоли, днище, контрфорсы и узлы омоноличивания сборных элементов.

Массив-гигант должен обладать необходимой плавучестью и остойчивостью при буксировке, а при буксировке на большие расстояния и непотопляемостью. Массивы-гиганты должны обладать остойчивостью и при затоплении, и при установке на постель, причем на каждом этапе заполнения отсеков балластом. Плавучесть, непотопляемость и остойчивость массивовгигантов могут быть увеличены, а осадка и крен уменьшены с помощью дополнительных инвентарных понтонов.

7. Основные положения по расчету

Общие положения

В настоящее время при расчетах строительных конструкций используется "Метод расчета по предельным состояниям".

Расчеты сооружений должны производиться по двум группам предельных состояний. Первая группа включает предельные состояния, которые ведут к потере несущей способности сооружения и (или) к полной непригодности его к эксплуатации. Вторая группа включает предельные состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию сооружения.

По первой группе предельных состояний выполняются расчеты:

- устойчивости положения сооружения против сдвига, опрокидывания и всплытия; устойчивости, несущей способности и прочности основания;

- прочности элементов конструкций и узлов соединения;

- деформаций отдельных элементов, которые обуславливают прочность других несущих элементов сооружения (анкерные опоры заанкерованных шпунтовых стен и др.).

По второй группе предельных состояний выполняются расчеты:

- системы "основание-сооружение" по деформациям; деформаций сооружения и отдельных его элементов;

- расчеты железобетонных элементов по образованию или раскрытию трещин.

Все расчеты по первой группе предельных состояний выполняют на основные и особые сочетания расчетных значений нагрузок при расчетных значениях сопротивления материала конструкции и грунта основания; расчеты по второй группе производят только для основных сочетаний нормативных нагрузок при нормативных сопротивлениях материалов.

При всех расчетах должно выполняться условие недопущения предельного состояния:

?? ? ??? ? ? ? ?? ? ?

где F - расчетное значение обобщенного силового воздействия (суммы сил, усилий или напряжений, моментов сил), деформаций, ширины раскрытия трещин или других параметров, по которым производится оценка предельного состояния в выполняемом расчете; R - предельное расчетное значение обобщенной силы сопротивления (несущей способности основания, сооружения или его элементов) или напряжений, моментов сил, а также допускаемых по условиям эксплуатации деформаций, ширины раскрытия трещин или других параметров, устанавливаемых соответствующими нормами проектирования; ?lc - коэффициент сочетания нагрузок, ?c - коэффициент условий работы, ?n - коэффициент надежности по ответственности (назначению) конструкции.

Коэффициенты безопасности ?lc , ?c, и ?n принимаются для гидротехнических сооружений по СНиП 33-01-2003 и соответствующему СП [1].

При расчете промышленных, гражданских и гидротехнических соору-

жений ?n = 1,25, 1,2, 1,15 и 1,1 соответственно для сооружений I, II, III и IV классов.

Коэффициент сочетания нагрузок ?lc принят общим множителем к F только при расчёте гидротехнических сооружений. При этом ?lc = 1 - для основного сочетания нагрузок и воздействий, 0,9 - для особого (включая сейсмическое воздействие), 0,95 - для нагрузок и воздействий строительного и ремонтного периода.

Расчеты сооружений должны производиться для эксплуатационного и строительного периодов. В эксплуатационном периоде должны рассматриваться основные и особые сочетания нагрузок и воздействий. К особым сочетаниям могут быть отнесены сейсмические и другие редкие нагрузки и воздействия. Для строительного периода необходимо выполнять расчеты конструкций или отдельных элементов для условий изготовления, хранения, погрузки, разгрузки и транспортирования.

Расчетные характеристики материалов, грунтов или нагрузки определяются путем деления их нормативных значений на коэффициент надежности по материалу, грунту или нагрузке ?m, ?g, ?f. Или определяются непосредственно путем статистической обработки результатов лабораторных испытаний.

Для сочетаний нагрузок, не включающих особые (сейсмические) нагрузки, допускается производить расчеты по второй группе предельных состояний на усилия, полученные для расчетов прочности и умноженные на коэффициент условий работы ?с=0,85.

Состав необходимых расчетов устойчивости и прочности сооружения и его элементов определяется в зависимости от принятой конструкции и согласовывается с руководителем курсового проектирования.

Предельные (допустимые) величины деформаций причальных набережных представлены в приложении 3.

Расчеты устойчивости на плоский сдвиг.

Расчет устойчивости сооружения на сдвиг ведется по плоским поверхностям скольжения (АВ и CD на рис. 17). Для этого расчетного случая условие предельного состояния может быть представлено в виде:

;????? ? ??????

где Т и Rpl - расчетные значения соответственно суммы сдвигающих и суммы удерживающих сил при плоском сдвиге, определяемых в зависимости от расчетной схемы сооружения, Н.

Выражение для вычисления удерживающих сил может быть записано в общем виде:

Rpl=?pf+Erh+cF;

где ?р - равнодействующая расчетных вертикальных сил, Н; f - расчетный коэффициент трения по поверхности сдвига, принимае-

мый при сдвиге бетонного сооружения по поверхности каменной постели равным 0,6; при сдвиге камня по камню - равным 1; при сдвиге камня по грунту-равным tg? (здесь ? - угол внутреннего трения грунта);

Erh - горизонтальная составляющая равнодействующей эпюры реактивного сопротивления грунта при заглубленных конструкциях; с - удельная сила сцепления, Па; F - площадь поверхности сдвига, м2

При проверке устойчивости сооружения на сдвиг вместе с постелью к удерживающим силам следует отнести также вес каменной постели Р1 в объеме ABCDE, ограниченном плоскостями сдвига ВС и CD (см. рис. 17).

Рис. 17. Расчет устойчивости на плоский сдвиг сооружений на каменной постели

Расчет устойчивости по схеме плоского сдвига является основным для портовых гидротехнических сооружений и единственным для гравитационных конструкций на несвязных грунтах основания при выполнении условия: ??????? ???

где ?max - максимальные расчетные напряжения в краевой (угловой)

точке подошвы сооружения, Па; В - ширина подошвы, м;

?- расчетный удельный вес грунта основания (обычно находящегося

во взвешенном состоянии), Н/м3;

N0 - безразмерный критерий (число моделирования), характеризующий степень развития пластических деформаций в грунте под сооружением; для плотных песков принимается равным 1, для остальных грунтов - равным 3.

Расчеты устойчивости на опрокидывание

Расчет устойчивости сооружение на опрокидывание. Этот расчет выполняют для гравитационных сооружений, возводимых на малосжимаемом

(скальном) основании. Условие устойчивости в этом случае выглядит так:

;???? ??? ?????

где Mt и Mr - соответственно, суммы моментов всех расчетных опрокидывающих и удерживающих сил, определяемых относительно края подошвы сооружения со стороны, противоположной действию нагрузки Н·м; ус- коэффициент условий работы конструкции на опрокидывание.

Расчет общей устойчивости по ломаным поверхностям скольжения

Метод определения общей устойчивости по ломаным поверхностям скольжения предполагает проверку равновесия горизонтальных составляющих сил для массива грунта, ограниченного предполагаемой поверхностью скольжения (рис. 18).

Сущность метода заключается, в отыскании такой поверхности возможного сдвига массива грунта, например, ABCDE, при которой отношение удерживающих и сдвигающих сил окажется минимальным. Отрезки АВ и DE этой ломаной поверхности можно проводить, соответственно, под углом выпора перед шпунтовой стенкой ?0=45°+?/2 и углом обрушения за анкерной опорой ?0=45°-?/2. Положение же двух средних отрезков варьирует в широких пределах путем изменения углов ?i и ?i. Для каждого из элементов, на который делится массив грунта между шпунтовой и анкерной стенками, вычисляется равнодействующая горизонтальных сил ?Wi как алгебраическая сумма сдвигающих (положительных) и удерживающих (отрицательных) его сил по формуле:

??? ? ????????????????????????????????????? ??,

где Gi - расчетный вес элемента шириной bi с временной нагрузкой на

нем в случае, когда ?i ? 90°- ?i, Н; ?i и ci - угол внутреннего трения, град, и удельное сцепление, Па, по

подошве элемента; ?si - угол трения по плоскости сдвига ?si??i.

Для элементов, подошвы которых лежат в плоскости DC, угол ?i заменяется углом 180°- ?i.

Рис. 18. Расчет общей устойчивости набережных по ломаным поверхностям

Наиболее невыгодная поверхность сдвига характеризуется таким значением W=?DWi, при котором оказывается минимальной разность между абсолютными значениями удерживающих Wr=?|-DWi| и сдвигающих Wt=?|+DWi| сил. При этом условие устойчивости сооружения шириной L записывается в виде:

?lc ?n (Wt + Eah + N) ? ?c (Eph+Wr),

где Eah и Eph - горизонтальные составляющие соответственно расчетных активного и пассивного давления грунта, действующих на анкерную стенку и шпунтовый ряд, Н;

N - сумма расчетных значений всех временных нагрузок, сдвигающих шпунтовую стенку (швартовые, волновые и.т.д.), Н; ус - коэффициент условий работы.

В общем случае наиболее опасная поверхность скольжения может проходить ниже острия шпунта и подошвы анкерной плиты, по границе прослоек слабых грунтов, в том числе по поверхности глинистого котлована.

Проверку несущей способности заканчивают расчетами местной устойчивости отдельных элементов сооружения, например, шпунтового ряда или анкерных устройств, и расчетами прочности основных конструктивных элементов, выполняемыми в соответствии с нормативными документами в зависимости от материала конструкции. При этом расчетные сопротивления материала R определяют путем деления их нормативных значений Rn на коэффициент надежности по материалу ?m, принимаемый по соответствующим главам СНиП и СП а проектирование стальных, железобетонных и деревянных конструкций.

Расчет общей устойчивости методом круглоцилиндрических поверхностей скольжения

Метод определения общей устойчивости по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения предполагает проверку равновесия моментов всех сил, действующих на сдвигаемый массив грунта.

Массив грунта, ограниченный рассматриваемой поверхностью скольжения (рис.19), разделяется вертикальными плоскостями на n элементов таким образом, чтобы в основании каждого элемента был однородный грунт. Для каждого элемента вычисляется вес с учетом вертикальных составляющих нагрузок на его поверхности и определяется угол между вертикалью и радиусом, проведенным к середине основания этого элемента. Затем производится оценка устойчивости массива грунта вместе с сооружением для выбранной поверхности скольжения.

Ширина расчетных элементов bi призмы скольжения должна быть такой, при которой дальнейшее уменьшение bi не приводит к существенному изменению результатов расчета. Обычно ширина элементов принимается близкой к 0.1r или 1-2 м, где r - радиус поверхности скольжения.

Учитывая многоэкстремальность задачи, при полностью автоматизированном расчете необходимо выполнить полный перебор круглоцилиндрических поверхностей в заданной области расчета. Их количество и положение уточняются в процессе расчета таким образом, чтобы была найдена наиболее опасная, соответствующая минимальному значению разности удерживающих и сдвигающих моментов. Шаг перебора определяется опытным путем.

Для предварительных расчетов при курсовом проектировании можно воспользоваться рекомендациями Феллениуса, который составил таблицу координат центра наиболее опасной поверхности скольжения в зависимости от высоты причального сооружения и величины временной нагрузки на его поверхности (приложение 4).

Рис.19. К расчету устойчивости сооружений методом круглоцилиндрических поверхностей скольжения (на примере причальной набережной):

1 - шпунт, 2 - анкерная тяга, 3 - анкерная опора, 4 - граница слоев грунта, 5 - возможная поверхность скольжения

Значения F и R в формуле предельного состояния на 1 м длины сооружения (при плоской задаче) вычисляются по формулам: n1

F M i r¦Gi sinDi 'Mi , (8)

i 1 § n n n 1 n ·

R Mr r??¦i 1 Gi cosD Mitg i ¦i 1 Gi sinDi ¦i 1 c li i Rg ??, (9)

(c) ? где Mi - сумма моментов сил, вызывающих сдвиг сооружения, относи-

тельно выбранного центра окружности скольжения; Mr - сумма моментов сил, удерживающих сооружение от сдвига, относительно выбранного центра окружности скольжения; Gi - вес i-ого элемента с учетом вертикальных составляющих нагрузок на его поверхности; ?i - угол между вертикалью и радиусом, проведенным к середине основания i-ого элемента ai ; Di arcsin r

где ai - расстояние по горизонтали от центра окружности скольжения до середины i-ого элемента (принимается со знаком минус для элементов, расположенных слева от вертикали, проходящей через центр окружности скольжения); ?Mi - сумма моментов от горизонтальных и вертикальных составляющих одной из кратковременных (Тh1 и Тv1) и временных длительных (Тh2 и Тv2) нагрузок, приложенных непосредственно к сооружению и вызывающих его сдвиг относительно выбранного центра окружности скольжения; ?i, сi - соответственно угол внутреннего трения и удельное сцепление грунта в основании i-го элемента; li - длина дуги в основании i-го элемента; Rg - сила сопротивления конструктивного элемента (анкера, сваи, шпунта и т.п.) сдвигу, перпендикулярная к радиусу r; эта сила учитывается при пересечении конструктивного элемента окружностью скольжения; n - количество элементов в призме скольжения; n1 - количество элементов с ai > 0: в Mi суммируются силы Gisin ?i только для элементов с ai > 0, а в Mr суммируются силы Gisin ?i только для элементов с ai 1\n ?с =0,9

Рис.20. Графоаналитический расчет заанкерованного шпунта:

а - схема шпунта; б - эпюры давления грунта; в - суммарная эпюра бокового давления грунта; г -

система сил, действующих на шпунт; д - веревочный многоугольник; е - эпюра поперечных сил; ж

- эпюра изгибающих моментов; з - силовой многоугольник эпюры моментов (если t еще не вычислено, то для построения эпюр можно в первом приближении принять t=0,5H)

После построения эпюр активного и пассивного давления грунта на шпунтовую стену строят суммарную эпюру горизонтальных составляющих бокового давления грунта и разбивают ее на 12...20 элементарных трапеций, которые заменяют силами, приложенными в их центрах тяжести

(см. рис. 20, г).

От всех действующих на шпунт сил, кроме ледовых и от навала судов, строят силовой и веревочный многоугольники (см. рис. 20, и, д), выбирая удобное положение полюса. Отрезки веревочного многоугольника между силами pj и pj +i параллельны лучам, соединяющим полюс О с концами сил pj на силовом многоугольнике.

Первый луч в веревочном многоугольнике на рис. 20, д, параллельный линии 0-0 силового многоугольника, доводят до уровня крепления анкерной тяги (точка В). Затем через точку В проводят замыкающую ВГ таким образом, чтобы обеспечивалось соотношение х30,06) определять исходя из их свободного опирания и проверять на устойчивость против поворота вокруг точки крепления анкера.

После определения глубины забивки шпунта проверяют общую устойчивость набережной (см. выше), например, по ломаным или круглоцилиндрическим поверхностям скольжения. Подбор сечения шпунтовых свай и расчет полок железобетонного шпунта производятся в соответствии с рекомендациями Приложения 2.

Деформационные расчеты

Расчеты по деформациям производятся с целью ограничения их конструктивными мероприятиями до допустимой величины. Расчеты по деформациям (за исключением анкерных устройств в шпунтовых конструкциях) следует производить только на основные сочетания.

В общем случае расчет по ограничению деформаций, когда он относится ко второй группе предельных состояний, производится исходя из условия

S d Su,

где S - совместная деформация основания и сооружения (осадки S, го-

ризонтальные перемещения u, крены i и др.) или элементов сооружения; Su - предельное значение указанной деформации, приведенные в Приложении 3.

В случаях, оговоренных соответствующими нормами проектирования сооружений, допускается не производить проверку деформаций (осадок) гравитационных сооружений, если средние значения давления под подошвой не превышают расчетного сопротивления грунта основания R, определенного по [7] с учетом в необходимых случаях дополнительных коэффициентов условий работы.

Особенность деформационных расчетов гравитационных сооружений из оболочек большого диаметра заключается в отсутствии у них сплошной днищевой плиты.

Средняя осадка оболочек s, горизонтальное смещение верха u и крен (наклон) i сооружения определяются по формулам:

s = s1 + s2 + s3, u = u1 + u2, i = i1 +i2 + i3,

где s1 , u1 , i1 - деформации сооружения как жесткого ленточного фун-

дамента шириной В с внецентренно приложенной нагрузкой, определяемые по указаниям [8]; s2 , i2 - осадка и крен, вызванные обжатием грунта внутри ячеек, опре-

деляемые в зависимости от отношения модулей деформации основания и грунта внутри ячейки; в курсовом проекте допускается принимать s2=0 , i2

=0; s3 , i3 - деформации, вызванные пригрузкой основания за тыловой гра-

нью сооружения, определяемые по указаниям [8]; u2 - горизонтальное смещение верха сооружения из-за его наклона u2=H tg I,

где H - высота сооружения.

Расчеты железобетонных конструкций на трещиностойкость и раскрытие трещин.

Расчеты железобетонных элементов по образованию и раскрытию трещин следует производить в соответствии с требованиями СП [5], учитывая коэффициенты безопасности для гидротехнических сооружений. Расчет по раскрытию трещин выполняется только для нетрещиностойких элементов. Даже если раскрытие трещин допускается, то сначала нужно проверить трещиностойкость. Если требование трещиностойкости удовлетворяется, то расчет на раскрытие трещин будет недостоверным и выполнять его не следует.

Расчеты железобетонных элементов по образованию или раскрытию трещин следует вести на усилия, определенные из тех же расчетных условий и теми же методами, что и для расчета прочности, но нагрузки и характеристики грунтов вычисляются при коэффициентах надежности, равных единице. Для сочетаний нагрузок, не включающих особые (сейсмические) нагрузки, допускается проверять сечения на усилия, полученные для расчетов прочности и умноженные на коэффициент условий работы ?с=0.85.

Приложение 1

Величины эксплуатационных нагрузок (1т/м2=10кПа)

Категория Нагрузка от перегрузки и транспортировки средств Нагрузка от складируемых грузов, т/м2 Краны и перегружатели Ж/д состав Автом. транспорт Прикордонная зона Переходная зона В (q2) Тыловая зона

Г (q3) А (0,5q1) Б (q1) О-с К-35 14 Н-30 2,0 4,0 12,0 20,0 О-б К-35 14 Н-30 0,75 1,5 2,0 2,0 О-к КП - КВ-70 (КВ-35) 2,0 4,0 6,0 10,0 О К-35 14 Н-30 2,0 4,0 12,0 20,0 I К-35 14 Н-30 2,0 4,0 6,0 10,0 II К-25 14 Н-30 1,5 3,0 4,0 6,0 III - - Н-30 0,75 1,5 2,0 2,0

Приложение 2

Основные характеристики стального шпунта отечественного и иностранного производства

Основные характеристики железобетонного шпунта таврового сечения с предварительно напряженной арматурой

Высота сечения шпунта h, см Площадь сечения напрягае-

мой арматуры

F, см2 Приведенный момент

инерции J, см4 Расчетный изгибающий момент, воспринимаемый сечением, М,

кНм по прочности по трещиностойкости в полке в ребре в полке в ребре в полке в ребре 40

50 60

70 80 90 34,4

43,1 43,1 56,3

56,3 56,3 14,7

18,5

18,5 24,1 24,1

24,1 368000 734000

1246000 2031000

2958000

4109000 235 390

560 800 1020

1260 215 340

435

640 765 835 180

350 480 740

860 1020 140

190

250 365 425

485 Приложение 3

Предельные (допустимые) величины деформаций причальных набережных

Конструкции набережной Предельные величины средней осадки

Su, см горизонтального смещения

Uu, см осредненного

угла наклона wu лицевой грани, в рад. 1. Безанкерная шпунтовая - 0,02H - 2.Одноанкерная шпунтовая из стального шпунта: на уровне верха стены на уровне анкеровки

- - 8

(1,15H-hk) 0,008

- - 3. Гравитационная:

а) при наличии крановых и

ж.-д. путей

б) при отсутствии крановых и ж.-д. путей

15 20 5 (верха стены)

8 (верха стены)

0,005 0,008

Приложение 4

Координаты центра вращения О при глубинном сдвиге сооружения по круглоцилиндрическим поверхностям

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. СП 58.13330.2012. "Гидротехнические сооружения. Основные положения". М.: Минрегион России, 2012;

2. СП 101.13330.2012. "Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения". М.: Минрегион России, 2012;

3. СП 38.13330.2012. "Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения".

4. СП 24.13330.2011. "Свайные фундаменты". Минрегион России. - М.: ОАО "ЦПП", 2011.

5. СП 41.13330.2012. "Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений". М.: Минрегион России, 2012.

6. СП 20.13330.2011. "Нагрузки и воздействия". Минрегион России. - М.: ОАО "ЦПП", 2011.

7. СП 22.13330.2011. "Основания зданий и сооружений". Минрегион России. - М.: ОАО "ЦПП", 2011.

8. СП 23.13330.2011. "Основания гидротехнических сооружений". Минрегион России. - М.: ОАО "ЦПП", 2011.

9. Порты и портовые сооружения. п/ред. Г.Н. Смирнова, АСВ, М, 2003.

10. Оболочки в гидротехническом строительстве. С.Н. Левачев, Стройиздат,М, 1978.

11. Сооружения, удерживающие грунтовые массивы. В.Э. Даревский, Мастер, М, 2011.

12. СН-РФ 54.1-85. Проектирование причальных набережных, МРФ РСФСР, М, 1991.

13. РД 31.3.05-97. Нормы технологического проектирования морских портов.

14. РД 31.31.55-93. Инструкция по проектированию морских причальных и берегоукрепительных сооружений.

15. Нормы технологического проектирования речных портов. М, Транспорт, 1992.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Назначение и состав проекта 3

2. Общие положения 4

3. Классификация причальных сооружений 5

4. Проектирование причального фронта 6

5. Силы и нагрузки, действующие на причальные сооружения 9

6. Выбор конструкции причального сооружения [9] 17

7. Основные положения по расчету 31

8. Приложение 1 41

9. Приложение 2 42

Приложение 3 44

Приложение 4 45

Библиографический список..................................................46

ПРИЧАЛЬНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

Методические указания к выполнению курсового проекта

по дисциплинам "Порты и портовые сооружения",

"Гидротехнические сооружения водного транспорта и морских промыслов" для студентов, обучающихся по специальностям

270800.62, 270800.68 "Строительство"

и 271101.03 "Строительство уникальных зданий и сооружений"

Подписано в печать 11.04.2014 г. Формат 60х84 1/16. Печать офсетная.

И-70. Уч.-изд. 2,01. Усл.-печ. л. 2,4 . Тираж 100 экз. Заказ № 142

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Московский государственный строительный университет".

Издательство МИСИ - МГСУ.

Тел. (495) 287-49-14, вн. 13-71, (499) 188-29-75, (499) 183-97-95, e-mail: ric@mgsu.ru, rio@mgsu.ru Отпечатано в типографии Издательства МИСИ - МГСУ.

Тел. (499) 183-91-90, (499) 183-67-92, (499) 183-91-44.

129337, Москва, Ярославское ш., 26

47

5

7

5

5

15

Показать полностью…
2 Мб, 12 ноября 2015 в 14:33 - Россия, Москва, МГСУ НИУ (МГСУ-МИСИ), 2015 г., pdf
Рекомендуемые документы в приложении